Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова

Энергетический факультет

Кафедра электрификации производства и быта

Курсовой проект защищен с оценкой

УДК 613.371:621.311 _____________________

Руководитель

проекта_________________________

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Релейная защита и автоматизация»

КП 100400.56.000 ПЗ

Вариант 56

Проект выполнил:

студент гр. Э-84 ________________ _С.Н. Муштруев

Проверил: ________д.т.н., профессор А.Х.Мусин

Барнаул 2012

Задание

1. Для заданного варианта необходимо выбрать и рассчитать следующие устройства релейной защиты и автоматики:

1. Защиту двигателя, питающегося от шин ГПП по кабельной линии L.

2. Защиту кабельной линии L.

3. Защиту силовых трансформаторов ина шинах ГПП.

4. Выбрать схему АВР для секционного выключателя СВ на шинах 6 кВ.

2. Для всех устройств релейной защиты выбрать и проверить нагрузочную способность трансформаторов тока.

3. Выбрать источники оперативного тока.

Таблица 1 - Исходные данные для проектирования

Вариант	, кВ	L, км	, кВт	, МВА
56	110	1,4	1600	40

Рисунок 1 - Исходная схема

1. Расчет токов К.З.

Силовой трансформатор напряжениекВ;

Определяем сопротивление трансформатора на крайних отпайках РПН.

(максимально допустимое напряжение для сетей 110 кВ по действующим ГОСТ)

Ток в точке К1 в максимальном режиме, приведенный к высшему напряжению:

Ток в точке Л1 в максимальном режиме на низшем напряжении:

_{Ток в точке K1 в минимальном режиме, приведенный к высшему напряжению:}

Ток в точке К1 в минимальном режиме на низшем напряжении:

_{Рассчитываем токи в точке К2 для максимального режима:}

_{По расчитанному току на шинах НН 23012А определяем эквивалентное сопротивление системы и силового трансформатора:}

_{Далее определяем сопротивление кабеля, питающего силовую нагрузку. Для этого необходимо выбрать сечения кабеля. Выбор сечения кабеля осуществляем по экономической плотности тока. Рабочий ток кабеля определим по известной мощности нагрузки по формуле:}

Принима плотность тока 1.3 А/мм², получим требуемое сечение кабеля не менее . Выбираем кабель стандартного большего сечения 95 мм² марки ААШпУ.

Индуктивное и активное сопротивление выбранного кабеля при длине 1.8 км:

Сопротивление до токчки к.з. К2:

Ток в точке К2 в максимальном режиме:

Минимальный режим. Эквивалентное сопротивление при токе 24803А равно:

_{С учетом выбранного кабеля сопротивление до точки К2:}

Ток в точке К2 в минимальном режиме:

Расчет токов двухфазного замыкания:

Ток однофазного к. з. определяется по формуле:

2. Защита электродвигателей

Выбираются типы защит и определяются их уставки по следующим данным: U_ном = 6 кВ; P_д.ном = 1600 кВт; коэффициент пуска k_п = 5,1 ; ток трехфазного короткого замыкания в точке К₂ в минимальном режиме

I_кз = 5568; ток замыкания на землю I_з > 10 А. Указанный двигатель подвержен перегрузке и является неответственным, возможен самозапуск двигателя.

Выбор трансформатора тока (ТТ).

Трансформаторы тока для релейной защиты выбираются по нормальному режиму исходя из тока нагрузки защищаемого элемента и его рабочего напряжения. Необходимо выполнение условий:

U_уст ≤ U_н ;

I_раб.max ≤ I_н ,где

U_н ; I_н – номинальные значения напряжения и тока ТТ;

U_уст – напряжение электроустановки в месте включения ТТ;

I_раб.max – рабочий максимальный ток защищаемого элемента.

Номинальный ток ТТ должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как нагрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

В данном случае принимается:

, по которому по справочнику выбирается трансформатор тока ТПЛ-10C (150/5) с коэффициентом трансформации: n_т = 150/5 (U_н = 10 кВ; I_н = 150 А). Трансформаторы тока установлены в фазах А и С. По ПУЭ на неответственных двигателях подверженных перегрузке мощностью менее 2000 кВт применяют однорелейную двухфазную токовую защиту без выдержки времени (отсечку), отстроенную по току от токов самозапуска, и защиту от перегрузки, отстроенную от токов от самозапуска по времени, рисунок 2.

Рисунок 2 – Однорелейная двухфазная схема защиты электродвигателя от короткого замыкания и перегрузки

Первичный ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока электродвигателя по выражению:

где k_н = 1,8 – для реле серии РТ-84.

Ток срабатывания элемента отсечки реле:

где коэффициент схемы k_сх = при включении реле на разность токов двух фаз ТТ (рисунок 2).

Коэффициент чувствительности защиты для однорелейной схемы определяется при двухфазном к.з. на выводах (точка К₂) электродвигателя в минимальном режиме между фазами А и В или В и С, при которых ток в реле в 2 раза меньше, чем при к.з. между фазами А и С, по выражению:

По ПУЭ требуется обеспечить не менее 2.

Ток срабатывания реле от перегрузки равен:

Принимаем реле типа ТР-84/1 с ближайшей стандартной уставкой индукционного элемента = 9 А и выдержкой времени в независимой части характеристики 16 с.

Кратность тока срабатывания отсечки к уставке индуцированного элемента:

Данная кратность необходима для настройки реле РТ-84. Коэффициент чувствительности защиты от перегрузки не определяется, так она не предназначена для действия при коротких замыканиях.

Далее рассчитывается защита электродвигателя от понижения напряжения. Схема защиты приведена на рисунке 3. Напряжение срабатывания защиты принимается в соответствии с ПУЭ равным 0,7∙U_н . Учитывая, что вторичное напряжение измерительных трансформаторов напряжения составляет 100 В, напряжение срабатывания защиты составит 70 В. В качестве реле напряжения принимаем реле типа РН-154. Время срабатывания защиты в соответствии с требованиями ПУЭ должно быть на 0,5 с больше выдержки времени основных токовых защит электродвигателя.

Рисунок 3 – Схема защиты электродвигателя от понижения напряжения

3. Защита кабельных линий напряжением 6-10 кВ

Защита от многофазных замыканий:

1. Выбираем ток срабатывания защиты по условию

где - койффициент надёжности для реле РТ-40,

-коэффициент запуска электродвигателя

-коэффициент возврата для реле РТ-40

Рабочий максимальный ток линии принисается равным номинальному току электродвигателя: .

2. Определяем ток срабатывания реле защиты:

По справочнику выбираем ближайшую уставку 25 А на реле РТ – 40.

Определяется коэффициент чувствительности защиты при двухфазном к.з. к точке К₂ в минимальном режиме, когда ток к.з. равен 4.822А:

Требование чувствительности выполняется.

Выдержку времени МТЗ отстраиваем от быстродействующейзащиты (отсечки) электродвигателя на величину ступени селективности 0,5 секунд.

Следовательно, выдержка времени КЛ принимается равной 0,5 секунд.

Защита от однофазных замыканий на землю

Определяем ток замыкания на землю:

Для защиты используются трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ с коэффициентом трансформации n_т = 20/5 и реле типа РТ-40 со значением коэффициента надежности k_н =1,2.

Ток срабатывания защиты:

I_сз = k_зап∙ I⁽¹⁾ = 2,5∙10,8 = 27 А, где

k_зап = 2,5 – коэффициент запаса, учитывающий бросок тока в момент замыкания на землю.

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности при замыкании на землю не нормируется и не определяется. Схема защиты представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема защиты кабельной линии

Защита от перегрузки

Для данной линии защита от перегрузки не проектируется, так как такая защита предусмотрена для электродвигателя, подключенного в конце данной линии.