Дипломная работа на тему Расчёт защиты электрических сетей и установок

Содержание

  • Введение
    • Задание
    • Исходные данные
  • 1. Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности
    • 1.1 Расчёт параметров трансформаторов и автотрансформаторов
    • 1.1.1 Расчёт параметров автотрансформатора ат1(2)
    • 1.1.2 Расчёт параметров автотрансформатора ат3(4)
    • 1.1.3 Расчёт параметров трансформаторов т1(2)
    • 1.1.4 Расчёт параметров трансформаторов т5(6)
    • 1.1.5 Расчёт параметров трансформатора т3(4)
    • 1.2 Расчёт параметров воздушных линий
  • 1.2.1 Расчет параметров линий l1(2)
  • 1.2.2Расчет параметров линий l3(4)
  • 1.2.3 Расчет параметров линии l7(8)

1.2.4 Расчет параметров линии l9(10)

  • 1.3 Перевод параметров систем на сторону среднего напряжения
    • 2. Расчёт защит линий l1(2), l3(1) от междуфазных кз
    • 2.1 Расчет первой ступени защиты линии l1(2) для комплектов 1 и 1
    • 2.1.1 Отстройка от кз в конце линии l1(2) (расчет для 1 – го комплекта – l2 отключена)
    • 2.1.2 Отстройка от кз за трансформатором т1
    • 2.2 Расчет первой ступени защиты линии l1(2) для комплектов 2 и 2
    • 2.2.1 Отстройка от кз в конце линии l1(2)
    • 2.2.2 Отстройка от кз за трансформатором т1
    • 2.3 Расчет первой ступени защиты линии l3(4) для комплектов 3 и 3
    • 2.3.1 Отстройка от кз на шинах подстанции с
    • 2.4 Расчет первой ступени защиты линии l3(4) для комплектов 4 и 4
    • 2.4.1 Отстройка от кз на шинах подстанции b
    • 2.5 Расчёт второй ступени комплектов 1 и 1
    • 2.5.1 Условие отстройки от кз на шинах подстанции с
    • 2.5.2 Условие согласования с первой ступенью защиты 2′ при каскадном отключении
    • 2.5.3 Условие отстройки от кз за трансформатором т1
    • 2.5.4 Условие отстройки от кз на стороне среднего напряжения трансформатора т3
    • 2.6 Расчёт второй ступени комплектов 4 и 4′
    • 2.6.1 Условие отстройки от кз на шинах подстанции а
    • 2.6.2 Условие согласования с первой ступенью защиты 3′ при каскадном отключении
    • 2.6.3 Условие отстройки от кз на стороне среднего напряжения трансформатора т3
    • 2.7 Расчет второй ступени защиты линии l1(2) для комплектов 2 и 2`
    • 2.7.1 Условие отстройки от кз на стороне высшего напряжения автотрансформатора ат1(2)
    • 2.7.2 Условие согласования с первой ступенью защиты линии л5
    • 2.7.3 Условие согласования с первой ступенью защиты линии л1′ в режиме каскадного отключения
    • 2.7.4 Условие отстройки от кз за трансформатором т1
    • 2.7.5 Условие согласования с третьей ступенью защиты ат1(2)
    • 2.8 Расчет второй ступени защиты линии l3(4) для комплектов 3 и 3`
    • 2.8.1 Условие отстройки от кз на стороне высшего напряжения автотрансформатора ат3(4)
    • 2.8.2 Условие согласования с первой ступенью защиты линии л6:.
    • 2.8.3 Условие согласования с первой ступенью защиты 4′ в режиме каскадного отключения
    • 2.9 Расчет третьей ступени защиты линии l1(2) для комплектов 1 и 1
      • 2.9.1 Кз на стороне низшего напряжения трансформатора т3(4)
      • 2.9.2 Кз на шинах подстанции с
      • 2.9.3 Режим каскадного действия на линии л3.
      • 2.9.4 Кз на стороне низшего напряжения трансформатора т2
    • 2.10 Расчет третьей ступени защиты линии l1(2) для комплектов 2 и 2`
      • 2.10.1 кз на стороне низшего напряжения автотрансформатора ат1(2)
      • 2.10.2 кз в конце линии л5
      • 2.10.3 кз за трансформатором т1
    • 2.11 Расчет третьей ступени защиты линии l3(4) для комплектов 4 и 4`
      • 2.11.1 кз на стороне низшего напряжения трансформатора т3(4)
      • 2.11.2 кз шинах подстанции а:
      • 2.11.3 режим каскадного действия на линии л1:
    • 2.12 Расчет третьей ступени защиты линии l3(4) для комплектов 3 и 3`:
      • 2.12.1 кз на стороне низшего напряжения автотрансформатора ат3(4)
      • 2.12.2 кз в конце линии л6
    • 3. Расчёт сопротивления срабатывания по активной оси
    • 3.1 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий l1(2) комплектов 1 и 1`
    • 3.1.1 Расчет первой и второй ступени
    • 3.1.2 Расчет третьей ступени
    • 3.2 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий l1(2) комплектов 2 и 2`
    • 3.2.1 Расчет первой и второй ступени
    • 3.2.2 Расчет третьей ступени
    • 3.3 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий l3(4) комплектов 4 и 4
    • 3.3.1 Расчет первой и второй ступени
    • 3.3.2 Расчет третьей ступени
    • 3.4 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий l3(4) комплектов 3 и 3`
    • 3.4.1Расчет первой и второй ступени
    • 3.4.2 Расчет третей ступени
    • 4. Расчёт времени срабатывания
    • 5. Расчёт уставок срабатывания дистанционной защиты
    • 6. Проверка остаточного напряжения на шинах подстанций
    • 6.1 Поверка остаточного напряжения на шинах подстанции А в конце зоны действия первой ступени защиты 1(1`)
    • 6.2 Поверка остаточного напряжения на шинах подстанции С в конце зоны действия первой ступени защиты 4(4`)
    • 7. Расчёт коэффициента чувствительности по току точной работы
    • Характеристика срабатывания защиты 3
    • 8. Расчёт токовой направленной защиты нулевой последовательности
    • 8.1 Расчет параметров схемы замещения нулевой последовательности

Заключение

  • Список использованных источников

Введение

Электрические машины и аппараты, кабельные и воздушные линии электропередачи и другие части электрических установок и электрических сетей постоянно обтекаются током, вызывающим их нагрев, и находятся под напряжением. Поэтому в процессе эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов работы и возникать повреждения, приводящие в большинстве случаев к коротким замыканиям (КЗ).

Короткие замыкания являются наиболее опасными видами повреждения, возникающими из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала (включение под напряжение заземленного оборудования, отключение разъединителей под нагрузкой) и других причин.

В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к большим разрушениям токоведущих частей, изоляторов и токоведущих аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят большие токи (токи КЗ), измеряемые тысячами ампер, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, т.е. развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что приводит к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

В большинстве случаев аварии или их развитие могут быть предотвращены быстрым отключением поврежденного участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, получивших название релейная защита, которые действуют на отключение выключателей.

При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому сокращаются размеры или даже вовсе предотвращаются повреждения оборудования, на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормальная работа неповрежденного оборудования.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети.

Задание

1. Обосновать выбор типов защит линий заданного участка сети 110 кВ;

2. Рассчитать первичные параметры срабатывания защит всех элементов заданной сети от междуфазных КЗ, проверить их чувствительность. Оценить достаточность быстродействия ступенчатых защит от междуфазных КЗ. В случае необходимости дать рекомендации по повышению быстродействия защиты.

Исходные данные

Рисунок 1 – Исходная схема сети.

Исходные данные параметров сети

Таблица 1

№ варианта

Источники

Система СА

Система СВ

АТ 1,2

Sном

Х1

max/min

Х0

max/min

АТ 3,4

Sном

Х1

max/min

Х0

max/min

МВА

Ом

Ом

МВА

Ом

Ом

6

2*250

7,3/9,8

7,0/10,4

2*125

6,0/9,1

5,4/7,0

Исходные данные параметров сети

Таблица 2

Длинны линий

L’1(L’2)

L”1(L”2)

L3(L4)

L7(L8)

L9(L10)

км

км

км

км

км

10

25

15

2,5

11

Исходные данные параметров сети

Таблица 3

Трансформаторные подстанции

Т1(2)

Sном

Т3(4)

Sном

Т5(6)

Sном

Мощность перетока

SAB

SBA

МВА

МВА

МВА

МВА

МВА

6,3

25

6,3

25

17

Параметры срабатывания защит смежных элементов

Таблица 4

Параметры срабатывания защит смежных элементов (от междунафазных КЗ/ от КЗ на землю)

AT1(2)

AT3(4)

XIII, Ом

IIII, кA

IIV0, кA

t4, сек

t5, сек

XIII, Ом

IIII, кA

IIV0, кA

t4, сек

t5, сек

95/0,65

0,35

3,0/2,1

50/0,7

0,38

2,8/1,9

L5 (I, II, III)

L6 (I, II, III)

XI, Ом

II, кА

XII, Ом

III, кА

XIII, Ом

IIII, кА

tIIIZ, сек
tIII0, сек

XI, Ом

II, кА

XII, Ом

III, кА

XIII, Ом

IIII, кА

tIIIZ, сек
tIII0, сек

14/3,0

25/1,8

100/0,1

2,4/1,6

10,0/1,7

19,4/1,0

80/0,11

2,2/1,4

Дополнительные исходные данные

Коэффициент самозапуска для линий L1(2), L3(4) .

При расчете следует учесть следующие условия

все линии электропередач заданной сети оборудованы выключателями с трехфазным приводом;

со сборных шин 110 кВ подстанций А, В и С питаются ответственные потребители с преобладанием высоковольтных двигателей, потеря устойчивости которых недопустима, эти сборные шины оборудованы дифференциальными защитами;

автотрасформаторы имеют четырехступенчатые резервные защиты на стороне 220 кВ;

среднее номинальное напряжение сети 115 кВ, коэффициенты трансформации автотрансформаторов (230/121), регулированием коэффициентов пренебречь;

сопротивления цепей двухцепных линий одинаковы;

двухцепные линии могут длительно работать в одноцепном режиме;

ступень селективности по времени принять t=0.4 сек;

время УРОВ принять tУРОВ=0.2 сек;

вторичный номинальный ток трансформаторов тока принять равным 5 А;

в качестве дистанционной защиты использовать шкафы на базе микропроцессорных терминалов;

при расчете токов КЗ активным сопротивлением линий пренебречь;

коэффициент мощности нагрузки в нормальном режиме принять 0.95, в режиме самозапуска коэффициент мощности принять 0.8.

1. Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности

1.1 Расчёт параметров трансформаторов и автотрансформаторов

1.1.1 расчёт параметров автотрансформатора ат1(2)

Выбираем автотрансформатор АТДЦТН – 250000/220/110 |1|

-напряжение на стороне СН АТ1(2).

Параметры автотрансформатора АТ1(2)

Расчёт сопротивлений

1.1.2 Расчёт параметров автотрансформатора АТ3(4)

Выбираем автотрансформатор АТДЦТН – 125000//220/110 |1|

Параметры автотрансформатора АТ3(4)

Расчёт сопротивлений

1.1.3 Расчёт параметров трансформаторов Т1(2)

Выбираем трансформатор ТМН – 6300/110 |1|

Параметры трансформаторов Т1(2)

Расчёт сопротивлений

1.1.4 Расчёт параметров трансформаторов Т5(6)

Выбираем трансформатор ТМН – 6300/35 |1|

Параметры трансформаторов Т5(6)

Расчёт сопротивлений

1.1.5 Расчёт параметров трансформатора Т3(4)

Выбираем трансформатор ТДТН – 25000/110. |1|

Параметры автотрансформатора Т3(4) без отпаек

Расчёт сопротивлений

Параметры автотрансформатора Т3(4) при минимальной отпайке

Расчёт сопротивлений

Параметры автотрансформатора Т3(4) при максимальной отпайке

Расчёт сопротивлений

1.2 Расчёт параметров воздушных линий

Необходимо рассчитать мощность перетока по линиям.

1.2.1 Расчет параметров линий L1(2)

Расчет перетока мощности по L3(4) с учетом того, что все трансформаторы загружены на 60%.

Сечение провода 120 мм2 |1|

Погонные параметры линий |1|

Сопротивления линий

1.2.2 Расчет параметров линий L3(4)

Расчет перетока мощности по L3(4) с учетом того, что все трансформаторы загружены на 60%.

Сечение провода 95 мм2 |1|

Погонные параметры линий |1|

Сопротивления линий

1.2.3 Расчет параметров линий L7(8)

Расчет перетока мощности по L7(8) с учетом того, что все трансформаторы загружены на 60%.

Сечение провода 70 мм2 |1|

Погонные параметры линий |1|

Сопротивления линий

1.2.4 Расчет параметров линий L9(10)

Расчет перетока мощности по L9(10) с учетом того, что все трансформаторы загружены на 60%.

Сечение провода 35 мм2 |1|

Погонные параметры линий |1|

Сопротивления линий

1.3 Перевод параметров систем на сторону среднего напряжения

Коэффициент трансформации KT=230/115=2

1) Системы А и В работают в максимальном режиме

2) Системы А и В работают в минимальном режиме

2. РАСЧЁТ ЗАЩИТ ЛИНИЙ L1(2), L3(4) ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КЗ

2.1 Расчет первой ступени защиты линии L1(2) для комплектов 1 и 1`

2.1.1 Отстройка от КЗ в конце линии L1(1) (расчет для 1 – го комплекта – L2 отключена)

Рисунок 2 – Схема замещения при КЗ в К1

КОТС=0,85 – коэффициент отстройки для первой ступени.

Сопротивление срабатывания первой ступени

2.1.2 Отстройка от КЗ за трансформатором Т1

Линия L2 отключена

Рисунок 3 – Схема замещения при КЗ в К2

Сопротивление срабатывания

Расчётным является первое условие

2.2 Расчет первой ступени защиты линии L1(2) для комплектов 2 и 2`

2.2.1 Отстройка от КЗ в конце линии L1(2)

Сопротивление срабатывания рассчитывается аналогично пункту 2.1.1 и имеет такое же значение.

2.2.2 Отстройка от КЗ за трансформатором Т1.

Линия 2 отключена.

Рисунок 4 – Схема замещения при КЗ в К2

Расчётным является первое условие

2.3 Расчет первой ступени защиты линии L3(4) для комплектов 3 и 3`

2.3.1 Отстройка от КЗ на шинах подстанции С

2.4 Расчет первой ступени защиты линии L3(4) для комплектов 4 и 4`

2.4.1 Отстройка от КЗ на шинах подстанции B

Сопротивление срабатывания рассчитывается аналогично пункту 2.3.1 и имеет такое же значение.

2.5 Расчёт второй ступени комплектов 1 и 1′

2.5.1 Условие отстройки от КЗ на шинах подстанции С

Режим работы системы: Линия 2 отключена.

Рисунок 5 – Схема замещения при КЗ в К3

KОТС=0,8 – коэффициент отстройки для второй ступени.

Сопротивление срабатывания.

2.5.2 Условие согласования с первой ступенью защиты 2′ при каскадном отключении

Режим работы системы

СА работает в максимальном режиме

СВ работает в минимальном режиме

Л4 и АТ4 отключены

Рисунок 6 – Схема замещения при КЗ в К4

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.5.3 Условие отстройки от КЗ за трансформатором Т1

Режим работы системы и схема замещения аналогичны аналогичны пункту 2.1.2

2.5.4 Условие отстройки от КЗ на стороне среднего напряжения трансформатора Т3

Режим работы системы

СА работает в максимальном режиме

СВ работает в минимальном режиме

Л2 и АТ4 отключены

Рисунок 7 – Схема замещения при КЗ в К5

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

Расчётным является первое условие (п. 2.5.1)

Определим коэффициент чувствительности

не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Необходимо согласовать вторую ступень защиты 1 с первой ступенью защиты 3` в режиме каскадного отключения.

Режим работы системы

СА работает в максимальном режиме

СВ работает в минимальном режиме

Л2 и АТ4 отключены.

Рисунок 8 – Схема замещения при КЗ в К6

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

Коэффициент чувствительности

удовлетворяет требованиям ПУЭ.

2.6 Расчёт второй ступени комплектов 4 и 4′

2.6.1 Условие отстройки от КЗ на шинах подстанции А

Режим работы системы: Линия 4 отключена.

Рисунок 9 – Схема замещения при КЗ в К7

2.6.2 Условие согласования с первой ступенью защиты 3 при каскадном отключении

Режим работы системы

СА работает в минимальном режиме

СВ работает в максимальном режиме

Л2 и АТ2 отключены

Рисунок 10 – Схема замещения при КЗ в К6

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.6.3 Условие отстройки от КЗ на стороне среднего напряжения трансформатора Т3

Режим работы системы

СА работает в минимальном режиме

СВ работает в максимальном режиме

Л4 и АТ2 отключены

Рисунок 11 – Схема замещения при КЗ в К5

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

Расчётным является первое условие (п. 2.6.1)

Определим коэффициент чувствительности

удовлетворяет требованиям ПУЭ.

2.7 Расчет второй ступени защиты линии L1(2) для комплектов 2 и 2`

2.7.1 Условие отстройки от КЗ на стороне высшего напряжения автотрансформатора АТ1(2).

Режим работы системы

Л2 отключена.

Рисунок 12 – Схема замещения при КЗ в К8

Сопротивление срабатывания

2.7.2 Условие согласования с первой ступенью защиты линии Л5

Режим работы системы

СА работает в минимальном режиме

СВ работает в максимальном режиме

Л2 и АТ2 отключены.

Рисунок 13 – Схема замещения при КЗ в К9

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.7.3 Условие согласования с первой ступенью защиты 1′ в режиме каскадного отключения

Режим работы системы

СА работает в минимальном режиме

СВ работает в максимальном режиме

АТ2 отключен.

Рисунок 14 – Схема замещения при КЗ в К10

– определен в пункте 2.7.2

2.7.4 Условие отстройки от КЗ за трансформатором Т1

Режим работаы системы и схема замещения аналогичны пункту 2.2.2

Расчетным является первое условие – пункт 3.5.1

Проверка по чувствительности

коэффициент чувствительности не удовлетворяет требованиям ПУЭ.

В данном случае, необходимо согласовать вторую ступень защиты 2.

2.7.5 Условие согласования с третьей ступенью защиты АТ1(2)

– сопротивление срабатывания третьей ступени АТ1(2)

Расчетным является – пункт 2.7.6

Проверка по чувствительности

– коэффициент чувствительности удовлетворяет требованиям ПУЭ.

2.8 Расчет второй ступени защиты линии L3(4) для комплектов 3 и 3`

2.8.1 Условие отстройки от КЗ на стороне высшего напряжения автотрансформатора АТ3(4)

Режим работы системы

Л4 отключена.

Рисунок 15 – Схема замещения при КЗ в К11

Сопротивление срабатывания

2.8.2 Условие согласования с первой ступенью защиты линии Л6

Режим работы системы

СА работает в максимальном режиме

СВ работает в минимальном режиме

Л4 и АТ4 отключены.

Рисунок 16 – Схема замещения при КЗ в К12

Определим коэффициент токораспределения

2.8.3 Условие согласования с первой ступенью защиты 4′ в режиме каскадного отключения

Режим работы системы

СА работает в максимальном режиме

СВ работает в минимальном режиме

АТ4 отключен.

Рисунок 17 – Схема замещения при КЗ в К13

(пункт 3.8.2)

Сопротивление срабатывания

Расчетным является первое условие – пункт 2.8.1

Проверка по чувствительности

коэффициент чувствительности удовлетворяет требованиям ПУЭ.

2.9 Расчет третьей ступени защиты линии L1(2) для комплектов 1 и 1`

2.9.1 КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора Т3(4)

Режим работы системы

CА работает в минимальном режиме

CВ работает в максимальном режиме

АТ2 отключен

Рисунок 18 – Схема замещения при КЗ в К14

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

– рекомендуемое значение коэффициента чувствительности по реактивной составляющей, для определения уставки, по условию чувствительности, при КЗ в заданной точке (КЗ в зоне дальнего резервирования для III ступени) |4|.

2.9.2 КЗ на шинах подстанции С

Режим работы системы

АТ2 и Л3 отключены.

Рисунок 19 – Схема замещения при КЗ в К3

Тогда

Сопротивление срабатывания

2.9.3 Режим каскадного действия на линии Л3

Режим работы системы

CА работает в минимальном режиме.

CВ работает в максимальном режиме.

АТ2 отключен.

Рисунок 20 – Схема замещения при КЗ в К15

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.9.4 КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора Т1

Режим работы системы

CА работает в минимальном режиме.

CВ работает в максимальном режиме.

АТ2 отключен.

Рисунок 21 – Схема замещения при КЗ в К2

Преобразуем участок схемы соединённой в треугольник в звезду

Рисунок 22 – Схема преобразования соединения «треугольник» в «звезду»

Расчет сопротивлений

Рассчитаем ток КЗ за трансформатором Т1

Определим суммарное сопротивление

Ток трехфазного КЗ в К4

Найдем ток протекающий через защиту.

Определим коэффициент токораспределения для (схема рис.30)

Тогда

Сопротивление срабатывания

Определяющим является первое условие (п. 2.9.1)

2.10 Расчет третьей ступени защиты линии L1(2) для комплектов 2 и 2`

2.10.1 КЗ на стороне низшего напряжения автотрансформатора АТ1(2)

Режим работы системы

CА работает в максимальном режиме

CВ работает в минимальном режиме

АТ4 и Л3 отключены.

Рисунок 23 – Схема замещения при КЗ в К16

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.10.2 КЗ в конце линии Л5

Режим работы системы

CА работает в максимальном режиме

CВ работает в минимальном режиме

АТ4 и Л4 отключены.

Рисунок 24 – Схема замещения при КЗ в К17

– найден в пункте 2.10.1

2.10.3 КЗ за трансформатором Т1

Режим работы системы

CА работает в максимальном режиме

CВ работает в минимальном режиме

АТ4 и Л4 отключены.

Рисунок 25 – Схема замещения при КЗ в К2

Аналогично как и в пункте 3.9.4 определим

Рассчитаем ток КЗ за трансформатором Т1

Определим суммарное сопротивление

Ток трехфазного КЗ в К2

Найдем ток протекающий через защиту.

Определим коэффициент токораспределения

Тогда

Сопротивление срабатывания

Расчетным является последнее условие (2.10.3).

2.11 Расчет третьей ступени защиты линии L3(4) для комплектов 4 и 4`

2.11.1 КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора Т3(4)

Режим работы системы

CА работает в максимальном режиме

CВ работает в минимальном режиме

АТ4 отключен

Рисунок 26 – Схема замещения при КЗ в К14

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.11.2 КЗ шинах подстанции А

Режим работы системы

АТ4 и Л3 отключены.

Рисунок 27 – Схема замещения при КЗ в К7

Сопротивление срабатывания

2.11.3 Режим каскадного действия на линии Л1

CА работает в максимальном режиме

CВ работает в минимальном режиме

АТ4 отключен

Рисунок 28 – Схема замещения при КЗ в К18

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

Определяющим является первое условие (п. 2.11.1)

2.12 Расчет третьей ступени защиты линии L3(4) для комплектов 3 и 3`

2.12.1 КЗ на стороне низшего напряжения автотрансформатора АТ3(4)

Режим работы системы

CА работает в минимальном режиме

CВ работает в максимальном режиме

АТ2 и Л4 отключены.

Рисунок 28 – Схема замещения при КЗ в К19

Определим коэффициент токораспределения

Сопротивление срабатывания

2.12.2 КЗ в конце линии Л6

Режим работы системы

CА работает в минимальном режиме

CВ работает в максимальном режиме

АТ2 и Л4 отключены.

Рисунок 29 – Схема замещения при КЗ в К20

– найден в пункте 2.12.1

Расчетным является условие 2.12.1

3. Расчёт сопротивления срабатывания по активной оси

3.1 расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий L1(2) комплектов 1 и 1`

3.1.1Расчет первой и второй ступени

Уставка по активной оси определяется чувствительностью дистанционной защиты к КЗ через дугу.

Сопротивление дуги определяется

– Длина дуги, зависящая от длительности ее горения. Длину дуги для первой ступени можно принять расстояние между фазами (4 м), для второй ступени 8 м при

|4|

– коэффициент чувствительности

Расчет минимального тока двухфазного КЗ в конце защищаемой линии для двух режимов

Режим №1 Дифференциальная защита шин отключила все питающие элементы, затем в режиме опробования включает систему А

CА работает в минимальном режиме

АТ2 и Л2 отключены.

Сопротивление дуги

Сопротивление срабатывания второй ступени

Режим №2 КЗ в конце линии Л2.

CА – работает в минимальном режиме

АТ2 отключен

Сопротивление срабатывания второй ступени

Расчетным является второе условие:

Тогда

3.1.2 Расчет третьей ступени

Условие №1: Отстройка от режима передачи максимальной активной мощности.

– коэффициент самозапуска

Полное максимальное рабочее сопротивление в режиме самозапуска

Сопротивление срабатывания третьей ступени

Условие №2 Определяется требуемой чувствительностью в режиме дальнего резервирования.

Режим каскадного действия, при КЗ в конце одной цепи L3

Режим системы алогичен пункту 2.9.3,

Коэффициент токораспределения:

Результирующее сопротивление

Ток двухфазного КЗ

Тогда сопротивление срабатывания

Расчетным является первое условие:

3.2 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий L1(2) комплектов 2 и 2`

3.2.1Расчет первой и второй ступени

Режим работы

CВ работает в минимальном режиме

АТ3 и Л4 отключены.

Рисунок 32 – Схема замещения при КЗ в К23

Ток двухфазного КЗ

Сопротивление срабатывания второй ступени при

Тогда

3.2.2 Расчет третьей ступени

Условие №1: Отстройка от режима передачи максимальной активной мощности.

Полное максимальное рабочее сопротивление в режиме самозапуска

Сопротивление срабатывания третьей ступени

Условие №2 Определяется требуемой чувствительностью в режиме дальнего резервирования.

КЗ в конце линии Л5

Режим системы алогичен пункту 2.10.2,

– найден в пункте 2.10.2

Результирующее сопротивление

Ток двухфазного КЗ

Принимаем сечение провода Л5 70 мм2

Погонные параметры линий |1|

Тогда

Тогда сопротивление срабатывания

Расчетным является второе условие: (необходимо изменить вид характеристики срабатывания третьей ступени)

3.3 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий L3(4) комплектов 4 и 4`

3.3.1Расчет первой и второй ступени

Режим №1 Дифференциальная защита шин отключила все питающие элементы, затем в режиме опробования включает систему В

CВ работает в минимальном режиме

АТ4 и L4 отключены

Рисунок 33 – Схема замещения при КЗ в К24

Сопротивление дуги

Сопротивление срабатывания второй ступени при

Режим №2 КЗ в конце линии Л3

CВ работает в минимальном режиме

АТ3 отключен

Рисунок 34 – Схема замещения при КЗ в К25

Ток двухфазного КЗ

Сопротивление срабатывания второй ступени при

Расчетным является второе условие:

Тогда

3.3.2 Расчет третьей ступени

Условие №1: Отстройка от режима передачи максимальной активной мощности.

Полное максимальное рабочее сопротивление в режиме самозапуска

Сопротивление срабатывания третей ступени

Условие №2 Определяется требуемой чувствительностью в режиме дальнего резервирования.

Режим каскадного действия, при КЗ в конце одной цепи L1

Режим системы алогичен пункту 2.11.3,

Коэффициент токораспределения:

Результирующее сопротивление

Ток двухфазного КЗ

Тогда сопротивление срабатывания

Расчетным является первое условие:

3.4 Расчет сопротивления срабатывания по активной оси защиты линий L3(4) комплектов 3 и 3`

3.4.1Расчет первой и второй ступени

Режим работы

CА работает в минимальном режиме

АТ1 и Л3 отключены.

Рисунок 35 – Схема замещения при КЗ в К26

Ток двухфазного КЗ

Сопротивление срабатывания второй ступени при

Тогда

3.4.2 Расчет третей ступени

Условие №1: Отстройка от режима передачи максимальной активной мощности.

Полное максимальное рабочее сопротивление в режиме самозапуска

Сопротивление срабатывания третей ступени

Условие №2 Определяется требуемой чувствительностью в режиме дальнего резервирования.

КЗ в конце линии Л6

Режим системы алогичен пункту 2.12.2,

– найден в пункте 2.12.2

Результирующее сопротивление

Ток двухфазного КЗ

Принимаем сечение провода Л8 70 мм2

Погонные параметры линий |1|

Тогда

Тогда сопротивление срабатывания

Расчетным является второе условие:

4. Расчёт времени срабатывания

4.1.1 Время срабатывания II ступени комплекта 2(2`)

4.1.2 Время срабатывания III ступени комплекта 2(2`)

4.2.1 Время срабатывания II ступени комплекта 4(4`)

4.2.2 Время срабатывания III ступени комплекта 4(4`)

4.3.1 Время срабатывания II ступени комплекта 3(3`)

4.3.2 Время срабатывания III ступени комплекта 3(3`)

4.4.1 Время срабатывания II ступени комплекта 1(1`)

4.4.2 Время срабатывания III ступени комплекта 1(1`)

По итогам расчетов сведем все расчетные данные в таблицу

Параметры срабатывания по реактивной оси

Таблица №5

Комплект

защиты

Параметры срабатывания

Выдержки времени

1, 1`

12,317

18,12

728,455

1,2

3,8

2, 2`

12,317

22,836

1488,34

0,6

3,6

3, 3`

5,638

10,44

250,873

0,6

3,4

4,4`

5,638

10,848

739,708

1,2

4,0

Параметры срабатывания по активной оси

Таблица №6

Комплект защиты

Параметры срабатывания

Выдержки времени

1, 1`

1,308

2,615

51,86

1,2

3,8

2, 2`

2,352

4,703

106,971

0,6

3,6

3, 3`

2,136

4,271

48,06

0,6

3,4

4,4`

1,505

3,01

48,06

1,2

4,0

5. Расчёт уставок срабатывания дистанционной защиты

Для линий L1(2) выберем трансформатор тока и трансформатор напряжения

Выбираем трансформатор тока: ТФЗМ110Б – 1 (2. стр.304, табл. 5.9)

Выбираем трансформатор напряжения: НКФ-110-83

|1|

Комплект: 1(1`)

Первая ступень

– не попадает в диапазон 0,2 – 100, принимаем

Вторая ступень

– не попадает в диапазон 0,2 – 100, принимаем

Третья ступень

Комплект: 2(2`)

Первая ступень

– не попадает в диапазон 0,2 – 100, принимаем

Вторая ступень

Третья ступень

Для линий L3(4) выберем трансформатор тока

Выбираем трансформатор тока: ТФЗМ110Б – 1 (2. стр.304, табл. 5.9)

Комплект: 4(4`)

Первая ступень

– не попадает в диапазон 0,2 – 100, принимаем

Вторая ступень

Третья ступень

Комплект: 3(3`)

Первая ступень

– не попадает в диапазон 0,2 – 100, принимаем

Вторая ступень

Третья ступень

Результаты расчетов сведем в таблицу:

Комплект защиты

Параметры срабатывания

Выдержки времени

1, 1`

0,896

1,318

52,979

1,2

3,8

2, 2`

0,896

1,661

105,941

0,6

3,6

3, 3`

0,41

0,759

18,245

0,6

3,4

4,4`

0,41

0,789

53,797

1,2

4,0

Уставки по реактивной оси Таблица№7

Уставки по активной оси

Таблица№8

Комплект защиты

Параметры срабатывания

Выдержки времени

1, 1`

0,2

0,2

3,77

1,2

3,8

2, 2`

0,2

0,342

7,78

0,6

3,6

3, 3`

0,2

0,311

3,5

0,6

3,4

4,4`

0,2

0,219

2,55

1,2

4,0

6.Проверка остаточного напряжения на шинах подстанций А и С

Остаточное напряжение проверяется при трёхфазном КЗ в конце зоны действия I ступени. Шины подстанций А и C являются системообразующими, поэтому на них нельзя допускать посадку напряжения ниже 0.6Uном, при отключении КЗ II ступенью защиты.

1. Проверка остаточного напряжения на шинах подстанции А

Проверку остаточного напряжения на шинах подстанции А производим в режиме каскадного отключения, так как точка КЗ находится в зоне действия I ступени защиты 2.

Рисунок 36 – Схема для проверки остаточного напряжения на шинах подстанции А

2. Проверка остаточного напряжения на шинах подстанции С

Проверка остаточного напряжения на шинах подстанции С в режиме каскадного отключения первой ступенью защиты 3.

Рисунок 37 – Схема для проверки остаточного напряжения на шинах подстанции С

Так как при трёхфазном КЗ в конце зон действия первых ступеней защит 1,4 остаточное напряжение на шинах подстанций А и С снижается ниже 0,6Uном, то для ускорения отключений КЗ на данных линиях дополнительно к ступенчатым дистанционным необходимо применить высокочастотную защиту ( направленную с ВЧ блокировкой – шкаф ШЭ 2607- 013 или дифференциально-фазную – шкаф ШЭ 2607- 081).

7. Расчёт коэффициента чувствительности по току точной работы

Для микропроцессорных защит ток точной работы одинаков для всех видов реле сопротивлений

Iт.р.=0,1*Iном

Рассмотрим расчет Кч.тр для защиты 4.

Коэффициент чувствительности для I и II ступеней рассчитывается при КЗ в конце защищаемой линии.

Режим работы системы аналогичен пункту 3.3.1.

Ток, протекающий через защиту при КЗ в К24.

Коэффициент чувствительности

Коэффициент чувствительности для III ступеней рассчитывается при КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора Т3.

Режим системы аналогичен пункту 2.11.1

Ток, протекающий через защиту при КЗ в К14

Коэффициент чувствительности

8 Расчёт токовой направленной защиты нулевой последовательности

В сетях с эффективно заземленной нейтралью (110 кВ и выше) защита от коротких замыканий на землю (однофазных и двухфазных ) возлагается на токовую направленную защиту нулевой последовательности (ТНЗНП). Эта защита выполняется ступенчатой (двух -, трех – или четырехступенчатой).

Такая защита имеет ряд преимуществ перед защитами, реагирующими на токи фаз. Поэтому ПУЭ требует применять ТНЗНП даже тогда, когда от междуфазных КЗ используются более сложные и дорогостоящие дистанционные защиты.

Недостатком токовых направленных защит нулевой последовательности является сложность расчета и распределения по сети токов нулевой последовательности, особенно при существовании параллельных воздушных линий (ВЛ) при наличии между ними взаимоиндукции.

8.1 Расчет параметров схемы замещения нулевой последовательности

Все сопротивления необходимо привести к среднему номинальному напряжению сети 115 кВ. Можно принять сопротивление нулевой последовательности ВЛ , сопротивление взаимоиндукции параллельных ВЛ .

8.1.1 Сопротивления нулевой последовательности систем СА и СВ

а) система А и В работают в максимальном режиме

Коэффициент трансформации

б) система А и В работают в минимальном режиме

8.1.2 Сопротивления нулевой последовательности линий L1(2), L3(4).

Сопротивления нулевой последовательности линии L1(2)

Сопротивления взаимоиндукции параллельных линий L4(3)

Сопротивления нулевой последовательности линии L3(4)

Сопротивления взаимоиндукции параллельных линий L5(6)

Рисунок 40 – Схема замещения нулевой последовательности

9 Расчёт токовой направленной защиты нулевой последовательности комплекта 3

9.1 Расчет тока срабатывания первой ступени защиты 3 ()

9.1.1 Условие выбора тока срабатывания – отстройка от максимального тока нулевой последовательности (), протекающего через защиту комплекта 3 при КЗ на шинах подстанции С

Расчетный режим

Система СА работает в максимальном режиме;

Система СВ работает в минимальном режиме;

Линия L4 отключена и заземлена

Линия L1(2) работает в двухцепном режиме

Автотрансформатор АТ4 отключен

В выбранном режиме сопротивление нулевой последовательности линии

Схемы замещения прямой и обратной последовательности имеют следующий вид

Результирующее сопротивление прямой последовательности

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

>,

значит

.

Ток нулевой последовательности в месте КЗ

Коэффициент токораспределения

Ток срабатывания первой ступени ТНЗНП комплекта 3 по условию отстройки от КЗ на шинах С:

9.1.2 Условие выбора тока срабатывания – отстройка тока нулевой последовательности, протекающего через защиту при КЗ на землю на параллельной линии вблизи шин подстанции В при каскадном отключении

Расчетный режим

Система СА работает в максимальном режиме;

Система СВ работает в минимальном режиме;

Линия L1 отключена и заземлена

Автотрансформатор АТ4 отключен

В выбранном режиме сопротивление нулевой последовательности линий L1(2), L3(4)

Результирующее сопротивление прямой последовательности

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

>,

значит

.

Ток нулевой последовательности в месте КЗ

Коэффициент токораспределения

Ток срабатывания первой ступени ТНЗНП комплекта 3 по условию отстройки от КЗ на землю на параллельной линии вблизи шин подстанции В при каскадном отключении.

Расчетным является первое условие. Принимаем: .

9.1.3 Проверка первой ступени защиты 3 на возможность срабатывания в режиме опробования сборных шин подстанции C после отключения КЗ дифференциальной защитой шин на подстанции C

Расчетный режим

Система СA работает в максимальном режиме;

Результирующее сопротивление прямой последовательности

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

>,

значит

.

Ток нулевой последовательности в месте КЗ

Защита может сработать в режиме неуспешного АПВ шин, но при этом сработает и дифференциальная защита шин. Поэтому АПВ отключенной неселективно линии будет успешным.

9.2 Расчет тока срабатывания второй ступени защиты 3 ()

9.2.1 Условие выбора тока срабатывания – согласование тока срабатывания второй ступени комплекта защиты 3 с током срабатывания первой ступени защиты 3` в режиме каскадного отключения

Расчетный режим

Система СА работает в максимальном режиме;

Система СВ работает в минимальном режиме;

Линия L1 отключена и заземлена;

Автотрансформатор АТ4 отключен

Расчет токов при КЗ вблизи шин подстанции В приводится в п. 10.1.2

Чтобы определить условие согласования защит, необходимо рассчитать ток в линии L3 в каскадном режиме при КЗ вблизи шин подстанции С.

Результирующее сопротивление прямой последовательности

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

– найдено в п. 9.1.1.

>,

значит

.

Ток через защиту 4`

Коэффициент токораспределения

Ток через защиту 3

Из расчетов видно, что ток через защиту 3 увеличивается при перемещении точки КЗ от шин С к шинам В (рисунок 53).

Для дальнейшего расчета тока срабатывания защиты 3 необходимо произвести расчет первой ступени защиты 4(4`).

1)Условие выбора тока срабатывания – отстройка от максимального тока нулевой последовательности (), протекающего через защиту комплекта 4 при КЗ на шинах подстанции В.

Расчетный режим

Система СА работает в минимальном режиме;

Система СВ работает в максимальном режиме;

Линия L4 отключена и заземлена

Линия L1(2) работает в двухцепном режиме

Автотрансформатор АТ2 отключен

Результирующее сопротивление прямой последовательности

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

– найдено в п. 9.1.1.

>,

значит

.

Ток нулевой последовательности в месте КЗ

Коэффициент токораспределения

Ток срабатывания первой ступени ТНЗНП комплекта 4(4`) по условию отстройки от КЗ на шинах В:

подстанция трансформатор электрический сеть замыкание напряжение

2) Условие выбора тока срабатывания – отстройка тока нулевой последовательности, протекающего через защиту при КЗ на землю на параллельной линии вблизи шин подстанции С при каскадном отключении.

Расчетный режим

Система СА работает в минимальном режиме;

Система СВ работает в максимальном режиме;

Линия L1(2) работает в двухцепном режиме

Автотрансформатор АТ2 отключен

Результирующее сопротивление прямой последовательности

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

– найдено в п. 9.1.1.

>,

значит

.

Ток нулевой последовательности в месте КЗ

Коэффициент токораспределения

Ток срабатывания первой ступени ТНЗНП комплекта 4

Расчетным является первое условие. Принимаем: .

Заключение

В данной работе для защиты линий используются дистанционная и токовой направленной защиты нулевой последовательности, выполненных на микропроцессорной элементной базе, участка распределительной сети 110 кВ.

Коэффициенты чувствительности второй и третьей ступеней дистанционной защиты удовлетворяют требованиям чувствительности в соответствии с ПУЭ. Обеспечить требуемые коэффициенты чувствительности позволяют современные характеристики срабатывания, (т.е. характеристики представляют собой параллелограмм). Проверка остаточного напряжения при трехфазном КЗ в конце зоны действия первых ступеней показала, что для ускорения отключения КЗ необходимо применить высокочастотные защиты (направленную с ВЧ блокировкой – шкаф ШЭ 2607 – 031).

Коэффициенты чувствительности токовой направленной защиты нулевой последовательности третьей и четвертой ступени удовлетворяют требованиям чувствительности в соответствии с ПУЭ. Для повышения чувствительности второй ступени ТНЗНП на защищаемой линии L3(4) применяем поперечную направленную токовую защиту нулевой последовательности на подстанциях В и С

Список использованных источников

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов.- 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат,1989.-608 с.:ил.

2. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 520 с.

3. Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648с.

4. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 7. Дистанционные защиты линий 35 – 330 кВ. – М.: Энергия. – 1996

5. Багинский Л.В. Релейная защита электрических сетей от междуфазных коротких замыканий: Учеб. пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.- 107 с.

6. Руководящие указания по релейной защите. Вып. – 12. Токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю линий 110 – 500 кВ. Расчеты. М. Энергия. 1980. 88с.

7. Багинский Л.Б. Релейная защита сетей с эффективно заземленной нейтралью от коротких замыканий на землю. – Новосибирск: Изд – во НГТУ, 2004. – 56 с.

Поделиться статьёй
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в vk
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Михаил Потапов
Михаил Потапов
Я окончил горный университет, факультет переработки минерального сырья. О специальности работаю 12 лет, сам преподаю в университете. За это время написал 8 научных статей. В свободное время подрабатываю репетитором и являюсь автором в компании «Диплом777» уже более 7 лет. Нравятся условия сотрудничества и огромное количество заказов.

Ещё статьи

Нет времени делать работу? Закажите!
Вид работы
Тема
Email

Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.