Проектирование систем РЗ и А

Работа  реле. Принцип действия рассматривается применительно к реле с поплавками (рис.6), которые связаны с осями, вокруг которых могут поворачиваться.  При нормальной работе (рис. 6, а) резервуар реле заполнен маслом, поплавки подняты и замыкающие ртутные контакты разомкнуты. При слабом газообразовании, характеризующем незначительные повреждения, газы, поднимаясь вверх, скапливаются в верхней части резервуара реле и вытесняют из него масло.

Верхний поплавок реле вместе с уровнем масла начинает опускаться и его контакт замыкает цепь сигнализации. Далее газ уходит в расширитель без дальнейшего понижения уровня масла в резервуаре реле. При сильном газообразовании, характеризующем серьезные повреждения, под влиянием большого количества выделяющихся газов масло интенсивно вытесняется из бака в расширитель и опрокидывает своей струей нижний поплавок (рис. 6, б), контакт которого замыкает цепь отключения. Верхний поплавок, может при этом срабатывать позже. В случае сильного понижения уровня   масла   (например, течь в кожухе) реле   срабатывает, замыкая сначала сигнальный (рис. 6, в), а затем и отключающий контакты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.    Расположение   поплавков газового реле при нормальной работе (а), повреждении  (б)  и недопустимом понижении уровня масла (в).

5.2 Защита трансформаторов ТП

1) Токовая  отсечка (ТО) без выдержки времени

Ток срабатывания защиты определяется:

Ток срабатывания реле определяется:

где k_отс – коэффициент отстройки, зависящий от типа применяемого реле тока (в нашем случае для реле типа РТ-40);

 – коэффициент схемы;

 –  максимальный ток  КЗ, определяемый со стороны высшего  напряжения при КЗ на шинах низшего;

k_ТА  – коэффициент трансформации трансформатора тока.

 

Проверка  чувствительности токовой отсечки

,

где 

, поэтому выполняем ТО с  выдержкой времени  , тогда

, ТО с выдержкой времени  защищает только часть линии.

2) Максимальная  токовая защита (МТЗ)

_{Ток срабатывания защиты определяется:}

,

где для реле типа РТ-80;

;

- коэффициент увеличения тока  своей нагрузки первого питающего  элемента за счет снижения  напряжения после включения секционного  выключателя;

- коэффициент самозапуска нагрузки, подключенной секционным выключателем.

Ток срабатывания реле

,            

,

.

3) Защита  от однофазных замыканий на землю

Выполняется с применением реле РТЗ-51.

На стороне 0,4 кВ устанавливают  специальную защиту нулевой последовательности. Такая защита должна быть выполнена в виде селективной защиты (устанавливающей поврежденное направление), действующей на сигнал. При действии на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности защита должна отключить только элемент, питающий поврежденный участок.

Ток срабатывания определяется

 

 

5.3 Защита линии Л3

1) Токовая  отсечка.

Ток срабатывания защиты определяется

где k_отс – коэффициент отстройки, зависящий от типа применяемого реле тока;

 –  максимальный ток  КЗ, определяемый со стороны высшего  напряжения при КЗ на шинах  низшего напряжения (точка К5)

Ток срабатывания реле токовой отсечки  определяется

 

k_ТА  – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Проверка  чувствительности токовой отсечки

,

где  I_p.min= А.

 , поэтому выполняем ТО с выдержкой времени , тогда

 

,

 

2) Максимальная токовая защита (МТЗ).

Ток срабатывания МТЗ определяется

где k_отс =1.1…1.2;

k_сз – коэффициент, учитывающий токи самозапуска электродвигателей при восстановлении напряжения после отключения КЗ либо после срабатывания АПВ, k_сз=2,5…3;

k_в – коэффициент возврата реле, k_в=0,85;

I_раб.max – длительно существующий рабочий ток, определяемый с учетом перегрузки после срабатывания АВР.

Ток срабатывания реле максимальной токовой  защиты определяется

Проверка  чувствительности

А

 > 1.5

Проверять чувствительность МТЗ при однофазном КЗ на землю не обязательно, так как  уже в более тяжелом случае (двухфазное КЗ) чувствительность достаточна.

3) Защита от однофазных замыканий на землю.

Выполняется с применением реле РТЗ – 51.

Такая защита должна быть выполнена в виде селективной  защиты (устанавливающей поврежденное направление), действующей на сигнал. При действии на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности защита должна отключить только элемент, питающий поврежденный участок.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки  от тока 3I₀ данной линии при однофазном замыкании на землю в рассматриваемой электрически связанной части сети:

где =2…2,5 – коэффициент отстройки при работе  с выдержкой времени несколько секунд;

  - удельный собственный емкостной ток защищаемой линии, А/км;

 l – длина линии, км.

- суммарная емкость одной  фазы относительно земли всей  электрически связанной сети  за исключением защищаемого направления;  - напряжение фазы сети в нормальном режиме.

 

 

 

 

 

 

5.4 Защита асинхронных двигателей

Рисунок 8. Схема защиты АД мощностью менее 5000 кВт.

 

М1:

1) Токовая  отсечка

Выполняется на реле КА1 и КА2 типа РТ-40/0.2, схема  соединения ТТ и реле – ''неполная звезда'' .

Ток срабатывания реле отсечки

,

где k_отс = 1.4…1.5 (для реле РТ-40/0.2);

Чувствительность  токовой отсечки

>2

где .

2) Защита от перегрузки

 

С независимой выдержкой времени  выполняется на реле тока КА3 типа РТ-82.

Ток срабатывания реле защиты от перегрузки

,

где k_отс = 1,1…1,2.

.

Чувствительность  защиты от перегрузки не проверяется, поскольку она не предназначена  для действия при КЗ.

 

 

3) Защита АД от замыканий на землю

 

Выполняется на реле КА4 типа РТЗ-51, которое подключается к ТА2 типа ТЗЛМ, установленному в  шкафу КРУ (рисунок 5).

Определим ток  срабатывания защиты

 

I_с.з. = k_отс·k_бр∙I_с = 1,3∙3∙2 = 7,8 А,

 

где I_с – собственный емкостной ток;

k_отс=(1,2…1,3)-коэффициент отстройки;      

K_бр =(3..5) – коэффициент броска, учитывающий бросок емкостного тока в момент возникновения однофазного замыкания на землю.

 

Для двигателей до 2000 кВ  I_с.з. ≤ 10 А, в данном случае ток срабатывания защиты удовлетворяет этим требованиям.

 

М1:

1) Токовая  отсечка

Выполняется на реле КА1 и КА2 типа РТ-40/0.2, схема  соединения ТТ и реле – ''неполная звезда'' .

Ток срабатывания реле отсечки

,

где k_отс = 1.4…1.5 (для реле РТ-40/0.2);

Чувствительность  токовой отсечки

>2

где .

2) Защита от перегрузки

 

С независимой выдержкой времени  выполняется на реле тока КА3 типа РТ-82.

Ток срабатывания реле защиты от перегрузки

,

где k_отс = 1,1…1,2.

.

Чувствительность  защиты от перегрузки не проверяется, поскольку она не предназначена  для действия при КЗ.

 

 

3) Защита АД от замыканий на землю

 

Выполняется на реле КА4 типа РТЗ-51, которое подключается к ТА2 типа ТЗЛМ, установленному в  шкафу КРУ (рисунок 5).

Определим ток  срабатывания защиты

 

I_с.з. = k_отс·k_бр∙I_с = 1,3∙3∙2,2 = 8,58 А,

 

где I_с – собственный емкостной ток;

k_отс=(1,2…1,3)-коэффициент отстройки;      

K_бр =(3..5) – коэффициент броска, учитывающий бросок емкостного тока в момент возникновения однофазного замыкания на землю.

 

Для двигателей до 2000 кВ  I_с.з. ≤ 10 А, в данном случае ток срабатывания защиты удовлетворяет этим требованиям.

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет сечений соединительных проводов между трансформаторами тока и устройствами релейной защиты

  

Выбор сечения провода трансформатора тока для трансформатора ГПП с  ВН:

 

   Для трансформатора ГПП с ВН  мы выбрали ТТ типа ТВТ35-1-600/5 с номинальным первичным током 300 А, номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=300/5 и номинальной предельной кратностью K₁₀=20.

Выбираем  провод АС 95/16 с

 

Выбор сечения провода трансформатора тока для трансформатора ГПП с  НН:

 

   Для трансформатора ГПП с НН  мы выбрали ТТ типа ТПЛК-10 с номинальным первичным током 1000 А, номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=1000/5 и номинальной предельной кратностью K₁₀=20.

Выбираем  два провод АС 2х185/24 с

 

Выбор сечения провода трансформатора тока для трансформатора ТП:

 

   Для ТП мы выбрали ТТ типа  ТЛ – 10-1 с номинальным первичным током     100 А и номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=100/5 и номинальной предельной кратностью K₁₀=15.

Выбираем  провод АС 35/6,2 с      

 

   Выбор сечения провода трансформатора тока, установленного на линиях Л3 и Л4:

 

   На линиях мы выбрали ТТ типа ТПЛ – 10  с номинальным первичным током 50 А, номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=50/5 и номинальной предельной кратностью K₁₀=13.

Выбираем  провод АС 10/1,8 с     

 

   Выбор сечения провода трансформатора тока для асинхронных двигателей:

 

   Для М1 и М2 мы выбрали ТТ типа ТПЛ – 10 с номинальным первичным током 50А, номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=50/5 и номинальной предельной кратностью K₁₀=13.               

   Выбираем провод  АС 10/1,8 с         

 

7. Обоснование селективности защит двух смежных элементов защищаемой сети.

Селективностью, или избирательностью, РЗ называется ее способность отключать только поврежденный участок сети. Так, при КЗ в точке К5 (рис.2) РЗ должна отключать поврежденную ЛЭП Л3 выключателем Q9, ближайшим к месту повреждения. При таком действии РЗ электроснабжение всех потребителей, кроме питавшихся от поврежденной ЛЭП, сохраняется. В случае КЗ в точке К3 при селективном действии РЗ должна отключаться поврежденная ЛЭП Л1 выключателями QR1, Q1 и Q2, включаются выключатели Q5 и Q6, тем самым ЛЭП Л2 оставается в работе. При этом все потребители сохраняют питание. Селективность РЗ является обязательным требованием, отступление от него допускается только для обеспечения быстродействия, когда неселективное отключение не влечет за собой опасных последствий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

В ходе расчета курсовой работы было выбрано оборудование схемы электроснабжения, произведен расчет токов коротких замыканий, были выбраны и обоснованы места  установки и типы устройств релейной защиты и автоматики, также выбрали  трансформаторы тока и напряжения, рассчитаны параметры срабатывания реле и устройств релейной защиты, обосновали селективность защит  двух смежных элементов защищаемой сети.

Все эти расчеты дали возможность  ознакомиться с выбором элементов электроснабжения, а также устройств релейной защиты и автоматики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

 

1. Неклепаев Б. Н., Крючков  И. П. Электрическая часть станций  и подстанций: Справ. Материалы для  курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Биткин И.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Учебное проектирование. Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Мар. гос. ун-т. – Йошкар-Ола. – 2003.
3. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.:Высшая школа, 1991.
4. Правила устройства электроустановок / М.: Энергоатомиздат, 1999.