Курсовая работа: Релейная защита и автоматика электроэнергетических систем

Содержание

Принятые сокращения ……………………………………………………………………………...... 3

Введение ……………………………………………………………………………………...………. 4

Задание на курсовую работу ………………………………………………….………………..….… 5

Расчетная часть ………………………………………………………………………………………. 7

1.Выбор основного оборудования……….. …………………………………………………….…. 7

1.1.Выбор силовых трансформаторов Т1 и Т2………… ………………………………………...… 7

1.2.Выбор силовых трансформаторов Т5 и Т6..……… …………………..…………….………….. 7

1.3.Выбор силовых трансформаторов Т5.1,Т6.1,Т7, Т8..…...……………..…………….……….. ...7

1.4.Выбор асинхронных двигателей М1 и М2……………………………..……………………...…7

1.5.Выбор синхронных двигателей М3 и М4…………..…………………………………………….7

2.Выбор кабелей распределительной сети ………………………………………………………..8

2.1.Выбор кабелей ВЛЭП магистрального участка сети …………………………………………. .8

2.2.Выбор кабелей КЛЭП блока линия-трансформатор…………………………………....…….…8

2.3.Выбор кабелей КЛЭП блока трансформатор-двигатель……………..……………………..….. 9

2.4.Выбор кабеля питающего РП ……………………………………….…………………………. 10

3.Предварительный расчет токов КЗ ………………………………………………...........…… 11

4.Уточненный расчет токов КЗ …………………………………...……………………………... 13

4.1.Расчет токов трехфазного КЗ за трансформаторами с РПН………………...………………... 13

4.2.Расчет токов КЗ за цеховыми трансформаторами…………………………………….………. 16

5.Приближенное определение токов самозапуска промышленной нагрузки .….…….........22

6.Выбор выключателей и защит на стороне НН цеховых трансформаторов ………...….. .25

7.Релейная защита трансформаторов 6/0,4 кВ …………………..….…………………….….....30

7.1.Защита трансформаторов плавкими предохранителями ..………...…………….…….……....30

7.2.Расчет защиты магистрального участка сети W7.3-T5.1, W9-T7…………………………….. 30

7.3. Расчет защиты блока линия – трансформатор W7.2-T5(W8.2-T6)……………………….......33

8.Релейная защита блока линия-трансформатор-двигатель .……..…...…......…………...… 36

9. Релейная защита и автоматика на секционных выключателях QВ1 и QB2.....………… 40

Вывод …………………………………………..…………………………………………................ 42

Литература …………………………………..……………………………………………………... 43

10. Построение карты селективности………………………………………………………….…44

Принятые сокращения

АВР – автоматический ввод резерва;

АД – асинхронный двигатель;

АПВ – автоматическое повторное включение;

ВЛЭП – воздушная линия электропередачи;

ВН – высшее напряжение;

ГПП – главная понизительная подстанция;

ДЗ – дифференциальная защита;

КЗ – короткое замыкание;

КЛЭП – кабельная линия электропередачи;

КРУ – комплектное распределительное устройство;

КСО – камера стационарная одностороннего обслуживания;

КТП – комплектная трансформаторная подстанция;

МТЗ – максимальная токовая защита;

МТО – максимальная токовая отсечка;

НМ – неответственный механизм;

НН – низшее напряжение;

ОМ – ответственный механизм;

ПАР – послеаварийный режим;

ПГВ – подстанция глубокого ввода;

ПС – подстанция;

ПУЭ – правила устройства электроустановок;

РЗ – релейная защита;

РЗА – релейная защита и автоматика;

РП – распределительный пункт;

РПН – регулирование под нагрузкой;

РПС – районная подстанция;

РТВ – реле тока с выдержкой времени прямого действия;

РТМ – реле тока мгновенного (прямого) действия;

РУ – распределительное устройство;

РУВН – распределительное устройство высшего напряжения;

РУНН – распределительное устройство низшего напряжения;

СД – синхронный двигатель;

СЭ – система электроснабжения;

ТН – трансформатор напряжения;

ТНП – трансформатор тока нулевой последовательности;

ТП – трансформаторная подстанция;

ТТ (ТА) – трансформатор тока;

ТЭР – технико-экономический расчет;

ЭД – электродвигатель;

ЭС – энергосистема.

Введение

Системы электроснабжения промышленных предприятий относятся к большим сложным системам и обладают характерными свойствами, которые нужно учитывать при проектировании для обеспечения устойчивой работы системы электроснабжения как в нормальных, так и в переходных режимах.

Поэтому в области электроснабжения потребителей важной задачей является повышение уровня проектно-конструкторских разработок, внедрение и эксплуатация высоконадежного электрооборудования, снижение непроизводительных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении.

Для системы электроснабжения промышленных предприятий, системы питания и внутризаводского электроснабжения характерно единство процесса построения рациональной схемы сети, выбора силовых трансформаторов, коммутационных аппаратов, токоведущих частей, силовых кабелей, устройств релейной защиты и автоматики.

Современные системы электроснабжения не могут работать без устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики. Влияние этих устройств на надежность, качество и производительность системы электроснабжения очень велико и непрерывно возрастает. Существенное значение имеет релейная защита и автоматика для обеспечения устойчивости системы электроснабжения, термической и электродинамической стойкости электрооборудования, при протекании токов короткого замыкания.

Релейная защита представляет систему отдельных устройств, которые производят отключение поврежденных элементов системы электроснабжения и локализацию аварий. При проектировании релейной защиты используются методы расчета уставок, которые учитывают требования действующих директивных материалов, ГОСТ и ПУЭ.

На основе шифра задания формируется схема ЭС, на которой все элементы сети должны быть пронумерованы и указываются все параметры.

Длина ВЛЭП W1 (W2) условно принимается: для 3-6 кВ-1,5 км, для 10 кВ-3 км, для 20 кВ-5 км, для 35 кВ-8 км, для 110 кВ-25 км, для 220 кВ-50 км. Длина других ЛЭП задается индивидуально. Условия прокладки КЛЭП: от ГПП (ПГВ) – в земле; от РП (ТП) – в кабельном канале (в воздухе). На РП(ТП) применяются шкафы типа КСО (без постоянного оперативного тока).

Расчет начинают с выбора кабелей СЭ, для чего определяют токи нагрузки элементов сети в нормальном и послеаварийном режимах. Цеховые трансформаторы, питающие потребителей I и II категории, загружены в нормальном режиме на 70% (неявный резерв), а одиночные трансформаторы – постоянно на 100%. Предпочтение нужно отдавать трехфазным одиночным кабелям со сплошными алюминиевыми жилами. Задаваясь предполагаемым временем действия основной РЗ, определяют допустимый ток термической стойкости кабеля.

Затем производится предварительный расчет токов КЗ. Составляется схема замещения СЭ, на которой должны быть указаны точки КЗ, напряжения, порядковый номер каждого элемента (в числителе) и числовое значение сопротивления (в знаменателе). Максимальный ток трехфазного КЗ определяется с учетом подпитки от ЭД при включенном секционном выключателе и одном отключенном вводе, если [7].

После окончательного формирования схемы СЭ и выбора кабелей производится уточненный расчет токов КЗ для цепей РЗ с учетом действия РПН Т1 и Т2, активных сопротивлений цеховых трансформаторов и дуги (в минимальном режиме). Необходимость подпитки от ЭД определяется в каждом случае индивидуально. Составляется сводная таблица токов КЗ.

Производится расчет уставок РЗ сети от наиболее удаленных участков сети до выключателя согласно заданию. В работе приводятся для каждой РЗ все возможные условия расчета уставок и проверки чувствительности. На присоединениях, отходящих от шин РП, необходимо принять все возможные меры по применению реле прямого действия. Далее строится карта селективности и выбираются типы защитных устройств, приводятся схемы РЗ. Должно быть произведено согласование устройств РЗ по времени и по току (по чувствительности) смежных защит. Определяются уставки АВР.

В конце работы делаются выводы о пригодности защит и термической стойкости кабелей.