Курсовая работа: Проектирование релейной защиты системы электроснабжения

6. Расчет уставок защит вводных и секционных выключателей

6.1 Максимальная токовая защита

Максимальная токовая защита отстраивается от тока запуска двигателей по формуле:

где kн- коэффициент надежности;

kв - коэффициент возврата;

Iраб.макс - максимальный рабочий ток. Максимальные рабочие токи всех нагрузок подстанции представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Максимальные рабочие токи

Коэффициент самозапуска для секционного выключателя:

Для вводного выключателя:

Для секционного выключателя в качестве рабочего максимального принимаем ток наиболее загруженной секции равный 348,43 А. Для вводного выключателя сумма максимальных рабочих токов обеих секций, равную 507,54 А.

Проведем оценку эффективности защиты с помощью коэффициента чувствительности kч1,5 в основной зоне защиты и kч1,2 при КЗ в зонах дальнего резервирования, т.е. на нижестоящих элементах (в соответствии с ПУЭ) из выражения:

где Iк.мин=3987 А - минимальное значение тока КЗ при наименее благоприятных условиях (точка К 3);

Iс.з=1295,7 А - ток срабатывания защиты;

В режиме дальнего резервирования чувствительность проверяется по меньшему значению тока КЗ среди точек К 4, К 7, К 5:

Так как уставка секционного выключателя меньше уставки вводного выключателя при тех же зонах защиты, то защита на секционном выключателе также удовлетворяет условиям чувствительности.

Требования ПУЭ выполняются, следовательно, принимаем ток срабатывания защиты Iс.з=931,1 А в качестве уставки срабатывания МТЗ вводного выключателя и Iс.з=1295,7 А в качестве уставки МТЗ секционного выключателя.

Выбор времени срабатывания защиты.

Для выполнения оптимальной селективности рекомендуется использовать независимую времятоковую характеристику. Определим время срабатывания по выражению:

где tс.з.пред=0,3 сек - время срабатывания МТЗ предыдущей защиты (выключатель Q8);

t=0,2сек - минимальная ступень селективности.

Для секционного выключателя:

Для вводного выключателя нижестоящим является секционный выключатель с найденным Время срабатывания МТЗ на нём:

Защита минимального напряжения

Защита минимального напряжения выполняется двухступенчатой. Первая ступень ЗМН-1 отключает неответственных потребителей с целью восстановления напряжения и обеспечения бесперебойной работы и облегчения самозапуска более ответственных электроприемников.

Вторая ступень (ЗМН-2) отключает всех потребителей при исчезновении напряжения по условиям технологического процесса и техники безопасности.

Уставка первой ступени защиты минимального напряжения принимается равной:

Уставка времени срабатывания первой ступени защиты минимального напряжения отстраивается от большего из времен срабатывания нижестоящих максимальных токовых защит.

В данном случае это время срабатывания МТЗ секционного выключателя:

Уставка второй ступени защиты минимального напряжения принимается равной:

Данная защита выполняется без выдержки времени.

Автоматический ввод резерва

Пуск устройства АВР должен производится по факту снижения напряжения на секции шин. Напряжение срабатывания АВР выбирается в диапазоне:

Принимаем

Время срабатывания АВР отстраивается от максимального времени срабатывания токовых защит отходящих линий. В данном случае это МТЗ выключателя Q8 со временем срабатывания 0,5 с.

7. Выбор и проверка трансформаторов тока для защит, установленных на выключателях Q4-Q10

Выбор и проверку трансформаторов тока проведем на примере трансформаторов тока для защит выключателя Q7. Условия выбора трансформаторов тока:

где Uсети - номинальное напряжение сети, кВ;

Uном. ТТ - номинальное напряжение трансформатора тока, кВ;

Iраб.макс - максимальный рабочий ток присоединения, на котором установлен трансформатор тока, А;

Iном. ТТ - номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, А.

Максимальный рабочий ток присоединения из пункта 6.1 расчета Iраб.макс =62,3 А.

Предварительно принимаем трансформаторы ТОЛ-СЭЩ-10. С Uном=10 кВ и Iном. ТТ=75 А.

Условия выбора трансформатора тока выполняются.

Проверка трансформатора тока осуществляется по условиям:

где iуд - ударный ток КЗ в месте установки трансформатора тока, кА;

Iдин - ток динамической стойкости ТТ и з его каталожных данных, кА;

Bk - тепловой импульс тока КЗ в месте установки ТТ, кА 2?с;

Iтерм - ток термической стойкости ТТ из его каталожных данных, кА;

tтерм - время термической стойкости ТТ из его каталожных данных, с.

Z2 - сопротивление приборов, подключенных к трансформатору тока, Ом;

Z2ном - максимальное допустимое сопротивление приборов, подключенных к трансформатору тока, Ом

Ударный ток КЗ можно найти по формуле:

Где kуд - ударный коэффициент, принимающий значения от 1 до 2. Принимаем kуд=2.

Ток динамической стойкости для выбранного ТТ по его каталожным данным Iдин=25 кА.

Условие 7.3 выполняется, трансформатор тока удовлетворяет условиям проверки на динамическую стойкость.

Тепловой импульс тока КЗ может быть найден по формуле:

где IКЗ - ток короткого замыкания в месте установки ТТ, кА;

tоткл - время срабатывания МТЗ на выбранном присоединении, с.

Согласно каталожным данным, односекундный ток термической стойкости для выбранного трансформатора тока равен 10 кА.

Условие 7.4 выполняется, трансформатор тока удовлетворяет условиям проверки на термическую стойкость.

Так как индуктивность измерительных цепей невелика допускается принимать допущение, что полное сопротивление приборов, подключенных к трансформатору тока равно их активному сопротивлению и складывается из следующих составляющих:

где rприб - сопротивление подключенных к ТТ приборов, Ом;

rпр - сопротивление проводов, Ом;

rk - сопротивление контактов, Ом.

Сопротивление приборов может быть найдено по формуле:

где Sпр - мощность подключенных приборов, ВА;

I2ном - номинальный вторичный ток выбранного ТТ, А.

Согласно технической документации на выбранный терминал релейной защиты, потребляемая мощность всех цепей переменного тока не превышает 0,1 ВА на фазу. Исходя из этого, сопротивление приборов:

Сопротивление проводников может быть найдено по формуле:

Где l - длина проводников, м. Для РУ 6…10 кВ при установке терминалов РЗА в ячейках КРУ принимается l=4…6 м;

с - удельная проводимость проводников, м/Ом?мм 2.

Для медных проводников с=57 м/Ом?мм 2, для алюминиевых с=34,5 м/Ом?мм 2;

F - площадь поперечного сечения проводников, мм 2. Согласно ПУЭ, по условиям механической прочности минимальное сечение для алюминиемвых проводников равно 4 мм 2, для медных - 2,5 мм 2.

Принимаем медный проводник, длиной 6 метров и сечением 2,5 мм 2:

Сопротивление контактов принимается равным 0,05 Ом при подключении не более трех приборов на фазу, 0,1 при подключении более 3 приборов на фазу.

Таким образом, сопротивление приборов, подключенных к ТТ:

Для определения допустимого сопротивления приборов, подключенных к ТТ необходимо найти расчетную кратность тока для токовой отсечки по формуле:

Где Iс.о - ток срабатывания токовой отсечки, А.

I1ном - номинальный первичный ток ТТ, А.

По расчетной кривой для ТТ ТОЛ-СЭЩ определяется допустимая нагрузка Sдоп=45 ВА, исходя из расчетной кратности 10,7 при которой погрешность ТТ не будет превышать 10%.

Исходя из допустимой нагрузки определяется максимальное допустимое сопротивление приборов, подключенных к обмоткам трансформатора тока:

Условие 7.5 выполняется, трансформатор тока удовлетворяет условиям проверки на допустимую нагрузку. Выбор и проверка остальных трансформаторов тока производятся аналогично, результаты сведены в таблицу 7.1

Таблица 7.1- Выбранные трансформаторы тока.

8. Расчет защит трансформатора Т 1

8.1 Дифференциальная защита

Для защиты трансформатора Т 1 в соответствии с требованиями ПУЭ установлена дифференциальная защита, выполненная на терминале БЗП.

На первом этапе выполняется расчет номинальных токов трансформатора в первичных и вторичных токовых цепях. Результаты расчета представлены в таблице 8.1.