Тимофеев Е.А. Б1ЭЛЭТз51 131455 2018 9


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Электроснабжение и Электротехнология»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»
Семестр 9 учебный год 2017/2018
Вариант 535
Выполнил студент 5 курса
Форма обучения заочная
Институт ИнЭТС
Группа б1-ЭЛЭТз51
Номер зачетной книжки 131455
Ф.И.О. Тимофеев Егор Алексеевич
Подпись студента _____________
Проверил:д.т.н., проф. Степанов С.ф.
Отметка о зачете _________________________
Подпись преподавателя ___________________
Саратов 2018
СОДЕРЖАНИЕ
TOC \o "1-3" \h \z \u ЗАДАНИЕ PAGEREF _Toc501379897 \h 31.ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ PAGEREF _Toc501379898 \h 61.1. Определение рабочих токов PAGEREF _Toc501379899 \h 61.2. Выбор защитных аппаратов PAGEREF _Toc501379900 \h 71.2.1 Выбор автоматического выключателя FA1 PAGEREF _Toc501379901 \h 71.2.2 Выбор автоматического выключателя FA2 PAGEREF _Toc501379902 \h 81.2.3 Выбор предохранителя F1 PAGEREF _Toc501379903 \h 91.2.4 Выбор предохранителя F3 PAGEREF _Toc501379904 \h 92.РАСЧЁТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ СЕТИ PAGEREF _Toc501379905 \h 102.1 Трёхфазное к.з. PAGEREF _Toc501379906 \h 102.2 Двухфазное к.з. PAGEREF _Toc501379907 \h 142.3 Однофазное к.з. PAGEREF _Toc501379908 \h 143.Уставки срабатывания защит PAGEREF _Toc501379909 \h 173.1. Автоматический выключатель FA1 PAGEREF _Toc501379910 \h 173.2. Автоматический выключатель FA2 PAGEREF _Toc501379911 \h 193.3. Предохранитель F1 PAGEREF _Toc501379912 \h 193.4 Предохранитель F3 PAGEREF _Toc501379913 \h 204.ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЯ-ТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫБРАННЫХ ЗАЩИТ PAGEREF _Toc501379914 \h 21СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ PAGEREF _Toc501379915 \h 23
ЗАДАНИЕСХЕМА №5
Выбрать указанные в номере варианта защитные аппараты и проверить их по условиям селективности и чувствительности. Выбранные защитные аппараты можно не проверять на термическую и динамическую стойкость токам короткого замыкания. Если выбранные защитные аппараты не удовлетворяют требованиям селективности или чувствительности, можно изменять сечения проводов и кабелей, изменять схему электроснабжения потребителей, т. е. принимать все необходимые меры для обеспечения селективности и чувствительности защиты. Электродвигатели принять асинхронные, с короткозамкнутым ротором. Двигатели управляются (включаются и отключаются) магнитными пускателями. Главные контакты пускателей включены в начале линий. Если линии или электродвигатели защищаются плавкими предохранителями, то в качестве коммутационного аппарата принимаются рубильники. Трансформаторы тока установлены на выводах 0,4 кВ питающего трансформатора. Номинальный первичный ток трансформаторов тока соответствует номинальной мощности силовых трансформаторов. Номинальное напряжение силовых трансформаторов принято равным 10/0,4 кВ.
Необходимо выбрать аппараты защиты: 3: FA1, FA2, F1 ,F3

Рисунок 1 – Схема сети
Исходные данные:
Параметры сети даны в таблицах 1-4.
Таблица 1 – Параметры электродвигателей М1-М5
Pном, кВт cos , % kп tп, с
М1 25 0,78 82 5,5 6
М2 40 0,92 90.1 5 6
М3, М4 4,0 0,85 89 6 5
М5 1,5 0,8 82 6,5 10
Все двигатели асинхронные, с короткозамкнутым ротором.
В таблице 1 обозначены: Рном – номинальная мощность, кВт; cos – коэффициент мощности двигателя; – КПД, %; kп – кратность пускового тока; tп – время пуска, с.
Таблица 2 – Параметры линий и шинопровода
Сечение, мм2 Длина, м
Л1 325 20
Л2 316 68
Л3 335 40
Л4, Л5 36 20
Л6 36 45
I, A l2 l3
ШРА-64-400 320 35 35
Таблица 3 – Трансформатор 10/0,4 кВ и питающая система
Трансформатор Т1
Sном, кВА Uк, % x0т, мОм r0т, мОм Сх. соед. обмоток Система
Xс/Xт
630 5,5 96,2 30,3 Y0 0,4
1.ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ1.1. Определение рабочих токовНоминальные и пусковые токи двигателей:


Результаты расчётов занесены в таблицу 4.
Таблица 4 – Расчёт номсинальных и пусковых токов двигателей
  Iм, А Iм.п, А
М1 59,39 326,63
М2 73,32 366,58
М3, М4 8,03 48,20
М5 3,47 5,21
LINK Excel.Sheet.12 "C:\\Users\\001-01\\YandexDisk\\Релейка 2018\\523.xlsx" Лист3!R11C1:R15C3 \a \f 5 \h \* MERGEFORMAT

Номинальный ток трансформатора Т1:


Ток линии Л1:


Ток шинопровода ШМА1-l1=320 А.
Ток через выключатель FA1:


1.2. Выбор защитных аппаратовFA1 – Селективный автоматический выключатель серии А3790.
FA2 – Селективный автоматический выключатель серии А3790.
F1 – Предохранитель ППН-33-Х3.
F3 – Предохранитель ППН-33-Х3.
1.2.1 Выбор автоматического выключателя FA1Рабочий ток сети равен:
IFA1=339,54 А
Технические параметры выключателя [1].
Тип выключателя: А3793Б.
Номинальный ток выключателя:
Iном.а = 630 А;
Номинальный ток расцепителя:
Iном.р = (0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1)*Iном.а = 0,8*630=504 А;
Ток срабатывания по перегрузке: (1,1250,075)* Iном.р
Ток срабатывания при к.з.:
Iк=( 1,5; 2; 3; 4; 5; 7; 8; 9; 10; 12)* Iном.р
Ток срабатывания при однофазном к.з.
Iо=( 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1)*Iн
Время срабатывания при перегрузке
Тп= мгн (≤0,25); 4; 8; 12; 16 с;
Время срабатывания при коротком замыкании
Тк= (0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7) с;
Время срабатывания при однофазном коротком замыкании
То=( 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9) с.
1.2.2 Выбор автоматического выключателя FA2Рабочий ток сети равен:
IFA1=320 А
Технические параметры выключателя [1].
Тип выключателя: А3793Б.
Номинальный ток выключателя:
Iном.а = 630 А;
Номинальный ток расцепителя:
Iном.р = (0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1)*Iном.а = 0,6*630=378 А;
Ток срабатывания по перегрузке: (1,1250,075)* Iном.р
Ток срабатывания при к.з.:
Iк=( 1,5; 2; 3; 4; 5; 7; 8; 9; 10; 12)* Iном.р
Ток срабатывания при однофазном к.з.
Iо=( 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1)*Iн
Время срабатывания при перегрузке
Тп= мгн (≤0,25); 4; 8; 12; 16 с;
Время срабатывания при коротком замыкании
Тк= (0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7) с;
Время срабатывания при однофазном коротком замыкании
То=( 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9) с.
1.2.3 Выбор предохранителя F1Рабочий ток сети равен:
IЛ1=19,54 А
Технические параметры предохранителя [2].
Тип предохранителя: ППН-33-Х3.
1.2.4 Выбор предохранителя F3Рабочий ток сети равен:
IМ3=8,03 А
Технические параметры предохранителя [2].
Тип предохранителя: ППН-33-Х3.
2.РАСЧЁТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ СЕТИ2.1 Трёхфазное к.з.
Рисунок 2 - Схема замещения сети
Сопротивления элементов:
Сопротивление системы дано в задании:
хс=0,4*хт
где хт –индуктивное сопротивление трансформатора Т, х1т=13,6 мОм, r1т=3,1 мОм [федотова].
Сопротивление трансформатора:


Тогда
хсВН=0,4*13,95=5,58 мОм,
где хсВН – сопротивление системы, приведенное к ВН.
Приведем сопротивления системы к стороне НН:


Сопротивление шинопровода ШМА1
ШМА1: Rуд=0,15 мОм/м, Xуд=0,17 мОм/м [3]:



Результаты расчётов занесены в таблицу 5.
Таблица 5 – Расчёт сопротивлений участков ШМА1
l, м Rуд, мОм/м Худ, мОм/м rл, мОм хл, мОм Zл, мОм
ШМАl1 35 0,15 0,17 5,25 5,95 7,94
ШМАl2 35 0,15 0,17 5,25 5,95 7,94
Сопротивление линий Л1-Л6
(1)
(2)
(3)
Результаты расчётов занесены в таблицу 6.
Таблица 6 – Расчёт сопротивлений линий
L, м F, мм2 Rуд, мОм/м Худ, мОм/м rл, мОм хл, мОм Zл, мОм
Л1 20 325 1,33 0,27 26,60 5,40 27,14
Л2 68 316 2,08 0,29 141,44 19,72 142,81
Л3 40 335 0,95 0,26 38,00 10,40 39,40
Л4, Л5 20 36 5,55 0,32 111,00 6,40 111,18
Л6 45 36 5,55 0,32 249,75 14,40 250,16
Удельные сопротивления Rуд и Худ взяты [3].
Расчёт тока трёхфазного к.з. в точке К1.
Ток трёхфазного металлического к.з.:

где Zэкв1:
Zэкв1=Zт+хс
Zэкв1 =13,95+8,06=22,01 мОм

Минимальный ток трехфазного к.з. с учётом переходного сопротивления Rпер:

где rэкв1 и хэкв1:
rэкв1=rт =3,1 мОм
xэкв1=xт+xc=13,6+8,06=21,66 мОм

Расчёт тока трёхфазного к.з. в точке К2.

Zэкв2= Zэкв1+ ZШМАl1+ ZШМАl2
Zэкв2 =22,01+7,94+7,94=37,88 мОм


где rэкв1 и хэкв1:
xэкв2=xэкв1+x шмаl1+x шмаl2
rэкв2=rэкв1+r шмаl1+r шмаl2
xэкв2=21,66+5,95+5,95=33,56 мОм
rэкв2=3,1+5,25+5,25=13,6 мОм

Расчёт тока трёхфазного к.з. в точке К3.

Zэкв3=Zэкв2+Zл3
Zэкв3 =37,88+39,4=77,27 мОм


xэкв3=xэкв2+xл3
rэкв3=rэкв2+rл3
xэкв3=33,56+10,4=43,96 мОм
rэкв3=13,6+38=51,6 мОм

Расчёт тока трёхфазного к.з. в точке К4.

Zэкв4=Zэкв1+ZЛ1
Zэкв4 =22,01+27,17=49,15 мОм


xэкв4=xэкв1+xл1
rэкв4=rэкв1+rл1
xэкв4=21,66+5,4=27,06 мОм
rэкв4=3,1+26,6=29,7 мОм

2.2 Двухфазное к.з.Минимальный ток двухфазного к.з. в точке К1:


Минимальный ток двухфазного к.з. в точке К2:


Минимальный ток двухфазного к.з. в точке К3:


Минимальный ток двухфазного к.з. в точке К3:


2.3 Однофазное к.з.Трансформатор: xoт=96,2 мОм, r0т=30,3 мОм.
Сопротивление петли фаза-нуль для Л1, Л3, ШМА1:

Результаты расчёта занесём в таблицу 6.
Таблица 7 – Результаты расчёта сопротивлений петли фаза-нуль
L, м F, мм2 Zпт.уд, мОм/м Zпт.л, мОм
Л1 20 325 2,24 44,80
Л3 40 335 1,73 69,20
ШМАl1 35   0,49 17,15
ШМАl2 35   0,49 17,15
Zтп.уд из [3].
Ток однофазного к.з.:

где Z(1)∑ -полное сопротивление трансформатора токам однофазного к.з.
Z(1)∑ определяется :


Ток однофазного к.з. в точке К1:

Ток однофазного к.з. в точке К2:

Ток однофазного к.з. в точке К3:

Ток однофазного к.з. в точке К4:

Результаты вычислений занесены в таблицу 8.
Таблица 8 - Токи короткого замыкания
Iкз, кА
К1 К2 К3 К4
I(3)макс 9,97 5,79 2,84 4,46
I(2)мин 6,74 3,72 2,05 3,12
I(1)мин 4,08 2,50 1,40 2,230
3.Уставки срабатывания защит3.1. Автоматический выключатель FA1Несрабатывание при максимальном рабочем токе с учетом его увеличения в kсам раз при самозапуске электродвигателей:
Iс.о= kн* Iсам.∑
где kн – коэффициент надёжности, kн=1,5, таблица 33 [4];
Ток самозапуска двигателя М1:

где rвн и хвн-сопротивление цепи до двигателя М1:
rвн=rэкв1+ rШМАl1+rЛ2,
хвн= хэкв1+ хШМАl1+хЛ2
rвн=3,1+ 5,25+141,44=149,79 мОм,
хвн= 21,66+ 5,95+19,72=47,33 мОм.
rм1, хм1, Zм1 – сопротивления двигателя М1:







Для остальных двигателей токи самозапуска найдём аналогично и занесем результаты в таблицу 9.
Таблица 9 – Токи самозапуска двигателей
Iп, А Zм, Ом Rм, Ом Xм, Ом rвн, мОм хвн, мОм Iсам, А
М1 326,63 0,67 0,17 0,65 149,79 47,33 286,26
М2 366,58 0,60 0,15 0,58 51,60 43,96 334,88
М3, М4 48,20 4,55 1,14 4,41 140,70 33,46 47,48
М5 5,21 42,10 10,53 40,76 289,95 41,46 5,20
673,82
Iсам.∑=Iсам.м1+Iсам.м2+Iсам.м3+Iсам.м4+Iсам.м5
Iсам.м∑=286+334+47,48+5,2=673,82 А
Iс.о =1,5*673,82=1010,73 А
Несрабатывание при максимальной нагрузке и пуске самого мощного двигателя М2:


Iс.о= 949,21 А
Iс.о = 1010,73 А, выбираем Iс.о=1512 А.

Чувствительность отсечки автомата FA1 определяется по минимальным двухфазному и однофазному токам КЗ в точке К1.
При двухфазных к.з.:

При однофазных к.з.:

Условие выполняется
3.2. Автоматический выключатель FA2Iс.о= kн* Iсам.∑
где kн – коэффициент надёжности, kн=1,5, таблица 33 [4];
Iс.о= kн*( Iсам.м1+ Iсам.м2)
Iс.о= 1,5*(286,26+334,88)=931,7 А
Несрабатывание при максимальной нагрузке и пуске самого мощного двигателя М2:


Iс.о= 919,9 А
Iс.о = 931,7 А, выбираем Iс.о=1134 А.

Чувствительность отсечки автомата FA2
При двухфазных к.з.:

При однофазных к.з.:

3.3. Предохранитель F1Iн.вс>Iл1=19,54 А


Iн.вс=100 А
где k – определяется по [4]

Чувствительность срабатывания F1
При двухфазных к.з.:

При однофазных к.з.:

Условие выполняется.
3.4 Предохранитель F3Iн.вс>Iм2=73,32 А


Выбираем ППН35-Х3
Iн.вс=200 А

Чувствительность срабатывания F3
При двухфазных к.з.:

При однофазных к.з.:

Условие выполняется.
4.ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЯ-ТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫБРАННЫХ ЗАЩИТВремя срабатывания предохранителей определяется по времятоковым характеристикам из каталогов автоматических выключателей и предохранителей [1] и [2].
F3: То=0,01 с;
F1: То=0,023 с.
Автоматические выключатели выбраны селективные, время срабатывания задается. Для обеспечения селективности необходимо рассчитать уставку по времени, которая рассчитывается:
То=То-1+ΔТ
где То-1 – уставка срабатывания нижестоящей защиты;
ΔТ – шаг селективности [4].
Для FA2:
То=0,01+0,1=0,11 с.
Выбираем время срабатывания То=0,2 с.
Для FA1:
То=0,2+0,1=0,3 с.
Выбираем время срабатывания То=0,3 с.

Рисунок 3 – Времятоковые характеристики защит
На рисунке 3 Видно, что зоны защит не перекрываются и следовательно, защиты будут срабатывать селективно.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВВыключатели автоматические серии А3790 [электронный ресурс] / «Контактор». Режим доступа: https://www.kontaktor.ru/upload/iblock/4f8/3790.pdf.
Плавкие серии ППН. [электронный ресурс]/ «КЭАЗ». Курск, 2009. Режим доступа: https://keaz.ru/f/221/catalogue-ppn-1.pdf.
Евминов, Л.И. Короткие и простые замыкания в распределительных сетях: учеб. пособие / Л.И. Евминов. – Гомель: Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого», 2003. 105 с.
Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ/ А. В Беляев. –Л.: Энергоатомиздат, 1988. -171 с.

Приложенные файлы

  • docx 23979244
    Размер файла: 807 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий