Выбор комплектов релейной защиты.

ВВЕДЕНИЕ

Системы электроснабжения — это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого является быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики. Увеличение потребления электроэнергии и усложнение схем электроснабжения требуют постоянного совершенствования этих устройств. Наблюдается тенденция создания автоматизированных систем управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин. Вместе с тем широко применяются и простейшие средства защиты и автоматики: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле прямого действия, магнитные трансформаторы тока, устройства переменного оперативного тока и др. Наиболее распространены токовые защиты, простые устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резерва (АВР) и автоматической частотной разгрузки (АЧР), используемые в установках с выключателями, оборудованными пружинными приводами.
На каждом элементе системы электроснабжения обычно устанавливают основную и резервную защиты. Основная защита предназначена для действия при коротком замыкании в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшем, чем у других защит, а резервная защита работает вместо основной в случае ее отказа или вывода из работы.
Такое резервирование называется ближним. К резервной защите обычно предъявляются требования срабатывать и при повреждениях на смежных элементах в случае отказа их собственной защиты или выключателей. При этом резервная защита выполняет дальнее резервирование. В условиях эксплуатации из-за ряда причин защита может не срабатывать с заданными функциями: не сработать при повреждении в пределах защищаемого элемента (отказ срабатывания); сработать при внешних коротких замыканиях (излишнее срабатывание) и при отсутствии повреждений в системе электроснабжения (ложное срабатывание).
Требования, предъявляемые к релейной защите.
1.Селективность или избирательность – это способность защиты отключить только поврежденный элемент сети. Нарушение селективности может привести к углублению аварии.
2.Чувствительность. Защита должна быть достаточно чувствительной к повреждению в конце защищаемой зоны в минимальном режиме работы системы при замыкании через дугу.
3.Быстродействие. Определяется опасностью развала энергосистемы. Защиты, время срабатывания которых не превышает 0,10,2 с., считаются быстродействующими.
4.Резервирование защиты. Помимо основной защиты каждый элемент должен иметь и резервную защиту.
5.Надежность. Обеспечивается правильным проектированием, правильным выбором устройств и проводов. Необходимо систематически проводить проверку.


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Напряжение сети: 110 кВ
Максимальная мощность КЗ: 5200 МВА
Длина ВЛ: 9.0 км (провод АС-150)
Трансформатор ГПП: ТДН-16000/110
Пусковой ток двигателя: 450 А
Ток трехфазного КЗ в точке установки ТТ: 25,1 кА





1. ВЫБОР ПЕРВИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Электроснабжение механического цеха осуществляется от однотрансформаторной подстанции 6/10 кВ с мощностью трансформатора 32000 кВА. В свою очередь, ТП 6/10 кВ питается по кабельной линии Ас-150, проложенной в земле, от вышестоящей двухтрансформаторной подстанции 110/6 кВ с трансформаторами мощностью 5500 кВА и 4000 кВА каждый, которая запитывается от энергосистемы по двухцепной воздушной линии АС-35.
На стороне 6 кВ ТП 6/10 кВ в качестве защитно-коммутационного оборудования установлены выключатели нагрузки с предохранителями серии ПКТ, на стороне 10 кВ - рубильники и предохранители серии ПН 2.
Конструкция силовой сети. Для приема и распределения электроэнергии в ремонтно-механическом цехе установлено 4 распределительных шкафа (ШР). Электроприемники запитываются от ШР проводом АПВ, проложенным в трубах в подготовке пола. В качестве аппаратов защиты от токов короткого замыкания применены предохранители серии ПН 2. Силовые сети 6 кВ выполнены кабелем Ас-150, проложенным в земле.
Характеристики сети:
Напряжение (Uc): 110 кВ
Максимальная мощность трансформаторов (SK.MAKC): 5500 МВА
Максимальная мощность трансформаторов (SK.MHH): 4000 МВА
Длина воздушной или кабельной линии: 6,0 км
Марка провода: Ас-150
Тип трансформатора: ТрДН-32000/110/10,5/10,5
Длина кабельных линий (КЛ1 и КЛ2): 300 м
Марка кабеля: А-3х240
Количество кабелей в линии: 2
Принципиальны схема приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема

Рисунок 2 – Выбор комплектов релейной зашиты

2. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ОПЕРАТИВНОГО ТОКА


Рисунок 3 – Схема токов КЗ

Рисунок 4 – Схема замещения

1. Расчет реактивного сопротивления трансформатора (Хтр)
Для расчета реактивного сопротивления трансформатора используем формулу:
Хтр​=100⋅Sном​Uk​%⋅UB2​​
Где:
Uk​% = 5% (потери напряжения в трансформаторе)
UB​ = 10 кВ (базовое напряжение трансформатора)
Sном​ = 16000 кВА (номинальная мощность трансформатора)
Подставляем значения:
Хтр​=100⋅16000/5⋅(102)​=1600000/500​=0,00015625Ом

2. Расчет реактивного сопротивления шины (Х1)
Для расчета реактивного сопротивления шины используем формулу:
Х1​=UСР2​/Х0​⋅L1​⋅UB2​​