Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3 Архитектура Биология География Другое Иностранные языки Информатика История Культура Литература Математика Медицина Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Программирование Психология Религия Социология Спорт Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника

1. Расчет сечений и выбор проводников линии 10 кВ. 2

Содержание

Введение .......................................................................................................................................... 1

1. Расчет сечений и выбор проводников линии 10 кВ................................................................ 2

2. Расчет токов короткого замыкания......................................................................................... 3

2.1. Определение параметров схем................................................................................................ 4

Введите название главы (уровень 2)............................................................................................ 5

Введите название главы (уровень 3)........................................................................................ 6

Исходные данные

Таблица 1. Исходные данные на курсовую работу

Цеховые трансформаторы 10/0,4кВ имеют: U=5,5%

Воздушные линии имеют: =0,4Ом/км; =3Х1

Для асинхронных двигателей М1 и М2: cosj1=cosj2=0,85=0,85; h1=h2=0,9

Рисунок 1. - Схема сетей электроснабжения 110/10/0,4 кВ

Введение

В системах электроснабжения связь потребителей электроэнергии с источниками питания осуществляется питающими электрическими сетями через приемные пункты и распределительные сети.

Если источник питания достаточно удален, то связь осуществляется питающими линиями напряжением 35-220 кВ. Распределительные сети строят при напряжении 6(10) кВ.

Основным элементом любых электрических сетей является линия электропередачи. Поэтому для обеспечения надежности электропитания она должна быть оборудована соответствующими устройствами релейной защиты и автоматики.

Релейная защита и автоматика-это комплекс автоматических устройств, состоящих из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.Первостепенное значение имеют устройства релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок. Релейная защита нашла применение в системах электроснабжения раньше других устройств автоматического управления. Наиболее опасные и частые повреждения – короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленныминейтралями. Вследствие короткого замыкания нарушается нормальная работа системы электроснабжения.

Для предотвращения развития аварии и уменьшения размеров повреждения при коротком замыкании необходимо выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды. Очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Определяют поврежденный элемент и воздействуют на отключение соответствующих выключателей устройства релейной защиты с действием на отключение. Основным элементом релейной защиты является специальный аппарат – реле. В некоторых случаях выключатель и защита совмещаются в одном устройстве защиты и коммутации, например, в виде плавкого предохранителя.

d B9yfEcBmBzsgrmmCFVuOQ+x8KMBwxU5coTRLwxU6V6gtK2uugEMh0gM7LleEuMcjqtu4ArtcCDQa CD86ZbjiFcfC9o9WeEp0NlyhcQU7LCa2t2lcoVywI3BFEGC5JS50YVcSkJRGFaDnQyaLbGLhchiu MFzx2iOkLbhC7RY4Fa6Ak3L8LDmXg+W5d3ZYXU/DtX46/+IfAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEA t+DBR+EAAAAMAQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPQWvCQBCF74X+h2WE3upmrZEQsxGRticp VAultzEZk2B2N2TXJP77jqf2NPOYx5vvZZvJtGKg3jfOalDzCATZwpWNrTR8Hd+eExA+oC2xdZY0 3MjDJn98yDAt3Wg/aTiESnCI9SlqqEPoUil9UZNBP3cdWb6dXW8wsOwrWfY4crhp5SKKVtJgY/lD jR3taiouh6vR8D7iuH1Rr8P+ct7dfo7xx/dekdZPs2m7BhFoCn9muOMzOuTMdHJXW3rRslbJgq0a lhHPu0HFMZc58bZaqgRknsn/JfJfAAAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAAT AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/W AAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAPTdyUVH BgAA5T8AAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALfg wUfhAAAADAEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAoQgAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMA AACvCQAAAAA= " o:allowincell="f">

Сечение кабельных линий напряжением 10 кВ выбирают для определения их сопротивления, необходимого при расчёте токов КЗ.

Длительно допустимая нагрузка выбранного сечения кабеля должна быть не менее расчётной нагрузки кабеля в нормальном режиме.

Сечение выбирают по нагреву расчётным током и проверяют по термической стойкости.

Расчётный ток определяется для случая возрастания нагрузки кабельной линии при срабатывании АВР.

Допустимый ток:

где – коэффициент допустимой перегрузки;

- коэффициент снижения токовой нагрузки.

На основании таблицы 1.3.16 ПУЭ для кабеля 10кВ, прокладываемого в земле, выбираем сечение S=50 (

Выбираем кабель ААБл – 3×50.

Сопротивление, которого: ; .

2.1 Определение параметров схемы замещения

Принимаем базисные мощности и напряжения:

Определяем базисные токи:

Составим эквивалентную схему замещения системы электроснабжения.

Рисунок 2. – Схема замещения системы электроснабжения

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление трансформаторов , определяется для максимального и минимального режима работы. Напряжение трансформатора:

Согласно ГОСТ 721 – 77, для сетей 110 кВ,

Сопротивление для крайних положений РПН:

Где , – напряжения КЗ при крайних положениях РПН трансформатора по исходным данным.

Сопротивление цеховых трансформаторов Т3 и Т4:

Сопротивление и ЭДС двигателей М1, М2, М3,М4:

r w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t> Р°.Рґ;</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

=0,85 – для а.д. М1 и М2.

Сопротивление и ЭДС нагрузки:

Сопротивление кабельных линий L3 и L4:

R=

2.2. Определение токов КЗ в характерных точках системы

;

Минимальное решение работы системы:

Определим эквивалентное сопротивление и ЭДС системы (правая сторона).

Максимальное решение работы системы:

Минимальное решение работы системы:

Определяем общее эквивалентное сопротивление и ЭДС всей системы:

Точка К1:

Рисунок 3. - Упрощенная расчетная схема замещения, при КЗ в точке К1

Рисунок 4. - Упрощенная расчетная схема замещения, при КЗ в точке К2

Точка К3:

Рисунок 5. - Упрощенная расчетная схема замещения, при КЗ в точке К3

Точка К4:

Рисунок 6. - Упрощенная расчетная схема замещения, при КЗ в точке К4

Точка К5:

Рисунок 7. - Упрощенная расчетная схема замещения, при КЗ в точке К5

Таблица 3. – Точки КЗ в максимальном и минимальном режимах.

3. Выбор типа и мест установки защит

В данной курсовой работе требуется выбрать защиты для трансформатора Т2 110/10 кВ, кабельной линии L4, трансформатора Т4 10/0,4, асинхронных двигателей М2 и М3.

1. Для кабельной линии 10 кВ L4:

- защита от межфазных КЗ;

- защита от замыканий на землю.

2. Для асинхронных двигателей М2 и М3 до 1000В защиты от:

- междуфазных КЗ;

- перегрузок;

- минимального напряжения;

- однофазных замыканий на землю.

3. Для трансформатора Т4 10/0,4кВ:

- токовая отсечка;

- максимальная токовая защита;

- токовая защита нулевой последовательности.

4. Для трансформатора Т2 и Т4 110/10 кВ:

- максимальная токовая защита;

- защита от перегрузок;

- газовая защита.

4.

Для асинхронного двигателя М2 мощностью 580кВт используются следующие виды защит:

- от междуфазных повреждений в статоре (токовая отсечка);

- от замыканий обмотки статора на землю;

- от перегрузок;

- от понижения напряжения.

Рисунок 7. Схема защиты асинхронного двигателя: схема неполной звезды

4.1 Расчёт защиты от междуфазных КЗ в статоре

Первичный ток срабатывания токовой отсечки выбирается по условию отстройки от пускового тока электродвигателя по выражению:

где k_отс = 1,4 — коэффициент отстройки, учитывающий ошибку реле и наличие апериодической составляющей в I_пуск электродвигателя, для реле РТ-40.

k_пуск =6,2 - кратность пускового тока электродвигателя;

Iпуск – пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети;

Выберем трансформатор тока ТЛК- 10 с = 75/5.

Ток срабатывания реле токовой отсечки:

где k_cx – коэффициент схемы ( при соединении полной или неполной звездой)

К_ТА – коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты;

I_сз – первичный ток срабатывания защиты.

Выбираем реле РТ-40/50.

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в минимальном режиме работы питающей сети, и оценивается коэффициентом чувствительности:

Защита удовлетворяет требованиям ПУЭ.

Время срабатывания токовой отсечки: tсз =0.1 с.

В качестве защиты от перегрузок используется МТЗ. Токовое реле можно включить в обратный провод неполной звезды(рис.9). Данный вид защиты основан на индуктивном механизме реле РТ-84.

Рисунок 8. – Схема защиты а.д. от перегрузок

Ток срабатывания защиты:

где kотс = 1,2;

kв = 0,85 – для реле РТ-84.

Ток срабатывания реле:

Чувствительность защиты от перегрузки не проверяется, поскольку она не предназначена для действия при КЗ.

Выдержка времени защиты определяется в соответствии со временем пуска защищаемого электродвигателя. При применении реле РТ-84 выдержки времени на них должна быть больше времени пуска и самозапуска электродвигателя:

tс.з.п = tпуск + tзап = 8 + 0,5 = 8,5 c.

4.3 Расчет защиты минимального напряжения

Напряжение срабатывания первой ступени защиты выбирается по условию обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей и возврата реле при восстании напряжения после отключения КЗ и принимается:

Uср = 70 В

Выдержка времени защиты tс.з выбираем в зависимости от допустимого времени, обусловленного требованиями техники безопасности и технологическими особенностями механизмов, и составляет 20 с и более.

5. Расчет защиты кабельной линии 10 кВL4

На одиночных линиях с односторонним питанием защита от многофазных КЗдолжна выполняться, в виде двухступенчатой токовой защиты. Первая ступень которой - токовая отсечка, а вторая - МТЗ с независимой или с зависимой выдержкой времени.

5.1 Расчёт токовой отсечки

Рисунок 8. – Схема токовой отсечки

Время срабатывания токовой отсечки отстраивается от времени работы разрядников: t_K3 = 0,1 с.

где, k_отс - коэффициент отстройки k_отс = 1,2.

- максимальный ток КЗ в начале защищаемой зоны защиты смежногоучастка сети: .

Для определения зоны L^I, защищаемой первой ступенью (ТО), построим график зависимости токов в реле при трёхфазных КЗ от расстояния.

Из рисунка видно, что токовая отсечка защищает 74% линии

Рисунок 9. – Зона действия токовой отсечки.

5.2 Расчет МТЗ кабельной линии

Определим ток срабатывания защиты:

где - максимальный рабочий ток, принимаем равным предельно допустимому току кабеля, А: I_доп = 140А.

Ток самозапуска:

Коэффициент самозапуска:

Ток срабатывания защиты:

По максимально рабочему току, напряжению сети и классу точности выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10-М с Кта = 150/5.

Определяем ток срабатывания реле:

Выбираем реле типа РТ-40/20.

Время срабатывания МТЗ:

Коэффициент чувствительности:

где - ток в реле при двухфазном КЗ в конце защищаемого участка в минимальном режиме работы системы, А:

5.3 Выбор и расчётная проверка трансформатора тока

Расчётная проверка трансформатора тока проводится по двум критериям:

- проверка на 10% погрешность;

- предельное напряжение на вторичной обмотке должно быть

Проверка на 10% погрешность.

Расчёт трансформатора тока ТПЛ-10-M, класс точности для релейной защиты "Р" с коэффициентом трансформации k_ТА = 150/5.

Допустимое значение кратности, при котором обеспечивается нормируемое значение погрешности:

где - первичный расчётный ток, при котором должнаобеспечиваться работа трансформаторов тока с погрешностью не более 10%;

По кривым предельных кратностей трансформатора тока типа ТПЛ-10 определяем z_{н. дол}= 2,2Ом.

Определяем сопротивление, включенное во вторичную цепь обмотки ТА:

где - сопротивление реле, Ом.

R_пep⁼ 0,1 Ом - переходное сопротивление контактов.

Проверяем условие Z_н..расч<Z_н..доп 0,514<2,2.

Условие выполняется, т.е. обеспечивается работа ТА с погрешностью менее 10%.

Определяем максимальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока при близких КЗ:

где kmax - максимальная кратность тока при КЗ в начале защищаемого участка;

Выбранные трансформаторы тока удовлетворяют всем условиям.

6. Расчет защит трансформатора Т-4 10/0,4 кВ

Для защит от междуфазных КЗ на выводах трансформатора и на части обмоток высшего напряжения применяется токовая отсечка;

Для защиты обмоток трансформатора от междуфазных КЗ внутри трансформатора на выводах низкого напряжения, а также от внешних КЗ используется МТЗ;

Для защит от КЗ на землю на стороне 0,4 кВ используют специальную защиту нулевой последовательности.

Рисунок 10 – схемы включения тока: защит трансформатора Y/Yo

6.1 Расчет токовой отсечки

Для защиты от междуфазных КЗ на выводах трансформатора и на части обмоток высшего напряжения выбираем схему двухфазной трехлинейной неполной звезды с двумя реле РТ-40.

Ток срабатывания токовой отсечки:

где k_отс = 1,2 — коэффициент отстройки на реле РТ-40.

Выбираем реле типа РТ-40/50.

Проверяется чувствительность токовой отсечки:

где - ток в реле при двухфазном КЗ в конце защищаемого участка в минимальном режиме работы системы, А:

Время срабатывания токовой отсечки tс.з.то= 0,15 с.

6.2 Расчёт максимальной токовой защиты

Ток срабатывания МТЗ выбирается как наибольший из токов, определяемый по двум условиям:

- отстройки от максимального рабочего тока:

где

- ток срабатывания реле:

Выбираем реле РТ-40/50.

Проверяем чувствительность максимальной токовой защиты. При двухфазном КЗ за трансформатором:

где – ток, протекающий в месте установки защиты, при двухфазном КЗ за трансформатором в минимальном режиме работы системы.

Время срабатывания МТЗ tмтз = 1,1 c:

tcзi = tсз(i-1) + Δt = 0,6 + 0,5 = 1,1 c.

6.3 Расчет токовой защиты нулевой последовательности от однофазных коротких замыканий

Для трансформатора Y/Yо ток срабатывания защиты выбираем из условия отстройки от максимального тока небаланса в нулевом проводе:

где Iном.тр(0,4) – номинальный ток трансформатора на стороне 0,4 кВ.

Трансформатор тока выбирает по току, протекающему в нулевом проводе:

Следовательно, КтА = 600/5.

Ток срабатывания реле:

Выбираем реле РТ-40/20

Время срабатывания защиты нулевой последовательности можно не согласовывать с защитами отходящих элементов сети 0,4 кВ и выбирать

7.

7.1 Расчет продольной дифференциальной защиты трансформатора Т2

Определим первичные и вторичные токи в плечах дифференциальной защиты трансформатора:

где Iном – номинальный первичный ток;

S - номинальная мощность трансформатора;

Выбираем трансформатор тока по величине номинального тока защищаемого трансформатора:

- ТА на стороне ВН:

Выбираем kТА = 200/5.

- ТА на стороне НН:

Выбираем kТА = 1000/5.

Вторичные токи в плечах защиты:

где kотс = 1,5 – коэффициент отстройки для защиты на реле ДЗТ;

kсх – коэффициент схемы для трансформатора тока на основной стороне.

Определим ток срабатывания основной стороны:

За основную сторону принимаем сторону 110 кВ.

Число витков обмотки трансформатора (НТТ), подключаемой к трансформаторам тока основной частоты, определяется по выражению:

Где Fср – магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле,

Уточним ток срабатывания реле:

Для неосновной обмотки число витков определяется по условию обеспечения выравнивания магнитодвижущих сил обмоток основной и неосновной сторон в номинальном режиме работы защищаемого трансформатора:

Из этого соотношения следует, что число витков обмотки НТТ, включаемой на неосновной стороне, должно быть:

Выбираем Wнеосн = 14 виток.

Для обеспечения несрабатывания реле при внешних КЗ на тормозной обмотке реле должно быть включено число витков Wm, определяемое по выражению:

Wp – расчетное число витков рабочей обмотки реле на стороне, где включено тормозная обмотка;

tanα = 0,75 – для реле ДЗТ-11.

Ток небаланса, приведенный к стороне НН, имеет три составляющие:

Составляющая тока небаланса I΄нб определяется наличием погрешности ТА:

где ε – относительное значение тока намагничивания, при выборе трансформаторов тока по кривым предельных кратностей принимаем равным 0,1;

kодн – коэффициент однотипности, принимаем равным 1,0;

kапер- коэффициент, учитывающий переходный режим,

Составляющая тока небаланса I΄΄нб от изменения коэффициента трансформации защищаемого трансформатора с РПН:

где - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора.

Составляющая тока небаланса обусловленная неточностью выравнивания МДС сторон промежуточного ТА реле ДЗТ - 11:

Количество витков тормозной обмотки: