Релейная защита и автоматика питающей

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ПИТАЮЩЕЙ

ПОДСТАНЦИИ 35/10 кВ

ВВЕДЕНИЕ

 

Значительную часть стоимости подстанций составляет стоимость выключателей на стороне высшего напряжения. В связи с этим все более широкое применение находят подстанции, выполненные по схемам с минимальным количеством выключателей и без них на стороне высшего напряжения. Технико - экономический эффект от применения таких подстанций заключается в возможности отказаться не только от выключателей, но и аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Важным фактором является также уменьшение площади участка, занимаемого подстанцией, и, кроме того, резкое сокращение сроков строительства. Одновременно благодаря автоматизации и отказу от постоянного обслуживающего персонала снижаются расходы на эксплуатацию таких подстанций.

В настоящее время наибольшее распространение получили схемы подстанций с использованием комплектов отделитель-короткозамыкатель. Разработаны и применяются схемы, выполненные на основе предохранителей, открытых плавких вставок, комплектов предохранитель - короткозамыкатель, а также схемы без коммутационной аппаратуры на стороне высшего напряжения.

В данном курсовом проекте объектом защиты служит питающая трансформаторная подстанция напряжением 35 кВ. Исходными данными являются схема первичных соединений трансформаторной подстанции, расчетные мощности трансформаторов и отходящих линий, токи короткого замыкания в расчетных точках для максимального и минимального режимов.

Необходимо выбрать, рассчитать, и согласовать между собой защиты вводов, межсекционных выключателей и отходящих линий. Также необходимо принять схему автоматики на подстанции и согласовать её работу с режимом работы электроустановок.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходная схема электропередачи приведена на рисунке 1.1. Основные сведения по выбранному оборудованию главной понизительной подстанции приведены в таблице 1.1. Все выключатели оборудованы пружинными приводами типа ПП 67. Значения токов короткого замыкания приведены в таблице 1.2.

 

Рисунок 1.1 - Исходная схема электропередачи

 

Таблица 1.1 - Основные сведения по выбранному оборудованию ГГП

Элемент электропередачи	Sрасч кВА	Iр.max A	Трансформаторы тока
			номер	тип
Ввод в КРУН-10	6000	347	2ТА	ТПОЛ10
Секционный выключатель 10 кВ	3000	173	4ТА	ТПОЛ10
Воздушная линия 10 кВ	800	46	5ТА 8ТА	ТПЛ10 ТЗЛ
Кабельная линия 10 кВ	1400	81	6ТА 8ТА	ТПЛ10 ТЗЛ
Ввод в РУ - 35 кВ	7000	116	3ТА	ТВ35
Секционный выключатель 35 кВ	3500	58	7ТА	ТВ35
Воздушная линия 35 кВ	3500	58	9ТА	ТФНД35

 

Таблица 1.2 - Значения токов короткого замыкания

Токи КЗ

Токи короткого замыкания при режиме

максимальном

минимальном

К1

К2

К3

К4

К5

К6

К1

К2

К3

К4

К5

К6

А16005600970130016008001200520077011001400600

А1380485077511301380690104045006709501210520

трансформаторный подстанция напряжение электроустановка

Ток срабатывания реле

,

 

Где Ксх - коэффициент схемы (для схем неполной звезды Ксх=1).

 

Ток срабатывания реле

.

 

Ток срабатывания реле

,

 

Где Ксх - коэффициент схемы (для схем неполной звезды Ксх=1).

Уставка на реле. Реле РТ85

Iу≥Iср, Iу=7 А

 

Ток срабатывания реле

.

 

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ РЕЛЕ

 

,

 

Где Ксх - коэффициент схемы (для схем неполной звезды Ксх=1).

 

УСТАВКА НА РЕЛЕ РТ40

 

Iу=9,2 А

 

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ

 

,

 

 

Где Iс.з.д.наиб - наибольший ток срабатывания из всех защит КЛ и ВЛ, отходящих от подстанций;

Iр.maxвл - рабочий ток ВЛ

Iр.maxкл - рабочий ток КЛ

Кн.с - коэффициент надежности согласования защит [4].

Большое значение тока срабатывания принимаем за расчетное.

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ РЕЛЕ

 

,

 

Где Ксх - коэффициент схемы (для схем неполной звезды Ксх=1).

 

Ток срабатывания реле

,

 

Ток уставки реле РТ 40

Ток уставки реле

 

Iу≥Iср, Iу=15 А

Ток срабатывания реле

.

 

Ток уставки реле РТ 40/100

Iу=52 А

 

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ

 

 

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ РЕЛЕ

 

,

 

Где Ксх - коэффициент схемы (для схем неполной звезды Ксх=1).

 

УСТАВКА НА РЕЛЕ РТ40/20

 

Iу=18 А

 

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ

 

,

 

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ РЕЛЕ

,

 

Где Ксх - коэффициент схемы (для схем неполной звезды Ксх=1).

 

УСТАВКА НА РЕЛЕ РТ40/20

 

Iу=4,5 А

 

СОГЛАСОВАНИЕ ЗАЩИТ

Действие максимальных токовых защит должно быть согласовано по времени. Согласование обычно выполняется на графике, на котором все токовременные характеристики защит строятся при одном напряжении в пределах от тока срабатывания до максимального тока короткого замыкания в месте установки защиты.

 

Таблица 10.1 - Данные расчета МТЗ и ТО

Величина		Защищаемая электроустановка
		Т110	Вв10	СВ10	ВЛ10	КЛ10	Вв35	СВ35	ВЛ35
Максимальные токовые защиты	I`с.з.расч, А	96	490	245	92	121	164	82	82
	I``с.з.расч, А	144	870	550	280	280	360	330	300
	Реле тока	РТ40	РТ40	РТ40	РТВ	РТ85	РТ40	РТ40	РТ40
	Iс.р., А	4,8	5,44	9,17	14	7	4,5	18	15
	Iу, А	6	3,45	9,2	15	7	4,5	18	15
	Iс.з.д, А	180	552	552	300	280	360	360	300
	Кч.осн	2,3	8,2	8,2	2,2	3,4	3,4	3,4	1,7
	Кч.рез	2,3	1,2	1,2	-	-	1,4	1,4	-
	tу,с	3,5	2,1	1,6	0,5	0,5	3	2,5	2
Токовые отсечки	I`с.о.расч, А	-	-	-	1450	1950	-	-	1040
	I``с.о.расч, А	-	-	-	230	405	-	-	-
	Реле тока	-	-	-	РТМ	РТ85	-	-	РТ40
	Iс.р., А	-	-	-	72,5	48	-	-	52
	Iу, А	-	-	-	75	49	-	-	52
	Iс.о.д., А	-	-	-	1500	1960	-	-	1040
	Кч	-	-	-	3,7	2,9	-	-	1,5

 

Строим токовременную характеристику плавкой вставки наиболее мощного трансформатора 10/0,4 кВ, подключенного к воздушной линии, в месте установки которого больший ток короткого замыкания Sт.ном=400 кВА и Iпв ном=50 А.

Построим токовременную характеристику защиты той линии, где подключен трансформатор 10/0,4 кВ [3].

Определяем ток согласования. За ток согласования возьмем ток трехфазного короткого замыкания за предохранителем 10 кВ для защиты на РТ 80 и ориентировочно для максимальной токовой защиты на РТВ. Для реле РТ 40 током согласования является ток срабатывания защиты.

 

Iсогл=1300 А

 

Определяем кратность согласования

 

 

Определяем расчетное время срабатывания защиты при токе срабатывания

 

tрасч=tпв+∆t=0,03+0,6=0,63 с,

 

где tпв - время перегорания плавкой вставки при токе согласования;

∆t - ступень селективности (∆t=0,6 с для РТ80 в независимой характеристике, ∆t=0,8 с в зависимой; ∆t=0,7 с для реле РТВ в независимой части и ∆t=1 с в зависимой).

По Ксогл и tрасч определяем контрольную точку на характеристике реле (РТ 85), по которой выбираем временную характеристику, проходящую через контрольную точку или чуть выше ее, и по ней определяем уставку времени, которая равна времени срабатывания реле при наибольшей кратности на характеристике реле [2]. Аналогично определяем уставки времени для защит остальных линий.

Переносим характеристики реле на график согласования защит до тока срабатывания токовой отсечки, а затем строим характеристику токовой отсечки.

Построим характеристику максимальной токовой защиты секционного выключателя 10кВ

 

t_расч=1,1+0,5=1,6 с = t_у.

 

Построим характеристику максимальной токовой защиты ввода

 

t_расч=1,6+0,5=2,1 с = t_у

 

Определяем расчетное время работы защиты трансформатора

 

t_расч=2,1+0,5=2,6 с = t_у

 

Построим характеристику защиты воздушной линии 35кВ, при этом все точки с напряжением 35кВ пересчитаем на 10кВ. Время срабатывания максимальной токовой защиты трансформатора 35/10 кВ можно принять 1,5-2,5 с.

 

Iс.з.д.нн=300·35/10=1050 А,

t_расч=1,5+0,5=2,0 с = t_у

Iс.о.д.нн=1040·35/10=3640 А.

 

Построим характеристику максимальной токовой защиты секционного выключателя 35 кВ

 

Iс.з.д.нн=360·35/10=1230 А

t_расч=2,0+0,5=2,5 с = t_у

 

Построим характеристику максимальной токовой защиты вводного выключателя 35 кВ

Iс.з.д.нн=1230 А,    t_расч=2,0+0,5=2,5 с = t_у

 

Построим характеристику максимальной токовой защиты трансформатора; для этого определим расчетное время срабатывания защиты при согласовании ее с защитой вводного выключателя 35 кВ:

 

t_расч=3,0+0,5=3,5 с = t_у

 

Это время больше, чем по п. 11.2.8; берем его за уставку времени:

 

Iс.з.д.нн=180·110/10=1980 А,   t_у=3,5 с,

А.

 

Выдержка времени защиты трансформатора 110 кВ значительна (3,5с), ее можно уменьшить до 3с, если не устанавливать защиту ввода 35 кВ.

Данные расчета согласования защит сводим в таблицу 10.1.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДСТАНЦИИ

Подстанции без коммутационной аппаратуры, на стороне высшего напряжения являются наиболее простыми. Трансформатор присоединяется к линии по схеме блока линия-трансформатор. Отключение подстанции при повреждении трансформатора производится головным выключателем Q1, установленным в начале линии. При этом если релейная защита линии имеет достаточную чувствительность к повреждениям на выводах низшего напряжения трансформатора, то на трансформаторе защита со стороны высшего напряжения может не устанавливаться.

Для предотвращения повреждений обмоток трансформатора при внешних коротких замыканиях выдержка времени защиты линии должна быть не больше времени термической стойкости защищаемого трансформатора. Однако защита линии часто не обладает достаточной чувствительностью и необходимым быстродействием при повреждении внутри трансформатора. В таких случаях на трансформаторе предусматривается собственная релейная защита.

Она, как и защита линии, действует на отключение головного выключателя. Передача отключающего сигнала производится с помощью устройств телемеханики, что может привести к усложнению и удорожанию защитного устройства.

Подстанции с короткозамыкателями и отделителями выполняются c наличием на стороне высшего напряжения трансформатора отделителя QR и короткозамыкателя QN, которые не требует специальной системы передачи сигнала на отключение линии при срабатывании защиты трансформатора. В этом случае релейная защита трансформатора действует на включение короткозамыкателя QN и при этом создается искусственное короткое замыкание в зоне действия защиты линии.

После ее отключения ток короткого замыкания исчезает и отключается отделитель.

Приводы короткозамыкателя и отделителя выполняются на основе пружинно-грузовых приводов выключателей, причем первый из них освобождает включающую пружину короткозамыкателя, а второй - отключающие пружины отделителя. Отключение короткозамыкателя и включение отделителя производятся вручную.

Также на подстанции выберем устройства автоматического повторного включения и автоматического включения резерва. Устройства двукратного автоматического повторного включения предусматриваются на воздушных линиях и одиночных трансформаторах, оборудованных выключателями. Устройства автоматического включения резерва предусматриваются на секционных выключателях напряжением 10 и 35 кВ.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Правила устройства электроустановок, Раздел III. Защита и автоматика. /Под редакцией Кролева С.Г. - М.: Энергоиздат, 1981, 80 с.

. Методические указания по выбору устройств релейной защиты в сетях 0,38-35 кВ сельскохозяйственного назначения. - РУМ, 1976, ноябрь.

. Методические указания по расчету электрических в сетях 0,38-110 кВ сельскохозяйственного назначения. - РУМ, 1981, ноябрь.

. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распред. сетей. - Л.: Энергия, 1976, 288 с.

. Чернобровов Н.В. Релейная защита. - М.: Энергия, 1974, 680 с.

. Элекстроснабжение сельскохозяйственного производства. Справочник / Под ред. Будзко И.А. - М.: Колос, 1977, 352 с.

. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 4. Защита понижающих трансформаторов. - М.: Госэнергоиздат, 1962.

. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Госэнергоиздат, 1981, 328 с.

. Глушков Б.В., Рыжков С.А. Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Релейная защита и автоматика». 1984

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ПИТАЮЩЕЙ

ПОДСТАНЦИИ 35/10 кВ

ВВЕДЕНИЕ

 

Значительную часть стоимости подстанций составляет стоимость выключателей на стороне высшего напряжения. В связи с этим все более широкое применение находят подстанции, выполненные по схемам с минимальным количеством выключателей и без них на стороне высшего напряжения. Технико - экономический эффект от применения таких подстанций заключается в возможности отказаться не только от выключателей, но и аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Важным фактором является также уменьшение площади участка, занимаемого подстанцией, и, кроме того, резкое сокращение сроков строительства. Одновременно благодаря автоматизации и отказу от постоянного обслуживающего персонала снижаются расходы на эксплуатацию таких подстанций.

В настоящее время наибольшее распространение получили схемы подстанций с использованием комплектов отделитель-короткозамыкатель. Разработаны и применяются схемы, выполненные на основе предохранителей, открытых плавких вставок, комплектов предохранитель - короткозамыкатель, а также схемы без коммутационной аппаратуры на стороне высшего напряжения.

В данном курсовом проекте объектом защиты служит питающая трансформаторная подстанция напряжением 35 кВ. Исходными данными являются схема первичных соединений трансформаторной подстанции, расчетные мощности трансформаторов и отходящих линий, токи короткого замыкания в расчетных точках для максимального и минимального режимов.

Необходимо выбрать, рассчитать, и согласовать между собой защиты вводов, межсекционных выключателей и отходящих линий. Также необходимо принять схему автоматики на подстанции и согласовать её работу с режимом работы электроустановок.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходная схема электропередачи приведена на рисунке 1.1. Основные сведения по выбранному оборудованию главной понизительной подстанции приведены в таблице 1.1. Все выключатели оборудованы пружинными приводами типа ПП 67. Значения токов короткого замыкания приведены в таблице 1.2.

 

Рисунок 1.1 - Исходная схема электропередачи

 

Таблица 1.1 - Основные сведения по выбранному оборудованию ГГП

Элемент электропередачи	Sрасч кВА	Iр.max A	Трансформаторы тока
			номер	тип
Ввод в КРУН-10	6000	347	2ТА	ТПОЛ10
Секционный выключатель 10 кВ	3000	173	4ТА	ТПОЛ10
Воздушная линия 10 кВ	800	46	5ТА 8ТА	ТПЛ10 ТЗЛ
Кабельная линия 10 кВ	1400	81	6ТА 8ТА	ТПЛ10 ТЗЛ
Ввод в РУ - 35 кВ	7000	116	3ТА	ТВ35
Секционный выключатель 35 кВ	3500	58	7ТА	ТВ35
Воздушная линия 35 кВ	3500	58	9ТА	ТФНД35

 

Таблица 1.2 - Значения токов короткого замыкания

Токи КЗ

Токи короткого замыкания при режиме

максимальном

минимальном

К1

К2

К3

К4

К5

К6

К1

К2

К3

К4

К5

К6

А16005600970130016008001200520077011001400600

А1380485077511301380690104045006709501210520

трансформаторный подстанция напряжение электроустановка