1. Исходные данные для курсового проектирования Таблица 1.1 Параметры системы электроснабжения КЛ Участок Li 1 3 5 7 Длина КЛ, км 0,3 0,15 КЛ 0,35 0,17 Участок L0 i Длина КЛ, км 01 0,1 02 0,02 03 04 0,12 0,14 Параметры системы 05 0,22 X min ,Ом X max ,Ом 8,6 Параметры синхронных двигателей cos( ) ,кВт КС РСД 1(СДН-2) 3(СДН-2) 5(СДН-2) 1250 0,6 0,9 1600 0,6 0,9 1600 0,6 0,9 Параметры асинхронных двигателей cos( ) Р AД ,кВт КС 5х315 3х2000 8х315 6х800 1 2 3 4 №(тип) 07 0,22 6,5 № (тип) №(тип) 06 0,26 0,75 0,82 0,75 0,85 0,75 0,9 0,75 0,8 Параметры трансформаторов КЗ ST ,кВ∙А n,об/мин 600 600 750 n,об/мин 3000 3000 3000 3000 cos( ) 1Т (ТМ) 1600 0,65 0,81 2Т (ТМ) 1600 0,65 0,77 3Т (ТМ) 2х1000 0,65 0,83 4Т (ТМ) 3х630 0,65 0,75 08 0,17 2. Расчет режимных и схемных параметров элементов схемы электроснабжения промышленного предприятия 2.1 Расчет режимных параметров 2.1.1 Расчет нагрузок Расчетная нагрузка электродвигателя определяется: P(i ) n K C (i ) PH (i ) , кВт Q(i ) n K C (i ) PH (i ) tg ( ), кВар К С -коэффициент спроса i-того электродвигателя; РН - номинальная мощность электродвигателя; n – количество электродвигателей. Расчетная нагрузка для трансформаторов определится как: PТ (i ) n K ЗТ (i ) S ТH (i ) cos( ), кВт QТ (i ) n K ЗТ (i ) S ТH (i ) sin( ), кВар К З -коэффициент загрузки i-того трансформатора Расчетная нагрузка на шинах РП и ГПП определяется по формулам: k m 1 1 PРАС K C ( i ) PH (i ) S НТ (i ) K З ( i ) cos( ) (i ) k m 1 1 QРАС K C ( i ) PH ( i ) tg ( ) ( i ) S НТ (i ) K З ( i ) sin( ) (i ) k – число электродвигателей; m – число трансформаторов. Результаты расчетов свожу в табл. 2.1 Таблица 2.1. РП (ТП) секция 1 1 2 1 3 2 1 5 2 Вид оборуд. 3АД 1АД 3Т 1АД 2АД 1СД 4Т 2АД 3СД 2Т 1АД 5СД 3Т 4АД 3СД 3Т 1АД 3Т Р, кВт 1701 968,6 1079 968,6 3825 675 921 3825 864 801 968,6 864 1079 2880 864 1079 968,6 1079 Р, кВт 3748,6 6389,6 5490 2911,6 4643 2047,6 Q, кВар 915,4 824,5 726 824,6 2790 -363 813 2790 -465 664 824,5 -465 726 2700 -465 726 824,5 726 Q , кВар Р РАС , кВт Q РАС , кВар 10138,2 6530,5 8401,6 4083 6690,6 4511,5 2465,9 4064,6 2989 1094 2961 1550,5 1АД 4АД 1СД 3СД 1Т 2АД 3АД 3СД 5СД 2Т 2Т 2Т 1Т 1Т 1 7 2 1 2 1 2 (1) (2) 968,6 2880 675 864 842 3825 1701 864 864 801 801 801 842 842 6229,6 8055 801 801 842 842 824,5 2700 -363 -465 748,8 2790 915,4 -465 -465 664 664 664 748,8 748,8 3445,3 14284,6 6884,7 1602 1328 1684 1497,6 3439,4 664 664 748,8 748,8 Расчетные нагрузки ГПП Таблица 2.2. Секция (узел) А В С Д № РП № секции Р, кВт Q, квар 1 3 2Т 5 7 2Т 1 3 1Т 5 7 1Т 1 1 3748,6 5490 801 4643 6229,6 801 6389,6 2911,6 842 2047,6 8055 842 2465,9 2989 664 2961 3445,3 664 4064,6 1094 748,8 1550,5 3439,4 748,8 1 1 2 2 2 2 P, кВт Q, квар 10039,6 6118,9 11673,6 7070,3 10142,2 5907,4 10944,6 5738,7 ГПП ГПП Р, кВт Q, квар 42800 24835,3 Полная расчетная нагрузка на шинах 10 кВ ГПП: S ГПП Р ГПП РТП РРП Q 2 ГПП QТП QРП 2 , где РТП,РП и QТП,РП – потери активной и реактивной мощности в цеховых трансформаторах. m PТП , РП 0,01 0,03 S HT (i ) ; m QТП , РП 0,1 0,12 S HT (i ) 1 ТП-1: PТП 1 2 0,011600 32 кВт QТП 1 2 0,11600 320 квар 1 ТП-2: PТП 2 2 0,01 1600 32 кВт QТП 2 2 0,11600 320 квар РП-1: PРП 1 0,01 ( S 3T S 4T ) PРП 1 0,01 (2 1000 3 630) 38,9 кВт QРП 1 0,1 ( S 3T S 4T ) QРП 1 0,1 (2 1000 3 630) 389 квар РП-3: PРП 3 0,01 ( S 3T S 2T ) PРП 3 0,01 (1600 2 1000) 36 кВт QРП 3 0,1 ( S 3T S 2T ) QРП 3 0,1 (1600 2 1000) 360 квар РП-5: PРП 5 0,01 ( S 3T S 3T ) PРП 5 0,01 (2 1000 2 1000) 40 кВт QРП 5 0,1 ( S 3T S 3T ) QРП 5 0,1 (2 1000 2 1000) 400 квар РП-7: PРП 7 0,01 ( S1T S 2T ) PРП 7 0,01 (1600 1600) 32 кВт QРП 7 0,1 ( S1T S 2T ) QРП 7 0,1 (1600 1600) 320 квар Полученные результаты сводим в таблицу 2.3. Таблица 2.3. Искомая величина ТП-1 ТП-2 РП-1 РП-3 РП-5 РП-7 Σ∆ Р , кВт 32 32 38,9 36 40 32 210,9 Q , квар 320 320 389 360 400 320 2109 Следовательно, полная мощность ГПП равна: S ГПП (42800 210,9) 2 (24835,3 2109) 2 50750 кВА 2.1.2 Выбор трансформаторов ГПП S Трасч S ГПП 50750 36250 кВА 1,4 1,4 Предварительно выбираем трансформатор ТРДН-40000/110: Pхх 34 кВт ; I хх 0,55% ; PК 170 кВт ; U К 10,5% ; U В Н 115 кВ ; U Н Н 10,5 кВ . Найдем коэффициенты загрузки трансформатора в нормальном и аварийном режимах: S ГПП 50750 0,63 2 S НТ 2 40000 S 50750 ГПП 1,27 1,4 S НТ 40000 К ЗН К ЗА Максимальный рабочий ток на стороне ВН трансформатора ГПП: I max . р S ГПП 3 U ВН 50750 3 115 258,1 А Трансформатор по условиям выбора подходит. 2.1.3 Выбор кабельных линий от ГПП до РП (ТП) Находим номинальные токи и сечения кабельных линий питающих РП. Выбор кабельных линий проводим для аварийного режима, т.е. когда одна кабельная линия отключена. Предварительный расчёт Допустимый ток: I max S ÐÏ 3 U H РП – 1: S РП 1 10138,2 2 7256,4 2 12470 кВА I max( РП 1) 12470 3 10,5 685,5 А РП – 3: S РП 3 8401,6 2 5934,5 2 10290 кВА I max( РП 3) 10290 3 10,5 565,6 А РП – 5: S РП 5 6690,6 2 5441,5 2 8624 кВА I max( РП 5) 8624 3 10,5 474,2 А РП – 7: S РП 7 14284,6 2 10400,32 17670 кВА I max( РП 7 ) 17670 3 10,5 971,6 А ТП – 1: S ТП 1 (801 2) 2 (664 2) 2 2081 кВА 2081 I max( ТП 1) 114,4 А 3 10,5 ТП – 2: S ТП 2 (842 2) 2 (748,8 2) 2 2254 кВА I max( ТП 2 ) 2254 3 10,5 124 А Данные расчетов приведены в таблице 2.4. Таблица 2.4. (2) РП, (ТП) 1 3 5 7 (1) S РП ,кВ∙А I max рп , А 12470 10290 8624 17670 2282,8 1513 685,5 565,6 474,2 971,6 114,4 124 3х185 400 2х(3х240) 460 3х25 120 3х25 120 Сечение, мм 2 I доп. , А 2х(3х120) 2х(3х90) 310 265 Выбираем сечение кабельных линий, питающих синхронные, асинхронные электродвигатели и трансформаторы по току электроприемников : Для АД и СД: I ном АД(СД ) Для ТП: I ном Р АД (СД ) 3 U н cos S НТ 3 U н Результаты сводим в таблицу 2.5 Iном , А n F ,мм2 Iдоп, А 1СД 59,2 1х16 95 3СД 52,8 1х16 95 5СД 52,8 1х16 95 1АД 64,95 1х16 95 2АД 247,4 1х70 215 3АД 104 1х16 95 4АД 198 1х50 180 1Т 88 1х16 95 Таблица 2.5 2Т 3Т 88 110 1х16 1х16 95 95 Сечение кабеля выбираем согласно проверке по допустимому току: I доп.длит. I ном Кабели на 10 кВ с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке с медными жилами, прокладываемые в земле. 4Т 104 1х16 95 2.1.4. Расчет токов короткого замыкания (ТКЗ) в различных точках распределительной сети. Расчет токов КЗ используется для выбора и проверки электрооборудования по условиям КЗ, выбора установок и возможного действия релейной защиты и автоматики, определения влияния токов нулевой последовательности воздушных линий (ВЛ) на линии связи, для выбора заземляющих устройств. Расчет периодической составляющей тока КЗ проводится без учета активного сопротивления элементов схемы, если активное сопротивление не превышает 30% индуктивного сопротивления до точки КЗ. Расчет ТКЗ производится в следующих точках: К1: на выводах 110 кВ трансформаторов ГПП; К2: на шинах 10 кВ ГПП [I секция (Д)]; К3: на шинах 1-ой секции РП-4; К4: на стороне 0,4 кВ цехового трансформатора 4Т РП-4. Рассчитываем ток трехфазного КЗ в максимальном и минимальном режимах работы СЭС. Расчет производим в именованных единицах. Составляем схему замещения на рисунке 2.1. ЕС ХС ХТН ХТВ К1 ХТ4 ХКЛ К2 К3 К4 Рис. 2.1. Схема замещения. Для К1. Рассчитываем трехфазный ТКЗ для точки К1, приведенный к напряжению высокой стороны, т.е. UБ=115 кВ. Здесь подпитка места КЗ будет происходить только от системы: I К(31)max UБ 115 10,22 кА; 3 Х с. min 3 6,5 I К(31)min UБ 115 7,7 кА. 3 Х с. max 3 8,6 Для К2. Рассчитываем трехфазный ТКЗ для точки К2: Для второй группы точек необходимо найти наибольший трех фазный ток короткого замыкания, это будет после аварийное состояние схемы СЭС, когда один из трансформаторов Т1 или Т2 будет отключен, а секционный выключатель Q выключен. Полагая UБ=10,5 кВ производим пересчет сопротивлений (для К2 и К3): ХС min= Х с. min ХС max= Х с. max Х ТВ 0,125 Х ТН 1,75 2 U БН 10,52 2 6,5 0,054 Ом ; U БВ 1152 2 U БН 10,5 2 2 8,6 0,07 Ом ; U БВ 115 2 U К U Б2 10,5 10,52 0,125 0,036 Ом ; 100 S НТ 100 40 U К U Б2 10,5 10,52 1,75 0,51 Ом ; 100 S НТ 100 40 Х рез. min Х С min Х ТВ Х ТН 0,054 0,036 0,51 0,6 Ом ; Х рез. max Х С max Х ТВ Х ТН 0,07 0,036 0,51 0,616 Ом. I К(32) max U БН 10,5 10,1 кА; 3 Х рез. min 3 0,6 I К(32) min U БН 10,5 9,841кА; 3 Х рез. max 3 0,616 Для К3. Рассчитываем трехфазный ТКЗ для точки К3 (1-я секция РП-4): Х 0 l4 0,079 0,2 0,0316 Ом 2 2 Х рез. min Х С min Х ТВ Х ТН Х КЛ 0,054 0,036 0,51 0,0316 0,6316 Ом Х КЛ Х рез. max Х С max Х ТВ Х ТН Х КЛ 0,07 0,036 0,51 0,0316 0,648 Ом I К(33) max U БН 10,5 9,598 кА; 3 Х рез. min 3 0,6316 I К(33) min U БН 10,5 9,36 кА; 3 Х рез. max 3 0,648 Для К4. Рассчитываем трехфазный ТКЗ для точки К4 (на выводах тр-ра): Методика расчета имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать в электроустановках напряжением до 1 кВ: 1) Питающая система (трансформатор 4Т) считается источником с неизменной ЭДС: EC// 1 , X C// X Т ; 2) При составлении схемы замещения необходимо учитывать индуктивные сопротивления всех элементов КЗ цепи, включая проводники, трансформаторы тока, токовые катушки автоматических выключателей; активные сопротивления элементов КЗ цепи, включая активные сопротивления различных контактов и контактных соединений (ПК); влияние параметров электродвигателей. При расчетах токов КЗ допускается не учитывать: 1. Ток намагничивания трансформаторов; 2. Насыщение магнитных систем электрических машин; 3. Влияние АД, если их номинальный ток не превышает 10% начального значения периодической составляющей в точке КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей. Параметры схемы: Трансформатор 4Т: 2х630 (ТМ-630/10): UВН=10 кВ, UНН=0,4 кВ, Sном=630 кВ∙А , Uк=5,5%; Ркз=7,6 кВт; Рхх=1,56 кВт; Iхх=2% [1] . Составим схему замещения сети напряжением 0,4 кВ. Ет=Есист Zт rпк Zта К4 Рис.2.2. Схема замещения Определим сопротивления: Для трансформатора 4Т: rT PK U Н2 7,6 10,5 2 3 10 10 3 2,1 Ом 2 2 SН 630 xT U К U Н2 10 3 5,5 10,5 2 10 3 9,63 Ом 100 S Н 100 630 Начальное действующее значение периодической составляющей тока рассчитывается: I К(34) UН 3 rТ2 xТ2 10,5 3 2,12 9,632 0,62 кА . Ток однофазного КЗ. Ток однофазного короткого замыкания в сети 10 кВ, питающийся от одного трансформатора ГПП рассчитываем по формуле: I (1) UБ L K I CД ( i) , 10 1 где L =L – общая длина кабельных линий 6-10 кВ, питающихся от одного трансформатора ГПП; L=ΣLГПП-РП=1,77 км; IСД – сумма емкостных токов СД I СД 942 U Ф К 2 4 S 3 10 6 3 U H 3600 3 n H , А; где S – мощность СД, кВ∙А; UФ и UН – соответственно фазное и номинальное напряжения сети и СД; nH – число оборотов в минуту; К2 =40 – для изоляции класса Б при 20ОС. I 3СД 942 6062,2 40 4 2962,93 106 0,267 А. 3 10000 3600 3 600 Итого: 3 I СД ( i ) 0,267 А. 1 Получим I (1) 10,5 1,77 0,267 2,13 А. 10 Пусковые токи АД для двигателей типа АТД: I П ( АД ) 5,5 I ном( АД ) 3. Выбор устройств релейной защиты, автоматики и телемеханики Объем устройств РЗАиТ в конкретной схеме электроснабжения выбираем согласно требованиям разделов 3 («Защита и автоматика») и 5 («Электросиловые установки») Правил устройства электроустановок (ПУЭ) [3]. Исходя из вышеизложенного устанавливаем: 1) у электродвигателей: защиту от перегрузки; защита от многофазных КЗ; защита от асинхронного хода для СД. 2) на линии питающей РП: защиту от многофазных КЗ; защита от ОКЗ на землю; 3) у трансформаторов РП и ГПП: защиту от многофазных КЗ на выводах и в обмотках; однофазных КЗ на землю в обмотках и на выводах сети с глухозаземлен-ной нейтралью; токов в обмотках обусловленных внешними КЗ; токов в обмотках обусловленных перегрузками; понижением уровня масла. Устройство АПВ по [3, п. 3.3.2-3.3.7] необходимо для: 1. Шин ПС. 2. Трансформаторов. 3. Ответственных электродвигателей отключаемых для осуществления самозапуска прочих электродвигателей. Для повышения эффективности диспетчерских работ предусматривается телеуправления выключателей ГПП со стороны питания и секционных выключателей с операторских пунктов. 4. Расчет защиты элементов распределительной сети Для питания защит применяю постоянный оперативный ток от аккумуляторных батарей. Аккумуляторные батареи обладают высокой надежностью работы даже при исчезновении напряжения сети. В сетях на 10 кВ используется изолированная нейтраль, из-за нее становится возможная работа потребителей при ОКЗ, так как токи ОКЗ малы. По этой причине становится выгодным применение схемы подключения трансформаторов тока в неполную звезду которая реагирует на все КЗ кроме ОКЗ. Реле устанавливаю на фазах А и С при такой установке обеспечивается наибольшая надежность работы реле. 4.1. Расчет защиты трансформатора ЦТП. Расчет произвожу для трансформатора ТМ-630/10 на РП-4. Основная защита: токовая отсечка от междуфазных КЗ; Резервная защита: МТЗ от междуфазных КЗ и перекрытия “мертвой зоны”; защита от перегрузки трансформатора. I MAX Р 1,4 S HT 3 U H 1,4 630 3 10,5 48,5 A Выбираю трансформатор тока ТЛМ-10-1: I H 1 50 A ; I H 2 5 A ; nT = 10. Расчет ТО Первичный ток срабатывания: (3) I C 3 k H I min K 4 1,2 620 744 A Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 744 74,4 A nT 10 Минимальный ТКЗ - двухфазное замыкание на ВН трансформатора. ( 2) ( 3) I min K 4 I min K 4 3 3 620 536,9 A 2 2 Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) I min 536,9 K4 0,72 <1,5 ТО не применяем, т.к КЧ слишком мал, а I C3 744 применяем МТЗ с пуском по минимальному напряжению. Расчет МТЗ Первичный ток срабатывания: I C 3 k H k C 3 I MAXP 1,2 5 48,5 363,8 A kВ 0,8 где k C 3 5 -коэффициент самозапуска. k H 1,2 - коэффициент надежности k B 0,8 - коэффициент возврата Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 363,8 36,4 A nT 10 k СХ 1 - коэффициент схемы Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) I min 536,9 K4 1,5 1,5 I C3 363,8 МТЗ строю на основе реле РТ-80. Расчет защиты от перегрузки Номинальный ток трансформатора: IН S HT 3 U H 630 3 10,5 34,64 A Первичный ток срабатывания: I C3 k H I Н 1,2 34,64 51,96 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 51,96 5,2 A nT 10 Защиту от перегрузки строю на основе реле РТ-40. 4.2. Расчет защиты электродвигателей. Расчет защиты АД1 Основная защита: токовая отсечка от междуфазных КЗ; Резервная защита: от ОКЗ; защита от перегрузки электродвигателя. Расчет защиты от межфазных КЗ I ПУСК 5 I НОМ ( АД ) 5 168,98 844,9 A Выбираю ТЛ-10-1У3: I H1 1000 A ; I H 2 5 A ; nT 200 . Первичный ток срабатывания: I C 3 1,8 k H I ПУСК 1,8 1,2 844,9 1824,9 A 1,8 – учитывает апериодическую составляющую ТКЗ. Ток срабатывания реле: k CX I C 3 1 1824,9 9,12 A nT 200 I CP Коэффициент чувствительности: ( 2) I min 8106 K3 KЧ 4,4 1,5 I C3 1824,9 ТО строю на основе реле РТ-80. Расчет защиты от перегрузки Номинальный ток АД: I Н 168,98 A Первичный ток срабатывания: I C3 k H I Н 1,2 168,98 253,5 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 253,5 1,27 A nT 200 Защиту от перегрузки строю на основе реле РТ-80. Защита от ОКЗ Защиту от ОКЗ не устанавливаю, так как I (1) 2,13 А 5 A . Устанавливаю на каждой секции РП ТН НАМИ-10 с реле напряжения РН-50, действующим на сигнал. Защита от понижения напряжения Защита от понижения напряжения не устанавливаю, так как необходимо обеспечить самозапуск электродвигателей. 4.3. Защита кабельной линии КЛ4 Основная защита: токовая отсечка от многофазных замыканий; Резервная защита: МТЗ - защита от многофазных замыканий; защита от ОКЗ. Выбираю трансформатор тока: I MAXP 422,4 A - максимальный ток при включении секционного выключателя РП-6, когда весь ток проходит через одну линию. Выбираю ТЛМ-10-1: I H 1 600 A ; I H 2 5 A ; nT 120 . Расчет ТО Первичный ток срабатывания: ( 3) I C 3 k H I min K 3 1,2 9360 11232 A Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 11232 93,6 A nT 120 ( 2) I min 8106 K3 KЧ 0,72 1,5 , ТО не применяем, а применяем МТЗ с пуском I C3 11232 по минимальному напряжению. Расчет МТЗ Первичный ток срабатывания: I C3 k H k C 3 I MAXP 1,2 5 422,4 3168 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 3168 26,4 A nT 120 k СХ 1 - коэффициент схемы. Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) I min 8106 K3 2,6 1,5 I C3 3168 МТЗ строю на основе реле РТ-80. Расчет защиты от ОКЗ Защиту выполняю с помощью трансформатора нулевой последовательности ТНП, который реагирует на несимметричный ток нулевой последовательности, возникающий при ОКЗ. При симметричной нагрузке, при двухфазном замыкании и при трехфазном КЗ ток в ТНП отсутствует. Защиту выполняю на основе ТНП – 4, который может охватывать 4 кабеля. КЛ4 выполнена из 3-х кабелей. 4.4 Защита секционного выключателя РП –4 Выбираю ТЛ-10У3: I H 1 600 A ; I H 2 5 A ; nT 120 . Расчет МТЗ Первичный ток срабатывания: I C3 k H k C 3 I MAXP 1,2 5 422,4 3168 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 3168 26,4 A nT 120 k СХ 1 коэффициент схемы Коэффициент чувствительности: ( 2) I min 8106 K3 KЧ 2,6 1,5 I C3 3168 МТЗ строю на основе реле РТ-80. 4.5 Защита секционного выключателя ГПП ( I-II ) Выбираю ТПОЛ-10: I H1 1000 A ; I H 2 5 A ; nT 200 . Расчет МТЗ Первичный ток срабатывания: IC 3 k H kC 3 I MAXP 1,2 5 845,6 5521 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP kCX I C 3 1 5721 28,61 A nT 200 k СХ 1 коэффициент схемы Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) I min 8523 K2 1,6 1,5 IC 3 5521 4.6 Защита вводного выключателя ГПП ( 10 кВ ) Выбираем ТПОЛ-10: I H 1 1000 A ; I H 2 5 A ; nT 200 . Расчет МТЗ Первичный ток срабатывания: I C3 k H k C 3 I MAXP 1,2 4 998,9 5993,4 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CР k СХ I СЗ 1 5993,4 30 A пТ 200 k СХ 1 коэффициент схемы Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) I min 8523 K2 1,5 1,5 IC3 5993,4 МТЗ строим на основе реле РТ-80. 4.7 Защита трансформатора ГПП ТРДН-40000/110 Для защиты трансформатора от внутренних повреждений применяю газовую защиту. Так как мощность трансформатора выше 6,3 кВ∙А, то в качестве основной защиты трансформатора применяю дифференциальную защиту, которая защищает трансформатор от внутренних повреждений и от внешних КЗ на вводах трансформатора. В качестве резервной использую МТЗ и защиту от перегрузки. Расчет дифференциальной защиты трансформатора Определяю коэффициент трансформации ТТ. S HT I НОМ115 nТТ 3 U H 3 I НОМ 115 I НОМ 2 40000 3 115 200,817 A 3 200,817 69,6 5 Выбираем ТФЗМ-110Б-1: I H 1 400 A ; I H 2 5 A ; nT 80 . I НОМ10,5 nТТ 0,5 S HT 3 U H I НОМ 10,5 I НОМ 2 0,5 40000 3 10,5 1099,7 A 1099,7 219,9 5 Выбираем ТПОЛ-10: I H1 1500 A ; I H 2 5 A ; nT 300 . Определяем токи в плечах защиты. I Iв I IIв 3 I НОМ115 nТТ I НОМ10,5 nТТ 3 200,817 4,348 А 80 1099,7 3,7 А 300 Выбираем ток срабатывания защиты. Принимаю за основу ток протекающий в первом плече защиты I Iв Для отстройки реле от броска намагничивающего тока применяю дифреле РНТ – 565 на основе БНТ. Поэтому апериодическая составляющая тока намагничивания будет замыкаться по магнитопроводу БНТ, тем самым ток намагничивания появляющийся в реле будет существенно меньше. Первичный ток срабатывания: I C 31 k H I НАМ .Т k H 1,5 I НОМ115.Т 1,25 1,5 200,817 376,5 A Отстраиваем от токов небаланса. I C 32 k H I НБ.МАХ ; ( 3) I НБ kОДН 0,1 I МАХ ( К 2 ) 0,7 0,1 10100 10,5 64,6 A 115 - коэффициент учитывающий различие между погрешностями трансформаторов и условий работы. k ОДН 0,5 1 I C 32 1,25 64,6 80,75 A Принимаем I C 3 равным большему из токов обусловленный намагничиванием и погрешностью (небалансом). Тогда: I C 3 376,5 A Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 nT 3 376,5 8,2 A 80 Защита выполнена на основе реле РТ-40. Определяю число витков в дифференциальной и уравнительных обмотках. За основное плечо принимаю по которому протекает ток I Iв ОСН ДИФ У . I Намагничивающая сила необходимая для срабатывания РНТ - 565 равна: FН .С 100 А То условие необходимое для действия РНТ будет: I С .Р ОСН 100 А ; ОСН 100 100 12,2 12 I СР 8,2 числом уравнительной обмотки задаюсь произвольно принимаю равным 2. То число витков дифференциальной обмотки получим: ДИФ ОСН У .I 12 2 10 Определяю расчетное число витков обмотки РНТ, по которой проходит ток неосновного плеча. Уравнение МДС: I IВ УI I IIВ УII I IВ I IIВ ДИФ 0 Из уравнения МДС получим: РАС I1в 4,348 ОСН 12 14,1 , I 2в 3,7 где РАС ДИФ У .II тогда У .II 4,1 Проверка: I IВ УI I IIВ УII I IВ I IIВ ДИФ 4,348 2 3,7 4,1 (4,348 3,7) 10 0,006 0 Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) К СХ I min 3 8523 10,5 K2 3,58 2 IC3 376,5 115 ( 2) I min K 2 - приведен к стороне 115 кВ. Расчет МТЗ I MAXP S ГПП 3 U H 40000 3 115 200,8 A Выбираю ТФЗМ-110Б-1: I H 1 400 A ; I H 2 5 A ; nT 80 ; кСХ= 3 . Первичный ток срабатывания: I C3 k H k C 3 I MAXP 1,2 3 200,8 903,6 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 nT 3 903,6 19,6 A 80 kСХ 3 коэффициент схемы Коэффициент чувствительности: KЧ ( 2) К СХ I min K2 IC3 3 8523 10,5 1,5 1,5 903,6 115 МТЗ строю на основе реле РТ-40. Расчет защиты от перегрузки Защиту от перегрузки устанавливаю на низкой стороне трансформатора на каждой расщепленной обмотке. Номинальный ток трансформатора: IН S HT 2 3 U H 40000 2 3 10,5 1099,7 A Первичный ток срабатывания: I C3 k H I Н 1,05 1099,7 1443,4 A kВ 0,8 Ток срабатывания реле: I CP k CX I C 3 1 1443,4 3,6 A nT 400 Защиту от перегрузки строю на основе реле РТ40/6. Газовая защита В качестве основной защиты от внутренних повреждений применяю газовую защиту. При слабом течении масла или газа в газовом геле защита действует на сигнал. При сильном на отключение выключателей со стороны 115 кВ и 10,5 кВ. 4.8. Устройства автоматики и телесигнализации На секционных выключателях РП и ГПП устанавливаю АВР с пуском по напряжению и частоте, и с блокировкой по току U СР 0,3 U Н 2 кВ , f СР 46,5 Гц , t СР 9 c . От времени срабатывания АВР со стороны питания. Действие АВР однократное посредством использования АПВ однократного действия. АПВ устанавливаю на каждой КЛ питающей нагрузку и КЛ питающей РП и на секционном выключателе. АПВ однократного действия Телесигнализация должна обеспечивать передачу на ДП предупредитель-ных и аварийных сигналов, а также должна отображать на мнемосхеме положение высоковольтных выключателей. Полученные результаты свожу в табл. 4.1 Таблица 4.1 ЦТП I МАХ , Р , A 1АД 48,5 СВ (РП4) В (КЛ4) СВ (ГПП) В(Т2НН) В(Т2ВН) 422,4 422,5 845,6 1099,7 200,8 120 120 200 300 80 IП , A I НОМ , A 34,64 168,98 nT 10 200 I СЗ ,ТО , A 744 1824,9 11232 376,5 К Ч , ТО 0,72 4,5 0,72 3,58 I СЗ , МТЗ , A 363,8 3168 3168 5521 5993,4 903,6 К Ч , МТЗ 1,5 2,6 2,6 1,5 1,5 1,5 t СЗ ( МТЗ ) , c 0,5 1 1,5 2 2,5 3 I СЗ , ПЕРЕГ , A 51,96 844,9 253,5 1443,4 I СЗ , ДЗ , A К Ч ( ДЗ ) U СЗ , кВ 5. Расчёт самозапуска двигателей Расчет самозапуска производим для I секции РП-4 согласно заданию. Произведем расчет: Х=Хс+Хтвн+Хтнн+ХКЛ4=0,64 Ом, U X АД 4 3 I ПУСК АД1 10000 6,8 Ом 3 844,9 Так как по условию дано 5 АД1 то суммарное сопротивление получим: X ЭЛ . ДВ. Х АД1 6,9 1,38 Ом 2 5 Ток самозапуска: IСЗ= U 3 ( Х Х ЭЛ . ДВ. ) 10500 6864 А , 3 (0,64 1,38) приведенный к UBH: I115CЗ=IСЗ / nTP=6864 / 10,95=627 A. Остаточное напряжение U ОСТ U Х ЭЛ . ДВ. (Х Х ЭЛ . ДВ. ) 10500 1,38 7173 В 2,02 Проверим, выполняется ли условие самозапуска: UOCT>0,7UH; 7173 > 6864 Вывод: самозапуск электродвигателей обеспечивается. 6. Расчет и построение карты селективности устройств РЗиА Строю карту селективности. Для этого необходимо определить ступень селективности. Так как МТЗ выполнена на основе индукционного реле типа РТ-80, то ступень селективности определится как: t t П1 t П 2 t В t ЗАП t И t=0,12+ 0,15+ 0,12 + 0,1 = 0,5 с где t П1 - погрешность в сторону замедления реле времени защиты. t П 2 - снижение выдержки времени. t В - время отключения выключателя с момента подачи импульса отключения на катушку до момента разрыва контактов выключателя. t ЗАП -запас времени. t И - время инерционной ошибки. Рис. 6.1. Карта селективности действия РЗ. 7. Спецификация на аппаратуру релейной защиты Таблица 7.1. поз. 1 2 наименование элемента сети Трансформатор ГПП ТРДН-40000/110 Трансформатор ЦТП ТМ-630/10 наименование защитной аппаратуры тип количество ТФЗМ-110 ТПОЛ-10 РНТ-565 РТ-40 РУ-1 РГЧЗ-66 ТЛМ-10 РТ-80 РТ-40 РУ-1 3 3 1 3 1 1 2 1 1 2 трансформатор тока реле промежуточное реле тока реле напряжения реле времени реле указательное трансформатор тока тр-р 0 -послед-ти реле тока реле времени реле указательное ТЛ-10 РП-210 РТ-80 РН-50 ВЛ-34 РУ-1 ТЛМ-10 ТНП-4 РТ-80 ВЛ-34 РУ-1 2 1 2 1 1 2 2 1 1 1 1 трансформатор тока реле дифференц. защиты реле тока реле указательное реле газовое трансформатор тока реле тока реле указательное 3 Асинхронный двигатель АТД3 (1АД) 4 Кабельная линия КЛ4 АСБ 5 Вводной выключатель ГПП трансформатор тока реле тока реле указательное ТПОЛ-10 РТ-80 РУ-1 2 1 1 6 Секционный выключатель РП трансформатор тока реле тока реле указательное ТЛ-10 РТ-80 РУ-1 2 1 1 7 Секционный выключатель ГПП трансформатор тока реле тока реле указательное ТПОЛ-10 РТ-80 РУ-1 2 1 1 Список литературы 1. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. //Электрическая часть электростанций и подстанций,-М.: Энергоатомиздат, 1989 2. Пособия к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетической специальности вузов,-М.: Высш. шк., 1990 3. Правила устройства электроустановок,-М.: Энергоатомиздат, 1987 4. Релейная защита, автоматика и телемеханика в СЭС,-Норильск, 1991 (методические указания №807) 5. Справочник по проектированию эл. сетей и эл. оборудования.// Под ред. Ю. Г. Барыбина,-М.: Энергоатомиздат, 1991 6. Чернобровов Н. В. // Релейная защита,-М.: «Энергия», 1974 7. Александров К. К., Кузьмина Е. Г. // Электротехнические чертежи и схемы,-М.: Энергоатомиздат, 1990.