Защита цеховых трансформаторов
Задание на курсовую работу
Выполнить расчет релейной защиты схемы участка сети.
Таблица №1 Исходные данные варианта расчетной схемы
Наименование расчетного параметра | Значение исходных параметров варианта схемы | |
Мощность МВА трехфазного КЗ на шинах подстанции | 520 | |
Типы выключателей на 37 кВ | ВМКЭ | |
Напряжение оперативного тока подстанции | 1 | = |
2 | ~ | |
3 | ~ | |
4 | ~ | |
Мощность трансформатора МВА | 1 | 16 |
2 | 16 | |
3 | – | |
4 | 0,63 | |
5 | 0,4 | |
6 | 0,63 | |
Длина линий электропередачи км | 1 | 10 |
2 | 8 | |
3 | 4 | |
4 | 4 | |
5 | 5 | |
6 | 4 | |
7 | – |
Таблица №2 Исходные параметры электропотребителей.
Наименование параметра электропотребителя | Значение параметра электропотребителя | |
Вариант 2 | ||
HI | Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с | 4,5 |
2,7 | ||
0,7 | ||
Н2 | Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с | 4,8 |
2,5 | ||
0,8 | ||
НЗ | Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с | 3,9 |
1,9 | ||
1 | ||
Н4 | Мощность S, МВ-А Коэффициент самозапуска Выдержка времени зашиты, с | 4,5 |
2,4 | ||
0,9 |
Рис.1.Схема задания
Расчет параметров схемы замещения
Расчет удельных и полных сопротивлений линий
Удельное индуктивное сопротивление линии определяется по формуле:
Х0 = 0,144 *lg(DCР/r ПР) + 0,016.
Известными здесь являются: Dcp 10кв = 1100 мм Для определения радиуса провода необходимо рассчитать длительно допустимый рабочий ток в проводе, для которого затем следует подобрать сечение. Например, для линии W3:
|
|
I раб.w6 = 1,05*SТ6/( *UНОМ)=1,05*0,63/( *10,5)=36,4 А
принимаем, согласно ПУЭ : j ЭК10КВ = 1,2 А/мм2.
Отсюда расчетное сечение W6:
Fpw6 = Ipaб.w6/ jэк10 = 36,4/ 1,2 = 28,8 мм2.
Принимаем стандартное сечение провода Fст w6 = 35 мм 2
Все расчеты сведены в таблицу №3.
Таблица №3 Исходные и расчетные параметры линий
Обозначение параметра | Значение параметра для номера линии | |||||
W1 | W2 | W3 | W4 | W5 | W6 | |
Iраб, А | 280 | 280 | 152,4 | 95,84 | 59,47 | 36,4 |
Fp, мм2 | 233 | 233 | 126,97 | 68,46 | 42,48 | 26 |
F СТ , мм 2 (А1) | 240 | 240 | 150 | 70 | 50 | 35 |
r 0 , Ом/км | 0,12 | 0,12 | 0,195 | 0,6 | 0,592 | 0,773 |
x 0, Ом/км | 0,394 | 0,394 | 0,393 | 0,388 | 0,356 | 0,364 |
Rw,Ом | 0,0966 | 0,0773 | 0,0628 | 2,4 | 2,96 | 3,1 |
Xw,Ом | 0,317 | 0,2538 | 0,1266 | 1,552 | 1,78 | 1,456 |
Zw,Ом | 0,3314 | 0,2653 | 0,1413 | 2,858 | 3,454 | 3,425 |
Длина ЛЭП, км | 10 | 8 | 4 | 4 | 5 | 4 |
Расчёт сопротивлений трансформаторов
Рассчитаем составляющие сопротивления трансформатора Т1:
R тр = Р К • U HOM 2/ S HOM 2= 90*372 /(160002(37/10,5)2)=0,0386 Ом;
X тр = U K % • U HOM 2/(100 • S HOМ) = 8 • 372 /(100 • 16• (37/10,5)2) = 0,55 Ом.
В таблице №4 приведены результаты расчетов всех трансформаторов.
|
|
Таблица №4 Исходные и расчетные параметры трансформаторов
Обозначение параметра | Значение параметра | |||||
Т1 | Т2 | ТЗ | Т4 | Т5 | Т6 | |
Тип трансформатора | ТД -16000 | ТД -16000 | – | ТM - 630 | ТM - 400 | ТM - 630 |
Uном, кВ | 37/10,5 | 37/10,5 | – | 10,5/0,4 | 10,5/0,4 | 10,5/0,4 |
Iном, A | 250 | 250 | – | 34,64 | 22 | 34,64 |
Pk, кВт | 90 | 90 | – | 76 | 5,5 | 76 |
Uk, % | 8 | 8 | – | 5,5 | 4,5 | 5,5 |
Rt, Ом | 0,0386 | 0,0386 | – | 2,11 | 3,79 | 2,11 |
Хт, Ом | 0,55 | 0,55 | – | 9,625 | 12,4 | 9,625 |
Zт, Ом | 0,5486 | 0,5486 | – | 9,854 | 12,96 | 9,854 |
Расчет параметров энергосистемы
Параметры энергосистемы также приведены к стороне 10,5 кВ:
Х с=UСР2/( *SК(3))=10,52/( *520)=0,1224 Ом;
EСР=UСР/ =10,5/ =6,06 кВ.
Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов КЗ производим без учета подпитки со стороны нагрузки.
Определяем эквивалентное сопротивление от энергосистемы до точки КЗ и рассчитываем ток по формуле:
Iкз =Eс/Zэкi;
Результаты расчетов сведены в таблицу №5.
Таблица №5 Расчетное значение тока трехфазного КЗ
Рис.2.Схема замещения
Выбор и обоснование типа защит
Согласно ПУЭ, в качестве защиты от токов, обусловленных короткими замыканиями за трансформаторами (Т4, Т5, Т6), могут использоваться предохранители, если мощность этих трансформаторов не превышает 1 МВА.
|
|
Для одиночно работающих трансформаторов Т1, Т2 мощностью 6,3 MBA и более устанавливаются следующие типы защит:
- от многофазных КЗ в обмотках и на выводах - дифференциальная продольная токовая защита; для проектируемых подстанций при расчете дифференциальной защиты рекомендуйся использовать наиболее совершенное реле с торможением серии ДЗТ,
- для защиты от токов, протекающих через трансформатор при КЗ на шинах низшего напряжения (внешнее КЗ), используют МТЗ с минимальной выдержкой времени;
- для защиты от перегрузки на всех трансформаторах устанавливается МТЗ;
- от понижения уровня масла и от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделениями газа, предусматривается газовая защита
Защита цеховых трансформаторов
Выбираем для зашиты трансформаторов Т4, Т5, Т6 предохранители типа ПКТ из условий отстройки от максимального рабочего тока и от броска тока намагничивания при включении трансформатора на холостой ход.
Исходя из первого условия, например для трансформатора Т4:
IРАБ.МАХ Т4=ST4/( *UНОМ T4)=630/( *10,5)=34,64 А
По второму условию обычно принимают номинальный ток плавкой вставки, равным
|
|
Iном.пл.вст т4 = 2,0 • Iном т4 = 2,0 • 34,64 = 69,3 А
где 2,0 - коэффициент отстройки от броска тока намагничивания трансформатора.
Выбираем для Т4 предохранитель с номинальным током 80 А. По время-токовой характеристике оцениваем время плавления при двухфазном КЗ за трансформатором.
Результаты выбора сводим в таблицу №6.
Таблица №6 Расчет параметров плавких предохранителей
Обозначение на схеме | Мощность Т, КВА | Iном т, А | Тип предохранителя | Iном.пл.вст, А | Время плав л, с |
Т4 | 630 | 34,64 | ПКТ-103-10-80 | 80 | 0,25 |
Т5 | 400 | 22 | ПКТ- 103- 10-50 | 50 | 0,2 |
Т6 | 630 | 34,64 | ПКТ- 103- 10-80 | 80 | 0,25 |
Времятоковую характеристику предохранителя с наибольшим номинальным током переносим из [4] на карту селективности. Известно, что отклонения ожидаемого тока плавления плавкого элемента при заданном времени плавления от типовых значений достигают ± 20%. Поэтому типовая характеристика 1 должна быть смещена вправо на 20 %.
Защита магистральной линии
Устанавливаем двухступенчатую токовую защиту, выполненную по двухрелейной схеме на основе реле прямого действия типа РТ-40.Токовая отсечка в данном случае может быть эффективной ,так как достаточно велико различие между токами КЗ в месте подключения ближайшего трансформатора Т4 (Iк(3)=1750А) и в месте в месте установки защиты магистральной линии(Iк(3)=1120А) Для определения типа трансформаторов тока двухступенчатой защиты рассчитаем максимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов трансформаторов Т4, Т5, Т6 :
Ipa6.maxwl = Iном т = 34,64+34,64+22 = 91,28 А.
Выбираем ТПЛ-10К класса Р, КI = 600 / 5.
Селективная токовая отсечка
Определяется ток срабатывания селективной отсечки по условию отстройки от тока КЗ в конце участка W4, где подключен первый цеховой трансформатор:
Iс.о. >= 1,25 • I К5 = 1,25 • 1751 = 2188,75 А.
Проверяем надежность отстройки от бросков тока намагничивания:
Ic.о > (4-5) • Iном т = (4-5) • 91,28 = (365,12-456,4) < 2188,75 A.
Принимаем схему ТТ, соединенных в неполную звезду, в фазные провода которой включены реле РТ–40 .
Ток срабатывания реле :
=18,24 А.
Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 20 А. Уточняем Iсо= 120*20=2400 А.
Токовая отсечка устанавливается на тех линиях, согласно требованиям ПУЭ, где она защищает более 20% её длины, поэтому, в данном случае коэффициент чувствительности не проверяется.
Максимальная токовая защита
МТЗ отстраивается от суммы номинальных токов всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии. Коэффициент самозапуска в этом случае принимается минимальным значением 1,2-1,3. Отсюда
91,28=228,2 А.
Согласно методике [4], зависимая характеристика времени срабатывания от тока реле РТВ должна быть согласована с времятоковой характеристикой предохранителя трансформатора. Ток срабатывания РТ40 отстраивается от 1,2 тока плавления предохранителя, соответствующего времени плавления 5 с:
Iс.з>= 1,2 *Iпл.с5 = 1,2*275 = 330 А.
Округляем ток срабатывания защиты до 360 А. С учетом имеющихся уставок реле PT40/6 и коэффициента трансформации ТТ (КI = 120)
Iс.р.=Ic.з.*Кс.х./Кт=360*1/120=3А, Iуст=3А
k(2)Ч.ОСН =I(2)К5/IСЗ=1516/360=4,2>1,5
Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. при КЗ на шинах низшего напряжения трансформаторов ответвлений. Вначале производится расчет для ближайшего трансформатора Т4 (точка К8):
k(2)Ч. РЕЗ. =410/360=1,14<1,2
Для трансформатора Т5 (точка К9):
k(2)Ч. РЕЗ. =276/360=0,77<1,2
Для трансформатора Т6 (точка К10):
k(2)Ч. РЕЗ. =282/360=0,78<1,2
Согласно ПУЭ, допускается иметь коэффициент чувствительности в зоне резервирования менее 1,2 , поэтому оставляем реле РТ40/6.
Проверим ТТ на 10% погрешность. Предельную кратность определяем по результатам расчета отсечки:
K10=1,1 •Ico/ Iном тт
K10=1,1 • 2400/600=4,4.
По кривым предельной кратности для ТПЛ-10К Zн.дon = 2,2 Ом.
Фактическое расчетное сопротивление нагрузки:
Zн.расч = 2*Rnp + Zртм + Zрт40 + Rnep
Сопротивление реле РТ40 определяется по формуле:
Z=SРЕЛЕ / I2с.р
Zрт40/20=0,5 / 202 = 0,00125 Ом.
Zрт40/6=0,5 / 32 = 0,0556 Ом.
Примем сопротивление прямого и обратного проводов Rnp = 0,6 Ом и переходное сопротивление в контактных соединениях Rnep=0,1Ом.
Результирующее сопротивление равно
Zн.pacч = 2 • 0,6 + 0,00125 + 0,0556 + 0,1 = 1,4 Ом ,
что меньше, чем Zн.дon.= 2,2 Ом и, следовательно, полная погрешность ТТ <10%.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 249; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!