Xreferat.com » Рефераты по физике » Релейная защита и автоматика СЭС

Релейная защита и автоматика СЭС

Введение


Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами кибернетического типа, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надёжное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими.

Распределительные электрические сети являются важным звеном в системе производства, передачи и потребления электрической энергии. Большое значение для надёжной работы электросетей имеет правильное выполнение и настройка устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗА) и в том числе правильный выбор рабочих параметров срабатывания (рабочих уставок) аппаратуры РЗА.

Курсовая работа по дисциплине «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения промышленных предприятий» является одной из важнейших составных частей общего курса РЗА. В процессе выполнения данной работы выбираются защиты и рассчитываются уставки для цеховых (заводских) распределительных сетей, производится согласование защит для обеспечения надёжности, максимального быстродействия и селективности.


1. Выбор кабелей системы электроснабжения


1.1 Выбор кабеля W6', питающего трансформатор T5


На основе данных выбираем трансформатор Т5 типа ТСЗ-160/10 ([6], табл.3.3).

В нормальном режиме работы длительный ток нагрузки составит:


Релейная защита и автоматика СЭС А.


Примем коэффициент загрузки трансформатора в режиме длительной нагрузки и ПАР равным 1, так как отсутствует резерв. Следовательно Iн=Iн.max=Iном.Т5=14.663 А.

Выбираем кабель на 6 кВ марки ААГ-3Ч10 для прокладки в канале (температура окружающей среды +350 С).

Iдоп.ном=42 А ([1], табл. 1.3.18).

Расчетный длительный ток кабеля:

Iдоп=Кс.н.·Кср·Iдоп.ном=1·0.85·42=35.7 А,

где: Кс.н=1 ([1], табл. 1.3.26); Кср=0.85 ([1], табл. 1.3.3).

Условие выполняется:

Iн.max=14.663 А < Iдоп=35.7 А.

Определим экономически целесообразное сечение:


Релейная защита и автоматика СЭС мм2 > 10 мм2,


где: Jэ=1.4 (А/мм2) для Tmax=4000 ч ([1], табл. 1.3.36 ).

Увеличиваем сечение кабеля до q=16 мм2.

Iдоп.ном=50 А ([1], табл. 1.3.18).

Расчетный длительный ток кабеля:

Iдоп=Кс.н.·Кср·Iдоп.ном=1·0.85·50=42.5 А,

где: Кс.н=1 ([1], табл. 1.3.26); Кср=0.85 ([1], табл. 1.3.3).

Условие выполняется:

Iн.max=24.06 А < Iдоп=42.5 А.

Допустимый ток термической стойкости кабеля для времени действия 0.1 с основной релейной защиты (МТО) на Q14 равен:


Релейная защита и автоматика СЭС кА,


где: С=94 А·с2/мм2 – для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами;

tс.з.=0.1 с – предполагаемое время действия основной релейной защиты;

to.Q=0.1 c – полное время отключения выключателя КЛЭП;

τа=0.01 с – постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ.


1.2 Выбор кабеля линии W6


На основе данных выбираем трансформаторы Т3 и Т4 марки ТСЗ-160/10 ([6], табл.3.3).

В нормальном режиме работы, при коэффициенте загрузки трансформатора Т4 равном 0.7, а трансформатора Т5 – 1, ток нагрузки будет равен:

Релейная защита и автоматика СЭС А.


Максимально возможный ток нагрузки (ток в ПАР) равен:


Релейная защита и автоматика СЭС А.


Выбираем кабель на 6 кВ марки ААГ-3Ч10 для прокладки в канале (температура среды +350С).

Релейная защита и автоматика СЭС А ([1], табл. 1.3.18).

Расчётный длительно допустимый ток кабеля:

Релейная защита и автоматика СЭС А,

где: Релейная защита и автоматика СЭС ([1], табл. 1.3.26); Релейная защита и автоматика СЭС ([1], табл.1.3.3).

Условие не выполняется: Iн.max=35.191 А > Iдоп=33.201 А, следовательно выбираем кабель сечением 16 мм2.

Релейная защита и автоматика СЭС А ([1], табл. 1.3.18).

Расчётный длительно допустимый ток кабеля:

Релейная защита и автоматика СЭС А,

где: Релейная защита и автоматика СЭС ([1], табл. 1.3.26); Релейная защита и автоматика СЭС ([1], табл.1.3.3).

Условие выполняется:

Iн.max=35.191 А < Iдоп=39.525 А

Определим экономически целесообразное сечение:


Релейная защита и автоматика СЭС мм2 < 16 мм2,

где: Jэ=1.4 (А/мм2) для Tmax=4000 ч ([1], табл. 1.3.36).

Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0.1 с основной релейной защиты (МТО) на Q14 равен:


Релейная защита и автоматика СЭС кА.


1.3 Выбор кабеля линии W5, питающей трансформатор Т3


Кабель питает трансформатор мощностью 160 кВА. В нормальном режиме работы, при коэффициенте загрузки трансформатора Т3 равном 0.7, ток нагрузки будет равен:


Релейная защита и автоматика СЭСА.


Максимально возможный ток нагрузки (ток в ПАР) равен:


Релейная защита и автоматика СЭСА.


Выбираем кабель на 6 кВ марки ААГ-3Ч10 для прокладки в канале (температура среды +350С).

Релейная защита и автоматика СЭС А ([1], табл. 1.3.18).

Расчётный длительно допустимый ток кабеля:

Релейная защита и автоматика СЭС А,

где: Релейная защита и автоматика СЭС ([1], табл. 1.3.26); Релейная защита и автоматика СЭС ([1], табл.1.3.3).

Условие выполняется:

Iн.max=20.528 А < Iдоп=33.201 А.

Определим экономически целесообразное сечение:


Релейная защита и автоматика СЭС мм2 < 10 мм2,


где: Jэ=1.4 (А/мм2) для Tmax=4000 ч ([1], табл. 1.3.36).

Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 0.1 с основной релейной защиты (МТО ) на Q13 равен:


Релейная защита и автоматика СЭС кА.


1.4 Выбор кабелей, питающих асинхронные двигатели (АД) М1 и М2, М3 и М4


Номинальный ток АД серии АТД исполнения 2АЗМ1-800/6000УХЛ4 ([6], табл. 4.6):


Релейная защита и автоматика СЭС А,


где: Релейная защита и автоматика СЭСкВт – номинальная активная мощность АД ([6], табл. 4.6);

Релейная защита и автоматика СЭС кВ – номинальное напряжение АД ([6], табл. 4.6);

Релейная защита и автоматика СЭС – коэффициент мощности ([6], табл. 4.6);

Релейная защита и автоматика СЭС – номинальный коэффициент полезного действия АД ([6], табл. 4.6).

Выбираем кабель на 6 кВ марки ААГ-3Ч70 для прокладки в канале (температура среды +350 С).

Релейная защита и автоматика СЭСА ([1], табл.1.3.18).

Расчётный длительно допустимый ток кабеля:


Релейная защита и автоматика СЭС А.


Условие выполняется: Iном.М=89.283 А < Iдоп=114.75 А.

Определяем экономически целесообразное сечение:


Релейная защита и автоматика СЭСмм2 < 70 мм2.


При использовании кабеля со сплошными жилами допустимый ток термической стойкости для предполагаемого времени действия 0.1 с основной релейной защиты (МТО) равен:


Релейная защита и автоматика СЭС кА.


1.5 Выбор кабелей линий W3 и W4


Линия питает трансформатор Т3 мощностью 160 кВА и АД М3 мощностью 800 кВт. В нормальном режиме работы ток в линии равен:


Iн.W3=Iн.W5+Iном.М3=24.927+89.283=114.21 А.


Максимально возможный ток нагрузки (ток в ПАР) равен:


Iн.max=2·Iн.W3+Iн.W6'=2·114.21+14.663= 243.083 А.


Определяем допустимый ток кабеля :


Релейная защита и автоматика СЭС А,


где: Кп=1.35, принимая коэффициент загрузки линии в нормальном режиме Кз=0.6 и время ликвидации аварии равным 3 ч ([1], табл.1.3.2);

Кс.н.=0.93, принимая прокладку кабелей к РП в одной траншее (земле), лежащих рядом на расстоянии 300 мм ([1], табл.1.3.26);

Кср=1.0, для нормальной температуры среды (+150 С) ([1], табл.1.3.3).

Выбираем кабель на 6 кВ марки ААШв-3Ч95 для прокладки в земле (температура среды +150 С).

Релейная защита и автоматика СЭС А ([1], табл. 1.3.16).

Условие выполняется:

Iдоп.ном =225 А > Iдоп=193.6 А.

Определим экономически целесообразное сечение:


Релейная защита и автоматика СЭС мм2 < 95 мм2,


где: Jэ=1.4 (А/мм2) для Tmax=4000 ч ([1], табл. 1.3.36).

Допустимый ток термической стойкости кабеля для предполагаемого времени действия 1.2 с основной релейной защиты (МТЗ) на Q3 равен:

Релейная защита и автоматика СЭС кА.


1.6 Выбор сечения провода воздушной линии питающей РУ


Питание РУ осуществляется по двум ВЛЭП длиной 0.75 км. В свою очередь РУ питает 2 трансформатора ТM-6300/10. Номинальный ток трансформатора равен:


Релейная защита и автоматика СЭС А.


Максимально возможный ток (ток в ПАР) равен:


Iн.max=2·Iном.Т=2·364=728 А.


Выбираем провод марки АС сечением 330 мм2 – Iдоп=730 А ([1], табл. 1.3.29).


2. Предварительный расчет токов КЗ


Исходная схема электроснабжения и схема замещения для расчёта токов КЗ представлены на рис. 2 и рис. 3 соответственно.

Выбранные кабели проверим на термическую стойкость при КЗ (для одиночных кабелей при КЗ в начале кабеля или при КЗ за пучком кабелей при их параллельном соединении). Расчет токов проведем для 3х точек: К-1, К-2 и К-3. Расчёт токов КЗ производится в именованных единицах.


Релейная защита и автоматика СЭС


2.1 Определение сопротивления элементов схемы замещения, приведённые к напряжению Uб = 6.3 кВ


1) Сопротивление системы:


Релейная защита и автоматика СЭС Ом,

где: Релейная защита и автоматика СЭСкВ - среднее напряжение на котором находится система.

2) Сопротивление воздушной линии 10 кВ:


Релейная защита и автоматика СЭСОм,


где: Релейная защита и автоматика СЭСОм/км - удельное сопротивление линии.

3) Сопротивление трансформаторов Т1 и Т2 ТM-6300/10:


Релейная защита и автоматика СЭСОм.


4) Активное и реактивное сопротивления кабельных линий W3 и W4:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм,


где: xуд, rуд - удельные сопротивления кабеля ([5], табл. 3.5).

5) Сопротивление асинхронных двигателей М1, М2, M3 и М4 (Рном.М1 =800 кВт) при номинальной нагрузке:


Релейная защита и автоматика СЭСОм.


6) Активное и реактивное сопротивления линии W5:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм.


7) Активное и реактивное сопротивления линии W6:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм.


2.2 Расчет тока КЗ в точке К-1


Суммарное сопротивление от энергосистемы до точки К-1 равно:


Релейная защита и автоматика СЭСОм.


Начальное значение периодической составляющей тока в месте КЗ со стороны системы:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Начальное значение периодической составляющей тока в месте КЗ со стороны асинхронных двигателей М1 и М2:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Определяем необходимость учета подпитки от АД:


Релейная защита и автоматика СЭС,


что больше 2 и подпитка от АД учитывается.

Суммарное значение периодической составляющей тока в точке К-1 (в начале КЛЭП W3):


Релейная защита и автоматика СЭС кА < Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Таким образом, Релейная защита и автоматика СЭСкА < Релейная защита и автоматика СЭСкА.

Вывод: Для обеспечения прохождения периодической составляющей тока КЗ в точке КЗ К-1 кабель сечением 95 мм2 подходит.


2.3 Расчет тока КЗ в точке К-2


Результирующее сопротивление со стороны энергосистемы для точки К-2:


Релейная защита и автоматика СЭСОм.


Токи трёхфазного КЗ на шинах РП со стороны энергосистемы и двигателей при включенном секционном выключателе QB2:


Релейная защита и автоматика СЭСкА;

Релейная защита и автоматика СЭСкА.

Определяем необходимость учета подпитки от АД:


Релейная защита и автоматика СЭС,


что больше 2 и подпитка от АД учитывается.

Суммарное значение периодической составляющей тока в точке К-2 (в начале КЛЭП W5 и W6):


Релейная защита и автоматика СЭС кА > Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Ток термической стойкости кабеля W6 равен IтерW6=3.282 кА, а кабеля W5 – IтерW5=2.051. Следовательно сечение этих кабелей увеличим до q=35 мм2, тогда:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Заново считаем:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм,


где Релейная защита и автоматика СЭС – новые удельные сопротивления кабелей ([5], табл. 3.5).

Таким образом, Релейная защита и автоматика СЭСкА < Релейная защита и автоматика СЭСкА.

Вывод: Для обеспечения прохождения периодической составляющей тока КЗ в точке КЗ К-2 сечение кабелей W5 и W6 мы вынуждены увеличить до 35 мм2.


2.4 Расчет тока КЗ в точке К-3


Результирующее сопротивление со стороны энергосистемы для точки К-3:


Релейная защита и автоматика СЭСОм


Начальное значение периодической составляющей тока в месте КЗ:


Релейная защита и автоматика СЭСкА > Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Увеличиваем сечение кабеля отходящего от РП: Релейная защита и автоматика СЭСмм2, тогда:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


Заново считаем:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм,


где Релейная защита и автоматика СЭС – новые удельные сопротивления кабеля ([5], табл. 3.5).

Таким образом Релейная защита и автоматика СЭСкА < Релейная защита и автоматика СЭСкА.

3. Уточненный расчет токов КЗ


Исходная схема распределительной сети представлена на рис. 4.

В дальнейшем на всех схемах замещения, начиная со схемы на рис. 4, в скобках указаны сопротивления элементов схемы в именованных единицах в минимальном режиме для определения минимальных значений токов КЗ, а без скобок - в максимальном режиме.


Релейная защита и автоматика СЭС


3.1 Расчет тока КЗ в точке К-1


1) Рассчитаем реактивные сопротивления силового трансформатора ГПП с учётом работы устройства РПН.

Напряжения, соответствующие крайним ответвлениям:

Релейная защита и автоматика СЭСкВ;

Релейная защита и автоматика СЭСкВ,


где: ΔUрпн=10 % – ступень регулирования трансформатора ([13] табл. П1.2).

Сопротивления трансформаторов в максимальном и минимальном режимах:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм,


где: Uk%T1max=6.9 – максимальное сопротивление короткого замыкания трансформатора ([13] табл. П1.2);

Uk%T1min=6.2 – минимальное сопротивление короткого замыкания трансформатора ([13] табл. П1.2).

Определим наименьшее и наибольшее сопротивления трансформатора, отнесенные к стороне 6.3 кВ:


Релейная защита и автоматика СЭСОм

Релейная защита и автоматика СЭСОм


2) Результирующее сопротивление от системы до точки К-1 максимальном и минимальном режимах:


Релейная защита и автоматика СЭСОм;

Релейная защита и автоматика СЭСОм.


3) Максимальное и минимальное значения тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-1:


Релейная защита и автоматика СЭСкА;

Релейная защита и автоматика СЭСкА.


4) Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-1:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


3.2 Расчет тока КЗ в точке К-2


1) Максимальное и минимальное значения тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-2:


Релейная защита и автоматика СЭСкА;

Релейная защита и автоматика СЭСкА.


2) Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-2:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


3.3 Расчет тока КЗ в точке К-3


1) Результирующее сопротивление от системы до точки К-3 максимальном и минимальном режимах:


Релейная защита и автоматика СЭСРелейная защита и автоматика СЭС

Релейная защита и автоматика СЭСРелейная защита и автоматика СЭС


2) Максимальное и минимальное значения тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-3:


Релейная защита и автоматика СЭСкА;

Релейная защита и автоматика СЭСкА.


3) Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-3:


Релейная защита и автоматика СЭСкА.


3.4 Расчет тока КЗ в точке К-4


1) Результирующее сопротивление от системы до точки К-4 максимальном и минимальном режимах:


Релейная защита и автоматика СЭС

Релейная защита и автоматика СЭС


2) Максимальное и минимальное значения тока при металлическом трёхфазном КЗ

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: