Рефераты - Афоризмы - Словари
Русские, белорусские и английские сочинения
Русские и белорусские изложения
 

Расчет релейной защиты

Работа из раздела: «Математика»

 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 Uст, 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
                                    Zс.з.=(0.8     -0.85)*Z11*     l     /2;
     (1.55)
      где  l=50 км - расстояние до смежной подстанции.
                        Zс.з.=0.85*25*0.42=8.925 Ом.
      б) по условию селективности к максимальному току нагрузки фидера
                                            Zс.з.=         Uр.мин          ,
              (1.56)
                                                    Кн*Iн.max
      где Uр.мин - минимальное напряжение  на  шинах  подстанции  в  рабочем
режиме (Uр.мин=25кВ);
          Кн=1.2 - 1.3 - коэффицент надежности;
          Iн.max - максимальный ток нагтузки фидера подстанции, кА.
                       Zс.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)
                                                    Кн*Iк.max.Б
      где Uс.з.-напряжение перевода защиты в режим токовой отсечки.
                         Uс.з.=Uк.мин / Кн ,
                       (1.58)
      где Uк.мин - минимальное напряжение на шинах подстанции  при  к.з.  на
                  шинах поста секционирования.
      Напряжение Uк.мин определяется по формуле:
      Uк.мин=Uном*Z11*l1 / (4*(X(c.мин.а+Xп.т.)+Z11*l1),   (1.59)
      где Uн - номинальное напряжение 27.5 кВ;
         l1 - 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=    Xс.мин.а*(Uном     /     Uc)2     ;
                    (1.60)

           Xс.мин.а - минимальное сопротивление системы;
         Xп.т. - сопротивление  понижающего  трансформатора,  приведенное  к
                  напряжению 27.5 кВ, Ом;
                             Xп.т=    uк.п.*U2ном     /    (100*Sп.т.)     ;
(1.61)

         Sп.т - номинальная мощность понижающего трансфор-     матора, МВ*А;

         Iк.max.Б - максимальный ток подпитки от соседней подстанции;
           Iк.max.Б=Uном / (4 X(с.макс.Б+2 Xп.т.*Z22*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 ,
                     Xп.т= 17*27.52 / (100*40)=3.21 Ом ,

            Uк.мин=27.5*0.55*25 / (4*(1.72*3.21)+0.55*25=11.3 кВ,
                         Uc.з.=11.3 / 1.25 =9.04 кВ,
           Iк.max.Б= 27.5 / (4*0.8*1.43+2*3.21+0.55*50)=0.714 кА,
                     Zс.з.=9.04 / (1.25*0.714)=10.1 Ом.
      Окончательным сопротивлением срабатывания Zс.з. является наименьшее из
трех значений. Выбираем:
                               Zс.з.=8.93 Ом.
      Сопротивление,  напряжение  и  ток  срабатывания   электронных   защит
определяем по формулам

                                       Zс.р.=     Zс.з.*Ктт     /     Кт.н.
       (1.63)
                                           Uс.р.=     Uc.з.     /     Кт.н.
             (1.64)
                                           Iс.р.=     Ic.з.     /     Кт.н.
                (1.65)
      где Кт.т.- коэффицент трансформации трансформатора тока;
             Кт.н.- коэффицент трансформации трансформатора напряжения.
                       Zс.р.=8.93*120 / 275 =3.9 Ом ,
                         Uс.р.=9040 / 275 =32.9 В ,
                      Iс.р.=9040 / (8.93*120) =8.44 А.


                  1.5.6.2. Ускоренная токовая отсечка (УТО)

      Первичный  ток  срабатывания  ускоренной  токовой   отсечки   Iс.з.УТО
выбирается наибольшим из 2-х, вычисленных по условиям:
      а) по условию селективности работы с защитами поста секционирования:
                  Ic.з.=Кн*Iк.макс ,                      (1.66)
      где Iк.макс - максимальный  ток  к.з.,  протекающий  через  защищаемый
                  фидер подстанции при к.з. на шинах поста  секционирования,
                  кА:

               Iк.макс.=Uном / (2 X(с.мин.а+Xп.т.+Z21*l1).         (1.67)

               Iк.макс.=27.5 / (2*1.72+3.21+0.42*25)=1.66 кА,

                          Ic.з.=1.25*1.66=2.075 кА.
      б) по условию селективности максимальному току нагрузки фидера:
                                                   Ic.з.=Кн*Iн.макс       .
                   (1.68)
                           Ic.з.=1.25*0.5=0.625 А.

      Чувствительность УТО проверяется по условию

                                               Кч=     Iк.мин.      >     2,
                       (1.67)
                                                        Iс.з.
      где Iк.мин.- минимальный  ток  протекающий  по  выключателю  при  к.з.
                  вблизи установки защиты.
                         Кч= 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
                                         Iс.з.=    Iк.мин.     /     2     .
               (1.68)

                         Iс.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.
                            [pic]             (1.60)
      где Zк max ( максимальное сопротивление измеряемое защитой при к.з. на
                   шинах  смежной  подстанции,  при  этом  смежный  путь  на
                   участке  поста  секционирования  (   смежная   подстанция
                   считается отключенной, Ом;
             kr = 1.5 ( коэффициент чувствительности защиты.
      а) при узловой схеме:
                                    [pic]
      б) при раздельном питании путей:
                                    [pic]
      За расчетное значение Zк max принимается наибольшее из  полученных  Zк
max =45.82 Ом.
      Установка по углу второй ступени фидера подстанции равна 64.74(.
      Тогда по (1.60):
                                    [pic]
      Подставим  результат  расчета  электронной   защиты   фидера   тяговой
подстанции.
      Полученные  при  расчетах  значения  первичных   сопротивлений   Zс.з.
напряжения  Uс.з.  и  тока  Iс.з.  срабатывания  защит  нужно  привести   ко
вторичным  сторонам  измерительных  трансформаторов,  т.е.  определить   для
соответствующих величин уставки реле электронных защит.
                       [pic][pic]                   (1.61)
      где [pic]( соответственно коэффициенты трансформации ТТ и ТН;
                              [pic]=1000/5=200
                             [pic]=27500/100=275
      Тогда по (1.61):
                                    [pic]

       1.5.6. Защита линии электропередачи 35 кВ районных потребителей

      Определяем первичный ток срабатывания МТЗ

      при
                                    [pic]
      Тогда
                                    [pic]
      Определяем коэффициент чувствительности:
                                    [pic]
      Тогда ток срабатывания реле:
                                    [pic]
      По [11] выбираем токовое реле типа РТ40/6 с параллельными соединениями
обмоток с [pic]
      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:
      (  обеспечение  достаточно  высокой  надежности  питания  потребителей
         собственных нужд;
      ( простота выполнения и небольшая стоимость;
      ( простота эксплуатации и малые эксплуатационные расходы;
      ( 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|кол-во   |Полная |
|   |                           |потребит.    |потребит.|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-27.5|0.8          |18       |14.4   |
|   |Б                          |             |         |       |
|3  |Обдув понижающего          |10.0         |2        |20.0   |
|   |трансформатора мощностью   |             |         |       |
|   |Sн=40 МВ*А                 |             |         |       |
|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   |5.0          |1        |5.0    |
|   |подстанции                 |             |         |       |
|8  |Трансформаторы             |100.0        |1        |100.0  |
|   |автоблокировки             |             |         |       |
|9  |Дежурный пункт дистанции   |54.0         |1        |54.0   |
|   |к.с.                       |             |         |       |
|10 |Передвижная база масляного |20.0         |1        |20.0   |
|   |хозяйства                  |             |         |       |
|11 |Отопление здания подстанции|40.0         |1        |40.0   |
|12 |Освещение здания подстанции|3.0          |1        |3.0    |
|13 |Калорифер помещения        |8.0          |1        |8.0    |
|   |аккумуляторной             |             |         |       |
|14 |Вентиляция помещения       |4.0          |1        |4.0    |
|   |аккумуляторной             |             |         |       |
|15 |Вентиляция машинного зала  |1.6          |1        |1.6    |
|16 |Подзарядное устройство     |10.0         |1        |10.0   |
|   |батареи                    |             |         |       |
|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   |25      |0.065    |1.6   |(             |
|  |выключателей      |        |         |      |              |
|2 |Устройства        |(       |(        |15    |(             |
|  |управления и      |        |         |      |              |
|  |защиты            |        |         |      |              |
|Приемники присоединенные при аварийном режиме:                   |
|1 |Устройства        |(       |(        |1.4   |(             |
|  |телеуправления,   |        |         |      |              |
|  |телесигнализации и|        |         |      |              |
|  |связи             |        |         |      |              |
|2 |Аварийное         |(       |(        |10    |(             |
|  |освещение         |        |         |      |              |
|3 |Привод выключателя|(       |(        |(     |244           |
|  |ВМТ-110Б          |        |         |      |              |
|  |ИТОГО:            |        |         |28    |244           |

      Последовательность выбора батареи:
     1. Ток длительного разряда в аварийном режиме:
                       [pic]             (1.62)
      где [pic]( сумма токов постоянной нагрузки, А;
            [pic] ( сумма токов в аварийном режиме, А.
      Тогда из таблицы 1.14 имеем:
                                    [pic]
     2. Ток кратковременного разряда в аварийном режиме:
                       [pic]       (1.63)
      где [pic]( ток кратковременной нагрузки привода ВМТ-110Б:
                                    [pic]
     3. Необходимую расчетную емкость батареи определим:
                       [pic]                  (1.64)
      где [pic]( длительность разряда при аварии,  принимаемая  для  тяговых
                подстанций равной 2 часам.
                                  [pic]А*ч
     4. Выбираем номер батареи по требуемой емкости:
                       [pic]             (1.65)
      где [pic]( емкость аккумулятора СК-1; при длительности разряда [pic]ч.
                    имеем [pic]=22 А*ч.
      Тогда
                                    [pic]
      принимаем N= 3
     5. Выбираем номер батареи по току кратковременного разряда:
                            [pic]             (1.66)
      где 46 ( кратковременно допускаемый разрядный ток аккумулятора типа СК-
                1, А;
                                    [pic]
      Окончательно принимаем аккумуляторную батарею СК-6.
     6. Определим полное число последовательно включенных элементов батареи:
                            [pic]                  (1.67)
      где [pic] ( напряжение  на  шинах  включения  принимаемое  258  В  при
                   первичном напряжении подстанции 110 кВ;
      [pic] ( напряжение аккумуляторного  элемента  при  подзарядке,  равное
                2.15 В.
                                    [pic]
     7. Выбор зарядно-подзарядного агрегата (ЗПУ):
                            Напряжение заряда ЗПУ
                       [pic]             (1.68)
      где n ( полное число элементов батареи.
                                    [pic]
                            Зарядный ток батареи:
                            [pic]                  (1.69)
      где [pic]( зарядный ток для батареи СК-6, А.
                                    [pic]
                           Расчетная мощность ЗПУ
                 [pic]       (1.70)
                                    [pic]
      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:
                                    [pic]




ref.by 2006—2022
contextus@mail.ru