97034

Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения

Курсовая

Энергетика

Цель работы: изучить особенности и последовательность расчета токов короткого замыкания в системе электроснабжения СЭС для целей релейной защиты и автоматики. Задание: рассчитать параметры схемы замещения и токи короткого замыкания в точках К1- К5 для схемы электроснабжения пункта приема электроэнергии ППЭ промышленного предприятия.

Русский

2015-10-13

2.42 MB

5 чел.

Омский Государственный Технический университет

Курсовой проект по дисциплине

«Релейная защита систем электроснабжения»

Выполнил:

магистр гр. ЭЭМ-514

Проверил:

доцент, к.т.н. Кириченко А. Н.

Омск – 2015

Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения

Цель работы: изучить особенности и последовательность расчета токов короткого замыкания в системе электроснабжения (СЭС) для целей релейной защиты и автоматики.

Задание: рассчитать параметры схемы замещения и токи короткого замыкания в точках К1- К5 для схемы электроснабжения пункта приема электроэнергии (ППЭ) промышленного предприятия.

Данные: ТРДН – 32000/115/10,5 – 10,5

Uk%min = 9,77 %

Uk%max = 11,58 %

SGH = 2600 MBA

lW1 = 20 км, r0W1 = 0,099 Ом/км

sW1 = 185 мм2, x0W1 = 0,195 Ом/км

nW2 = 4

lW2 = 1 км, r0W2 = 0,326 Ом/км

sW2 = 95 мм2, x0W2 = 0,083 Ом/км

xG*max = 1,0

xG*min = 1,3

Решение:

  1.  Составляется схема замещения СЭС (рис.1).
  2.  Определение параметров схемы замещения.
    1.  Сопротивление питающей системы в минимальном и максимальном режимах:

где XG*max , XG*min – относительное индуктивное сопротивление питающей системы в максимальном и минимальном режиме ее работы; UБ – базисное напряжение (принимается равным среднему номинальному напряжению обмотки высокого напряжения (ВН) трансформатора), кВ; SGH – номинальная мощность питающей системы, МВА.

Рис.1. Схема замещения СЭС

  1.  Сопротивление воздушной линии (ВЛ) W1:

Где  – соответственно, активное и индуктивное сопротивление ВЛ; r0W1, x0W1 – удельные активное и реактивные сопротивления ВЛ, Ом/км; lW1 – длина ВЛ, км.

  1.  Минимальное и максимальное значения индуктивного сопротивления трансформатора T1, обусловленные работой устройства РПН.

Минимальное значение индуктивного сопротивления двухобмоточного трансформатора:

где Uk%min  - минимальное значение напряжения короткого замыкания трансформатора, %;  - половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора: для трансформаторов с UН = 110кВ - ∆UРПН% = ± 16%; SНТ1 – номинальная мощность трансформатора (МВА).

Максимальное значение индуктивного сопротивления двухобмоточного трансформатора:

где Uk%max  - максимальное значение напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Если значение Umax ВН > Umaxдоп, где Umaxдоп – максимальное допустимое значение напряжения для сети данного класса напряжения, то принимается Umax ВН = Umaxдоп, для сетей с UН = 110кВ - Umaxдоп = 126 кВ; SНТ1 – номинальная мощность трансформатора (МВА).

Минимальное сопротивление двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения (НН)

где xT1ВНmin, xT1ННmin – соответственно, минимальное индуктивное сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора.

Максимальное сопротивление двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения (НН)

где xT1ВНmax, xT1ННmax – соответственно, максимальное индуктивное сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора.

  1.  Сопротивление кабельной линии (КЛ) W2:

где  – соответственно, активное и индуктивное сопротивление КЛ; r0W2, x0W2 – удельные активное и реактивные сопротивления КЛ, Ом/км; lW2 – длина ВЛ, км; n – количество параллельных кабелей в линии; UСН – среднее номинальное напряжение обмотки НН трансформатора.

  1.  Рассчитываются токи КЗ в намеченных точках
    1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К1:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К1:

  1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К2:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К2:

  1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К3:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К3:

  1.  Вычисление  производится при наименьшем сопротивлении питающей системы в максимальном режиме  ее работы (xGmax) и наименьшем сопротивлении трансформатора (xT1(p)min)

Для практических расчетов токов КЗ за понижающим трансформатором используют метод наложения аварийных токов на токи нагрузки трансформатора в предаварийном режиме. В основу метода положено  предположение о постоянстве номинального напряжения на стороне НН трансформатора, которое обеспечивается автоматикой РПН.

Максимальный ток КЗ в точке К4может быть определен следующим образом:

где UНВ – номинальное напряжение сети на стороне ВН трансформатора.

Приведение  к нерегулируемой стороне НН следует производить не по среднему коэффициенту трансформации, а по минимальному, соответствующему тому же крайнему положению РПН, при котором вычисляется этот ток

Вычисление минимального тока КЗ  следует производить при наибольшем сопротивлении питающей системы в минимальном режиме ее работы (xGmin) и наибольшем сопротивлении трансформатора (xT1(p)max)

Приведение  к нерегулируемой стороне НН

Если  > Umaxдоп, то в числитель коэффициента трансформации необходимо поставить значение Umaxдоп.

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К4:

  1.  Расчеты токов КЗ в точке К5 выполняется с учетом сопротивления КЛ аналогично расчетам для точки К4:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К5:

  1.  Результаты расчетов токов КЗ сводятся в таблицу.

Таблица 1

К1

К2

К3

К4

К5

13,06

9,349

7,22

1,01

0,96

9,29

8,83

10,06

7,71

6,22

0,62

0,6

7,44

7,2

8,7

6,67

5,38

0,54

0,52

6,44

6,23

Определение параметров срабатывания токовых защит линий электропередачи

Цель работы: Изучить  особенности расчета  параметров  срабатывания и построения карты селективности двухступенчатых токовых защит линий электропередачи (ЛЭП) радиальной сети с односторонним питанием.

Задание: по исходным данным для приведенной схемы выполнить расчет параметров срабатывания токовых защит ЛЭП в следующей последовательности:

1. Определить нагрузочные токи  ЛЭП (рис.2).

2. Выбрать коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1, ТА2.

3. Составить схему замещения сети и рассчитать сопротивления ее  элементов в именованных единицах.

4. Найти максимальные и минимальные токи КЗ в начале, середине и конце линий W1, W2 в точках К1 – К5  (принять сопротивление питающей системы в минимальном режиме работы  xGmin=1,4 xGmax). Результаты расчетов свести в таблицу.

5. Рассчитать токи срабатывания отсечек без выдержки времени (первых ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2.

6. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) отсечек ЛЭП W1, W2 при условии, что схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока – звезда.

7. Проверить чувствительность отсечек ЛЭП W1, W2.

8. Графически определить зоны действия отсечек ЛЭП W1, W2 в минимальном режиме работы системы.

9. Рассчитать токи срабатывания максимальных токовых защит

(третьих ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2.

10. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) МТЗ ЛЭП W1, W2.

11. Определить времена срабатывания МТЗ ЛЭП W1, W2.

12. Проверить чувствительность МТЗ ЛЭП W1, W2 в основной и резервной  зонах.

13. Построить карту селективности.

Рис.2. Схема радиальной сети с односторонним питанием

Таблица исходных данных для расчета защит ЛЭП.

№ варианта

Параметры системы

Параметры ЛЭП

Параметры нагрузки

Защита Q3

Uн,

кВ

SGmax

МВА

ХG,

о.е.

LW1,

км

LW2,

км

r0/x0,

Ом/км

SБ,

МВА

SВ,

МВА

SГ,

МВА

Kсзп

I СЗ,Q3,

А

tСЗ,Q3,

с

t,

с

4

35

150

0,1

7

18

0,32/0,35

9

5,2

2

1,6

70

1

0,49

Решение:

  1.  Определить нагрузочные токи  ЛЭП (рис.1).

2. Выбрать коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1, ТА2.

где I1 и I2 – токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора тока. Опираясь на стандартные типы трансформаторов тока, получаем:

  1.  

Составить схему замещения сети и рассчитать сопротивления ее  элементов в именованных единицах.

Рис. 3. Схема замещения сети

4. Найти максимальные и минимальные токи КЗ в начале, середине и конце линий W1, W2 в точках К1 – К5 . Результаты расчетов свести в таблицу.

4.1. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К1:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К1:

  1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К2:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К2:

  1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К3:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К3:

  1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К4:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К4:

  1.  Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К5:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К5:

Таблица 1

К1

К2

К3

К4

К5

24,67

8,68

5,1

2,46

1,62

17,6

7,72

4,77

2,39

1,59

15,224

4,1

4,13

2,07

1.38

  1.  Рассчитать токи срабатывания отсечек без выдержки времени (первых ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2. Проверка чувствительности отсечек W1, W2.

, , что хорошо

, что хорошо

  1.  Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) отсечек ЛЭП W1, W2 при условии, что схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока – звезда.

7. Графически определить зоны действия отсечек ЛЭП W1, W2 в минимальном режиме работы системы.

Рис.4. Графическое определение зоны действия отсечек ЛЭП W1, W2 в минимальном режиме работы системы

8. Рассчитать токи срабатывания максимальных токовых защит (третьих ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2.

8.1. Для ЛЭП W2:

8.1.1

где kОТС – коэффициент отстройки равный 1,4; IPMAX=IW1,

8.1.2

где  kСЗП – коэффициент самозапуска равный 1,6.

8.1.3

,

где kВ – коэффициент возврата реле равный 0,85.

8.1.4

Следовательно, примем ток

8.2. Для ЛЭП W1:

8.2.1

где kОТС – коэффициент отстройки равный 1,4; IPMAX=IW1,

8.2.2

где  kСЗП – коэффициент самозапуска равный 1,6.

8.2.3

,

где kВ – коэффициент возврата реле равный 0,85.

8.2.4

Следовательно, примем ток

9. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) МТЗ ЛЭП W1, W2.

10. Определить времена срабатывания МТЗ ЛЭП W1, W2.

11. Проверить чувствительность МТЗ ЛЭП W1, W2 в основной и резервной  зонах.

Для W1:  - в основной зоне

- резервной зоне

Для W2 в основной зоне

12. Построить карту селективности



Рис.5. Карта селективности


Релейная защита электродвигателей с номинальным напряжением

выше 1000 В

Цель работы:  изучить особенности расчета параметров срабатывания и схемы релейных защит электродвигателей с номинальным напряжением выше 1000 В.

Задание: схема СЭС:

Рис.6. – Однолинейная схема СЭС.

№ варианта

Двигатель

Номинальная мощность Р, кВт

Технологический процесс

4

синхронный

400

неответственный

tп=10 с

Решение:

  1.   Выбор кабеля для подключения электродвигателя:
    1.  Номинальный ток электродвигателя:

.

  1.  Определение сечения исходя из экономической плотности тока:

.

Выберем сечение 50 мм2.

  1.  Определение сечения по длительному допустимому току:

Для алюминиевого кабеля сечением 50 мм2 длительный допустимый ток, при прокладке в земле, составляет 175А.

где Ксн = 1,т. к. применяем один кабель, Кср = 1,06, т.к. расчет производим для температуры 100 С (условная температура  250 С).

  1.  Проверка на термическую стойкость:

.

  1.  Расчет защит двигателя:
    1.  Защита от многофазных коротких замыканий.

Т.к. расчет производим для двигателя мощностью 400кВт, то используем токовую отсечку без выдержки времени, с однорелейной схемой (рис.7)

Рис.7. Токовая защита без выдержки времени (однорелейная схема), где КА – реле тока; KL – промежуточное реле, КН – указательное реле, SQ – выключатель положения, YAT – электромагнит отключения высоковольтного выключателя

Ток срабатывания токовой отсечки:

.

где  – коэффициент отстройки реле;  - кратность пускового тока.

Т. к. расчет производим для синхронного двигателя, следует обеспечить отстройку от сверхпереходного тока.

где  – сверхпереходная ЭДС двигателя,  - сверхпереходное сопротивление двигателя по продольной оси.

Из проведенных расчетов выберем током срабатывания

Трансформаторы тока выбираем с коэффициентом трансформации 250/5 исходя из максимального рабочего тока двигателя.

.

Коэффициент чувствительности:

.

  1.  Защита от однофазных замыканий обмотки статора на землю.

Выполнена в виде максимальной токовой защиты подключенной к кабельному трансформатору тока нулевой последовательности.

Рис.8. Схема защиты от однофазных замыканий обмоток статора на землю.

,

- коэффициент отстройки реле,  – коэффициент учитывающий бросок собственного емкостного тока.

,

,

.

.

.

.

.

Будем использовать один ТТНП типа ТЗЛ, для которого минимальное значение первичного тока срабатывания равно 0,68 А. Поскольку получившееся значение тока срабатывания меньше минимального значения, в этом случае принимаем Iсз=Iсзmin.

,

.

  1.  Защита от перегрузки:

Защиту от перегрузки совместим с защитой от асинхронного режима.

Рис.9.  Схема защиты от перегрузки

где  kо=1,1 – коэффициент отстройки реле, kв=0,8 – коэффициент возврата.

.

.

.

  1.  Защита от потери питания:

Рис.10. Защита от потери питания.

Так как двигатель задействован в неответственном технологическом процессе, используем первую ступень защиты от потери питания.

.

.

  1.  Полная схема защиты двигателя

На рис. 11 изображена полная схема защиты синхронного электродвигателя.

Рис.11. Полная схема защиты двигателя


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82158. Денежно-кредитная политика и ее роль в стабилизации денежного обращения 3.15 MB
  Сбои в функционировании мировых финансовых рынков подтолкнули денежные власти в странах с рыночной экономикой к активному поиску путей и средств противодействия нарастающей дестабилизации денежно-кредитной сферы. В условиях вовлеченности РФ в мирохозяйственные связи аналогичные задачи становятся...
82159. Театрализованный вечер «This is Barbara», посвященный юбилею Барбары Стрейзанд 9.48 MB
  Барбара Стрейзанд совершала собственные революции, нарушая каноны и попирая традиции. Актриса преодолела все: скепсис, недоверие, усмешки, отказы. И добилась не только славы, но и репутации красавицы. И это действительно красота – красота таланта.
82160. Психокоррекция личностной тревожности у подростков с легкой степенью умственной отсталости 1.6 MB
  Внимание к проблемам детей с интеллектуальной недостаточностью, вызвано тем, что их количество не уменьшается. Об этом свидетельствуют статистические данные по всем странам мира. Это обстоятельство делает первостепенным вопрос о создании условий для максимальной коррекции нарушений в развитии детей данной категории.
82161. СПЕЦИФІЧНІ РИСИ ПОРТРЕТНОГО ФОТОНАРИСУ В ГАЗЕТНІЙ ТА ЖУРНАЛЬНІЙ ПЕРІОДИЦІ ЗМІ НА ПРИКЛАДІ ГАЗЕТИ «МИГ» ТА ЖУРНАЛУ «ЛИЧНОСТИ» 90.23 KB
  Сюжетна завершеність фотонарису свідчить про те що в ньому знаходить завершення образу героя або публіцистична ідея але зовсім не вичерпується тема. Автори показують свого героя на прогулянці із внучкою у заводському цеху у Кремлі відзначають що Сорокін не тільки майстер своєї справи але й турботливий вихователь...
82162. Анализ общей и специальной физической подготовки спортсменов в айкидо и карате 2.37 MB
  Проведя анализ общих и специальных физических упражнений в каратэ и айкидо на основе личного опыта и из разнообразных источников, я пришел к выводу, что многие тренеры (сэнсэй2) пренебрегают разминкой и в большинстве случаев не имеют четкой методической последовательности при проведении разминки.
82163. Разработка отладчика для программ на языке haXe и целевой платформы Adobe Flash 9 2 MB
  По указанным причинам, стало удобно и выгодно создавать web-приложения, направленные на предоставление пользователю функций, которые могут не зависеть от операционной системы. В качестве примера можно привести редактирование текстовых документов, обработку фотографий, показ презентаций...
82164. Государственная социальная политика и социальное развитие Кубы в 1970-х – 2000-х годах 997 KB
  В нашей стране Куба всегда вызывала большой интерес так как с этой страной ее на протяжении многих десятилетий связывали крепкие дружественные связи. Приступая к построению нового общества Республика Куба располагала весьма ограниченными материальными возможностями для одновременного решения...
82165. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СОКРАТИЧЕСКОГО ДИАЛОГА НА ГЕНЕЗ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ДЕТЕЙ СТАРШЕГО ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА О ДРУЖБЕ 268 KB
  В нашем беспокойном веке, который очень схож со временем Сократа по своему пристрастию к слову и властью его над людьми, а также полифоничностью самой эпохи, необходимо искать разумные способы употребления слова, уходить от монологического понимания риторики и искать диалогического общения...
82166. Совершенствование организации быстрого питания в условиях развивающегося рынка на примере трактира «Сани» 1022.5 KB
  В состав компании «Даско» помимо шести ресторанов различного формата ( от предприятия на фуд-корте торгового центра до элитного заведения, любимого представителями финансовых верхов республики и культурной богемой) входит дистрибьюторская компания, занимающаяся оптовыми поставками алкогольной продукции