Расчет токов короткого замыкания

Задание

 

Рассчитать уставки устройств релейной защиты и автоматики (РЗ и А) системы электроснабжения принципиальная схема, которой представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Принципиальная схема системы электроснабжения

Разработать защиту от всех видов повреждения для трансформаторов Т1 и Т2 и защиту линий W1 и W2. Работу выполнить в следующем объеме:

1. Рассчитать токи короткого замыкания (ТКЗ) в объеме, необходимом для выбора установок и проверки чувствительности.

2. Выбрать места установки и типы релейной зашиты (РЗ).

3. Выбрать трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

4. Рассчитать уставки защит, выбрать типы реле, проверить чувствительность защит.

5. Выбрать плавкие вставки для предохранителей и уставки автоматов.

6. Определить выдержки времени защит от двигателя до шин главной

понизительной подстанции (ГПП).

7. Составить принципиальные схемы выбранных защит.

8. Определить селективность действия защит.

9. Защиту линии и трансформаторов выполнить на переменном оперативном токе.

Разработать РЗ двигателей, данные которых приведены в табл. 1.

1. Рассчитать токи КЗ.

2. Выбрать трансформаторы тока.

3. Выбрать тип защиты и тип реле, определить уставки и чувствительность защиты.

4. Составить и вычертить принципиальную схему РЗ.

Разработать схему автоматического включения резерва (АВР) секционных выключателей.

 

Таблица 1. Параметры двигателей

Параметр	Двигатель
	асинхронный						синхронный
	М1	М2	М3	М4	М5	М6	М7	М8
Номинальное напряжение, кВ	0,38						6
Номинальная мощность, кВт	5	60	7,5	5,5	4	15	1000
Условия пуска	легкий						6
Коэффициент мощности cos	0,87						0,9
Коэффициент полезного действия, %	85						93
Мощность КЗ, МВА	-						70
Обороты, об/мин							1000

 

Таблица 2. Параметры синхронных генераторов

Номинальное напряжение, кВ	6,3
Номинальная мощность, кВт	2000
Емкость обмотки статора для трех фаз, мкФ	0,077
Коэффициент мощности, cos	0,8
Сверхпереходное сопротивление, , отн. ед.	0,1

 

Таблица 3. Параметры трансформаторов

Трансформатор	Номинальное напряжение, кВ		Номинальная мощность, МВА	Напряжение КЗ, %
	ВН	НН
Т1, Т2	110	35	10	10,5
Т9, Т10	35	0,4	2,5	6,5

 

Таблица 4. Параметры системы и линий

Элемент	Номинальное напряжение, кВ	Мощность КЗ, МВА	Длина линий, км
Система	110	2000
W1, W2	110		30
W3, W4	35		3

 

Таблица 5. Параметры дуговых сталеплавильных печей и конденсаторных установок

Элемент	Номинальное напряжение, кВ	Мощность	Вид регулирования
СА1, СА2	10	1480 кВт	по току и напряжению
ВС1, ВС2	6	400 квар	В функции cos с коррекцией по времени

 

Введение

Целью данного курсового проекта является расчет устройств РЗ и А системы электроснабжения. При работе элементов систем электроснабжения возможно возникновение ненормальных и аварийных режимов. К ним относятся короткие замыкания, перегрузки, понижение уровня напряжения, частоты и другие.

Повреждения и ненормальные режимы должны быть устранены, и это является основным назначением устройств релейной защиты и системной автоматики.

К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, необходимое быстродействие, чувствительность и надежность. Перечисленные требования удовлетворяются правильным выбором устройств релейной защиты, схем соединения устройств РЗ, расчётом установок срабатывания.

Расчет токов короткого замыкания

 

Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Все полученные величины приведены к базовым условиям. Базовую мощность принимаем равной:  = 1000 МВА.

Схема замещения приведена на рисунке 1.1:

 

Рис. 1.1. Схема замещения

 

Определим сопротивления схемы замещения:

Сопротивление системы согласно [l.стр. 131]:

 

,                                                                          (1.1)

 

где SK3 - мощность короткого замыкания системы.

 

.

Определим параметры линий 110 кВ (нагрузкой являются трансформаторы Т1 и Т2) с учетом допустимой перегрузки трансформатора согласно [1,стр.213):

 

,                                                                         (1.2)

 

где  - номинальная мощность трансформатора, кВА,  - номинальное напряжение трансформатора кВ.

 

 А

 

Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока [1, стр.232].

 

                                                                                (1.3)

 

где  - экономическая плотность тока, при  ч для сталеалюминиевых проводов, = 1 [3, стр.266]; I, A –ток на участке сети.

 

 

Принимаем провод АС-70/11 сечением 70 ; с удельными сопротивлениями:  Ом/км и реактивным сопротивлением  Ом/км. [3, стр.577].

Сопротивление ЛЭП согласно [1, стр.131]:

                                                                    (1.4)

 

где  - среднее значение напряжения на шинах в месте короткого замыкания,

l – длина ЛЭП.

 

 

Определяем параметры линий 35 кВ. Нагрузкой линии 35 кВ, при простое второй будут трансформаторы Т7, Т8, Т9 и Т10. Так как параметры трансформаторов Т7 и Т8 не даны, принимаем для расчета нагрузку этих трансформаторов – четыре синхронных двигателя:

 

                                                     (1.5)

 

где , ,  - параметры синхронного двигателя ( табл. 1 )

 

 А

 

Выбор сечения питающего кабеля проводим по экономической плотности тока.

При  ч для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией с алюминиевыми жилами = 1,4  [3, стр.266].

 

Принимаем 2 кабеля ААБ-35-(3Ч185) общим сечением 370 ; с удельными сопротивлениями  Ом/км и  Ом/км. [2, стр.421].

 

 

Сопротивление трансформаторов согласно [1, стр.131]:

 

                                                               (1.6)

 

где  - номинальная мощность трансформатора;  - напряжение короткого замыкания;

 

 

Для трансформатора мощностью 10МВА соотношение x/r составляет порядка 10.

Исходя из этого, принимаем:

 

для трансформатора блока 2 МВт принимаем [1, стр.613]

 

 

Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.

Исходя из этого, принимаем:

 

 

Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.

Исходя из этого, принимаем:

 

 

Сопротивление генераторов согласно [1, стр.131]:

 

                                                                      (1.7)

 

для генератора мощностью 2 МВА соотношение x/r составляет порядка 15. Исходя из этого, принимаем: