Вопросы/задания к тесту/контрольной: Обоснование состава устройств релейной защиты ЛЭП 6-35 кВ, выбор их логики действия и параметров настройки

Вариант 20

Задание:

1. Цель работы. Обоснование состава устройств релейной защиты ЛЭП 6-35 кВ, выбор их логики действия и параметров настройки.
2. Задачи работы. Цель работы обуславливает перечень её ключевых задач (задачи, в свою очередь, обуславливают содержание отдельных глав работы).

а) Подготовка исходных данных для расчёта токов короткого замыкания в исследуемом энергорайоне (формируется преимущественно на основе задания):

• формирование исходных данных для составления схем замещения исследуемого энергорайона для расчёта токов короткого замыкания;
• основные допущения, принимаемые при расчётах ТКЗ согласно ГОСТ Р 52735-2007

«Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ»;

• составление схемы исследуемой сети в программном комплексе для расчёта ТКЗ

«ТКЗФ» (для расчёта токов КЗ и выбора параметров срабатывания устройств РЗ; https://labrza.ru/tkzf/).

б) Релейная защита и автоматика воздушной (кабельно-воздушной; кабельной) ЛЭП 6 (10, 35 кВ) в исследуемой сети:

• анализ исходной схемы электрической сети (характеристика защищаемой ЛЭП/электрической сети в целом, актуальная в контексте выбора устройств РЗ: класс напряжения ЛЭП/сети, режим заземления нейтрали, тип привода выключателей -трёхфазный/пофазный, длина ЛЭП, количество смежных ЛЭП/АТ, наличие электростанции в исследуемом энергорайоне, режимы работы её генераторов);
• выбор устройства (шкафа) релейной защиты для реализации функции комплекта ступенчатых защит (принять к рассмотрению устройства производства НПП «Экра»: ЭКРА 217(А) 0303 или БЭ2502А0101);
• расчёты параметров настройки МТЗ ВЛ 35 кВ 3703 в исследуемой схеме сети;
• расчёты параметров настройки МТЗ ВЛ 35 кВ 3704 в исследуемой схеме сети;
• расчёты параметров настройки МТЗ ВЛ 35 кВ 3702 в исследуемой схеме сети;
• расчёты параметров настройки МТЗ ВЛ 35 кВ 3701 в исследуемой схеме сети.

1. Графическая часть работы включает в себя: схему цепей переменного тока и напряжения исследуемого УРЗА (защита №1) (формат чертежа – А1).
   

   Схема исследуемого участка электрической сети приведена на рис.1. ВЛ 35 кВ 3701 защищается трёхступенчатой максимальной токовой защитой. ВЛ 35 кВ 3702 защищается трёхступенчатой максимальной токовой защитой. ВЛ 35 кВ 3703, 3704 защищаются двухступенчатой максимальной токовой защитой (ТО + МТЗ). Трансформаторы Т1 на ПС 35 кВ Транзитная и Т1 на ПС 35 кВ Энергия защищаются одноступенчатой МТЗ ввода (МТЗ НН), одноступенчатой МТЗ на стороне ВН, а также дифференциальной токовой защитой (ДЗТ).

   Параметры схемы замещения исследуемого участка сети. Параметры схем замещения элементов исследуемого участка (рис. 1) электрической сети, необходимые для расчёта токов короткого замыкания, приведены в табл.1.

   Таблица 1 - Параметры схем замещения элементов исследуемого энергорайона

   Элемент сети	Параметр		Значение
   Энергосистема С1 Нормальный режим	Сопротивление прямой последовательности	z1с	0,96+j1,79 Ом
   	ЭДС (линейное значение)	Еc	37 кВ
   Энергосистема С1 Миним. режим	Сопротивление прямой последовательности	z1с	1,11+j2,70 Ом
   	ЭДС (линейное значение)	Еc	37 кВ
   Трансформатор Т1 ПС 35 кВ Энергия	Марка	ТДНС-10000/35
   	Номинальная мощность	Sном	10 МВА
   	Номинальное напряжение	Uном	36,75/6,3 кВ
   	Устройство РПН		ВН; ±8х1,5%
   	Номинальный ток	IномВН	157,2 А
   	Напряжение к. з.	uк В-Н%	8%
   	Группа соединений обмоток трансформатора	Y0/D-11
   Трансформатор Т1 ПС 35 кВ Транзитная	Марка	ТДНС-16000/35
   	Номинальная мощность	Sном	16 МВА
   	Номинальное напряжение	Uном	36,75/6,3 кВ
   	Устройство РПН		ВН; ±8х1,5%
   	Номинальный ток	IномВН	251,7 А
   	Напряжение к. з.	uк В-Н%	10%
   	Группа соединений обмоток трансформатора	Y0/D-11
   ВЛ 35 кВ 3701	Длина ВЛ	lЛЭП	14
   	Удельное параметры ЛЭП (АС-120/19)	z1уд	0,244+j0,414 Ом/км
   ВЛ 35 кВ 3702	Длина ВЛ	lЛЭП	14
   	Удельное параметры ЛЭП (АС-70/11)	z1уд	0,422+j0,432 Ом/км
   ВЛ 35 кВ 3703	Длина ВЛ	lЛЭП	10
   	Удельное параметры ЛЭП (АС-50/8)	z1уд	0,595+j0,450 Ом/км
   ВЛ 35 кВ 3704	Длина ВЛ	lЛЭП	8
   	Удельное параметры ЛЭП (АС-50/8)	z1уд	0,595+j0,450 Ом/км

   
   

   Параметры нагрузок (предельных нагрузочных режимов) в исследуемом энергорайоне, а также длины ЛЭП 35 кВ приведены в табл. 2. Отметим, что соотношение Qнагр/Pнагр одинаково для всех нагрузок Н1 - Н4 и составляет 0,5.

   
   

   № варианта	Sнагр(Н1), МВА	Sнагр(Н2), МВА	Sнагр(Н3), МВА	Sнагр(Н4), МВА	lЛ, км (3701)	lЛ, км (3702)	lЛ, км (3703)	lЛ, км (3704)
   20	3,5	2,2	3,8	7,2	14	14	10	8

   Коэффициент самозапуска электродвигательной нагрузки принять равным 1,8. Таблица 2 -Параметры нагрузок Н1-Н4 и ЛЭП 35 кВ в исследуемой энергосистеме.

   Параметры срабатывания защит исследуемого участка сети. Параметры срабатывания токовых защит элементов исследуемого участка, необходимые для выбора уставок защит 1, 2, 5, 6, приведены в табл. 3.

   Таблица 3 – Параметры срабатывания защит в исследуемой энергосистеме.

   № варианта	tс.з.3, с	tс.з.9, с	tс.з.10, с	tс.з.7, с	Iс.з.3, А	Iс.з.9, А	Iс.з.10, А	Iс.з.7, А
   20	2	2,6	1,7	1,3	200	150	150	330

   
   

   СОДЕРЖАНИЕ

   Задание....................................................................................................................................... 2

   Введение..................................................................................................................................... 6

   Максимально токовая защита линий 35 кВ....................................................................... 7

   1. Расчет максимально токовой защиты линий 35 кВ................................................... 10

   1.1 Расчет максимальных рабочих токов нагрузок........................................................ 10

   1.2 Расчет токов двухфазного КЗ для проверки чувствительности МТЗ................... 10

   1.2.1 Выбор расчетных точек КЗ........................................................................................ 10

   1.2.2 Основные положения, учитываемые при расчете электрических величин для цепей релей защиты..................................................................................................................................... 11

   1.2.3 Расчет параметров схемы замещения прямой последовательности.................. 11

   1.2.4 Расчетная схема сети для расчета на ЭВМ.............................................................. 12

   1.2.5 Параметры электрооборудования сети в программном комплексе ТКЗФ...... 12

   1.2.6 Расчет токов двухфазного КЗ в точках К1 – К6..................................................... 13

   1.3. Расчет параметров срабатывания МТЗ линий 35 кВ.............................................. 13

   Токовые отсечки линий 35 кВ............................................................................................. 18

   2. Расчет максимальных токовых отсечек линий 35 кВ................................................ 21

   2.1.2 Расчет токов трехфазного КЗ в точках К1 – К9...................................................... 21

   2.2 Расчет токов срабатывания токовых отсечек без выдержки времени линий 35 кВ 22

   2.4 Определение зоны действия токовых отсечек без выдержки времени линий 35 кВ............ 24

   2.5 Расчет токов срабатывания токовых отсечек с выдержкой времени линий 35 кВ 26

   2.6 Проверка чувствительности ТОВ линий 35 кВ......................................................... 28

   3. Карта уставок ступенчатых токовых защит линий 35 кВ........................................ 29

   4. Карта селективности ступенчатых токовых защит линий 35 кВ............................ 30

   5. Заключение.......................................................................................................................... 32

   6. Библиографический список............................................................................................. 33

   
   

   Введение.

   Целью данной курсовой работы является обоснование, выбор, расчет уставок и проверка чувствительности релейной защиты четырех линий электропередач напряжением 35 кВ. Для этого в первую очередь необходимо рассчитать токи трехфазных и двухфазных коротких замыканий в определенных точках сети в минимальном и максимальном режимах работы данной сети.

   В данной курсовой работе рассмотрены ступенчатые токовые защиты.

   В сетях напряжением 6 – 35 кВ токовые защиты обычно выполняются со ступенчатыми характеристиками выдержки времени. Число ступеней токовых защит от междуфазных КЗ в общем случае может составлять от одной до трех [1].

   Первая ступень — это токовая отсечка (ТО).

   ТО в сетях 3 - 35 кВ выполняется без выдержки времени. Поэтому несрабатывание ее при внешних КЗ обеспечивается только выбором тока срабатывания. При этом ток внешнего КЗ рассчитывается в максимальном режиме работы источника питания.

   ТО могут отстраиваться и от броска намагничивающего тока трансформаторов, подключенных к линии.

   Вторая ступень — это токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВ) защиты линии предназначена срабатывать на участке линии, где не действует ТО.

   Для срабатывания ТОВ при всех внутренних КЗ длина ее зоны действия должна быть больше длины защищаемой линии. Следовательно, для несрабатывания ТОВ при внешних КЗ необходимо выполнить ее согласование по времени с защитами смежных элементов сети. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы время срабатывания ТОВ было минимальным. Для этого достаточно выполнить условие отстройки от времени действия быстродействующих защит смежных элементов.

   При выборе тока срабатывания ТОВ необходимо выполнить два условия – условие отстройки от тока КЗ в конце зоны действия быстродействующих защит смежных элементов (ТО) и условие отстройки от КЗ за трансформаторами приемной подстанции.

   Третья ступень — это максимально токовая защита, которая обеспечивает защиту своего объекта и реализует функцию дальнего резервирования защит предыдущего объекта.

   Ток срабатывания МТЗ выбирается в целях несрабатывания в режимах без КЗ (нагрузочный режим, режим самозапуска электродвигателей). Расчетным обычно является режим самозапуска электродвигателей.

   Время срабатывания МТЗ выбирается исходя из условия отстройки от максимального значения времени срабатывания резервных защит (МТЗ) смежных (предыдущих) элементов.

   В курсовой работе расчет защит будет выполнен для микропроцессорного терминала дистанционной защиты, автоматики, управления выключателем и сигнализации воздушной линии типа – ЭКРА 217 0303 научного-производственного предприятия «ЭКРА» [4]

   Расчет уставок ступенчатых токовых защит рекомендуется начинать с чувствительной ступени, т.е. c МТЗ.