Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра электротехники и энергетических систем

Факультет ПЭ курс 3 h группа ОСП-ПЭ



















КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Релейная защита и автоматика»

На тему «Проектирование релейной защиты и  автоматики элементов системы электроснабжения» 





















Архангельск

2008


ЗАДАНИЕ



Система: U = 110 кВ, Zэкв = 4+j48 Ом

ВЛ: провод марки АС-70, протяженность 8 км.

Т-1: ТДН-16000/110, Uвн = 115 кВ, Uнн = 6,6 кВ

Т-2: ТМЗ-1600/10.

Т-3: ТМ630/10.

КЛ-1: кабель АСБ-3х185, 140 м.

КЛ-2: кабель АСБ-3х95, 81 м.

КЛ-3: кабель АСБ-3х35, 55 м.

КЛ-4: кабель АСБ-3х50, 25 м.

КЛ-5: кабель АСБ-3х70, 91 м.

АД-1: ВАО710М-8, Pном = 800 кВт; IП = 6; cos()=0,85, КПД=0,96

АД-2: ДА302-16-64-6У1, , Pном = 800 кВт; IП = 5,6; cos()=0,88, КПД=0,93

Используя реле серии РСТ-11, РТЗ-51 рассчитать релейную защиту следующих объектов: КЛ-4, Т-3, АД-2.

Все исходные данные представлены на схеме электроснабжения (рисунок 1).




Рисунок 1 – Расчетная схема электроснабжения




СоДЕРЖАние



1. Расчет параметров рссчитываемой линии из схемы электроснабжения 

	2 Расчет токовой отсечки асинхронного двигателя

	3 Расчет максимальной токовой защиты асинхронного двигателя

	4 Расчет токовой отсечки кабельной линии кл-4

	5 Расчет токовой отсечки с выдержкой времени кабельной линии кл-4

	6 Расчет максимальной токовой защиты кабельной линии кл-4

	7 Расчет кабельной линии кл-4 от однофазных замыканий на землю

	8 Расчет токовой отсечки кабельной линии кл-3

	9 Расчет токовой отсечки с выдержкой времени кабельной линии кл-3

	10 Расчет максимальной токовой защиты кабельной линии кл-3

	11 Расчет кабельной линии кл-3 от однофазных замыканий на землю

	Список использованных источников


1 ОПРЕДЕЛЯЕМ ПАРАМЕТРЫ РАСЧИТЫВАЕМОЙ ЛИНИИ ИЗ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ



Рассчитываем сопротивление асинхронного двигателя, Ом;



; (1.1)



где - индуктивное сопротивление асинхронного двигателя; 

Параметры асинхронного двигателя АД-2 : 



Pном = 800 кВт; IП = 6; cos()=0,88; U=6 кВ; .



Определяем полную мощность асинхронного двигателя, кВА



 ; (1.2)



 Ом



Определяем сопротивление кабельной линии КЛ-4, Ом;



 ; (1.3)





где l – длина кабельной линии , км,;

хо – удельное реактивное сопротивление кабельной линии АСБ-3*50, Ом/км,


хо=0,083; 

Ом



Определяем параметры трансформатора (ТДН-10000/110) :

Параметры трансформатора ТДН-10000/110:



uk = 10,5 %; Uвн = 115 кВ, Uнн = 6,6 кВ, Pхх = 14 кВт, Рк = 58 кВт, МВА, 

Iк = 0,9%

	;	(1.5)

;



Определяем сопротивление воздушной линии, Ом и приведём его к U = 6,6 кВ;

	

	;	(1.6)



где l – длина воздушной линии, км, ;

хо – удельное реактивное сопротивление воздушной линии АС-95,Ом/км, 0,371 





Определяем сопротивление системы, Ом и приводим его к 6,6кВ;




; (1.8)

Zэкв = 6+j38 Ом- эквивалентное сопротивление системы;





Находим полное сопротивление рассчитываемого участка схемы, Ом;



; (1.9)

	 



2 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (АД 2)



Находим ток короткого замыкания, кА;



; (2.1)





Находим первичный ток срабатывания защиты, кА;



 ; (2.2)





Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 






Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;



 ; (2.3)





Выбираем реле РСТ-11-29 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (2.4)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (2.5)





Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (2.6)





Находим ток минимального двухфазного КЗ , кА;

	

	;	(2.7)




Проверка защиты на чувствительность 



; (2.8)





Эта защита обладает достаточной чувствительностью значит принимаем токовую отсечку на реле РСТ-11-29 с параметрами:.





3 МАКСИМАЛЬНО-ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (АД 2)



Находим номинальный ток двигателя, А;



; (3.1)





Находим ток срабатывания защиты, кА;

	

	;	(3.2)



где kзап. – коэффициент запаса, 1,15;

kсх – коэффициент схемы, 1;

kв – коэффициент возврата максимальных реле тока, 0,9;

Iном– номинальный ток двигателя, А.






Пересчитываем вторичный ток срабатывания защиты, А;



 (3.3)



Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 









Выбираем реле РСТ-11-19 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (3.4)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (3.5)





Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (3.6)



Проверяем ток срабатывания защиты по пусковому току двигателя

	

	;	(3.7)







Эта защита удовлетворяет соотношению , а значит принимаем максимально-токовую защиту на реле РСТ-11-19 с параметрами:







4 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-4)



Находим ток короткого замыкания, кА;



; (4.1)





Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 







Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;



; (4.2)

 

Выбираем реле РСТ-11-32 с минимальным током уставки: 



Определяем ступеньку



; (4.3)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (4.4)





Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (4.5)





Находим минимальное значение тока от 20% длины кабельной линии, кА;

	

	;	(4.6)





Проверка защиты на чувствительность 


; (4.7)





Эта защита не обладает достаточной чувствительностью т.к. 

поэтому не принимаем токовую отсечку на реле РСТ-11-29.



5 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-4)



Первичный ток срабатывания защиты, А;



									 (5.1)



Где -коэффициент схемы ,принимаем = 1







Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 







Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;



; (5.2)




Выбираем реле РСТ-11-19 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (5.3)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (5.4)





Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (5.5)





Проверка защиты на чувствительность 



; (5.6)



Время срабатывания защиты, с;







Эта защита обладает чувствительностью т.к.  поэтому принимаем токовую отсечку с выдержкой времени на реле РСТ-11-19 с параметрами: 



,.



6 МАКСИМАЛЬНО-ТОКОВАЯ ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ 4)



Находим ток срабатывания защиты, кА;

	

	;	(6.1)



где kзап. – коэффициент запаса, 1,15;

kсх – коэффициент схемы, 1;

kв – коэффициент возврата максимальных реле тока, 0,9;

Iр.maх.– максимальный рабочий ток , А.







Пересчитываем вторичный ток срабатывания защиты, А;



 (6.2)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 









Выбираем реле РСТ-11-24 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (6.3)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (6.4)





Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (6.5)





Проверка защиты на чувствительность 



; (6.6)





Время срабатывания защиты, с;









Эта защита обладает чувствительностью т.к.  поэтому принимаем максимально-токовую защиту на реле РСТ-11-24 с параметрами: 



,.



7 РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ КЛ-4 ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ



Защита действует на сигнал.

Выбираем реле РТЗ-51

Находим ток срабатывания защиты, кА;

	

	;	(7.1)



где kотс. – коэффициент отстройки, 1,2;

 kб – коэффициент ,учитывающий бросок емкостного тока, принимаем = 2,2;

– суммарный емкостной ток, протекающий по защищаемому присоединению при однофазном замыкании на землю, А.



Определяем суммарный емкостной ток протекающий по кабельным линия, А;



 ; (7.2)

где l – длина кабельной линии, км;

Iо – удельный емкостной ток кабельных линий, А/км:

АСБ-3*50: Iо = 0,59 А/км;







8 Расчёт релейной защиты кабельной линии (КЛ-3)



Найдём параметры трансформатора ТМЗ- 1000/6: uk = 5,5%, Рк = 11кВт



	;	(8.1)

;



Определяем сопротивление кабельной линии КЛ-3, Ом ;	

	

	;	(8.2)



где l – длина кабельной линии, км, ;

 хо – удельное реактивное сопротивление линии АСБ-3*120,Ом/км, 0,076 



Ом



Находим полное сопротивление рассчитываемого участка схемы, Ом;



; (8.3)

	 



9 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-3)



Находим ток короткого замыкания, кА;



; (9.1)





Находим первичный ток срабатывания защиты, кА;



 ; (9.2)





Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 







Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;



 ; (9.3)





Выбираем реле РСТ-11-29 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (9.4)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (9.5)



Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (9.6)





Находим ток минимального двухфазного КЗ , кА;

	

	;	(9.7)





Проверка защиты на чувствительность 



; (9.8)





Эта защита обладает достаточной чувствительностью значит принимаем токовую отсечку на реле РСТ-11-29 с параметрами:.



10 ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ-3)



Первичный ток срабатывания защиты, А;







Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 







Находим вторичный ток срабатывания защиты, А;



; (10.1)





Выбираем реле РСТ-11-29 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (10.2)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;

	

	; (10.3)	



Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (10.4)





Проверка защиты на чувствительность 



; (10.5)





Эта защита обладает достаточной чувствительностью.

Время срабатывания второй ступени защиты определяется от времени срабатывания первой, с;







Где - ступень селективности, 0,3 с.







Эта защита обладает чувствительностью т.к.  поэтому принимаем токовую отсечку с выдержкой времени на реле РСТ-11-29 с параметрами:



,.



11 МАКСИМАЛЬНО-ТОКОВАЯ ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ (КЛ 3)



Находим ток срабатывания защиты, кА;

	

	;	(10.1)



где kзап. – коэффициент запаса, 1,15;

kсх – коэффициент схемы, 1;

kв – коэффициент возврата максимальных реле тока, 0,9;

Iр.maх.– максимальный рабочий ток , А.







Пересчитываем вторичный ток срабатывания защиты, А;

 (10.2)

Выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации: 









Выбираем реле РСТ-11-24 с минимальным током уставки: 

Определяем ступеньку



; (10.3)





Находим уточненный ток срабатывания защиты, А;



; (10.4)





Пересчитываем ток срабатывания защиты в первичный, А;



 (10.5)



Проверка защиты на чувствительность 



; (10.6)





Время срабатывания защиты, с;









Эта защита обладает чувствительностью т.к.  поэтому прини-маем максимально-токовую защиту на реле РСТ-11-24 с параметрами:



,.



11 РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ КЛ-1 ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ



Выбираем реле РТЗ-51

Находим ток срабатывания защиты, А;

	

	;	(11.1)



где kзап. – коэффициент отстройки, 1,2;

kсх – коэффициент, 1,5;

– суммарный емкостной ток, А.



Определяем суммарный емкостной ток протекающий по кабельным линия, А;



 ; (11.2)



где l – длина кабельной линии, км;

Iо – удельный ток кабельных линий, А/км:



АСБ-3*185: Iо = 0,972 А/км.








список использованных источников



1. Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения. Методические указания к выполнению курсовой работы.

2. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Л., «Энергия»,1976г. 288с.







3