МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
АЛМАТИНСКИЙ
ИНСТИТУТ
ЭНЕРГЕТИКИ
И
СВЯЗИ
Кафедра электроснабжения
промышленных предприятий
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Методические указания к расчетно-графическим работам №1,2 для студентов
специальности 050718-Электроэнергетика
Алматы 2008
Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Электроснабжения промышленных предприятий
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Методические указания к расчетно-графическим работам №1,2 для студентов
специальности 050718-Электроэнергетика
Рассмотрено и одобрено на заседание кафедры
Протокол № ________ от __________________ 2008г.
Зав.кафедрой ЭПП
доцент
_________________М.В. Башкиров
_____________________ 2008 г.
Составители:
Зав.кафедрой ЭПП
доцент
_________________М.В. Башкиров
старший преподаватель
_______________ Н.Н. Арыстанов
Алматы 2008
Содержание
Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1 Методические указания и задания на расчетно-графическую работу ... ...4
2 Методические указания к расчету дистанционной защиты
линии ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..7
2.1 Расчет параметров схемы замещения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
2.2 Расчет первичных сопротивлений дистанционной защиты ... ... ... ... ..8
2.2.1 Расчет сопротивления первой ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
2.2.2 Расчет сопротивления второй ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
2.2.3 Расчет сопротивления третьей ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
2.3 Расчет вторичных сопротивлений дистанционных защит ... ... ... ... ... 14
2.4 Построение карты селективности дистанционной защиты ... ... ... ... ...14
3 Методические указания по расчету токовой защиты нулевой
последовательности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
3.1 Расчет параметров комплексной схемы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
3.2 Расчет ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
3.2.1 Расчет первой ступени ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
3.2.2 Расчет второй ступени ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
3.2.3 Расчет третьей ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.2.4 Расчет токов срабатывания реле ступеней ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... 28
3.2.5 Построение карты селективности ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
Список литературы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31
Введение
Согласно учебному плану, студенты, обучающиеся по специальности 050718-
Электроэнергетика, изучают курс Микропроцессорные реле и современные
системы защиты сетей высокого напряжения, в котором предусмотрены две
расчетно-графические работы, предполагающие закрепление студентами
пройденных разделов дисциплины.
К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного
выполнения и защиты расчетно-графических работ.
1 Методические указания и задания на расчетно-графическую работу
В расчетно-графической работе №1 студенты должны произвести расчет
дистанционной защиты линии, а также начертить карту селективности
дистанционных защит.
Основные параметры к заданию №1 приведены в таблицах 1 и 2 (по
последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки), а место
расположение защиты указано в таблице 3 (защита А или Б, по первой букве
фамилии студента). Схема электрической сети показана на рисунке 1.
В расчетно-графическую работу №1 входит пояснительная записка объемом
10-15 страниц с расчетными схемами и картой селективности защит.
В расчетно-графической работе №2 студенты должны произвести расчет
токовой защиты нулевой последовательности линии (ТЗНП), а также начертить
карту селективности ТЗНП.
Основные параметры к заданию №2 приведены в таблицах 1 и 2 (по
последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки), а место
расположение защиты указано в таблице 3 (защита А или Б, по первой букве
фамилии студента). Схема электрической сети показана на рисунке 1.
В расчетно-графическую работу №2 входит пояснительная записка объемом
10-15 страниц с расчетными схемами и картой селективности защит.
Таблица 1
Последняя цифра зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Sкз, МВА
Система 1 max 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 1300 1350
min 1150 1100 1000 1050 900 900 700 800 1150 1250
Система 2 max 950 900 1300 1350 1150 1100 1050 1250 1200 1150
min 700 750 1200 1250 1000 950 900 1100 1050 1000
Sном.тр., МВА Т1 6,3 10 16 6,3 16 10 16 6,3 10 16 Т2 10
16 10 6,3 16 16 6,3 6,3 10 16 Т3 16 10 6,3 10 10 6,3
6,3 10 10 16 Т4 6,3 6,3 6,3 16 10 6,3 10 16 10 16
Длина линий, км Л1 10 23 32 28 27 23 16 28 17 12 Л2 15
28 26 34 22 11 13 18 32 16 Л3 20 32 18 36 32 28 22 33
22 27 Л4 13 19 10 18 18 35 31 30 37 35 Л5 18 15 35
32 12 19 10 19 27 30
Рисунок 1
Таблица 2
Предпоследняя цифра зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Uкз.тр., % Т1 РПН
+16% 8,7 9,8 9,84 9,77 9,59 10,84 8,9 9,2 9,56 9,4 Т2 РПН
+16% 9,84 9,77 8,7 9,4 9,8 8,7 9,2 9,59 8,9 9,84 Т3 РПН
+16% 8,52 8,8 9,02 9,62 9,9 10,34 10,84 9,4 9,56 9,59 Т4
РПН
+16% 10,84 9,4 9,84 9,77 9,59 9,59 8,9 9,2 9,56 8,9 Удельное
сопротивление линий, Омкм Л1 Х1 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41
0,42 0,43 0,44 Х0 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45
1,5 1,55 Л2 Х1 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,35 0,36 0,37 0,38
0,39 Х0 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,1 1,15 1,2
Л3 Х1 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,35 0,36
Х0 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 Л4 Х1
0,42 0,43 0,44 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,35 0,36 Х0 1,35
1,4 1,45 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,5 1,55 Л5 Х1 0,39 0,4
0,41 0,44 0,35 0,36 0,37 0,38 0,42 0,43 Х0 1,45 1,5 1,55
1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,1 1,15
Таблица 3
Первая буква фамилии А,Б,В,Г Д,Е,Ж,З И,К,Л,М Н,О,П,Р С,Т,У,Ф Х,Ц,Ч,Ш
Щ,Э,Ю,Я Выбор релейной защиты А Б А Б А Б А Iраб.max, А 600
550 500 450 400 350 300 φРАБ ,градус 35 33 30 27 25 23 20
φМЧ ,градус 85 80 75 70 65 75 85
2 Методические указания к расчету дистанционной защиты линии
Расчет приведен для дистанционной защиты линии Л2 (защита А).
Исходные данные:
SКЗ.С1.МАХ = 1187 МВА; SКЗ.С1.MIN = 993 МВА;
SКЗ.С2.МАХ = 1089 МВА; SКЗ.С2.MIN = 926 МВА;
Л1: 13,5 км; Х1УД = 0,36 Омкм;
Л2: 19,2 км; Х1УД = 0,41 Омкм;
Л3: 27,7 км; Х1УД = 0,39 Омкм;
Л4: 22,9 км; Х1УД = 0,37 Омкм;
Л5: 9,5 км; Х1УД = 0,38 Омкм;
Т2: SНОМ.ТР. = 10 МВА; UКЗ.(+РПН) = 8,27% .
IРАБ.МАХ = 555 А, φРАБ = 310 φМЧ = 830.
2.1 Расчет параметров схемы замещения
Расчет можно провести в относительных или именованных единицах.
Используем метод именованных единиц. Для этого все элементы схемы должны
быть приведены к одному базисному напряжению, за базисное напряжение
принимаем UБАЗ = 115 кВ.
Фазное напряжение систем
ЕС1.Ф. = UС1 ( UБАЗ ( (3 ( UСР ) = 115 ( 115 (3 ( 115 = 66,40 кВ,
где UС1 – заданное напряжение системы 1 (примем UС1 = 115 кВ), UСР = 115 кВ
– среднее напряжение элемента (системы 1);
ЕС2.Ф. = 66,40 кВ.
ХС1.МАХ = UБАЗ2 SКЗ.С1.МАХ = 1152 1187 = 11,14 Ом.
ХС1.MIN = UБАЗ2 SКЗ.С1.MIN = 1152 993 = 13,32 Ом.
ХС2.МАХ = UБАЗ2 SКЗ.С2.МАХ = 1152 1089 = 12,14 Ом.
ХС2.MIN = UБАЗ2 SКЗ.С2.MIN = 1152 926 = 14,28 Ом.
ХЛ1 = Х1УД ( L ( UБАЗ2 UСР2 = 0,36 ( 13,5 ( 1152 1152 = 4,86 Ом,
ХЛ2 = 0,41 ( 19,2 ( 1152 1152 = 7,87 Ом,
ХЛ3 = 0,39 ( 27,7 ( 1152 1152 = 10,80 Ом,
ХЛ4 = 0,37 ( 22,9 ( 1152 1152 = 8,47 Ом,
ХЛ5 = 0,38 ( 9,5 ( 1152 1152 = 3,61 Ом,
где UСР = 115 кВ – среднее напряжение линии.
ХТ2 (+РПН) = UКЗ.(+РПН) ( UБАЗ2 ((+РПН)2 (100 ( SНОМ.ТР.) ,
где ((+РПН) – коэффициент учитывающий положение РПН (+16 %).
((+РПН) = 1- (UРПН = 1 – 0,16 = 0,84 ,
где (UРПН = 0,16 – полдиапазона регулирования РПН.
ХТ2(+РПН) = UКЗ.(+РПН) ( UБАЗ2 ((+РПН)2 (100 ( SНОМ.ТР.) =
= 8,27 ( 1152 ( 0,842 (100 ( 10) = 77,17 Ом.
Схема замещения приведена на рисунке 2.
Рисунок 2
2.2 Расчет первичных сопротивлений дистанционной защиты
В расчетах дистанционных защит используют полные сопротивления Z, но в
данной расчетно-графической работе вместо полных сопротивлений можно
использовать реактивные Х, так как в сетях выше 1000 В активные
сопротивления значительно меньше реактивных.
2.2.1 Расчет сопротивления первой ступени
Сопротивление первой ступени выбирается из условия отстройки от 3-ф КЗ
на шинах противоположенной подстанции, в данном случае ток КЗ не
рассчитывается, а используется сопротивление линии Л2
ZIЛ2 = ZЛ2 (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 = 0,85 ( 7,87 = 6,69 Ом ,
где ( = 0,05 – коэффициент учитывающий погрешность трансформаторов
напряжения и реле сопротивления, ( = 0,1 – коэффициент учитывающий
погрешность расчетов первичных электрических величин.
Первая ступень работает без выдержки времени.
2.2.2 Расчет сопротивления второй ступени
Вторая ступень должна согласовываться с быстродействующими защитами
смежных присоединений линии Л2, то есть имеется три условия:
1) первая ступень дистанционной защиты линии Л3 – ZIЛ3 ,
2) первая ступень дистанционной защиты линии Л5 – ZIЛ5 ,
3) релейная защита трансформатора Т2.
По первому условию необходимо рассчитать сопротивление первой ступени
линии Л3
ZIЛ3 = ZЛ3 (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ3 = 0,85 ( 10,80 = 9,18 Ом.
Вторая ступень линии Л2
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ3 КТ.Л3) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ3 КТ.Л3 ,
где ( = 0,1 – коэффициент учитывающий погрешность трансформаторов тока,
КТ.Л3 – коэффициент токораспределения.
Коэффициент токораспределения КТ.Л3 учитывает влияние возможной
подпитки тока КЗ на смежной линии Л3.
КТ.Л3 = II I3 ,
где II и I3 – токи КЗ протекающие через комплекты защит линий Л2 и Л3
соответственно, точка КЗ в конце линии Л3 (смотреть рисунок 3), при
максимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 3
Для нахождения токов II и I3 составляем требуемую схему в программе-
симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит линий Л2 и
Л3 (смотреть рисунок 4).
Рисунок 4
КТ.Л3 = II I3 = 1,915 1,915 = 1
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ3 КТ.Л3) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ3 КТ.Л3 =
= 0,85 ( 7,87 + 0,66 ( 10,80 1 = 13,82 Ом.
По второму условию необходимо рассчитать сопротивление первой ступени
линии Л5
ZIЛ5 = ZЛ5 (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ5 = 0,85 ( 3,61 = 3,07 Ом.
Вторая ступень линии Л2
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ5 КТ.Л5) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ5 КТ.Л5 ,
Коэффициент токораспределения КТ.Л5 учитывает влияние возможной
подпитки тока КЗ на смежной линии Л5.
КТ.Л5 = II I5 ,
где II и I5 – токи КЗ протекающие через комплекты защит линий Л2 и Л5
соответственно, точка КЗ в конце линии Л5 (смотреть рисунок 5), при
максимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 5
Для нахождения токов II и I5 составляем требуемую схему в программе-
симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит линий Л2 и
Л5 (смотреть рисунок 6).
Рисунок 6
КТ.Л5 = II I5 = 2,197 3,866 = 0,57
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ5 КТ.Л5) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ5 КТ.Л5 =
= 0,85 ( 7,87 + 0,66 ( 3,61 0,57 = 10,87 Ом.
По третьему условию вторая ступень защиты линии Л2 отстраивается от
КЗ за трансформатором Т2 на шинах 10 кВ
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + ZТР2 КТ.ТР.2) (1 + ( + () = 0,85 ( (ZЛ2 + ZТР2
КТ.ТР.2)
Коэффициент токораспределения КТ.ТР.2 учитывает влияние возможной
подпитки тока КЗ за трансформатором Т2.
КТ.ТР.2 = II IТР.2 ,
где II и IТР.2 – токи КЗ протекающие через комплекты защит линии Л2 и
трансформатора Т2 соответственно, точка КЗ за трансформатором Т2 (смотреть
рисунок 7), при максимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 7
Для нахождения токов II и IТР.2 составляем требуемую схему в
программе-симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит
линии Л2 и трансформатора Т2 (смотреть рисунок 8).
Рисунок 8
КТ.ТР.2 = II IТР.2 = 415,8 731,5 = 0,57
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + ZТР2 КТ.ТР.2) (1 + ( + () = 0,85 ( (ZЛ2 + ZТР2
КТ.ТР.2) =
= 0,85 × (7,87 + 77,17 0,57) = 121,77 Ом.
Из трех условий выбираем наименьшее сопротивление
ZIIЛ2 = 10,87 Ом.
Проверка чувствительности второй ступени защиты линии Л2
КЧ = ZIIЛ2 ZЛ2 = 10,87 7,87 = 1,38 1,25
Значение сопротивления второй ступени удовлетворяет требованиям по
чувствительности.
Выдержка времени второй ступени принимается равной ступени
селективности
tIIЛ2 = (t.
Обычно (t ( 0,35 ( 0,5 с.
2.2.3 Расчет сопротивления третьей ступени
ZIIIЛ2 = ZРАБ.MIN (КН × КЗАП × КВОЗ) =
= UРАБ.MIN (√3 × КН × КЗАП × КВОЗ × IРАБ.МАХ × cos(φМЧ – φРАБ) )
где ZРАБ.MIN – минимальное сопротивление подведенное к реле защиты при
максимальном рабочем режиме линии, КН = 1,2 – коэффициент надежности, КЗАП
= 1,5 – коэффициент самозапуска, КВОЗ = 1,05 ÷ 1,1 – коэффициент возврата
реле защиты, UРАБ.MIN = (0,9 ÷ 0,95) × UНОМ – минимальное рабочее
напряжение, IРАБ.МАХ – максимальный рабочий ток, φМЧ – угол максимальной
чувствительности реле защиты, φРАБ – угол между током и напряжением при
режиме максимальной нагрузки.
Коэффициент возврата КВОЗ зависит от применяемого в дистанционной
защите реле сопротивления, примем КВОЗ = 1,05.
ZIIIЛ2 = ZРАБ.MIN (КН × КЗАП × КВОЗ) =
= UРАБ.MIN (√3 × КН × КЗАП × КВОЗ × IРАБ.МАХ × cos(φМЧ – φРАБ) ) =
= 0,9 × 110000 (√3 × 1,2 × 1,5 × 1,05 × 555 × cos(830 - 310) ) = 88,51
Ом.
Проверяем чувствительность третьей ступени.
Третью ступень дистанционной защиты проверяют по двум условиям:
1) КЗ в конце защищаемой линии,
2) КЗ в конце зоны резервирования, то есть третья ступень должна
надежно чувствовать КЗ в конце самой длиной смежной линии.
По первому условию коэффициент чувствительности
КЧ = ZIIIЛ2 ZЛ2 = 88,51 7,87 = 11,25 1,5
Значение сопротивления третьей ступени удовлетворяет требованиям по
чувствительности первого условия.
По второму условию коэффициент чувствительности проверяется при КЗ в
конце линии Л3 (27,7 км), так как она больше линии Л5 (9,5 км).
КЧ = ZIIIЛ2 ZЗАЩ.МАХ ≥ 1,2 ,
где ZЗАЩ.МАХ – максимальное значение подводимого к реле третьей ступени
сопротивления, при КЗ в конце самой длиной смежной линии Л3.
ZЗАЩ.МАХ рассчитывается для минимального режима энергосистемы с учетом
коэффициента токораспределения.
ZЗАЩ.МАХ = ZЛ2 + ZЛ3 КТ.MIN .
Коэффициент токораспределения учитывает возможную подпитку тока КЗ на
линии Л3.
КТ.MIN = II.MIN IЛ3.MIN .
где II.MIN и IЛ3.MIN – токи КЗ протекающие через комплекты защит линий Л2 и
Л3 соответственно, точка КЗ в конце линии Л3 (смотреть рисунок 9), при
минимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 9
Для нахождения токов II.MIN и IЛ3.MIN составляем требуемую схему в
программе-симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит
линий Л2 и Л3 (смотреть рисунок 10).
Рисунок 10
КТ.MIN = II.MIN IЛ3.MIN = 1,802 1,802 = 1
ZЗАЩ.МАХ = ZЛ2 + ZЛ3 КТ.MIN = 7,87 + 10,80 1 = 18,67 Ом
КЧ = ZIIIЛ2 ZЗАЩ.МАХ = 88,51 18,67 = 4,74 ≥ 1,2
Значение сопротивления третьей ступени удовлетворяет требованиям по
чувствительности второго условия.
Выдержку времени третьей ступени принимают по встречно-ступенчатому
принципу (аналогично МТЗ) на ступень селективности больше выдержки времени
третьей ступени смежной линии. Если смежных линий несколько, то в расчет
берется та линия, у которой третья ступень защиты имеет наибольшее время
срабатывания. Линия Л2 имеет две смежные линии Л3 и Л5. Л5 заканчивается
трансформатором Т4, а за линией Л3 идет Л4 и далее система, в которой могут
быть линии, поэтому выдержка третьей ступени Л3 по встречно-ступенчатому
принципу будет больше. Так как данных о выдержках времени нет принимаем:
выдержка времени третьей ступени Л4 tIIIЛ4 = 0,8 с ,
выдержка времени третьей ступени Л3 tIIIЛ3 = tIIIЛ4 + (t = 0,8 + 0,5
= 1,3 с ,
выдержка времени третьей ступени Л2 tIIIЛ2 = tIIIЛ3 + (t = 1,3 + 0,5
= 1,8 с .
2.3 Расчет вторичных сопротивлений дистанционных защит
Реле сопротивления подключается к защищаемой линии через
трансформаторы тока и напряжения, поэтому уставки срабатывания реле
сопротивления должны задаваться во вторичных ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
ИНСТИТУТ
ЭНЕРГЕТИКИ
И
СВЯЗИ
Кафедра электроснабжения
промышленных предприятий
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Методические указания к расчетно-графическим работам №1,2 для студентов
специальности 050718-Электроэнергетика
Алматы 2008
Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Электроснабжения промышленных предприятий
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕЛЕ И СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Методические указания к расчетно-графическим работам №1,2 для студентов
специальности 050718-Электроэнергетика
Рассмотрено и одобрено на заседание кафедры
Протокол № ________ от __________________ 2008г.
Зав.кафедрой ЭПП
доцент
_________________М.В. Башкиров
_____________________ 2008 г.
Составители:
Зав.кафедрой ЭПП
доцент
_________________М.В. Башкиров
старший преподаватель
_______________ Н.Н. Арыстанов
Алматы 2008
Содержание
Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1 Методические указания и задания на расчетно-графическую работу ... ...4
2 Методические указания к расчету дистанционной защиты
линии ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..7
2.1 Расчет параметров схемы замещения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
2.2 Расчет первичных сопротивлений дистанционной защиты ... ... ... ... ..8
2.2.1 Расчет сопротивления первой ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
2.2.2 Расчет сопротивления второй ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
2.2.3 Расчет сопротивления третьей ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
2.3 Расчет вторичных сопротивлений дистанционных защит ... ... ... ... ... 14
2.4 Построение карты селективности дистанционной защиты ... ... ... ... ...14
3 Методические указания по расчету токовой защиты нулевой
последовательности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
3.1 Расчет параметров комплексной схемы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
3.2 Расчет ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
3.2.1 Расчет первой ступени ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
3.2.2 Расчет второй ступени ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
3.2.3 Расчет третьей ступени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.2.4 Расчет токов срабатывания реле ступеней ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... 28
3.2.5 Построение карты селективности ТЗНП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
Список литературы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31
Введение
Согласно учебному плану, студенты, обучающиеся по специальности 050718-
Электроэнергетика, изучают курс Микропроцессорные реле и современные
системы защиты сетей высокого напряжения, в котором предусмотрены две
расчетно-графические работы, предполагающие закрепление студентами
пройденных разделов дисциплины.
К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного
выполнения и защиты расчетно-графических работ.
1 Методические указания и задания на расчетно-графическую работу
В расчетно-графической работе №1 студенты должны произвести расчет
дистанционной защиты линии, а также начертить карту селективности
дистанционных защит.
Основные параметры к заданию №1 приведены в таблицах 1 и 2 (по
последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки), а место
расположение защиты указано в таблице 3 (защита А или Б, по первой букве
фамилии студента). Схема электрической сети показана на рисунке 1.
В расчетно-графическую работу №1 входит пояснительная записка объемом
10-15 страниц с расчетными схемами и картой селективности защит.
В расчетно-графической работе №2 студенты должны произвести расчет
токовой защиты нулевой последовательности линии (ТЗНП), а также начертить
карту селективности ТЗНП.
Основные параметры к заданию №2 приведены в таблицах 1 и 2 (по
последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки), а место
расположение защиты указано в таблице 3 (защита А или Б, по первой букве
фамилии студента). Схема электрической сети показана на рисунке 1.
В расчетно-графическую работу №2 входит пояснительная записка объемом
10-15 страниц с расчетными схемами и картой селективности защит.
Таблица 1
Последняя цифра зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Sкз, МВА
Система 1 max 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 1300 1350
min 1150 1100 1000 1050 900 900 700 800 1150 1250
Система 2 max 950 900 1300 1350 1150 1100 1050 1250 1200 1150
min 700 750 1200 1250 1000 950 900 1100 1050 1000
Sном.тр., МВА Т1 6,3 10 16 6,3 16 10 16 6,3 10 16 Т2 10
16 10 6,3 16 16 6,3 6,3 10 16 Т3 16 10 6,3 10 10 6,3
6,3 10 10 16 Т4 6,3 6,3 6,3 16 10 6,3 10 16 10 16
Длина линий, км Л1 10 23 32 28 27 23 16 28 17 12 Л2 15
28 26 34 22 11 13 18 32 16 Л3 20 32 18 36 32 28 22 33
22 27 Л4 13 19 10 18 18 35 31 30 37 35 Л5 18 15 35
32 12 19 10 19 27 30
Рисунок 1
Таблица 2
Предпоследняя цифра зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Uкз.тр., % Т1 РПН
+16% 8,7 9,8 9,84 9,77 9,59 10,84 8,9 9,2 9,56 9,4 Т2 РПН
+16% 9,84 9,77 8,7 9,4 9,8 8,7 9,2 9,59 8,9 9,84 Т3 РПН
+16% 8,52 8,8 9,02 9,62 9,9 10,34 10,84 9,4 9,56 9,59 Т4
РПН
+16% 10,84 9,4 9,84 9,77 9,59 9,59 8,9 9,2 9,56 8,9 Удельное
сопротивление линий, Омкм Л1 Х1 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41
0,42 0,43 0,44 Х0 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45
1,5 1,55 Л2 Х1 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,35 0,36 0,37 0,38
0,39 Х0 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,1 1,15 1,2
Л3 Х1 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,35 0,36
Х0 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 Л4 Х1
0,42 0,43 0,44 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,35 0,36 Х0 1,35
1,4 1,45 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,5 1,55 Л5 Х1 0,39 0,4
0,41 0,44 0,35 0,36 0,37 0,38 0,42 0,43 Х0 1,45 1,5 1,55
1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,1 1,15
Таблица 3
Первая буква фамилии А,Б,В,Г Д,Е,Ж,З И,К,Л,М Н,О,П,Р С,Т,У,Ф Х,Ц,Ч,Ш
Щ,Э,Ю,Я Выбор релейной защиты А Б А Б А Б А Iраб.max, А 600
550 500 450 400 350 300 φРАБ ,градус 35 33 30 27 25 23 20
φМЧ ,градус 85 80 75 70 65 75 85
2 Методические указания к расчету дистанционной защиты линии
Расчет приведен для дистанционной защиты линии Л2 (защита А).
Исходные данные:
SКЗ.С1.МАХ = 1187 МВА; SКЗ.С1.MIN = 993 МВА;
SКЗ.С2.МАХ = 1089 МВА; SКЗ.С2.MIN = 926 МВА;
Л1: 13,5 км; Х1УД = 0,36 Омкм;
Л2: 19,2 км; Х1УД = 0,41 Омкм;
Л3: 27,7 км; Х1УД = 0,39 Омкм;
Л4: 22,9 км; Х1УД = 0,37 Омкм;
Л5: 9,5 км; Х1УД = 0,38 Омкм;
Т2: SНОМ.ТР. = 10 МВА; UКЗ.(+РПН) = 8,27% .
IРАБ.МАХ = 555 А, φРАБ = 310 φМЧ = 830.
2.1 Расчет параметров схемы замещения
Расчет можно провести в относительных или именованных единицах.
Используем метод именованных единиц. Для этого все элементы схемы должны
быть приведены к одному базисному напряжению, за базисное напряжение
принимаем UБАЗ = 115 кВ.
Фазное напряжение систем
ЕС1.Ф. = UС1 ( UБАЗ ( (3 ( UСР ) = 115 ( 115 (3 ( 115 = 66,40 кВ,
где UС1 – заданное напряжение системы 1 (примем UС1 = 115 кВ), UСР = 115 кВ
– среднее напряжение элемента (системы 1);
ЕС2.Ф. = 66,40 кВ.
ХС1.МАХ = UБАЗ2 SКЗ.С1.МАХ = 1152 1187 = 11,14 Ом.
ХС1.MIN = UБАЗ2 SКЗ.С1.MIN = 1152 993 = 13,32 Ом.
ХС2.МАХ = UБАЗ2 SКЗ.С2.МАХ = 1152 1089 = 12,14 Ом.
ХС2.MIN = UБАЗ2 SКЗ.С2.MIN = 1152 926 = 14,28 Ом.
ХЛ1 = Х1УД ( L ( UБАЗ2 UСР2 = 0,36 ( 13,5 ( 1152 1152 = 4,86 Ом,
ХЛ2 = 0,41 ( 19,2 ( 1152 1152 = 7,87 Ом,
ХЛ3 = 0,39 ( 27,7 ( 1152 1152 = 10,80 Ом,
ХЛ4 = 0,37 ( 22,9 ( 1152 1152 = 8,47 Ом,
ХЛ5 = 0,38 ( 9,5 ( 1152 1152 = 3,61 Ом,
где UСР = 115 кВ – среднее напряжение линии.
ХТ2 (+РПН) = UКЗ.(+РПН) ( UБАЗ2 ((+РПН)2 (100 ( SНОМ.ТР.) ,
где ((+РПН) – коэффициент учитывающий положение РПН (+16 %).
((+РПН) = 1- (UРПН = 1 – 0,16 = 0,84 ,
где (UРПН = 0,16 – полдиапазона регулирования РПН.
ХТ2(+РПН) = UКЗ.(+РПН) ( UБАЗ2 ((+РПН)2 (100 ( SНОМ.ТР.) =
= 8,27 ( 1152 ( 0,842 (100 ( 10) = 77,17 Ом.
Схема замещения приведена на рисунке 2.
Рисунок 2
2.2 Расчет первичных сопротивлений дистанционной защиты
В расчетах дистанционных защит используют полные сопротивления Z, но в
данной расчетно-графической работе вместо полных сопротивлений можно
использовать реактивные Х, так как в сетях выше 1000 В активные
сопротивления значительно меньше реактивных.
2.2.1 Расчет сопротивления первой ступени
Сопротивление первой ступени выбирается из условия отстройки от 3-ф КЗ
на шинах противоположенной подстанции, в данном случае ток КЗ не
рассчитывается, а используется сопротивление линии Л2
ZIЛ2 = ZЛ2 (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 = 0,85 ( 7,87 = 6,69 Ом ,
где ( = 0,05 – коэффициент учитывающий погрешность трансформаторов
напряжения и реле сопротивления, ( = 0,1 – коэффициент учитывающий
погрешность расчетов первичных электрических величин.
Первая ступень работает без выдержки времени.
2.2.2 Расчет сопротивления второй ступени
Вторая ступень должна согласовываться с быстродействующими защитами
смежных присоединений линии Л2, то есть имеется три условия:
1) первая ступень дистанционной защиты линии Л3 – ZIЛ3 ,
2) первая ступень дистанционной защиты линии Л5 – ZIЛ5 ,
3) релейная защита трансформатора Т2.
По первому условию необходимо рассчитать сопротивление первой ступени
линии Л3
ZIЛ3 = ZЛ3 (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ3 = 0,85 ( 10,80 = 9,18 Ом.
Вторая ступень линии Л2
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ3 КТ.Л3) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ3 КТ.Л3 ,
где ( = 0,1 – коэффициент учитывающий погрешность трансформаторов тока,
КТ.Л3 – коэффициент токораспределения.
Коэффициент токораспределения КТ.Л3 учитывает влияние возможной
подпитки тока КЗ на смежной линии Л3.
КТ.Л3 = II I3 ,
где II и I3 – токи КЗ протекающие через комплекты защит линий Л2 и Л3
соответственно, точка КЗ в конце линии Л3 (смотреть рисунок 3), при
максимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 3
Для нахождения токов II и I3 составляем требуемую схему в программе-
симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит линий Л2 и
Л3 (смотреть рисунок 4).
Рисунок 4
КТ.Л3 = II I3 = 1,915 1,915 = 1
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ3 КТ.Л3) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ3 КТ.Л3 =
= 0,85 ( 7,87 + 0,66 ( 10,80 1 = 13,82 Ом.
По второму условию необходимо рассчитать сопротивление первой ступени
линии Л5
ZIЛ5 = ZЛ5 (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ5 = 0,85 ( 3,61 = 3,07 Ом.
Вторая ступень линии Л2
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ5 КТ.Л5) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ5 КТ.Л5 ,
Коэффициент токораспределения КТ.Л5 учитывает влияние возможной
подпитки тока КЗ на смежной линии Л5.
КТ.Л5 = II I5 ,
где II и I5 – токи КЗ протекающие через комплекты защит линий Л2 и Л5
соответственно, точка КЗ в конце линии Л5 (смотреть рисунок 5), при
максимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 5
Для нахождения токов II и I5 составляем требуемую схему в программе-
симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит линий Л2 и
Л5 (смотреть рисунок 6).
Рисунок 6
КТ.Л5 = II I5 = 2,197 3,866 = 0,57
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + (1 – () ( ZIЛ5 КТ.Л5) (1 + ( + () = 0,85 ( ZЛ2 + 0,66 (
ZЛ5 КТ.Л5 =
= 0,85 ( 7,87 + 0,66 ( 3,61 0,57 = 10,87 Ом.
По третьему условию вторая ступень защиты линии Л2 отстраивается от
КЗ за трансформатором Т2 на шинах 10 кВ
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + ZТР2 КТ.ТР.2) (1 + ( + () = 0,85 ( (ZЛ2 + ZТР2
КТ.ТР.2)
Коэффициент токораспределения КТ.ТР.2 учитывает влияние возможной
подпитки тока КЗ за трансформатором Т2.
КТ.ТР.2 = II IТР.2 ,
где II и IТР.2 – токи КЗ протекающие через комплекты защит линии Л2 и
трансформатора Т2 соответственно, точка КЗ за трансформатором Т2 (смотреть
рисунок 7), при максимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 7
Для нахождения токов II и IТР.2 составляем требуемую схему в
программе-симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит
линии Л2 и трансформатора Т2 (смотреть рисунок 8).
Рисунок 8
КТ.ТР.2 = II IТР.2 = 415,8 731,5 = 0,57
ZIIЛ2 = (ZЛ2 + ZТР2 КТ.ТР.2) (1 + ( + () = 0,85 ( (ZЛ2 + ZТР2
КТ.ТР.2) =
= 0,85 × (7,87 + 77,17 0,57) = 121,77 Ом.
Из трех условий выбираем наименьшее сопротивление
ZIIЛ2 = 10,87 Ом.
Проверка чувствительности второй ступени защиты линии Л2
КЧ = ZIIЛ2 ZЛ2 = 10,87 7,87 = 1,38 1,25
Значение сопротивления второй ступени удовлетворяет требованиям по
чувствительности.
Выдержка времени второй ступени принимается равной ступени
селективности
tIIЛ2 = (t.
Обычно (t ( 0,35 ( 0,5 с.
2.2.3 Расчет сопротивления третьей ступени
ZIIIЛ2 = ZРАБ.MIN (КН × КЗАП × КВОЗ) =
= UРАБ.MIN (√3 × КН × КЗАП × КВОЗ × IРАБ.МАХ × cos(φМЧ – φРАБ) )
где ZРАБ.MIN – минимальное сопротивление подведенное к реле защиты при
максимальном рабочем режиме линии, КН = 1,2 – коэффициент надежности, КЗАП
= 1,5 – коэффициент самозапуска, КВОЗ = 1,05 ÷ 1,1 – коэффициент возврата
реле защиты, UРАБ.MIN = (0,9 ÷ 0,95) × UНОМ – минимальное рабочее
напряжение, IРАБ.МАХ – максимальный рабочий ток, φМЧ – угол максимальной
чувствительности реле защиты, φРАБ – угол между током и напряжением при
режиме максимальной нагрузки.
Коэффициент возврата КВОЗ зависит от применяемого в дистанционной
защите реле сопротивления, примем КВОЗ = 1,05.
ZIIIЛ2 = ZРАБ.MIN (КН × КЗАП × КВОЗ) =
= UРАБ.MIN (√3 × КН × КЗАП × КВОЗ × IРАБ.МАХ × cos(φМЧ – φРАБ) ) =
= 0,9 × 110000 (√3 × 1,2 × 1,5 × 1,05 × 555 × cos(830 - 310) ) = 88,51
Ом.
Проверяем чувствительность третьей ступени.
Третью ступень дистанционной защиты проверяют по двум условиям:
1) КЗ в конце защищаемой линии,
2) КЗ в конце зоны резервирования, то есть третья ступень должна
надежно чувствовать КЗ в конце самой длиной смежной линии.
По первому условию коэффициент чувствительности
КЧ = ZIIIЛ2 ZЛ2 = 88,51 7,87 = 11,25 1,5
Значение сопротивления третьей ступени удовлетворяет требованиям по
чувствительности первого условия.
По второму условию коэффициент чувствительности проверяется при КЗ в
конце линии Л3 (27,7 км), так как она больше линии Л5 (9,5 км).
КЧ = ZIIIЛ2 ZЗАЩ.МАХ ≥ 1,2 ,
где ZЗАЩ.МАХ – максимальное значение подводимого к реле третьей ступени
сопротивления, при КЗ в конце самой длиной смежной линии Л3.
ZЗАЩ.МАХ рассчитывается для минимального режима энергосистемы с учетом
коэффициента токораспределения.
ZЗАЩ.МАХ = ZЛ2 + ZЛ3 КТ.MIN .
Коэффициент токораспределения учитывает возможную подпитку тока КЗ на
линии Л3.
КТ.MIN = II.MIN IЛ3.MIN .
где II.MIN и IЛ3.MIN – токи КЗ протекающие через комплекты защит линий Л2 и
Л3 соответственно, точка КЗ в конце линии Л3 (смотреть рисунок 9), при
минимальном режиме энергосистемы.
Рисунок 9
Для нахождения токов II.MIN и IЛ3.MIN составляем требуемую схему в
программе-симуляторе, амперметры устанавливаем в местах расположения защит
линий Л2 и Л3 (смотреть рисунок 10).
Рисунок 10
КТ.MIN = II.MIN IЛ3.MIN = 1,802 1,802 = 1
ZЗАЩ.МАХ = ZЛ2 + ZЛ3 КТ.MIN = 7,87 + 10,80 1 = 18,67 Ом
КЧ = ZIIIЛ2 ZЗАЩ.МАХ = 88,51 18,67 = 4,74 ≥ 1,2
Значение сопротивления третьей ступени удовлетворяет требованиям по
чувствительности второго условия.
Выдержку времени третьей ступени принимают по встречно-ступенчатому
принципу (аналогично МТЗ) на ступень селективности больше выдержки времени
третьей ступени смежной линии. Если смежных линий несколько, то в расчет
берется та линия, у которой третья ступень защиты имеет наибольшее время
срабатывания. Линия Л2 имеет две смежные линии Л3 и Л5. Л5 заканчивается
трансформатором Т4, а за линией Л3 идет Л4 и далее система, в которой могут
быть линии, поэтому выдержка третьей ступени Л3 по встречно-ступенчатому
принципу будет больше. Так как данных о выдержках времени нет принимаем:
выдержка времени третьей ступени Л4 tIIIЛ4 = 0,8 с ,
выдержка времени третьей ступени Л3 tIIIЛ3 = tIIIЛ4 + (t = 0,8 + 0,5
= 1,3 с ,
выдержка времени третьей ступени Л2 tIIIЛ2 = tIIIЛ3 + (t = 1,3 + 0,5
= 1,8 с .
2.3 Расчет вторичных сопротивлений дистанционных защит
Реле сопротивления подключается к защищаемой линии через
трансформаторы тока и напряжения, поэтому уставки срабатывания реле
сопротивления должны задаваться во вторичных ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
