Преобразование электрической схемы замещения,

Определение токов КЗ и остаточного напряжения

Сопротивления элементов схемы вместе с их обозначениями указываются на схеме замещения. Обычно каждый элемент обозначают дробно: в числителе ставят обозначение и номер элемента, а в знаменателе – значение сопротивления.

На схеме замещения указываются точки КЗ. Далее схему замещения необходимо преобразовать к простейшему виду относительно каждой точке КЗ, после чего находят результирующий ток КЗ. Ток КЗ, приведенный к базисному напряжению, равен:

, (6,16)

где U_б – базисное напряжение;

x_рез – результирующее сопротивление ветви преобразованной схемы замещения, приведенное к базисному напряжению.

По результирующему (суммарному) току в точке КЗ находят токи в отдельных ветвях схемы, которые и используются для выбора уставок релейной защиты. В таблице 6.1 приведены наиболее известные способы преобразования схем.

Таблица 6.1.

Схемы	Сопротивление элементов преобразованной схемы	Распределение токов в схеме до ее преобразования
До преобразования	После преобразования

Определение остаточного напряжения.

Остаточное напряжение на шинах подстанции при трехфазном КЗ в точке, удаленной от шин на сопротивление x_К (рис. 6.1) определяется по выражению

, (6.17)

где x_К – сопротивление от шин подстанции до точки КЗ;

I_К – ток по линии к точке КЗ.

Рис. 6.1. К определению остаточного напряжения

ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К курсовой работе по курсу

«МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ

ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ»

Задание на курсовую работу

В курсовых работах могут быть рассмотрены следующие вопросы:

1. Выбор и расчет защит линий электропередачи 110 - 220 кВ;

2. Выбор и расчет устройств защит трансформаторов подстанции;

3. Выбор и расчет устройств защит автотрансформатора с высшим напряжением 500 кВ;

4. Выбор и расчет защит блока генератор-трансформатор;

5. Выбор и расчет устройства защиты сборных шин электрической станции или подстанции.

Обычно в курсовой работе должны быть разработаны два или три

вопроса из перечисленных (по заданию преподавателя).

Вопросы 3 и 4 являются более сложными и предназначены, в основном, для студентов профиля «Релейная защита и автоматика электроэнергетических систем».

Исходные данные для выполнения курсовых работ приведены на схеме рис. 7.1. и в таблице 7. 1.

Таблица 7.1.

Для линии электропередач рекомендуется выбрать провод АС-185 или АС-240 (ЛЭП 110 кВ), АС-240 или АС-300 (ЛЭП 220 кВ). Удельное сопротивление линий и длительно допустимые токи приведены в [15], стр. 432 таблица 7.39 и стр. 428 таблица 7.35.

Рис.7.1. Схема участка сети для расчёта защит

Номер варианта выбирается по номеру студента в списке группы или по последней цифре номера зачетной книжки.

Пояснительная записка выполняется на листах формата А4.

Схемы и характеристики защит выполняются на листах формата А4 и включаются в пояснительную записку.

Методические указания.

2.1. Выбор и расчёт защит ЛЭП

а) Выбрать микропроцессорные устройства основной и резервной защит линий W1 и W2. Указать функции терминалов. Начертить схемы подключения защит.

б) Рассчитать уставки токовой отсечки и дистанционной защиты для комплектов защит 1, 2, 3 и 4 линии W1 и W2. Начертить характеристики защит. Расчет защит можно выполнить по настоящему методическому пособию. Принципы действия, характеристики и более подробные методы расчета микропроцессорных защит приведены в [4], [6], [17].

2.2. Выбор и расчет защит понижающего трансформатора подстанции.

а) Выбрать микропроцессорное устройство для защиты трансформатора подстанции. Указать функции терминала. Начертить схемы подключения защит.

б) Рассчитать уставки основной и резервных защит трансформатора. Начертить характеристику дифференциальной защиты.

Расчет защит можно выполнить руководствуясь настоящим методическим пособием или работами [7], [8], [11].

2.3. Выбор защит автотрансформатора подстанции

а) Выбрать схему электрических соединений подстанции с автотрансформаторами (автотрансформатором).

б) Выбрать микропроцессорные устройства для защиты автотрансформатора. Указать типы защит и схемы подключения. Описать порядок работы защит.

в) Рассчитать уставки основных и резервных защит. Расчет можно выполнить руководствуясь методическими пособиями [7], [8], [12], [14].

2.4. Выбор и расчет защит блока генератор – трансформатор

а) Выбрать микропроцессорный терминал защиты блока генератор-трансформатор. Начертить схему подключения защит, входящих в терминал.

б) Рассчитать уставки основных и резервных защит генератора, трансформатора и блока генератор – трансформатор. Начертить характеристики защит.

Расчет можно выполнить руководствуясь учебными пособиями [5], [18], [19] .

2.5. Выбор и расчёт защиты сборных шин электрической станции или подстанции.

а) Выбрать схему электрических соединений для сборных шин электростанции или подстанции. На ней указать шиносоединительные, обходные и секционные (если они есть) выключатели. Указать места установки трансформаторов тока.

б) Выбрать микропроцессорное устройство для защиты сборных шин. Начертить схему подключения защиты. Начертить структурную схему, указать составные части и органы и описать порядок работы защиты.

в) Рассчитать уставки дифференциальной защиты сборных шин. Начертить тормозную характеристику. Расчет можно выполнить по настоящему пособию, характеристики и схема подключения приведена в [5] и в [13].

2.6. Для выбора уставок защит необходимо провести расчет токов короткого замыкания (КЗ).

Рассчитывается периодическая составляющая тока трехфазного КЗ для момента времени t = 0.

Для расчета уставок защит линий W1 и W2 рассчитываются токи КЗ в начале, середине и конце каждой линий, причем в каждой точке КЗ токи рассчитываются отдельно от электрической станции и от системы.

Для расчета защит трансформатора и автотрансформатора необходимо рассчитать ток КЗ на шинах ВН, СН и шинах НН подстанции.

Для расчета защиты сборных шин необходимо знать суммарный ток КЗ на шинах станции (подстанции), а также наименьший ток КЗ от одного присоединения (режим опробования).

При расчете токов КЗ для линий можно учитывать только индуктивное сопротивление и принять x_уд = 0,4 Ом/км.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящее учебное пособие написано для помощи студентам при выполнении курсовой работы по курсу «Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики». В пособии приведены варианты заданий на курсовую работу, в которой требуется выбрать и рассчитать защиты линий электропередач напряжением 110 – 220 кВ, а также защиты электрооборудования электрических станций, подстанций и сборных шин.

В пособии рассмотрены принципы выполнения и методы расчета микропроцессорных защит элементов электрической системы, даны технические характеристики защит и справочные данные, необходимые для расчетов.

Пособие может также использоваться для практических занятий, самостоятельной работы и в дипломном проектировании.

Список рекомендуемой литературы:

1. Правила устройства электроустановок, 7-е изд. – М.: Изд. НЦ ЭНАС, 2004 – 926 с.

2. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.3. Производство и распределение электрической энергии / Под общ.ред.профессоров МЭИ – 9-е изд. – М.: Изд-во МЭИ, 2004 – 964 с.

3. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А, 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 ÷ 220 кВ. Схемы. Расчеты. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

4. Шелушенина О.Н. Релейная защита электроэнергетических систем. Принципы выполнения защит. Защиты линий электропередач: учебное пособие / Шелушенина О.Н., Добросотских И.И., Синельникова С.Н., Ведерников А.С. – Самара: СамГТУ, 2010 – 236 с.

5. Шелушенина О.Н. Релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин: учеб.пособ./ О.Н.Шелушенина, П.А.Кулаков, Л.Г.Мигунова, М.О.Скрипачев – Самара: СамГТУ, 2011 – 224 с.

6. Кулаков П.А. Защита линий электропередач. Релейная защита воздушных линий 110 – 220 кВ: учебное пособие / Кулаков П.А., Шелушенина О.Н. – Самара: СамГТУ, 2008 – 100 с.

7. Шелушенина О.Н. Микропроцессорные защиты трансформаторов, автотрансформаторов и двигателей: учеб.пособие / О.Н.Шелушенина, А.С.Ведерников, И.И.Добросотских, М.О.Скрипачев.–Самара:СамГТУ, 2012 – 240 с.

8. Рекомендации по выбору уставок шкафа типа ШЭ2607 041 - защиты трансформаторов, ШЭ2607 042 и ШЭ2710 542 - защиты автотрансформаторов, ШЭ2710 541 - защиты шунтирующего реактора.

ЭКРА.656.453.026 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА», 2009.

9. Шкафы защиты линии и автоматики управления линейными выключателями типов ШЭ2607 011 021 ШЭ2607 012 021: руководство по эксплуатации. ЭКРА.656.453.022 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА», 2002.

10. Руководящие указания по релейной защите. Вып.12. Токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю линий 110-500 кВ. Расчеты. М.: Энергия, 1980.- 88 с.

11. Шкаф защиты трансформатора типа ШЭ2607 041: руководство по эксплуатации. ЭКРА.656.453.031 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА» 2003.

12. Шкаф защиты автотрансформатора типа ШЭ2607 042: руководство по эксплуатации. ЭКРА.656.453.032 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА» 2005.

13. Шкаф защиты сборных шин напряжением 110-220 кВ типа ШЭ2607 061: руководство по эксплуатации. ЭКРА.656.453.034 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА» 2003.

14. Шкаф резервной защиты трансформатора (автотрансформатора) 110-220 кВ и автоматики управления выключателями типа ШЭ2607 071: руководство по эксплуатации. ЭКРА.656.453.028 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА» 2005.

15. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учебное пособие для вузов. 4-е издание. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

16. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания / Под ред. Б.Н.Неклепаева. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 152 с.

17. Шкаф дифференциально-фазной защиты типа ШЭ2607 081: руководство по эксплуатации. ЭКРА.656.453.029 РЭ – Чебоксары: НПП «ЭКРА», 2003.

18. Добросотских И.И., Кулаков П.А., Шелушенина О.Н. Релейная защита блока генератор – трансформатор: Учеб.пособие. – Самара. СамГТУ, 2008 – 142 с.

19. Цифровые защиты генераторов, трансформаторов и блоков генератор – трансформатор электростанций. ЭКРА.656 116.166.ТО. – Чебоксары: НПП «ЭКРА». 2005.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ ШКАФОВ ТИПА ШЭ2607 011.021 и ШЭ2607 012.021 ФИРМЫ «ЭКРА» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. РАСЧЕТ СТУПЕНЧАТЫХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ 110 – 220 кВ . . . . 14

2.1. Расчет дистанционной защиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2. Пример расчета дистанционной защиты типа ШЭ2607 021 . . . . . 21

2.3. Расчет токовой отсечки без выдержки времени от междуфазных

КЗ для линий с двухсторонним питанием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3. ВЫБОР ОСНОВНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 110 – 220 кВ . . . . . . . . . . . . 36

4. РАСЧЕТ ЗАЩИТ ТРАПНСФОРМАТОРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.1. Методика выбора уставок дифференциальной защиты

трансформатора шкафа ШЭ2607 041 фирмы «ЭКРА» . . . . . . . . 38

4.2. Пример расчета дифференциальной токовой защиты понижающего трансформатора подстанции (защиты шкафа ШЭ2607 041) . . . . 50

4.3. Защиты трансформаторов от сверхтоков при внешних КЗ и перегрузок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.4. Пример расчета защит от сверхтоков при внешних КЗ трансформатора понижающей подстанции (защиты шкафа ШЭ2607 041) . . 62

4.5. Расчет защит от перегрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.1. Микропроцессорная защита сборных шин типа ШЭ2607 061 . . 67

5.2. Расчет микропроцессорной защиты сборных шин . . . . . . . . . . 70

5.3. Пример расчета микропроцессорной защиты сборных шин . . . 73

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА

УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.1. Принимаемые допущения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.2. Составление схемы замещения и определение сопротивлений

отдельных элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7. ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

ПО КУРСУ «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ

ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

1. Задание на курсовую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2. Методические указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

ОГЛАВЛЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96