Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра электротехники и энергетических систем

Факультет ПЭ курс 3 h группа ОСП-ПЭ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Релейная защита и автоматика»

На тему «Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения»

Архангельск

2008

ЗАДАНИЕ

Система: U = 110 кВ, Z_экв = 4+j48 Ом

ВЛ: провод марки АС-70, протяженность 8 км.

Т-1: ТДН-16000/110, U_вн = 115 кВ, U_нн = 6,6 кВ

Т-2: ТМЗ-1600/10.

Т-3: ТМ630/10.

КЛ-1: кабель АСБ-3х185, 140 м.

КЛ-2: кабель АСБ-3х95, 81 м.

КЛ-3: кабель АСБ-3х35, 55 м.

КЛ-4: кабель АСБ-3х50, 25 м.

КЛ-5: кабель АСБ-3х70, 91 м.

АД-1: ВАО710М-8, P_ном = 800 кВт; I_П = 6; cos(f)=0,85, КПД=0,96

АД-2: ДА302-16-64-6У1, , P_ном = 800 кВт; I_П = 5,6; cos(f)=0,88, КПД=0,93

Используя реле серии РСТ-11, РТЗ-51 рассчитать релейную защиту следующих объектов: КЛ-4, Т-3, АД-2.

Все исходные данные представлены на схеме электроснабжения (рисунок 1).

Рисунок 1 – Расчетная схема электроснабжения

СоДЕРЖАние

1. Расчет параметров рссчитываемойлинии из схемы электроснабжения

2 Расчет токовой отсечкиасинхронного двигателя

3 Расчет максимальной токовой защиты асинхронного двигателя

4 Расчет токовой отсечки кабельной линии кл-4

5 Расчет токовой отсечки с выдержкой времени кабельной линии кл-4

6 Расчет максимальной токовой защиты кабельной линии кл-4

7 Расчет кабельной линии кл-4 от однофазных замыканий на землю

8 Расчет токовой отсечки кабельной линии кл-3

9 Расчет токовой отсечки с выдержкой времени кабельной линии кл-3

10 Расчет максимальной токовой защиты кабельной линии кл-3

11 Расчет кабельной линии кл-3 от однофазных замыканий на землю

Список использованных источников

1 ОПРЕДЕЛЯЕМ ПАРАМЕТРЫ РАСЧИТЫВАЕМОЙ ЛИНИИ ИЗ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Рассчитываем сопротивление асинхронного двигателя, Ом;

; (1.1)

где - индуктивное сопротивление асинхронного двигателя;

Параметры асинхронного двигателя АД-2 :

P_ном = 800 кВт; I_П = 6; cos(f)=0,88; U=6 кВ; .

Определяем полную мощность асинхронного двигателя, кВА

; (1.2)

Ом

Определяем сопротивление кабельной линии КЛ-4, Ом;

; (1.3)

где l – длина кабельной линии , км,;

х_о – удельное реактивное сопротивление кабельной линии АСБ-3*50, Ом/км,

х_о=0,083;

Ом

Определяем параметры трансформатора (ТДН-10000/110) :

Параметры трансформатора ТДН-10000/110:

u_k = 10,5 %; U_вн = 115 кВ, U_нн = 6,6 кВ, Pхх = 14 кВт, Рк = 58 кВт, МВА,

Iк = 0,9%

; (1.5)

;

Определяем сопротивление воздушной линии, Ом и приведём его к U = 6,6 кВ;

; (1.6)

где l – длина воздушной линии, км, ;

х_о – удельное реактивное сопротивление воздушной линии АС-95,Ом/км, 0,371

Определяем сопротивление системы, Ом и приводим его к 6,6кВ;

; (1.8)

Z_экв = 6+j38 Ом- эквивалентное сопротивление системы;

Находим полное сопротивление рассчитываемого участка схемы, Ом;

; (1.9)

2 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (АД 2)

Находим ток короткого замыкания, кА;

; (2.1)

Находим первичный ток срабатывания защиты, кА;

; (2.2)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;

; (2.3)

Выбираем реле РСТ-11-29 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (2.4)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (2.5)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(2.6)

Находим ток минимального двухфазного КЗ , кА;

; (2.7)

Проверка защиты на чувствительность

; (2.8)

Эта защита обладает достаточной чувствительностью значит принимаем токовую отсечку на реле РСТ-11-29 с параметрами:.

3 МАКСИМАЛЬНО-ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (АД 2)

Находим номинальный ток двигателя, А;

; (3.1)

Находим ток срабатывания защиты, кА;

; (3.2)

где k_зап. – коэффициент запаса, 1,15;

k_сх – коэффициент схемы, 1;

k_в – коэффициент возврата максимальных реле тока, 0,9;

I_ном– номинальный ток двигателя, А.

Пересчитываем вторичный ток срабатывания защиты, А;

(3.3)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Выбираем реле РСТ-11-19 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (3.4)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (3.5)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(3.6)

Проверяем ток срабатывания защиты по пусковому току двигателя

; (3.7)

Эта защита удовлетворяет соотношению , а значит принимаем максимально-токовую защиту на реле РСТ-11-19 с параметрами:

4 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-4)

Находим ток короткого замыкания, кА;

; (4.1)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;

; (4.2)

Выбираем реле РСТ-11-32 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (4.3)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (4.4)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(4.5)

Находим минимальное значение тока от 20% длины кабельной линии, кА;

; (4.6)

Проверка защиты на чувствительность

; (4.7)

Эта защита не обладает достаточной чувствительностью т.к.

поэтому не принимаем токовую отсечку на реле РСТ-11-29.

5 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-4)

Первичный ток срабатывания защиты, А;

(5.1)

Где -коэффициент схемы ,принимаем = 1

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;

; (5.2)

Выбираем реле РСТ-11-19 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (5.3)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (5.4)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(5.5)

Проверка защиты на чувствительность

; (5.6)

Время срабатывания защиты, с;

Эта защита обладает чувствительностью т.к. поэтому принимаем токовую отсечку с выдержкой времени на реле РСТ-11-19 с параметрами:

,.

6 МАКСИМАЛЬНО-ТОКОВАЯ ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ 4)

Находим ток срабатывания защиты, кА;

; (6.1)

где k_зап. – коэффициент запаса, 1,15;

k_сх – коэффициент схемы, 1;

k_в – коэффициент возврата максимальных реле тока, 0,9;

I_р.maх.– максимальный рабочий ток , А.

Пересчитываем вторичный ток срабатывания защиты, А;

(6.2)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Выбираем реле РСТ-11-24 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (6.3)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (6.4)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(6.5)

Проверка защиты на чувствительность

; (6.6)

Время срабатывания защиты, с;

Эта защита обладает чувствительностью т.к. поэтому принимаем максимально-токовую защиту на реле РСТ-11-24 с параметрами:

,.

7 РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ КЛ-4 ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Защита действует на сигнал.

Выбираем реле РТЗ-51

Находим ток срабатывания защиты, кА;

; (7.1)

где k_отс. – коэффициент отстройки, 1,2;

k_б – коэффициент ,учитывающий бросок емкостного тока, принимаем = 2,2;

– суммарный емкостной ток, протекающий по защищаемому присоединению при однофазном замыкании на землю, А.

Определяем суммарный емкостной ток протекающий по кабельным линия, А;

; (7.2)

где l – длина кабельной линии, км;

I_о – удельный емкостной ток кабельных линий, А/км:

АСБ-3*50: I_о = 0,59 А/км;

8 Расчётрелейной защиты кабельной линии (КЛ-3)

Найдём параметры трансформатора ТМЗ- 1000/6: u_k = 5,5%, Р_к = 11кВт

; (8.1)

;

Определяем сопротивление кабельной линии КЛ-3, Ом ;

; (8.2)

где l – длина кабельной линии, км, ;

х_о – удельное реактивное сопротивление линии АСБ-3*120,Ом/км, 0,076

Ом

Находим полное сопротивление рассчитываемого участка схемы, Ом;

; (8.3)

9 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-3)

Находим ток короткого замыкания, кА;

; (9.1)

Находим первичный ток срабатывания защиты, кА;

; (9.2)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;

; (9.3)

Выбираем реле РСТ-11-29 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (9.4)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (9.5)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(9.6)

Находим ток минимального двухфазного КЗ , кА;

; (9.7)

Проверка защиты на чувствительность

; (9.8)

Эта защита обладает достаточной чувствительностью значит принимаем токовую отсечку на реле РСТ-11-29 с параметрами:.

10 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-3)

Первичный ток срабатывания защиты, А;

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;

; (10.1)

Выбираем реле РСТ-11-29 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (10.2)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (10.3)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(10.4)

Проверка защиты на чувствительность

; (10.5)

Эта защита обладает достаточной чувствительностью.

Время срабатывания второй ступени защиты определяется от времени срабатывания первой, с;

Где - ступень селективности, 0,3 с.

Эта защита обладает чувствительностью т.к. поэтому принимаем токовую отсечку с выдержкой времени на реле РСТ-11-29 с параметрами:

,.

11 МАКСИМАЛЬНО-ТОКОВАЯ ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ 3)

Находим ток срабатывания защиты, кА;

; (10.1)

где k_зап. – коэффициент запаса, 1,15;

k_сх – коэффициент схемы, 1;

k_в – коэффициент возврата максимальных реле тока, 0,9;

I_р.maх.– максимальный рабочий ток , А.

Пересчитываем вторичный ток срабатывания защиты, А;

(10.2)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

Выбираем реле РСТ-11-24 с минимальным током уставки:

Определяем ступеньку

; (10.3)

Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

; (10.4)

Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;

(10.5)

Проверка защиты на чувствительность

; (10.6)

Время срабатывания защиты, с;

Эта защита обладает чувствительностью т.к. поэтому прини-маем максимально-токовую защиту на реле РСТ-11-24 с параметрами:

,.

11 РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ КЛ-1 ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Выбираем реле РТЗ-51

Находим ток срабатывания защиты, А;

; (11.1)

где k_зап. – коэффициент отстройки, 1,2;

k_сх – коэффициент, 1,5;

– суммарный емкостной ток, А.

Определяем суммарный емкостной ток протекающий по кабельным линия, А;

; (11.2)

где l – длина кабельной линии, км;

I_о – удельный ток кабельных линий, А/км:

АСБ-3*185: I_о = 0,972 А/км.

список использованных источников

1. Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения. Методические указания к выполнению курсовой работы.

2. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Л., «Энергия»,1976г. 288с.