Расчет МТЗ радиальной сети

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра ЭЭТС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: Релейная защита и автоматика

 

на тему:

«Расчет МТЗ радиальной сети»

 

Вариант №1

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель       Л.А.Федотова

Студент                                              М.А. Афанасьев

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2015

 

 

ЗАДАНИЕ

 

1. Для схемы электрической сети, приведенной на рис. 1, разработать максимальную токовую защиту от междуфазных коротких замыканий.
2. Рассмотреть варианты МТЗ с зависимыми характеристиками срабатывания и после сравнения принять для каждого из защищаемых элементов наиболее эффективный вариант их исполнения.
3. Построить графики согласования временных характеристик защит для заданных элементов схемы сети.
4. Начертить принципиальные схемы защит линий и трансформаторов на постоянном токе.

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Вариант

 

Сопротивление системы Хс = 11 Ом.

Участок АВ l1 = 15 км, АС-35.

Участок ВС l2 = 25 км, АС-35. Удельные сопротивления линий:

для провода АС-35 r0 = 0,91 Ом/км, х0 = 0,456 Ом/км;

для провода АС-35 r0 = 0,91 Ом/км, х0 = 0,456 Ом/км

Трансформаторы:

Т1 S = 630 кВ·А, uk = 5, 5%, kсз = 1,5;

Т2 S = 1600 кВ·А, uk = 6,5 %, kсз = 1,5;

Т3 S = 2 х 400 кВ·А, uk = 5,5 %, kсз = 2;

Т4 S = 4 х 400 кВ·А, uk = 5,5 %, kсз = 2.

Для защиты линии коэффициент самозапуска электродвигателей равен kсз = 1,2. Номера защит: 1, 2, 5.

 

 

Рис. 1. Схема электрической сети

 

1. Расчет токов КЗ (расчет ведется в именованных единицах). Все сопротивления приводятся к напряжению 37 кВ.

У линий 35 кВ учитываются активные и реактивные сопротивления.

 

Rl1 = r01 × l1 = 0,91 × 15 = 13,65

Xl1 = x01 × l1 = 0, 444 × 15 = 6,84

 

Ом;

Ом;

 

 

Rl 2 = r02 × l2 = 0,91×25 = 22,75

      Xl 2 = x02 × l2 = 0, 456 ×25= 11,4

 

Ом;

Ом;

 

 

 

2 

 

 

 

 

 

 

Схема замещения для расчета токов КЗ приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема замещения для расчета токов КЗ

 

Сопротивления до точек КЗ равны:

Zк7 = jXC =j11 = 11 Ð90° Ом;

Zк6 = jXC + Rl1 + jXl1 = 13,65 + j11+ j6,84= 13,65+ j17,84 =22,463 Ð52,6° Ом

Далее расчет ведется аналогично:

Zк5 = Zк6+ = 13,65+ j17,84 + j 55,65=13,65+ j73,49=74,75 Ð79,5° Ом

Zк4= Zк5+ Ð87° Ом

Zк3= Zк6+ Rl 2 +j Xl 2=13.65+j17.84+22.75+j11.4=36.4+j29.24=46.69 Ð38.8° Ом

Zк2= Zк3+Ð76.3° Ом

Zк1= Zк2+=Ð83.8° Ом

Токи КЗ находим по выражению

 

 

Аналогично рассчитываем величину тока короткого замыкания для других точек, вычисления сводим в таблицу №1.

Таблица №1

Точки КЗ	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7
Z до точки КЗ, Ом (модуль)	339	153,15	46,69	262,09	74,75	22,463	11
, А	63,1	139,6	458,1	81,6	286,1	952,1	1944,3

 

 

 

 

2. Расчет релейной защиты (РЗ)

 

Защита 1

Выполняется на стороне 6 кВ, трансформатор 400 кВ·А, двухфазная однорелейная схема, реле типа РТВ

 

1. Определение тока срабатывания

 

где kН – коэффициент надежности (отстройки), kН = 1,4;

kВ – коэффициент возврата реле, kВ = 0,75;

kсз – коэффициент самозапуска, kсз = 1,5;

kсх – коэффициент схемы,kсх = ;

nТ – коэффициент трансформации: nТ = 100/5.

 

 

Для реле типа РТВ-II-V:.

2. Проверка коэффициента чувствительности
1. Проверяем двухфазную однорелейную схему (см. рис. 3)

 

 

Значение не удовлетворяет требованиям ПУЭ и РУ по РЗ, следовательно, такая схема подключения для РЗ не подходит.

 

 

 

Рис. 3. Двухфазная однорелейная схема соединения ТТ и обмоток реле защиты:

а – цепи переменного тока, б – цепи постоянного оперативного тока

 

 

2. Проверяем двухфазную двухрелейную схему (рис. 4).

 

Рис. 4. Двухфазная двухрелейная схема соединения ТТ и обмоток реле защиты:

а – цепи переменного тока, б – цепи постоянного оперативного тока

 

 

Для друхфазной друхрелейной схемы :

 kсз – коэффициент самозапуска, kсз = 1,5;

kсх – коэффициент схемы,kсх = ;

 

Для реле типа РТВ-II-V:.

Проверика выбранного реле по чувствительности:

 

 

 

 

Значение kЧ 

удовлетворяет требованиям ПУЭ и РУ по РЗ,

следовательно, такая схема подключения для РЗ подходит. Если при расчете

окажется, что 

kЧ  < 1,5 , то защиту 1 необходимо выполнить на реле РТ-80.

 

 

 

 

3. Согласование выдержек времени

Время действия защиты 1 отстраиваем от времени перегорания предохранителя (Δt – ступень селективности, Δt=0,8; 0,2 – время перегорание предохзранителя):

tз1 = 0,2 + Δt = 0,2 + 0,8 = 1с –в точке К1,

Определим кратность тока:

 

 

По характеристике токового реле (рис. 5) определим время действия защиты

 

Рис. 5. Временные характеристики реле типа РТВ-II-V

В качестве расчетной выбираем нижнюю пограничную кривую с временем уставки tуст = 1 с.

Полученные данные сведем в табл. 2.

Таблица 2 Кратность тока и время срабатывания защиты

t, c	3	1
k	1,9	4,1

 

 

 

Защита 2

Выполняется на стороне 35  кВ, трансформатор 630 кВ·А, двухфазная двухрелейная схема, реле типа РТ-80

 

1. Определение тока срабатывания

 

• где kН – коэффициент надежности (отстройки), kН = 1,2;
• kВ – коэффициент возврата реле, kВ = 0,85;
• kсз – коэффициент самозапуска, kсз = 1,5;
• kсх – коэффициент схемы,kсх = ;
• nТ – коэффициент трансформации: nТ = 50/5.

 

 

 

Для реле типа РТВ-81/2 Iуст = 2.5 А

1. Проверка коэффициента чувствительности

Двухфазная однорелейная схема РЗ не защищает трансформаторы со схемой соединения обмоток Υ/Δ, т. к. не чувствует двухфазное короткое замыкание.

Проверяем двухфазную двухрелейную схему (рис. 6).

Рис. 6. Двухфазная двухрелейная схема

 

 

 

Проходит по условию чувствительности.

 

 

 

Согласование выдержек времени

tз2 = 3,4 + Δt = 1 + 0,8 = 1.8с –в точке К2

где Δt – ступень селективности, равна 0,8

Кратность тока:

 

 

По характеристике токового реле (рис. 7) определим время действия защиты.

Рис. 7. Временные характеристики реле РТ -80.

 

В качестве расчетной выбираем нижнюю пограничную кривую с tуст = 2 с. Полученные данные сведем в табл. 3.

Таблица 3 Кратность тока и время срабатывания защиты

t, c	2,05	2
k	5.6	18.3

 

 

Защита 5

Выполняется на питающей линии 35 кВ, двухфазная двухрелейная схема, реле типа РТ-80

1. Определение тока срабатывания:

 

• где kН – коэффициент надежности (отстройки), kН = 1,2;
• kВ – коэффициент возврата реле, kВ = 0,85;
• kсз – коэффициент самозапуска, kсз = 1,2;
• kсх – коэффициент схемы,kсх = ;
• nТ – коэффициент трансформации: nТ = 100/5.

 

 

 

Для реле типа РТВ-81/1,

2. Проверка коэффициента чувствительности.

Двухфазная однорелейная схема не защищает трансформаторы со схемой соединения обмоток Υ/Δ, т. к. не чувствует двухфазное короткое замыкание.

Проверяем двухфазную, двухрелейную схему.

 

 

Значение kЧ 

не удовлетворяет требованиям ПУЭ и РУ по РЗ,

следовательно, такая схема подключения не подходит, дополняем схему реле, включенным в обратный провод (рис. 8).

 

 

Проверяем двухфазную трехрелейную схему (рис. 8).

Рис. 8. Двухфазная трехрелейная схема соединения ТТ и обмоток реле защиты:

а – цепи переменного тока, б – цепи постоянного оперативного тока

 

 

 

 

 

Значение kЧ 

удовлетворяет требованиям ПУЭ и РУ по РЗ,

следовательно, такая схема подключения подходит.

 

3. Согласование выдержек времени:

 

tЗ5 = tЗ2 + Δt = 2 + 0,8 = 2.8 с –в точке К3

 

 

 

 

 

По характеристике токового реле (рис. 9) определим время действия защиты.

Рис. 9. Временные характеристики реле РТ – 80

 

В качестве расчетной выбираем нижнюю пограничную кривую с tуст = 3 с.

Полученные данные сведем в табл. 4.

Таблица 4 Кратность тока и время срабатывания защиты

t, c	3,2	3,0	3,0
k	5,7	6,51	10,7

 

 

Согласование по времени МТЗ с зависимыми характеристиками показано на рис. 10.

 

Рис. 10. Согласование по времени МТЗ с зависимыми характеристикам