Xreferat.com » Рефераты по физике » Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения

Содержание


Введение

Расчет токов КЗ

Расчет РЗ электродвигателей

Расчет релейной защиты и цеховых трансформаторов

4. Расчет релейной защиты кабельных линий

5. Расчет релейной защиты силовых трансформаторов с выключателями на стороне НН

6. Заключение

7. Использованная литература


Введение


Все электроустановки оборудуются устройствами релейной защиты, предназначенными для отключения защищаемого участка в цепи или 'элемента в случае его повреждения, если это повреждение влечет за собой выход из строя элемента или электроустановки в целом. Релейная защита срабатывает и тогда, когда возникают условия, угрожающие нарушением нормального режима работы электроустановки.

В релейной защите электроустановок защитные функции возложены на реле, которые служат для подачи импульса на автоматическое отключение элементов электроустановки или сигнала о нарушении нормального режима работы оборудования, участка электроустановки, линии и т. д.

Реле представляет собой аппарат, реагирующий на изменение какой-либо физической величины, например тока, напряжения, давления, температуры. Когда отклонение этой величины оказывается выше допустимого, реле срабатывает и его контакты, замыкаясь или размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подали или отключения напряжения в цепях управления электроустановкой.

Защита трансформаторов.

Основными видами повреждений в трансформаторах являются:

а) замыкания между фазами внутри кожуха трансформатора и на наружных выводах обмоток;

б) замыкания в обмотках между витками одной фазы (так называемые витковые замыкания);

в) замыкания на землю обмоток или их наружных выводов;

г) повреждение магнитопровода трансформаторов, приводящее к появлению местного нагрева и «пожару стали».

Опыт показывает, что к. з. на выводах и витковые замыкания в обмотках трансформаторов происходят наиболее часто. Междуфазные повреждения внутри трансформаторов возникают значительно реже. В трехфазных трансформаторах они хотя и не исключены, но маловероятны вследствие большой прочности междуфазной изоляции. В трансформаторных группах, составленных из трех однофазных трансформаторов, замыкания между обмотками фаз практически невозможны.

При витковых замыканиях токи, идущие к месту повреждения от источников питания, могут быть небольшими.

В случае замыкания на землю обмотки трансформатора, подключенной к сети с малым током замыкания на землю, ток повреждения определяется величиной емкостного тока сети. Поэтому защиты трансформатора, предназначенные для действия при витковых замыканиях, а также при замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с изолированной нейтралью, должны обладать высокой чувствительностью.

Для ограничения размера разрушения защита от повреждений в трансформаторе должна действовать быстро. Повреждения, сопровождающиеся большим током к.з. должны отключаться без выдержки времени с t = 0,05 — 0,1 с.

Защиты от повреждений. В качестве таких защит применяются токовая отсечка, дифференциальная и газовая защиты. За рубежом применяется довольно простая защита от замыкания на корпус (кожух) трансформатора.


Управление системами электроснабжения


Данные:

W1: L1 = 20 км; A-95

W2: L2 = 1 км; 5Ч3Ч150

W3: L3 = 0,5 км; 2Ч3Ч150

W4: L4 = 0,5 км; 3Ч150

T1: ТДН, Sтном = 16000 кВ·А; 115/6,3

T3,T4: TM Sтном = 630 кВ·А; 6,3/0,4


1. Расчет токов КЗ


Для выбора токов срабатывания и проверки чувствительности релейной защиты необходимо рассчитать токи КЗ.

Определяем сопротивление ВЛ – w1


Управление системами электроснабжения


Индуктивное сопротивление:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Приведение сопротивления к номинальному:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Трансформатор Т1:

Полное сопротивление:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Определение сопротивление реактора

Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения ; Управление системами электроснабжения

Определение сопротивление кабельной линии W2 :


Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения

n2 – число кабелей


Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения

Определение сопротивлений кабельной линии W3 :


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Определение сопротивлений W4 :


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения

Определение сопротивления Т3 :


Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения

Активное сопротивление трансформатора:


Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения [справочник]


Управление системами электроснабжения


Схема Замещения

Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения


Расчетная

точка

К1 К2 К3 К4 К5

Управление системами электроснабжения

0,43 0,445 0,463 3,69 0,482

Управление системами электроснабжения

0,027 0,068 0,118 1,22 0,168

Управление системами электроснабжения

8,46 8,1 7,63 0,93 7,14

2. Расчет РЗ электродвигателей


Согласно ПУЭ применяется отсечка при междуфазных к.з., перегрузке, замыкании на землю и понижении напряжения. Выберем тип защит и определим токи срабатывания защиты и реле АД типа АН-15-54-8.

Управление системами электроснабжения

Защита АД при междуфазных к.з. в обмотке статора принимаем ТО с использованием микроэлектронных токовых реле типа РС40. Данная защита является основной защитой АД и целью ее является защита обязательная во всех случаях.

В качестве РЗ эл. двигателя мощностью до 5000 кВт от к.з., согласно ПУЭ применяется отсечка.


Схема от трехфазных токов

Управление системами электроснабжения


Ток срабатывания защиты (отсечки) и реле:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Kотс – коэффициент отстройки

Iмах – пусковой мах. ток двигателя

kсх - коэффициент схемы

КI – коэффициент трансформации ТТ

Выбрано микроэлектронное реле тока РС40М - 5/40 и промежуточное реле РП-26 с указателем срабатывания.


Технические характеристики РС40М - 5/40

Диап. изм-я уставок, А 10,0 - 41,5
Дискрет. изм-я уставок, А 0,5
Номинальный ток, А 25,0
Относительная погрешность выдержки времени в рабочем диапазоне температур, % , не более ± 10
Относительная погрешность тока срабатывания в рабочем диапазоне температур, %, не более ± 5 (± 10)
Разброс тока срабатывания, % ± 1,5
Коэффициент возврата реле, не менее 0,8 - 0,9
Коэффициент отстройки 1,25
Механическая износоустойчивость реле, циклов ВО 10000
Потребляемая мощность на минимальной уставке, ВА 0,7 - 2,5
Габаритные размеры, мм 70x140x136
Сопротивление изоляции между входными и выходными цепями реле по ГОСТ 25071-81, ряд 3 -

Коэффициент чувствительности защиты:


Управление системами электроснабжения


Для защиты двигателя при перегрузке принято МТЗ с использованием токового реле РС40, включенного на разность токов фаз.

Ток срабатывания защиты и реле при перегрузке:.


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Iд.ном – ном. ток двигателя

kв - коэффициент возврата (kв=0,85)

Выбрано микроэлектронное реле тока РС40М 5/40

Согласование времени действия защиты при перегрузке с временем самозапуска двигателя:


Управление системами электроснабжения


tс.д.,tс.ф. – допустимое и фактическое времена разгона двигателя при самозапуске

tп.д. – доп. время действия защиты при перегрузке.

Управление системами электроснабжения

Выбрано реле времени с уставкой, равной 22 с.

Ток срабатывания защиты при однофазных замыканиях на землю:


Управление системами электроснабжения


kотс = 1,2ч1,3

kб = 1,5ч2 – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока двигателя Ic, для защиты с временем действия 1-2 с.


Управление системами электроснабжения


Емкость двигателя


Управление системами электроснабжения


kг – коэффициент учитывающий класс изоляции(kг = 40 для изоляции класса Б при t=25 С)

Sд.ном – ном. мощность двигателя

nд – частота вращения двигателя

Таким образом окончательно:


Управление системами электроснабжения


Uд.ном = 6 кВ,

Защита на двигатель от замыканий на землю не требуется согласно ПУЭ:

Управление системами электроснабжения

Напряжение срабатывания защиты двигателя при понижении напряжения выбираем таким образом, чтобы обеспечивался самозапуск других более ответственных двигателей, т.е. (0,6-0,7)Uд.ном.

Для питания реле минимального напряжения используем ТН, которые установлены в распределительных пунктах(РП) для контроля и учета электроэнергии. Считаем, что в РП установлены трансформаторы напряжения НТМИ-6.

Выбрано микропроцессорное реле максимального напряжения РН-111/280 .


Технические характеристики РН-111/280

Номинальное напряжение, В 220
Частота сети, Гц 48-52

Диапазон регулирования:

- срабатывания по Umin, В

- срабатывания по Umax, В

- время автоматического повторного вкл., сек


160-210

230-280

5-900

Фиксированное время срабатывания по Umax, сек 0,5
Фиксированная задержка отключения по Umin, сек 12

Фиксированное время срабатывания при снижении напряжения

более 30 В от уставки по Umin, сек

0,1

Фиксированное время срабатывания при повышении напряжения

более 30 В от уставки по Umax, сек

0,1
Максимальный коммутируемый ток (активной нагр.), А, не менее 16
Точность определения порога срабатывания по U, В до 3
Напряжение, при котором сохраняется работоспособность, В 400

Кратковременно допустимое Umax, сохраняющее работоспособность

реле, В

450
Гистерезис (коэффициент возврата по напряжению), не менее, В 5-6
Диапазон рабочих температур, оС -35 - +40
Суммарный ток потребления от сети, мА до 15
Габаритные размеры, ширина*высота*глубина, мм

52*88*65

(Три модуля типа S)


Напряжение срабатывания реле:


Управление системами электроснабжения


Время срабатывания защиты минимального напряжения принимаем равным 0,5 с.

Проверяем ТТ из условия 10%-ой погрешности.

Сопротивление вторичной нагрузки ТТ при трехфазном КЗ:


Управление системами электроснабжения


Rпр – сопротивление соединительных проводов

Zр1,Zр2 – сопротивления КА1 и КА2

Rпер = 0,1 Ом – переходное сопротивление контактов


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


l,s - длина и сечение соединительных алюминиевых проводов

ρ = 1/γ – удельное сопротивление

Sр1, Sр2 – мощность реле КА1 иКА2

Iс.р.1, Iс.р.2 – ток срабатывания реле КА1 и КА2

Таким образом


Управление системами электроснабжения


Кратность расчетного первичного тока I1расч. К первичному номинальному I1ном току ТТ определяется:


Управление системами электроснабжения


k1 – коэффициент, учитывающий возможное ухудшение характеристики намагничивания установленного ТТ по сравнению с типовой характеристикой

k2 – коэффициент, учитывающий неточность расчетов и влияние апериодической составляющей тока к.з. на работу ТТ. (k2 = 1,25)

I1max – мах. значение первичного тока, при котором должна обеспечиваться работа ТТ с погрешностью не более 10%.

I1max = 1,1I1с.з. – для ТО и МТЗ с независимой характеристикой.

По кривой 10%-ной погрешности для трансформатора тока ТПЛ-10 находим Zн.доп = 0,6 Ом, т.е. Zн.доп<Zн, поэтому уменьшаем сопротивление вторичной нагрузки ТТ за счет увеличения сечения соединительных проводов до 6 мм^2.

В качестве примера выбирается тип защиты и определим токи срабатывания защиты и реле СД типа СДН-16-54-10.

Защита СД выполняется аналогично защите АД и дополняется защитой при асинхронном ходе.

Управление системами электроснабжения

Токи срабатывания токовой отсечки и реле при междуфазных к.з.:

Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Ток срабатывания округляется до 30 А. Выбирается микроэлектронное токовое реле РС40М - 5/40 и промежуточное реле типа РП-26.

Коэффициент чувствительности защиты:


Управление системами электроснабжения


Токи срабатывания защиты и реле при перегрузке:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Ток срабатывания реле округляется до 6 А. Выбирается микроэлектронное токовое реле РС40М - 1/8

Из расчета самозапуска известно: tс.ф = 6,8 с, tс.д. = 28,8 с.

Выбирается реле времени ЭВ-245. Уставка выдержки времени – 9 с. Защита при перегрузке одновременно является защитой при асинхронном ходе.


3. Расчет релейной защиты и цеховых трансформаторов


Выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле цехового трансформатора типа ТМ.

Основные данные:

Управление системами электроснабжения

Группа соединений обмоток треугольник - звезда с нулем.

Рассмотрим защиту цехового трансформатора (Т3, Т4) при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах высокого напряжения (ВН), при внешних КЗ, при однофазных КЗ и при перегрузке.

Для защиты трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимаем ТО без выдержки времени с использование микроэлектронного реле РС40М.

Токи срабатывания защиты (отсечки) и реле определяем:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Где Ikmax - ток проходящий через ТТ защиты при трехфазном КЗ на стороне низкого напряжения (НН):


Управление системами электроснабжения


I1т.ном - номинальный первичный ток трансформатора

Uk - напряжение КЗ трансформатора,

Управление системами электроснабжения- ток трехфазного КЗ

Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М-15/120 и промежуточное реле РТ-26

Характеристики РС40М-15/120

Диап. изм-я уставок, А 30,0 - 124,5
Дискрет. изм-я уставок, А 1,5
Номинальный ток, А 25,0

Для защиты трансформатора при внешних КЗ и резервирования ТО и газовой защиты принимаем МТЗ с выдержкой времени.

Схема соединений ТТ – неполная звезда. Максимально токовую защиту отстраиваем от тока самозапуска полностью заторможенных ответственных двигателей, присоединенных к шинам НН. Токи срабатывания защиты и реле находим:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


kсам – коэффициент самозапуска принимаемый равным 3ч3,5 , когда нет данных о присоединяемых двигателях;

Принимается микроэлектронное реле тока РС40М -5/40

Коэффициент чувствительности защиты определяем при трехфазном КЗ за трансформатором (т.е. на стороне НН):


Управление системами электроснабжения


Приведенная формула справедлива для МТЗ (в двухфазном трехрелейном исполнении) трансформаторов со схемой соединения обмоток треугольник – звезда с нулем. В этом случае два токовых реле включают на фазные токи, а одно реле – на сумму токов двух фаз; За счет такого включения повышается чувствительность защиты к двухфазным КЗ на стороне НН цеховых трансформаторов.

Для МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении реактированных линий, трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда-звезда с нулем kч находят:


Управление системами электроснабжения


Выдержку времени МТЗ трансформатора выбирают из условия избирательности на ступень ∆t выше наибольшей выдержки времени защит присоединений tпр, питающихся от трансформатора, т.е.


Управление системами электроснабжения


Если МТЗ не удовлетворяет требованию чувствительности, то ее выполняют с пуском от реле минимального напряжения.

Для защиты цехового трансформатора при однофазных КЗ в обмотке и на выводах НН, а также в сети НН принимаем МТЗ нулевой последовательности с выдержкой бремени с использованием реле тока РС40М. Защиту выполняют с помощью одного токового реле, включенного на ТТ, установленный в цепи заземления нейтрали цехового трансформатора. В реле протекает полный ток однофазного КЗ.

Токи срабатывания защиты и реле определяем:


Управление системами электроснабжения


Iс.з1- ток срабатывания защиты нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ, который согласуется, в свою очередь с током отсечки Iот автоматического выключателя;

kотс1 = 1,1

kотс2 = 1,2;


Управление системами электроснабжения


Принимается реле тока с запасом по шкале РС40М -5/40

Коэффициент чувствительности защиты нулевой последовательности определяем при однофазном КЗ на выводах НН трансформатора:


Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения - минимальный ток однофазного КЗ на шинах НН;

Для цеховых трансформаторов с соединением обмоток треугольник-звезда с нулем Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения - номинальный вторичный ток трансформатора

Выдержку времени защиты нулевой последовательности, установленной в нейтрали цехового трансформатора, отстраивают от времени срабатывания автоматических выключателей двигателей и двигателей принимают равной 0,5 с.

Для защиты цехового трансформатора при перегрузке принимаем МТЗ, устанавливаемую со стороны ВН трансформатора, выполняемую с помощью одного токового реле, включенного на фазный ток, и действующую на сигнал с выдержкой времени. Максимальную токовую защиту отстраиваем от номинального тока трансформатора.

Токи срабатывания:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


kотс = 1,05

I1Т.ном – первичный номинальный ток трансформатора

Выдержку времени МТЗ в этом случае выбирают больше времени защиты трансформатора от КЗ.


4. Расчет релейной защиты кабельных линий


В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле кабельной линии W3. Рассмотрим защиту кабельной линии W3 при междуфазных КЗ и при перегрузке.

Для защиты кабельной линии при междуфазных КЗ принимаем МТЗ с независимой от тока КЗ выдержкой времени. Схема соединения ТТ – неполная звезда. При определении тока срабатывания МТЗ кабельной линии исходим из реальных условий ее эксплуатации и возможных послеаварийных режимов ее работы. Если они неизвестны, то перерасчетом необходимо ими задаться. Защиты двух и более последовательно соединенных элементов, например трансформатор – линии – двигатели, согласовывают по чувствительности и времени. Ток срабатывания МТЗ рассматриваемой линии, который мы отстраиваем от тока самозапуска трех асинхронных двигателей, и ток срабатывания реле определяем:

Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения - напряжение на зажимах АД, отн. ед., определяемое при расчете самозамуска этих двигателей.


Управление системами электроснабжения


Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М -5/40.

Выдержку времени МТЗ принимаем на ступень избирательности больше времени срабатывания ТО асинхронных двигателей:


Управление системами электроснабжения


В связи с тем, что для защиты АД от междуфазных КЗ мы принимаем ТО с использованием токовых реле РС40М и промежуточного реле РП-26, замедляющего время действия ТО и позволяющего благодаря этому отстроиться от апериодической составляющей пускового тока, принимаем tотс = 0,1с.

Коэффициент чувствительности вычисляем при двухфазном КЗ на шинах, к которым подключены АД, т.е.

Управление системами электроснабжения

Полученный kч удовлетворяет требованиям ПУЭ. Если в результате расчета kч окажется меньше 1,5, то следует либо уменьшить количество двигателей, самозапускающихся одновременно, если это допустимо по технологии производства, либо дополнить МТЗ пуском от реле минимального напряжения.

Для защиты кабельной линии W3 при перегрузке применяем МТЗ с независимой от тока КЗ выдержкой времени.

Ток срабатывания защиты, которой мы отстраиваем от номинального тока линии, и ток срабатывания реле при перегрузке определяем в соответствии с формулами


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М -5/40

Выдержку времени МТЗ линии при перегрузке принимаем равной 24 с(выдержка пред. защиты составляет 22 с)

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле кабельной линии W2.

Защиту кабельной линии W2 рассчитываем аналогично пред. Примеру.

а) Максимальную токовую защиту линии W2 отстраиваем от тока самозапуска трех АД(секционный выключатель Q2 отключен).

Ток срабатывания защиты определяем:


Управление системами электроснабжения


б) Максимальную токовую защиту линии W2 отстраиваем от тока самозапуска трех АД и одного СД (сработало устройство АВР2).

Ток срабатывания защиты определяем по формуле:

Управление системами электроснабжения


Управление системами электроснабжения - напряжение на зажимах СД, отн. ед., определяемое при расчете самозапуска этого двигателя.

Выбираем наибольший ток срабатывания защиты.

Ток срабатывания реле определяем на основании формулы


Управление системами электроснабжения


Выбираем микроэлектронное реле РС40М -5/40.

Выдержку времени МТЗ принимаем на ступень избирательности больше времени срабатывания МТЗ линии W3, т.е.


Управление системами электроснабжения


Коэффициент чувствительности вычисляем при двухфазном КЗ на шинах, к которым подключена линия W3, СД и два трансформатораТ3 и Т4:

Управление системами электроснабжения

Для повышения чувствительности МТЗ дополняем ее пуском от реле минимального напряжения. Ток срабатывания защиты в этом случае отстраиваем от длительной рабочей нагрузки без учета увеличения этого тока при самозапуске двигателей:


Управление системами электроснабжения

Управление системами электроснабжения


Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М -5/40.

Напряжение срабатывания защиты и реле определяем по следующим формулам:


Управление системами электроснабжения

Управление системами
    <!--<div class=

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.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
-->

Похожие рефераты: