Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Факультет (институт) Энергетический

Кафедра Электрификация производства и быта

наименование кафедры

Расчетное задание защищено с оценкой

Руководитель задания А.Х. Мусин

(подпись) (и.о.фамилия)

“ ” 2011 г.

дата

Расчет релейной защиты электроустановок

тема задания

Расчетное задание

по дисциплине Релейная защита и автоматика

наименование дисциплины

КП 140211.49.000 ПЗ

обозначение документа

Студент группы Э-73 К.В. Лопатин

и.о., фамилия

Руководитель задания д.т.н., профессор А.Х. Мусин

ученая степень, должность и.о., фамилия

БАРНАУЛ 2011

Содержание

1. Исходные данные для выполнения расчётного задания 3

2. Расчёт токов короткого замыкания 4

3. Защита электродвигателей 6

5.1 Дифференциальная защита 11

5.2 Газовая защита 13

6. Расчетная проверка трансформаторов тока 15

7. Оперативный ток в цепях защиты и автоматики 16

8. Выбор схемы АВР для секционированного выключателя СВ на шинах 6 кВ 18

1. Исходные данные для выполнения расчётного задания

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

а) защиту двигателя, питающегося от шин ГПП по кабельной линии L;

б) защиту кабельной линии L;

в) защиту силовых трансформаторов Т₁ и Т₂ на ГПП;

г) выбрать схему АВР для секционного выключателя СВ на шинах 6 кВ;

д) для всех устройств релейной защиты выбрать и проверить нагрузочную способность трансформаторов тока;

е) выбрать источники оперативного тока.

При расчётах принять:

- cosφ = 0,8;

- удельное сопротивление кабельной линии Х_уд = 0,08 Ом/км,

r_уд = 0,26 Ом/км;

- суммарную длину кабельных линий, питающихся с шин ГПП равной 18 км;

- емкостной ток замыкания на землю в сети 6 кВ приближенно опре-делить по формуле:

где U – линейное напряжение, кВ;

L – суммарная длина кабельных линий в сети 6 кВ, км;

- сопротивление системы принять для максимального режима

Х_с = 15 Ом, для минимального режима Х_с = 36 Ом;

- мощности трансформаторов Т₁ и Т₂ одинаковы S_т1 = S_т2.

Выполнение задания начинается с расчетов токов короткого замыкания в различных точках подстанции. Затем проектируются устройства релейной защиты.

Исходные данные для выполнения задания занесены в таблицу 1, где обозначено U₁ – высшее напряжение на ГПП, принципиальная схема которой приведена на рисунке 1, S_т – мощность трансформатора на ГПП, Р_н – мощность нагрузки (электродвигателя), L – длина кабельной линии, питающей электро-двигатель.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант	U1 , кВ	L , км	Рн , кВт	Sт , МВА
49	220	1,4	1600	40

2. Расчёт токов короткого замыкания

Для проектирования релейной защиты необходимо располагать сведениями о токах короткого замыкания. Для участка сети, изображенного на рисунке 1, необходимо рассчитать токи короткого замыкания в точках К₁ и К₂.

Рисунок 1 – Схема участка сети

Исходные данные: силовой трансформатор S_т = 40000 кВА, напряжение (23016%)/6,6 кВ; U_к.ср=10,5%, U_к.min=9,5%, U_к.max=11%.

Определяем сопротивление трансформатора на крайних отпайках РПН:

U_minВН = U_ср(1 – ∆U_РПН) = 230(1 – 0,16) = 193,2 кВ;

U_maxВН = U_ср(1 + ∆U_РПН) = 230(1 + 0,16) = 266,8 кВ.

Так как U_maxВН оказалось больше максимально допустимого для данной сети (больше чем 252 кВ для 220 кВ), то значение U_maxВН принимается равным 252 кВ (таблица 2).

Таблица 2 – Максимально допустимое напряжение по ГОСТ

Uном, кВ	UmaxВН , кВ
10	11,5
35	40,5
110	126
220	252

Расчёт токов в точке К₁:

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

Ток в точке К₁ в максимальном режиме на низшем напряжении:

где n_т – коэффициент трансформации силового трансформатора на минимальной отпайке РПН.

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

Ток в точке К₁ в минимальном режиме на низшем напряжении:

Расчёт токов в точке К₂:

Максимальный режим.

По рассчитанному выше току на шинах низшего напряжения I⁽³⁾_к.maxНН = 52216,98А определяется эквивалентное сопротивление системы и силового трансформатора:

Далее определяется сопротивление кабеля, питающего силовую нагрузку. Выбор сечения кабеля определяется по экономической плотности тока. Рабочий ток кабеля определяется по формуле:

Принимая плотность тока 1,3 А/мм², получим требуемое сечение кабеля не менее 192,68/1,3 = 148,22 мм². Выбираем кабель ближайшего стандартного большего сечения 150 мм² марки АСБ.

Индуктивное и активное сопротивление выбранного кабеля при длине

L = 1,2 км:

Х_каб = Х_уд·L = 0,076·1,2 = 0,091 Ом;

R_каб = R_уд·L = 0,258·1,2 = 0,31 Ом,

где Х_у, R_уд – индуктивное и активное сопротивления 1 км кабеля.

Сопротивление до точки :

Х_к = 0,073 + 0,091 = 0,164 Ом;

R_к = 0,31 Ом;

Ток в точке в максимальном режиме:

Минимальный режим

Х_к = 0,101 + 0,091 = 0,192 Ом;

R_к = 0,31 Ом;

Ток в точке в минимальном режиме:

Расчет токов двухфазного замыкания ведется по формуле:

Ток однофазного к. з. определяется по формуле: