Реферат Расчет релейной защиты
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Расчет электронных защит фидеров 27.5 кВ контактной сети тяговых подстанций
Защита фидера контактной сети тяговой подстанции является двухступенчатой.
При расчете используются следующие значения удельных сопротивлений тяговой сети:
Z11- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного участка, Ом/км;
Z21- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути двухпутного участка при отсутствии тока в контактной сети соседнего пути, Ом/км;
Z22- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути двухпутного участка при одинаковых по величине и направлению токах в контактной сети обоих путей, Ом/км.
Значения этих сопротивлений приведены в табл. 1.13
Таблица 1.13
Удельные сопротивления тяговой сети
1.5.6.1 Дистанционная ненаправленная защита
Является первой ступенью защиты ДС-1 отключает без выдержки времени к.з. в пределах 80-85 % зоны подстанция-пост секционирования. Для исключения ложных действий первой ступени защиты из-за значительного снижения напряжения при к.з. на сложном пути предусмотрен автоматический перевод датчика ДС-1 в режим датчика тока.
В этих случаях, т.е. при значительном снижении напряжения, поступающего от трансформатора напряжения, ток в схеме ДС-1 определяется стабилизированным напряжением U
ст, в связи с чем ДС-1 превращается в датчик тока.
Так как первая ступень защиты имеет собственное время срабатывания 30 ¸ 60 мс., то с целью уменьшения времени отключения к.з., сопровождающихся большим током, дополнительно применена еще ускоренная токовая отсечка (УТО), имеющая собственное время срабатывания 5 ¸ 10 мс.
Вторая ступень защиты, защищая зону до шин смежной подстанции, представляет собой дистанционную направленную защиту с выдержкой времени 0.4 ¸ 0.5 с. В этой ступени используется датчик полного сопротивления ДС-2 с круговой характеристикой радиусом, равным сопротивлению срабатывания второй ступени, и фазовый орган ФТН, который обеспечивает срабатывание второй ступени в заданном диапазоне углов (45 ¸ 95°).
Первичное сопротивление срабатывания защиты выбирается наименьшим из следующих трех условий:
а) по условию селективной работы с защитами фидеров поста секционирования
Z
с.з.
=(0.8 -0.85)*Z
11
* l
/
2
; (1.55)
где l=50 км - расстояние до смежной подстанции.
Z
с.з.
=0.85*25*0.42=8.925 Ом.
б) по условию селективности к максимальному току нагрузки фидера
Zс.з.
=
U
р.мин
, (1.56)
К
н
*I
н.max
где Uр.мин
- минимальное напряжение на шинах подстанции в рабочем режиме (Uр.мин
=25кВ);
К
н
=1.2 - 1.3 - коэффицент надежности;
I
н.max - максимальный ток нагтузки фидера подстанции, кА.
Z
с.з.
=25000 / (1.2*500)=41.7 Ом.
в) по условию селективности к максимальному току подпитки от соседней подстанции Б при к.з. на соседнем фидере
Zс.з.
=
Uс.з.
, (1.57)
К
н
*I
к.max.
Б
где Uс.з.
-напряжение перевода защиты в режим токовой отсечки.
U
с.з.
=
U
к.мин
/
К
н
, (1.58)
где Uк.мин - минимальное напряжение на шинах подстанции при к.з. на шинах поста секционирования.
Напряжение Uк.мин
определяется по формуле:
U
к.мин
=
U
ном
*Z
11
*
l
1
/
(4*(X
¢
c.мин.а
+X
п.т.
)+Z
11
*
l
1
)
, (1.59)
где U
н - номинальное напряжение 27.5 кВ;
l
1
- расстояние до поста секционирования;
X
¢
с.мин.а
- сопротивление питающей системы подстанции А для минимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
X
¢
с.мин.а
= X
с.мин.а
*
(U
ном
/
U
c
)2 ; (1.60)
Xс.мин.а
- минимальное сопротивление системы;
X
п.т.
- сопротивление понижающего трансформатора, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
X
п.т=
u
к.п.
*U
2
ном
/
(
100
*S
п.т.
)
; (1.61)
S
п.т
- номинальная мощность понижающего трансфор- матора, МВ*А;
I
к.max.
Б
- максимальный ток подпитки от соседней подстанции;
I
к.max
.
Б
=
U
ном
/
(4
X
¢
с.макс.
Б
+2 X
п.т.
*Z
22*
l
)
; (1.62)
X
¢
с.макс.
Б
- сопротивление питающей системы соседней подстанции для максимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом.
X
¢
с.мин.а
=25*1.2 *
(27.5
/
115
*
)2
=1.72 Ом ,
X
п.т=
17*27.5
2
/
(
100*40
)
=3.21 Ом ,
U
к.мин=
27.5*0.55*25
/
(4*(1.72*3.21)+0.55*25
=11.3 кВ,
U
c.з.
=
11.3
/
1.25
=9.04 кВ,
I
к.max
.
Б
=
27.5
/
(4*0.8*1.43+2*3.21+0.55*50)
=0.714 кА,
Z
с.з.=
9.04
/
(1.25*0.714)
=10.1 Ом.
Окончательным сопротивлением срабатывания Z
с.з. является наименьшее из трех значений. Выбираем:
Z
с.з.
=8.93 Ом.
Сопротивление, напряжение и ток срабатывания электронных защит определяем по формулам
Z
с.р.=
Z
с.з.
*К
тт
/
К
т.н. (1.63)
U
с.р.=
U
c.з.
/
К
т.н. (1.64)
I
с.р.=
I
c.з.
/
К
т.н. (1.65)
где Кт.т.- коэффицент трансформации трансформатора тока;
Кт.н.
- коэффицент трансформации трансформатора напряжения.
Z
с.р.=
8.93*120
/
275
=3.9 Ом ,
U
с.р.=
9040
/
275
=32.9 В ,
I
с.р.=
9040
/
(8.93*120)
=8.44 А.
1.5.6.2. Ускоренная токовая отсечка (УТО)
Первичный ток срабатывания ускоренной токовой отсечки I
с.з.УТО выбирается наибольшим из 2-х, вычисленных по условиям:
а) по условию селективности работы с защитами поста секционирования:
Ic.з.
=К
н
*I
к.макс
, (1.66)
где Iк.макс
- максимальный ток к.з., протекающий через защищаемый фидер подстанции при к.з. на шинах поста секционирования, кА:
I
к.макс.=
U
ном
/
(2 X
¢
с.мин.а
+X
п.т.
+Z
21
*
l
1
)
. (1.67)
I
к.макс.=
27.5
/
(2*1.72+3.21+0.42*25)
=1.66 кА,
I
c.з.
=1.25*1.66=2.075 кА.
б) по условию селективности максимальному току нагрузки фидера:
I
c.з.
=К
н
*I
н.макс . (1.68)
I
c.з.
=1.25*0.5=0.625 А.
Чувствительность УТО проверяется по условию
К
ч
=
I
к.мин.
> 2, (1.67)
I
с.з.
где Iк.мин.
- минимальный ток протекающий по выключателю при к.з. вблизи установки защиты.
К
ч
=
2.512
/
1.66
=1.2 < 2.
Т.к. условие (1.67) не выполняется, то ток срабатывания защиты уменьшаем (сокращаем зону ее действия), принимая ее равным
I
с.з.
=
I
к.мин.
/
2
. (1.68)
I
с.з.
=
2.512
/
2
=1.526 А.
1.5.6.3. Дистанционная направленная защита с выдержкой времени (ДЗ2п)
Является второй ступенью защиты.
Первичное сопротивление срабатывания второй ступени выбирается исходя из минимального тока к.з. на шинах смежной подстанции.
где Z
к
max ¾ максимальное сопротивление измеряемое защитой при к.з. на шинах смежной подстанции, при этом смежный путь на участке поста секционирования ¾ смежная подстанция считается отключенной, Ом;
kr = 1.5 ¾ коэффициент чувствительности защиты.
а) при узловой схеме:
б) при раздельном питании путей:
За расчетное значение Z
к
max принимается наибольшее из полученных Z
к
max =45.82 Ом.
Установка по углу второй ступени фидера подстанции равна 64.74°.
Тогда по (1.60):
Подставим результат расчета электронной защиты фидера тяговой подстанции.
Полученные при расчетах значения первичных сопротивлений Z
с.з. напряжения U
с.з. и тока I
с.з. срабатывания защит нужно привести ко вторичным сторонам измерительных трансформаторов, т.е. определить для соответствующих величин уставки реле электронных защит.
где
Тогда по (1.61):
1.5.6. Защита линии электропередачи 35 кВ районных потребителей
Определяем первичный ток срабатывания МТЗ
при
Тогда
Определяем коэффициент чувствительности:
Тогда ток срабатывания реле:
По [11] выбираем токовое реле типа РТ40/6 с параллельными соединениями обмоток с
По [11] выбираем реле времени типа ЭВ-225 с диапазоном уставок 0.5 ¸ 3.5 с.
1.5.7. Расчет собственных нужд подстанции
Под собственными нуждами электроустановки понимаются все вспомогательные устройства, механизмы и аппараты, необходимые для эксплуатации в нормальном и аварийном режимах, к ним относятся: трансформаторы собственных нужд, аккумуляторная батарея, зарядно-подзарядное устройство (ЗПУ).
К схемам питания установок собственных нужд предъявляются следующие требования:
¾ обеспечение достаточно высокой надежности питания потребителей собственных нужд;
¾ простота выполнения и небольшая стоимость;
¾ простота эксплуатации и малые эксплуатационные расходы;
¾ безопасность обслуживания.
Питание потребителей собственных нужд может быть индивидуальное, групповое, смешанное. В настоящее время широко применяют смешанное питание, когда наиболее ответственные потребители подключаются непосредственно к шинам источников собственных нужд.
Расчет собственных нужд подстанции сводится к расчету мощности и выбору типа трансформатора собственных нужд. Расчетная максимальная мощность для питания приемников собственных нужд, приходящаяся на один трансформатор определяется из суммы нагрузок собственных нужд подстанции [12].
В таблице 1.13 приведены потребители и их мощности.
Таблица1.13
Мощность потребителей собственных нужд.
| N | Наименование потребителей | Мощность 1-го потребит. | кол-во потребит. | Полная мощн. |
| 1 | Подогрев масла выкл.: | | | |
| | ВМТ-110Б | 15.0 | 1 | 15.0 |
| | С-35М | 3.6 | 6 | 21.6 |
| | ВМУЭ-35Б | 1.8 | 6 | 10.8 |
| | ВМУЭ-27.5Б | 1.8 | 5 | 9.0 |
| 2 | Подогрев приводов выкл.: | | | |
| | ВМТ-110Б,ВМУЭ-35Б,ВМУЭ-27.5Б | 0.8 | 18 | 14.4 |
| 3 | Обдув понижающего трансформатора мощностью S н=40 МВ*А | 10.0 | 2 | 20.0 |
| 4 | Привод ПДН-1 | 1.5 | 16 | 24.0 |
| 5 | Подогрев шкафов СН | 6.0 | 2 | 12.0 |
| 6 | Подогрев приборных отсеков: | | | |
| | КРУН РУ 10 кВ | 15.0 | 1 | 15.0 |
| | КРУН автоблокировки | 5.0 | 2 | 10.0 |
| 7 | Освещение открытой части подстанции | 5.0 | 1 | 5.0 |
| 8 | Трансформаторы автоблокировки | 100.0 | 1 | 100.0 |
| 9 | Дежурный пункт дистанции к.с. | 54.0 | 1 | 54.0 |
| 10 | Передвижная база масляного хозяйства | 20.0 | 1 | 20.0 |
| 11 | Отопление здания подстанции | 40.0 | 1 | 40.0 |
| 12 | Освещение здания подстанции | 3.0 | 1 | 3.0 |
| 13 | Калорифер помещения аккумуляторной | 8.0 | 1 | 8.0 |
| 14 | Вентиляция помещения аккумуляторной | 4.0 | 1 | 4.0 |
| 15 | Вентиляция машинного зала | 1.6 | 1 | 1.6 |
| 16 | Подзарядное устройство батареи | 10.0 | 1 | 10.0 |
| 17 | Электроподогреватель душа | 18.0 | 1 | 18.0 |
| 18 | Слесарная мастерская | 3.0 | 1 | 3.0 |
| 19 | Неучтенная нагрузка | 100.0 | 1 | 100.0 |
Таким образом суммарная мощность потребителей СН равна S=508.4 кВт.
Принятый трансформатор собственных нужд ТМ-630/35 удовлетворяет потребностям мощности нетяговых потребителей.
1.5.8. Расчет и выбор аккумуляторной батареи
На тяговых подстанциях обычно применяют постоянный оперативный ток, источником которого является аккумуляторные батареи типа СК, работающие в режиме постоянного подзаряда. Аккумуляторную батарею выбирают по необходимой емкости, определяемой типовым номером батареи, и по напряжению, которое должно поддерживаться на шинах постоянного оперативного тока.
К постоянной нагрузке на подстанциях относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности и т.д.
Количество последовательно соединенных аккумуляторных элементов определяется необходимым напряжением на шинах. В последние годы на тяговых подстанциях применяют батареи на 220 В [12]. Нагрузки батареи приведены в таблице 1.14.
Таблица 1.14
Нагрузки батареи
| N | Потребители | Кол-во | Ток еди | Нагрузка батареи, А | |
| | постоянного тока | | ницы, А | длит. | Кратковремен. |
| Постоянно присоединенные приемники: | |||||
| 1 | Лампы положения выключателей | 25 | 0.065 | 1.6 | ¾ |
| 2 | Устройства управления и защиты | ¾ | ¾ | 15 | ¾ |
| Приемники присоединенные при аварийном режиме: | |||||
| 1 | Устройства телеуправления, телесигнализации и связи | ¾ | ¾ | 1.4 | ¾ |
| 2 | Аварийное освещение | ¾ | ¾ | 10 | ¾ |
| 3 | Привод выключателя ВМТ-110Б | ¾ | ¾ | ¾ | 244 |
| | ИТОГО: | | | 28 | 244 |
Последовательность выбора батареи:
1. Ток длительного разряда в аварийном режиме:
где
Тогда из таблицы 1.14 имеем:
2. Ток кратковременного разряда в аварийном режиме:
где
3. Необходимую расчетную емкость батареи определим:
где
4. Выбираем номер батареи по требуемой емкости:
где
Тогда
принимаем N= 3
5. Выбираем номер батареи по току кратковременного разряда:
где 46 ¾ кратковременно допускаемый разрядный ток аккумулятора типа СК-1, А;
Окончательно принимаем аккумуляторную батарею СК-6.
6. Определим полное число последовательно включенных элементов батареи:
где
7. Выбор зарядно-подзарядного агрегата (ЗПУ):
Напряжение заряда ЗПУ
где n ¾ полное число элементов батареи.
Зарядный ток батареи:
где
Расчетная мощность ЗПУ
По полученным в процессе расчета напряжению, току и мощности принимаем зарядно-подзарядный агрегат типа ВАЗН-380/260-40/80. Технические данные которого удовлетворяют условиям выбора:
