150807 (Расчёт токов короткого замыкания, релейной защиты и автоматики для кабельной линии)

КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Факультет электрификации и автоматизации сельского хозяйства

Кафедра “ Электроснабжение "

Курсовая работа

По дисциплине “Релейная защита”

Выполнил:

студент 4 курса 6 группы

факультета электрификации

и автоматизации с.-х.

Цветков Д.М.

Принял:

Смирнов Л.А.

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет токов короткого замыкания

2.1 Определение сопротивлений элементов сети

2.2 Определение токов КЗ

2.2.1 Расчет токов к. з. в точке К1

2.2.2 Расчет токов к. з. в точке К2

2.2.3 Расчет токов к. з. в точке К3

2.2.4 Расчет токов к. з. в точке К4

2.2.5 Расчет токов к. з. в точке К5

2.2.6 Расчет токов к. з. в точке К6

3. Выбор комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств

3.1 Из [Л2 - 532] выбираем КТП - 630 – 2500

3.2 Номинальный ток трансформатора на стороне 10 кВ равен

3.3 Номинальный ток трансформатора на стороне 0.4 кВ определяем по формуле

4. Выбор устройств РЗ и А для элементов системы электроснабжения

4.1 Составляем разнесённую схему релейной защиты

5. Расчет параметров релейной защиты

5.1 Рассчитываем МТЗ и отсечку выполненную на реле РТ-85

5.2 Принимаем схему МТЗ не полная звезда с реле типа РТ85 на переменном оперативном токе

5.3 Определяем ток уставки реле РТ85/1

5.4 Рассчитаем ток срабатывания отсечки

5.5 Определяем коэффициент чувствительности отсечки

6. Расчет селективности действия защит

7. Выбор и описание работы устройства АРВ

Список использованной литературы

Введение

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространёнными и в то же время опасными видами повреждений являются короткие замыкания. Одним из основных видов ненормальных режимов работы являются перегрузки.

Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или её части, сопровождающиеся определённым недоотпуском энергии потребителям, недопустимым ухудшением её качества или разрушением основного оборудования.

Предотвращение возникновения аварий или их развитие при повреждениях в электрической части энергосистемы может быть обеспечено путем быстрого отключения повреждённого элемента, для этого применяется релейная защита и автоматика.

Основным назначением РЗ является автоматическое отключение повреждённого элемента (как правило кз) от остальной, неповреждённой части системы при помощи выключателей. Таким образом, она является одним из видов противоаварийной автоматики систем. Важность этого вида автоматики определяется тем, что без неё вообще невозможна бесперебойная работа электроэнергетических установок.

1. Исходные данные

Рис.1. Исходная схема для расчета.

Объектом проектирования является кабельная линия 10 кВ.

Сеть 0.4 кВ имеет длину L=250 м и выполнена проводом А70

Установлен автоматический ввод резерва (АВР) на низшем напряжении.

Коэф. загрузки трансформаторов подстанций = 1.

Коэф. загрузки линий =0.8

Линия 0.4 загружена на 25% от мощности ТП.

Коэф. мощности =0.8 для всех видов потребителей.

2. Расчет токов короткого замыкания

Составляем схему замещения для расчета токов короткого замыкания.

Рис 2. Схема замещения.

2.1 Определение сопротивлений элементов сети

Определяем сопротивление генератора №1.

; (2.1)

где: Xd -сверхпереходное сопротивление генератора; принимаем равным 0,125 Ом, согласно задания.

Uн - номинальное напряжение, принимаем 10 кВ.

Sн - номинальная мощность генератора

Ом

Определяем сопротивление генератора №2.

; (2.2)

Ом

Определяем полное сопротивление генератора:

(2.3)

Ом

Определяем сопротивление линии 10 кВ.

Ом

Ом

Ом

где: R₀ - активное сопротивление линии, [Л9 - 75]

для проводника АС-120 принимаем R₀₁₀ = 0.25 Ом/км

X₀ - индуктивное сопротивление линии, [Л9 - 75]

для проводника АС-120 принимаем X₀₁₀ = 0.38 Ом/км

L₁₀ - длина линии 10 кВ, км

Ом

Ом

Ом

Так как имеем две воздушные линии 10кВ с одинаковым сечением и длины, следовательно, их сопротивления равны. Данные линии соединены параллельно, то их можно представить в виде результирующего сопротивления Zл10.

Ом

Таблица 1. Технические данные реактора.

Тип реактора	Длительно допустимый ток при естественном охлаждении, А	Номинальное напряжение, кВ
РБ 10-630-1.0У3	630	10

Определяем сопротивление реактора

Ом

где: Xр% - относительное сопротивление реактора; Xр = 6% - согласно задания;

Iнр - номинальный ток реактора, кА; Iнр = 0.63 кА согласно задания;

Uср - среднее напряжение линии,

; Ом

Определяем сопротивление кабельной линии.

Индуктивное сопротивление на 1 км кабеля мало зависит от сечения и для кабелей напряжением 10 кВ Х₀ можно принять 0,08 Ом/км [Л1 стр.185]. Активное сопротивление для кабеля сечением 150 мм принимаем равным R₀ =0.194 Ом/км [Л2 стр.185]

; Ом, ; Ом

Ом, Ом

Ом

; Ом

Определяем сопротивление трансформатора.

;

где: Uk% - напряжение короткого замыкания трансформатора,%

Uk = 5.5% - -согласно заданию.

Sном. т - номинальная мощность трансформатора, кВА

; Ом

Определяем активное сопротивление трансформатора:

; Ом

Таблица 2. Каталоговые данные трансформатора.

Тип	Sном, кВА	Uном, кВА		Р, кВт		Uкз, %	Iхх, %	Сх. и гр. соед. обм.
		ВН	НН	хх	кз
ТМН-2500/10	2500	10	0.4	4.6	23.5	5.5	1	Д/Ун-11

; Ом

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора:

Ом

Ом

Определяем сопротивление линии 0.4 кВ.

Ом, Ом

Ом

где: R₀ - активное сопротивление линии, [Л9 - 75]

для проводника А-35 принимаем R₀ = 0.85 Ом/км

X₀ - индуктивное сопротивление линии, [Л9 - 75]

для проводника А-35 принимаем X₀ = 0.35 Ом/км

L_0,4 - длина линии 0,4 кВ, км

; Ом

; Ом

; Ом

Составляем схему замещения с учетом выполненных упрощений.

2.2 Определение токов КЗ

2.2.1 Расчет токов к. з. в точке К1

Рис.3. Схема замещения для расчета КЗ в т. К1

Определяем полное сопротивление до точки К1

Z1=Zг+Zвл10

Zп1=0.92+0.00008=0.92008 Ом

Ток трёхфазного к. з. в т. К1., равен:

, кА

Ток двухфазного к. з. в т. К1., равен:

, , кА

2.2.2 Расчет токов к. з. в точке К2

Рис.4. Схема замещения для расчета КЗ в т. К2

Определяем полное сопротивление до точки К2

Zп2=Zп1+Zр

Zп2=0.9201+0.55=1.47 Ом

Ток трёхфазного к. з. в т. К2. равен:

кА

Ток двухфазного к. з. в т. К2., равен:

кА

2.2.3 Расчет токов к. з. в точке К3

Рис.5. Схема замещения для расчета КЗ в т. К3.

Определяем полное сопротивление до точки К3

Zп3=Zп2+Zкл, Zп3=1.47+0.314=1.784 Ом

Ток трёхфазного к. з. в т. К3. равен:

, кА

Ток двухфазного к. з. в т. К3., равен:

, кА

2.2.4 Расчет токов к. з. в точке К4

Рис.6. Схема замещения для расчета КЗ в т. К4.

Для расчета токов КЗ в именованных единицах сопротивление всех элементов расчетной схемы приводим к той ступени напряжения на которой вычисляется ток КЗ. Приведение осуществляется через квадрат коэффициента трансформации.

Определяем приведенное сопротивление трансформатора

;

; Ом

Определяем приведенное сопротивление КЛ.

; ; Ом

Определяем приведенное сопротивление реактора

;

; Ом

Определяем приведенное сопротивление линии 10 кВ по формуле

; Ом

Определяем приведенное сопротивление генератора

;

; Ом

Определяем полное приведенное сопротивление до т. К4.

;

; Ом

Рассчитываем Iкз ⁽³⁾ в точке К4., по формуле

;

; кА

Рассчитываем Iкз ⁽²⁾ в точке К4., по формуле

; ; кА

2.2.5 Расчет токов к. з. в точке К5

Рис.7. Схема замещения для расчета КЗ в т. К5.

Находим полное сопротивление до т. К5

Ом

Рассчитываем Iкз ⁽³⁾ в точке К5

;

; кА

Рассчитываем Iкз ⁽²⁾ в точке К4., по формуле (3.5)

;

; кА

2.2.6 Расчет токов к. з. в точке К6

Рис.8. Схема замещения для расчета КЗ в т. К6.

Определяем номинальный ток двигателя

(А)

По допустимому нагреву принимаем кабель сечением 16 [Л5-табл 1.3.16].

X₀ - индуктивное сопротивление линии, принимаем равным 0.08 Ом/км [Л9 - 75]

R₀ = активное сопротивление линии

-удельная проводимость провода, для алюминия =32 [Л6-132].

S - сечение проводника,

R₀ = Ом

Ом

Определяем полное сопротивление до точки К3

Zп6=Zп3+Zкл, Zп3=1.784+1,9=3,684Ом

Ток трёхфазного к. з. в т. К3. равен:

, кА

Ток двухфазного к. з. в т. К3., равен:

, кА

3. Выбор комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств

3.1 Из [Л2 - 532] выбираем КТП - 630 – 2500

Sном. т =2500кВА; тип силового трансформатора ТМН-2500/10;

тип шкафа на стороне 10 кВ - ШВВ5, на стороне 0.4 кВ - ШЛН5М; тип коммутационного аппарата: на 10 кВ ВНРу-10, на отходящих линиях 0.4 кВ - А3736Ф, А3794Б, Э06В, Э16В; габариты 120014002510; габариты шкафов 0.4 кВ - 110015002200. Некоторые элементы шкафа можно заменять по просьбе заказчика на заводе изготовителе.

Для установки в КТП необходимо выбрать: предохранители в комплекте с выключателем нагрузки на высокой стороне для защиты трансформатора и автоматические выключатели на низкой стороне, для защиты линии

3.2 Номинальный ток трансформатора на стороне 10 кВ равен

А