ВВЕДЕНИЕ
Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами кибернетического типа, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются 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.
Задачей изучения дисциплины является овладение принципами построения устройств релейной защиты и автоматики, их схемами, а также особенностями применения этих устройств в различных системах электроснабжения; приобретения навыков самостоятельного решения инженерных задач по расчету и выбору параметров устройств релейной защиты и автоматики конкретного элемента системы электроснабжения и в регулировке этих устройств.
Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами в предшествующих дисциплинах: Теоретические основы электротехники, Электрические машины, Электрические системы и сети, Промышленная электроника и информационно-измерительная техника, Электрические станции и подстанции систем электроснабжения, Переходные процессы в системах электроснабжения. В свою очередь, знания, полученные по Релейной защите и автоматике, являются основой для изучения дисциплины по электроснабжению.
В курсовой работе на основе параметров нормального и аварийного режимов заданной системы электроснабжения студенты выбирают с учетом требований ПУЭ устройства защиты и автоматики, определяются их параметры срабатывания, чувствительность и селективность. Все схемы релейной защиты и автоматики должны быть вычерчены согласно действующих ГОСТов. Положение контактов реле, а также контактов других коммутационных аппаратов на принципиальных схемах релейной защиты соответствуют обеспеченному состоянию аппарата.
В конце настоящего пособия указана литература, изданная до 1991 года. Студентам необходимо самостоятельно обращаться к новейшим источникам технической информации, обязательно делая в тексте пояснительной записки ссылки на используемую литературу.
1. Методические указания и задания на курсовую работу
Выбор варианта задания на курсовую работу производится из табл. 1-4 по трем признакам: первой букве фамилии, последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки. Варианты выполняемой расчетной работы указанные в табл.5, выбираются по первой букве фамилии студента.
1.1. Порядок выполнения курсовой работы
1.1.1. Пользуясь ПУЭ и табл. П6 настоящего пособия необходимо выбрать объем и перечень релейной защиты и автоматики следующих элементов системы электроснабжения предприятия (рис. 1-4) с учетом, что потребители относятся к I и II категориям:
1) ЛЭП 35-220 кВ;
2) кабельных линий 6-10 кВ;
3) трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП);
4) цеховых трансформаторов (ТП);
5) синхронных и асинхронных двигателей (СД и АД);
6) трансформаторов электродуговых печей (ДСП);
7) трансформаторов полупроводниковых преобразовательных подстанций (КПП);
8) конденсаторных батарей (ККУ).
Например согласно ПУЭ на трансформаторах ГПП мощностью 6,3 МВА устанавливаются следующие виды защит и автоматики:
1) Продольная дифференциальная токовая защита 
;
2) Газовая защита 
;
3) Максимальная токовая защита на стороне высшего напряжения с одной или двумя выдержками времени 
;
4) Токовая защита от перегрузок с действием на сигнал 
;
5)
| РПНН |
На секционном выключателе сборных шин 6-10 кВ:
1)
| Т |
| АВР |
2) АВР секционного выключателя
Выбранный объем релейной защиты и автоматики элементов системы указать на однолинейной схеме электроснабжения (рис. 1-4) условным обозначением.
1.1.2.Для элементов системы электроснабжения, указанных в табл. 3 отмеченных знаком «+» и их техническим данным табл. 1-2, П1-П6, выбрать и начертить полные принципиальные схемы защит, произвести расчет уставок токовых, дифференциальных реле, чувствительность защит, выдержки времени максимальных токов защит (МТЗ). После завершения всех расчетов необходимо построить карту селективности токовых защит /1/.
1.1.3.Начертить полную принципиальную схему одной из применяемых схем автоматики (АВР, АПВ, РПН, АРВ, АРКОН), выбрать уставки их срабатывания и кратко описать их значение и принцип работы.
При выполнении курсовой работы рекомендуется использовать типовые схемы защит, автоматики и методику расчета, указанные в современной учебной и справочной литературе /2, 3, 4/. Для расчета токовых отсечек, дифференциальной защиты трансформатора ГПП и проверки выбранных токов защит по чувствительности необходимо предварительно произвести расчет токов трехфазного и двухфазного коротких замыканий в точках К2-К4. Методику расчета токов короткого замыкания позаимствовать из учебников по дисциплине «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах» /5/.
При составлении схем замещения следует учитывать, что секционные выключатели сборных шин ГПП, ГРП и РП в нормальном режиме питания выключены и питающие линии и трансформаторы ГПП работают раздельно, а сопротивление системы или ТЭЦ до точки К1 определяется по выражению:
(1.1)
или в относительных единицах:
(1.2)
(1.3)
где x C – индуктивное сопротивление системы;
xO – относительное индуктивное сопротивление системы;
Sс, SТЭЦ , Sб, Sкз1 - мощности, соответственно, - системы, ТЭЦ, базисная мощность, мощность короткого замыкания в точке К1;
U ср – среднее напряжение линии.
В расчетах токов короткого замыкания можно пренебречь активным сопротивлением ЛЭП, кабельных линий, цеховых трансформаторов, синхронных и асинхронных двигателей, если:
Двухфазный ток короткого замыкания для проверки чувствительности токовых защит определяется из выражения:
Однофазный ток замыкания на землю в сетях 6-10 кВ принять условно в пределах 8-15 А.
Для расчета токовых защит ток нагрузки можно выбрать по номинальной мощности защищаемого элемента (трансформатора, двигателя), допустимому току кабельной линии, а максимальный ток с учетом эксплуатационных перегрузок (или тока самозапуска) увеличить в 2-3 раза. Трансформаторы тока выбрать в 1,5-2,0 раза больше номинального тока защищаемого элемента. Карта селективности строится для токовых защит (МТЗ и ТО), при этом производится графическое согласование /3/ время-токовых характеристик защит последовательных элементов системы электроснабжения напряжением 0,4(0,69)+6(10)+35(220) кВ.
При выборе выдержки времени МТЗ цеховых трансформаторов учесть, что время действия селективного автомата А при к.з. на стороне 0,4-0,69 кВ равно tА=0,25-0,4 с, а ступень выдержки времени Δt=0,5-0,7 с.
Для питания трансформаторов КПП, электродвигателей принять длину кабелей в пределах 200-500 м, а сечение по допустимому току нагрузки кабеля марки ААБ-6(10)-(3х95+3х150).
Оформление курсовой работы должно удовлетворять общепринятым требованиям /6, 7/. В объем выполняемой курсовой работы входит пояснительная записка со схемами защиты и автоматики в пределах 15-20 страниц.
Пояснительная записка выполняется от руки чернилами и представляет собой текстовую часть курсовой работы, оформленную в виде переплетенной брошюры. Записка начинается титульным листом (форма 1), на котором указывается тема курсовой работы, фамилии и подписи руководителя и исполнителя. За титульным листом следует задание с исходными данными, оглавление, введение, основное содержание работы, выводы. список используемой литературы.
Схемы релейных защит и автоматики выполняются в карандаше на чертежной или миллиметровой бумаге с соблюдением действующих ГОСТов на листах формата А4 и вкладываются в записку.
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию.
Орский филиал Оренбургского Государственного Технического Университета
Кафедра электропривода и электротехнических дисциплин
Курсовая работа
по дисциплине «Релейная защита и автоматика»
Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения предприятий
Студент:
Группа:
Номер зачетной книжки:
Руководитель работы:
Орск 199_г.
Технические данные элементов схем электроснабжения
Таблица 1
| Первая буква фамилии студента А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, Л, М, Н, О | |||||||||||
| Последняя цифра но-мера зачетной книжки | |||||||||||
| Схема электроснабже-ния рис. | |||||||||||
| Мощность системы МВА | ∞ | ∞ | ∞ | ||||||||
| Мощность к.з. системы в т. К1, МВА | |||||||||||
| Напряжение системы, кВ | |||||||||||
| Мощность трансфор-матора ГПП, МВА | 6,3 | ||||||||||
| Высоковольтные асинхронные, син-хронные двигатели, кВт | |||||||||||
| Трансформатор элек-тродуговой печи, кВА | |||||||||||
| Кабельная линия ГПП –РП1 ААБ 10(6)-(3-240), км | 1,0 | 0,8 | 2,0 | 1,4 | 1,7 | 1,1 | 1,5 | 1,6 | 1,2 | 2,0 |
Таблица 2
| Первая буква фамилии студента А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, Л, М, Н, О | |||||||||||
| Последняя цифра но-мера зачетной книжки | |||||||||||
| Схема электроснабже-ния рис. | |||||||||||
| Напряжение на сбор-ных шинах ГПП, кВ | 10,5 | 6,3 | 10,5 | 6,3 | 10,5 | 6,3 | 10,5 | 6,3 | 10,5 | 6,3 | |
| Мощность цеховых трансформаторов, кВА | |||||||||||
| Напряжение вторич-ное цеховых транс-форматоров, кВ | 0,69 | 0,4 | 0,4 | 0,69 | 0,4 | 0,4 | 0,69 | 0,69 | 0,4 | 0,4 | |
| Асинхронные двига-тели низковольтные, кВт (М1/М2) | 18,5 | 7,5 | 7,5 | ||||||||
| Трансформатор КПП ТМРУ-6(10) кВ, кВА | |||||||||||
| Конденсаторная ба-тарея ККУ 6(10) кВ, квар | |||||||||||
| Расстояние от под-станции системы до ГПП предприятия, км |
Таблица 3
| Первая буква фамилии студента П, Р, С, Т, У, Ф, Х, Ц, Ч, Ш, Щ, Э, Ю, Я | |||||||||||
| Последняя цифра но-мера зачетной книжки | |||||||||||
| Схема электроснабже-ния предприятия, рис. | |||||||||||
| Мощность ТЭЦ, МВА | |||||||||||
| Мощность к.з. сис-темы в т. К1, МВА | |||||||||||
| Напряжение ТЭЦ, кВ | 6,3 | 6,3 | 10,5 | 10,5 | 10,5 | 6,3 | 6,3 | 10,5 | 6,3 | 10,5 | |
| Мощность цеховых трансформаторов, кВА | |||||||||||
| Вторичные напря-жения цеховых подстанций, кВ | 0,69 | 0,4 | 0,69 | 0,69 | 0,4 | 0,69 | 0,69 | 0,69 | 0,4 | 0,4 | |
| Высоковольтные асинхронные, синхронные двигатели, кВт | |||||||||||
| Ток (А) и реак-тивное сопро-тивление (Ом) реактора РБА-6(10) кВ | 0,22 | - | 0,22 | - | 0,25 | - | 0,35 | - | 0,22 | - |
Таблица 4
| Первая буква фамилии студента П, Р, С, Т, У, Ф, Х, Ц, Ч, Ш, Щ, Э, Ю, Я | |||||||||||
| Последняя цифра но-мера зачетной книжки | |||||||||||
| Схема электроснабже-ния предприятия, рис. | |||||||||||
| Асинхронные двигатели 0,4(0,69) кВ, кВт (М3/М4) | 7,5 | 18,5 | |||||||||
| Трансформатор ДСП электродуго-вой печи, кВА | |||||||||||
| Конденсаторная батарея ККУ-6(10) кВ, квар | |||||||||||
| Кабельная линия КЛ1 (ТЭЦ-ГРП1) 3ААБ-6(10)-(3x240), км | 3,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 4,0 | 4,5 | 3,0 | |
| Кабельная линия КЛ2 (ГРП1-ГРП2) 2ААБ-6(10)-(3x185), км | 1,5 | 2,0 | 0,8 | 1.0 | 1,1 | 1,3 | 0,6 | 0,7 | 1,6 | 2,5 |
Таблица 5
Перечень элементов схемы электроснабжения, требующих расчета РЗиА.
| Первая буква фамилии студента | А,Б | В,Г, Л | Д,Е, О | Ж, З, М | И, К, Н | П, Р | Т, У, Ч | Ф, С, Э | Х, Ц, Ю | Ш, Щ, Я | |
| Трансформатор ГПП | + | + | + | + | + | ||||||
| Цеховой трансформатор | + | + | + | + | + | ||||||
| Трансформатор электродуговой печи | + | + | + | + | |||||||
| Трансформатор КПП | + | + | |||||||||
| Высоковольтные асинхронные и синхронные двигатели | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| Низковольтные асинхронные двигатели | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| Конденсаторная батарея | + | + | + | + | |||||||
| Кабельная линия КЛ1, КЛ2 (ТЭЦ-ГРП1, ГРП1-ГРП2, ГПП-РП1, ГРП1-ГРП2) | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
