Защита цеховых трансформаторов

Задание на курсовую работу

 

Выполнить расчет релейной защиты схемы участка сети.

 

Таблица №1 Исходные данные варианта расчетной схемы

Наименование расчетного параметра	Значение исходных параметров варианта схемы
Мощность МВА трехфазного КЗ на шинах подстанции		520
Типы выключателей на 37 кВ		ВМКЭ
Напряжение оперативного тока подстанции	1	=
	2	~
	3	~
	4	~
Мощность трансформатора МВА	1	16
	2	16
	3	–
	4	0,63
	5	0,4
	6	0,63
Длина линий электропередачи км	1	10
	2	8
	3	4
	4	4
	5	5
	6	4
	7	–

 

Таблица №2 Исходные параметры электропотребителей.

Наименование параметра электропотребителя		Значение параметра электропотребителя
		Вариант 2
HI	Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с	4,5
		2,7
		0,7
Н2	Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с	4,8
		2,5
		0,8
НЗ	Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с	3,9
		1,9
		1
Н4	Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с	4,5
		2,4
		0,9

 

Рис.1.Схема задания

Расчет параметров схемы замещения

Расчет удельных и полных сопротивлений линий

 

Удельное индуктивное сопротивление линии определяется по формуле:

 

Х₀ = 0,144 *lg(D_CР/r _ПР) + 0,016.

 

Известными здесь являются: Dcp 10кв = 1100 мм Для определения радиуса провода необходимо рассчитать длительно допустимый рабочий ток в проводе, для которого затем следует подобрать сечение. Например, для линии W3:

 

I раб.w6 = 1,05*S_Т6/( *U_НОМ)=1,05*0,63/(  *10,5)=36,4 А

 

принимаем, согласно ПУЭ : j _ЭК10КВ = 1,2 А/мм².

Отсюда расчетное сечение W6:

 

Fpw₆ = Ipaб.w₆/ jэк10 = 36,4/ 1,2 = 28,8 мм².

 

Принимаем стандартное сечение провода Fст w₆ = 35 мм ²

Все расчеты сведены в таблицу №3.

 

Таблица №3 Исходные и расчетные параметры линий

Обозначение параметра	Значение параметра для номера линии
	W1	W2	W3	W4	W5	W6
Iраб, А	280	280	152,4	95,84	59,47	36,4
Fp, мм2	233	233	126,97	68,46	42,48	26
F СТ , мм 2 (А1)	240	240	150	70	50	35
r 0 , Ом/км	0,12	0,12	0,195	0,6	0,592	0,773
x 0, Ом/км	0,394	0,394	0,393	0,388	0,356	0,364
Rw,Ом	0,0966	0,0773	0,0628	2,4	2,96	3,1
Xw,Ом	0,317	0,2538	0,1266	1,552	1,78	1,456
Zw,Ом	0,3314	0,2653	0,1413	2,858	3,454	3,425
Длина ЛЭП, км	10	8	4	4	5	4

Расчёт сопротивлений трансформаторов

 

Рассчитаем составляющие сопротивления трансформатора Т1:

 

R тр = Р _К • U _HOM ²/ S _HOM ²= 90*37² /(16000²(37/10,5)²)=0,0386 Ом;

X тр = U _K % • U _HOM ²/(100 • S _HOМ) = 8 • 37² /(100 • 16• (37/10,5)²) = 0,55 Ом.

 

В таблице №4 приведены результаты расчетов всех трансформаторов.

 

Таблица №4 Исходные и расчетные параметры трансформаторов

Обозначение параметра	Значение параметра
	Т1	Т2	ТЗ	Т4	Т5	Т6
Тип трансформатора	ТД -16000	ТД -16000	–	ТM - 630	ТM - 400	ТM - 630
Uном, кВ	37/10,5	37/10,5	–	10,5/0,4	10,5/0,4	10,5/0,4
Iном, A	250	250	–	34,64	22	34,64
Pk, кВт	90	90	–	76	5,5	76
Uk, %	8	8	–	5,5	4,5	5,5
Rt, Ом	0,0386	0,0386	–	2,11	3,79	2,11
Хт, Ом	0,55	0,55	–	9,625	12,4	9,625
Zт, Ом	0,5486	0,5486	–	9,854	12,96	9,854

Расчет параметров энергосистемы

 

Параметры энергосистемы также приведены к стороне 10,5 кВ:

 

Х _с=U_СР²/( *S_К⁽³⁾)=10,5²/( *520)=0,1224 Ом;

E_СР=U_СР/ =10,5/ =6,06 кВ.

 

Расчет токов короткого замыкания

 

Расчет токов КЗ производим без учета подпитки со стороны нагрузки.

Определяем эквивалентное сопротивление от энергосистемы до точки КЗ и рассчитываем ток по формуле:

 

Iкз =Eс/Zэкi;

 

Результаты расчетов сведены в таблицу №5.

 

Таблица №5 Расчетное значение тока трехфазного КЗ

 

Рис.2.Схема замещения

Выбор и обоснование типа защит

 

Согласно ПУЭ, в качестве защиты от токов, обусловленных короткими замыканиями за трансформаторами (Т4, Т5, Т6), могут использоваться предохранители, если мощность этих трансформаторов не превышает 1 МВА.

Для одиночно работающих трансформаторов Т1, Т2 мощностью 6,3 MBA и более устанавливаются следующие типы защит:

- от многофазных КЗ в обмотках и на выводах - дифференциальная продольная токовая защита; для проектируемых подстанций при расчете дифференциальной защиты рекомендуйся использовать наиболее совершенное реле с торможением серии ДЗТ,

- для защиты от токов, протекающих через трансформатор при КЗ на шинах низшего напряжения (внешнее КЗ), используют МТЗ с минимальной выдержкой времени;

- для защиты от перегрузки на  всех трансформаторах устанавливается МТЗ;

- от понижения уровня масла и от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделениями газа, предусматривается газовая защита

Защита цеховых трансформаторов

 

Выбираем для зашиты трансформаторов Т4, Т5, Т6 предохранители типа ПКТ из условий отстройки от максимального рабочего тока и от броска тока намагничивания при включении трансформатора на холостой ход.

Исходя из первого условия, например для трансформатора Т4:

 

I_{РАБ.МАХ Т4}=S_T4/( *U_{НОМ T4})=630/( *10,5)=34,64 А

 

По второму условию обычно принимают номинальный ток плавкой вставки, равным

 

Iном.пл.вст т4 = 2,0 • Iном т4 = 2,0 • 34,64 = 69,3 А

 

где 2,0 - коэффициент отстройки от броска тока намагничивания трансформатора.

Выбираем для Т4 предохранитель с номинальным током 80 А. По время-токовой характеристике оцениваем время плавления при двухфазном КЗ за трансформатором.

Результаты выбора сводим в таблицу №6.

 

Таблица №6 Расчет параметров плавких предохранителей

Обозначение на схеме	Мощность Т, КВА	Iном т, А	Тип предохранителя	Iном.пл.вст, А	Время плав л, с
Т4	630	34,64	ПКТ-103-10-80	80	0,25
Т5	400	22	ПКТ- 103- 10-50	50	0,2
Т6	630	34,64	ПКТ- 103- 10-80	80	0,25

 

Времятоковую характеристику предохранителя с наибольшим номинальным током переносим из [4] на карту селективности. Известно, что отклонения ожидаемого тока плавления плавкого элемента при заданном времени плавления от типовых значений достигают ± 20%. Поэтому типовая характеристика 1 должна быть смещена вправо на 20 %.

Защита магистральной линии

 

Устанавливаем двухступенчатую токовую защиту, выполненную по двухрелейной схеме на основе реле прямого действия типа РТ-40.Токовая отсечка в данном случае может быть эффективной ,так как достаточно велико различие между токами КЗ в месте подключения ближайшего трансформатора Т4 (Iк⁽³⁾=1750А) и в месте в месте установки защиты магистральной линии(Iк⁽³⁾=1120А) Для определения типа трансформаторов тока двухступенчатой защиты рассчитаем максимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов трансформаторов Т4, Т5, Т6 :

 

Ipa6.maxwl = Iном т = 34,64+34,64+22 = 91,28 А.

 

Выбираем ТПЛ-10К класса Р, К_I = 600 / 5.

Селективная токовая отсечка

Определяется ток срабатывания селективной отсечки по условию отстройки от тока КЗ в конце участка W4, где подключен первый цеховой трансформатор:

 

Iс.о. >= 1,25 • I _К5 = 1,25 • 1751 = 2188,75 А.

 

Проверяем надежность отстройки от бросков тока намагничивания:

 

Ic.о > (4-5) • Iном т = (4-5) • 91,28 = (365,12-456,4) < 2188,75 A.

 

Принимаем схему ТТ, соединенных в неполную звезду, в фазные провода которой включены реле РТ–40 .

Ток срабатывания реле :

 

=18,24 А.

 

Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 20 А. Уточняем Iсо= 120*20=2400 А.

Токовая отсечка устанавливается на тех линиях, согласно требованиям ПУЭ, где она защищает более 20% её длины, поэтому, в данном случае коэффициент чувствительности не проверяется.

Максимальная токовая защита

МТЗ отстраивается от суммы номинальных токов всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии. Коэффициент самозапуска в этом случае принимается минимальным значением 1,2-1,3. Отсюда

 

91,28=228,2 А.

 

Согласно методике [4], зависимая характеристика времени срабатывания от тока реле РТВ должна быть согласована с времятоковой характеристикой предохранителя трансформатора. Ток срабатывания РТ40 отстраивается от 1,2 тока плавления предохранителя, соответствующего времени плавления 5 с:

 

Iс.з>= 1,2 *Iпл.с5 = 1,2*275 = 330 А.

 

Округляем ток срабатывания защиты до 360 А. С учетом имеющихся уставок реле PT40/6 и коэффициента трансформации ТТ (К_I = 120)

 

Iс.р.=Ic.з.*Кс.х./Кт=360*1/120=3А, Iуст=3А

k⁽²⁾_Ч.ОСН =I⁽²⁾_К5/I_СЗ=1516/360=4,2>1,5

 

Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. при КЗ на шинах низшего напряжения трансформаторов ответвлений. Вначале производится расчет для ближайшего трансформатора Т4 (точка К8):

k⁽²⁾_{Ч. РЕЗ.} =410/360=1,14<1,2

 

Для трансформатора Т5 (точка К9):

 

k⁽²⁾_{Ч. РЕЗ.} =276/360=0,77<1,2

 

Для трансформатора Т6 (точка К10):

 

k⁽²⁾_{Ч. РЕЗ.} =282/360=0,78<1,2

 

Согласно ПУЭ, допускается иметь коэффициент чувствительности в зоне резервирования менее 1,2 , поэтому оставляем реле РТ40/6.

Проверим ТТ на 10% погрешность. Предельную кратность определяем по результатам расчета отсечки:

 

K₁₀=1,1 •Ico/ Iном тт

K₁₀=1,1 • 2400/600=4,4.

 

По кривым предельной кратности для ТПЛ-10К Zн.дon = 2,2 Ом.

Фактическое расчетное сопротивление нагрузки:

 

Zн.расч = 2*Rnp + Zртм + Zрт40 + Rnep

 

Сопротивление реле РТ40 определяется по формуле:

 

Z=S_РЕЛЕ / I²с.р

Zрт40/20=0,5 / 20² = 0,00125 Ом.

Zрт40/6=0,5 / 3² = 0,0556 Ом.

 

Примем сопротивление прямого и обратного проводов Rnp = 0,6 Ом и переходное сопротивление в контактных соединениях Rnep=0,1Ом.

Результирующее сопротивление равно

 

Zн.pacч = 2 • 0,6 + 0,00125 + 0,0556 + 0,1 = 1,4 Ом ,

 

что меньше, чем Zн.дon.= 2,2 Ом и, следовательно, полная погрешность ТТ <10%.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 249; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!