Розрахунок струмового захисту нульової послідовності

Розрахунок дистанційного захисту лінії. Схема з'єднання обмоток усіх трансформаторів. Фазна напруга систем. Схема заміщення зворотної та нульової послідовностей. Розрахунок першого ступеня ТЗНП. Метод прямого моделювання. Розрахунок II та III ступенів ТЗНП.

Некомерційне акціонерне товариство

Алматинський університет енергетики та зв'язку

Кафедра електропостачання промислових підприємств

з дисципліни: Мікропроцесорні реле та сучасні системи захисту мереж високої напруги»

на тему: Розрахунок струмового захисту нульової послідовності

1. Завдання та вихідні дані

Здійснити розрахунок дистанційного захисту лінії та накреслити карту селективності дистанційних захистів.

Л1: l = 23 км; xуд = 0,38 Ом/км; x0 = 1,25 Ом/км;

Л2: l = 11 км; xуд = 0,43 Ом/км; x0= 1,4 Ом/км;

Л3: l = 28 км; xуд = 0,4 Ом/км; x0 = 1,5 Ом/км;

Л4: l = 35 км; xуд = 0,37 Ом/км; x0 = 1,1 Ом/км;

Л5: l = 19 км; xуд = 0,44 Ом/км; x0 = 1,2 Ом/км;

Схема з'єднання обмоток всіх трансформаторів/?;

Малюнок 1 - Схема електричної мережі

2. Розрахункова частина

2.1 Розрахунок параметрів комплексної схеми

ТЗНП розраховується за струмом 3I0 , а розрахунку нульових струмів необхідно застосовувати комплексні схеми однофазного і двофазного КЗ на грішну землю. Комплексні схеми включають схеми заміщення прямої, зворотної і нульової послідовностей.

Розрахунок можна провести у відносних чи іменованих одиницях. Використовуємо спосіб іменованих одиниць. Для цього всі елементи схеми повинні бути приведені до однієї базової напруги, за базисну напругу приймаємо UБАЗ = 115 кВ.

Схема заміщення прямої послідовності

Фазна напруга систем

де - заданенапруга системи,

- Середня напруга елемента системи;

де - Коефіцієнт, що враховує положення РПН (+16%)

де - півдіапазону регулювання РПН

Схема заміщення зворотної послідовності

Так як параметри розрахунку опорів зворотної послідовності елементів не задані, можна прийняти, для всіх елементів.

Схема заміщення нульової послідовності

де – середня напруга елемента системи;

2.2.1 Розрахунок першого ступеня ТЗНП

де - Коефіцієнт надійності

Рисунок 2 – Схема заміщення для розрахунку ТЗНП

КЗ на землю може бути двох видів: однофазний КЗ на землю та двофазний КЗ на землю, відповідно з'являються 2 умови:

Для визначення нульових струмів використовуємо метод прямого моделювання. Складаємо комплексні схеми, які складаються із схем заміщення прямої, зворотної та нульової послідовностей.

Малюнок 3 – Однофазне КЗ

Малюнок 4 - Двофазне КЗ

З двох умов вибирається більший струм, і для цього значення розраховується струм спрацьовування першого ступеня

2.2.2 Розрахунок другого ступеня ТЗНП

Другий ступінь має відбудовуватись від швидкодіючих захистів суміжних приєднань, тобто з'являються дві умови:

1) Відбудова від першого ступеня ТЗНП Л3;

2) Відбудова від першого ступеня ТЗНП Л5.

Малюнок 5 - Однофазне КЗ

Малюнок 6 - Двофазне КЗ

Струм, що протікає в місці установки захисту лінії Л2 при КЗ в кінці першого ступеня захисту лінії Л3 визначається за допомогою моделювання.

Для цього складається комплексна схема у програмі-симуляторі. При цьому замість резистора вЯк опір лінії Л3 використовується потенціометр. Середня точка потенціометра використовується як точка КЗ, що переміщається. Проводиться підбір опору ділянки від початку лінії Л3 до кінця зони першого ступеня. Змінюючи опір потенціометра, контролюються показання амперметра, встановленого на початку лінії Л3. Коли середня точка потенціометра стане наприкінці першої зони захисту лінії Л3, амперметр повинен показувати струм рівний . Після цього можна фіксувати показ амперметра встановленого на початку лінії Л2 і це буде шуканий струм, далі розраховується.

Схема, що збирається у програмі-симуляторі, показано малюнку 7. У цій схемі опір лінії Л3 розбито на частини - потенціометр і резистор. Це зроблено для точного моделювання. Сумарно вони рівні опору ХЛ3, резистор становить 60%, а потенціометр - 40%.

Малюнок 7 - Комплексна схема для знаходження.

дистанційний захист трансформатор напруга

За другою умовою розрахунок виконується аналогічно, необхідно розрахувати струм спрацьовування першого ступеня лінії Л5 - потім знайти кінець зони спрацьовування , змоделювати в цій точці КЗ на землю і визначити, який струм протікає через комплект захисту лінії Л2, за цим значенням розрахувати струм спрацьовування другого ступеня лінії Л2.

Малюнок 8 - Однофазне КЗ

Малюнок 9 - Двофазне КЗ

Комплексна схема для визначення струму, що протікає в місці установки захисту лінії Л2 при КЗ в кінці зони першого ступеня захисту лінії Л5 показана на малюнку 10 тільки для випадку двофазного КЗ на землю.

Малюнок 10 - Комплексна схема для визначення струму, що протікає в місці встановлення захисту лінії Л2

Із двох умов вибирається найбільше:

Перевірка чутливостідругого ступеня

Чутливість другого ступеня ТЗНП перевіряється по однофазному КЗ в кінці лінії, що захищається в мінімальному режимі енергосистеми.

Чутливість не задовільна, це означає, що другий ступінь ненадійно захищає кінець лінії Л2, тому наступний ступінь ТЗНП має відбудовуватися від другого ступеня суміжної лінії.

У даній розрахунково-графічній роботі навіть якщо коефіцієнт чутливості другого ступеня незадовільний розрахунок продовжуватиме далі, тому переходимо до вибору витримки часу.

Витримка часу другого ступеня

Витримка часу другого ступеня приймається рівного ступеня селективності

Зазвичай = 0,35-0,5 с.

2.2.3 Розрахунок третього ступеня ТЗНП

Третій ступінь відбудовується від струму небалансу, що виникає у фільтрі 3I0, до якого підключається ТЗНП. Найбільше значення струм небалансу має при протіканні трифазного струму КЗ, точка КЗ береться за трансформатором на протилежній підстанції.

У цьому розрахунку точка КЗ за трансформатором Т2. Складається схема заміщення прямої послідовності трифазного КЗ. Амперметр розміщується у місці встановлення захисту лінії Л2. Схема, що збирається у програмі-симуляторі, показана на малюнку.

Малюнок 11 - Cхема заміщення прямої послідовності для трифазного КЗ за трансформатором Т2

де = 1,25 - коефіцієнт надійності;

де = 0,1 – похибка трансформаторів струму;

= 1 - коефіцієнт аперіодичної складової;

= 0,5 – коефіцієнт однотипності трансформаторів струму.

де - струм, що протікає через комплект захисту при однофазному КЗ в кінці зони резервування.

Третій ступінь повинен надійно відчувати КЗ на землю в кінці всіх суміжних ліній, перевірку проводять за найдовшою суміжноюлінії.

Найдовша суміжна лінія Л3 – 28 км. Складається комплексна схема для однофазного КЗ кінці лінії Л2. Амперметр розташований у місці установки ТЗНП Л2. Енергосистема у мінімальному режимі. Схема у програмі-симуляторі показано малюнку.

Малюнок 12 – Комплексна схема заміщення для однофазного КЗ в кінці лінії Л2

В результаті моделювання отримуємо

Витримку часу третього ступеня приймають за зустрічно-ступінчастим принципом (аналогічно МТЗ) на ступінь селективності більше витримки часу третього ступеня суміжної лінії. Якщо суміжних ліній кілька, то до уваги береться та лінія, у якої третій ступінь захисту має найбільший час спрацьовування. Лінія Л2 має дві суміжні лінії Л3 та Л5. Л5 закінчується трансформатором Т4, а за лінією Л3 йде Л4 і далі система, в якій можуть бути лінії, тому витримка третього ступеня Л2 за зустрічно-ступінчастим принципом буде більшою. Оскільки даних про витримки часу немає, приймаємо:

витримка часу третього ступеня Л1 = 0,8;

витримка часу третього ступеня Л3 = 0,8 + 0,5 = 1,3 с;

витримка часу третього ступеня Л2 = 1,3 + 0,5 = 1,8 с.

2.3 Розрахунок струмів спрацьовування реле ступенів ТЗНП

ТЗНП підключається до лінії через фільтр, зібраний з трансформаторів струму, тому уставки спрацьовування реле ТЗНП повинні задаватися у вторинних струмах.

де - Коефіцієнт трансформації трансформаторів струму.

можна вибрати за заданим максимальним робочим струмом лінії = 400 А, вибираємо = 400 / 5 = 80.

2.4 Побудова карти селективності ТЗНП

Карта селективності показує відносну селективність релейних захистів мережі, їх узгодження, можливість резервної дії.

Карта селективності ТЗНП показано малюнку.

Перед побудовою карти селективності необхідно розрахувати криві ліній Л3, Л2 та Л5. Для цього у схемі моделі опору цих ліній замінюються потенціометрами, на початку кожної встановлюється амперметр. Переміщаючи середню точку потенціометра фіксують показання амперметрів і будують криві струмів. Після побудови кривих відкладаються струми спрацьовування захисту. Точки перетину кривих і струмів спрацьовування показують, де закінчуються зони дії ступенів.

Вниз від цих точок опускаються перпендикуляри на графік витримок часу захисту, і прокреслюються щаблі ТЗНП. Перші щаблі немає витримок часу, але з наочності їх зображують з невеликим відступом від осі.

Малюнок 13 - Карта селективності ТЗНП

У даній розрахунково-графічній роботі було здійснено розрахунок струмового захисту нульової послідовності. Розрахунок було зроблено в іменованих одиницях. У ході роботи були розраховані первинні та вторинні струми першого, другого та третього ступенів ТЗНП, які забезпечують необхідну чутливість. Побудовано карту селективності ТЗНП, яка графічно відображає області захисту ліній, а також можливе резервування захисту.

1. Н.М. Арістанов, Л.А. Уткін. «Основи проектування релейного захисту.»Методичні вказівки до виконання розрахунково – графічних робіт № 1,2,3 для студентів усіх форм навчання спеціальності 050718 – Електроенергетика. – Алмати, 2008р.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейний захист енергетичних систем. - М: Енергоатоміздат, 1998.

. Релейний захист понижувальних трансформаторів та автотрансформаторів 110-500 кВ. Розрахунки. Керівні вказівки щодо релейного захисту. Випуск 13Б. - М: Енергоатоміздат,1985.

Подібні документи

Розробка релейного захисту від усіх видів ушкодженьтрансформатор для кабельних ліній. Визначення доцільності встановлення спеціального захисту нульової послідовності. Розрахунок захисту кабельної лінії трансформатора. Побудова графіка селективності.

Пристрій захисту від помилок на основі системи із зворотним зв'язком. Вибір коду, що коригує, в системі з РОС. Тимчасові діаграми роботи системи. Розрахунок ймовірностей випадання, вставок та стирань. Проектування структурних схем кодера та декодера.

Силова схема перетворювача. Значення випрямленої напруги. Побудова тимчасової діаграми. Вибір тиристора. Розрахунок синхронізуючого пристрою. Синхронізуючий пристрій трифазної схеми випрямлення з нульовою точкою. Розрахунок інтегратора.

Структурна схема передавача. Електричні розрахунки режимів та елементів кінцевого каскаду. Розрахунок параметрів штирьової антени. Конструкторський розрахунок елементів кінцевого ступеня. Призначення всіх елементів принципової схеми радіопередавача.

Проект релейного захисту та автоматики лінії "Пушкіно - Південний II ланцюг", відпайкових підстанцій Приволзьких електричних мереж "Саратовенерго". Розрахунок параметрів мережі. Облік тросів для розрахунку параметрів нульової послідовності. Розрахунок параметрів відпайок.

Структурна схема передавача, розрахунок кінцевого каскаду. Еквівалентна схема вхідного опору транзистора у схемі з ОЕ. Розрахунок узгоджувального пристрою, вихідного фільтра. Конструктивний розрахунок котушок індуктивності. Розрахунок блокувальних елементів.

Розрахунок установок релейного захисту, автоматики на базі лінійки мікропроцесорних пристроїв релейного захисту Micom виробництва компанії Areva. Диференційний захист трансформаторів, батарей статичних конденсаторів. Обладнання автоматики для енергосистем.

Схема керованого випрямляча.Основні параметри випрямляча у керованому режимі. Вибір захисту тиристорів від перевантажень за струмом та напругою. Розрахунок стабілізатора напруги, випрямлячів. Моделювання випрямляча, розрахунок джерела живлення.

Розрахунок вхідного каскаду широкосмугового підсилювача. Розрахунок нижньої та верхньої граничної частоти. Розподіл частотних спотворень. Схема регулювання посилення. Розрахунок параметрів зворотний зв'язок. Топологія елементів широкосмугового підсилювача потужності.

Структурна схема підсилювача з одноканальним зворотним зв'язком. Вибір та розрахунок режиму роботи вихідного каскаду. Розрахунок необхідного значення глибини зворотний зв'язок. Визначення числа каскадів підсилювача. Вибір транзисторів попередніх каскадів.