_методички / Релейная защита / Кондратьев-21.82
.pdfЮ. В. КОНДРАТЬЕВ, С. В. ЗАРЕНКОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
ЧАСТЬ 1
ОМСК 2010
0
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения
_____________________________
Ю. В. Кондратьев, С. В. Заренков
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Часть 1
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний к выполнению курсовой работы по дисциплине «Релейная защита»
Омск 2010
1
УДК 621.331:621.311(075.8) ББК 31.27-05
И39
Проектирование релейной защиты тяговых подстанций. Часть 1: Ме-
тодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Релейная защита» / Ю. В. Кондратьев, С. В. Заренков; Омский гос. ун-т путей сообщения.
Омск, 2010. 43 с.
Рассмотрены типы релейной защиты, применяемой на проектируемой тяговой подстанции, – релейная защита понижающих трансформаторов, трансформаторов собственных нужд, фидеров 27,5 кВ контактной сети тяговых подстанций и постов секционирования, преобразовательных агрегатов, автоблокировки, нетяговых потребителей и линий «два провода – рельс» (ДПР), компенсирующих и многофункциональных оптимизирующих устройств.
Даны рекомендации по выбору типа и уставок релейной защиты, применяемой на тяговых подстанциях и постах секционирования. Приведен пример расчета дифференциальной защиты трансформатора (с торможением).
Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения специальности 190401 (101800) – « Электроснабжение железных дорог», могут быть полезны слушателям Института повышения квалификации и переподготовки (ИПКП).
Библиогр.: 2 назв. Табл. 7. Рис. 11.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. А. Кузнецов; канд. техн. наук, доцент В. А. Ощепков.
© Омский гос. университет путей сообщения, 2010
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение................................................................................................................. |
5 |
1. Содержание курсовой работы.......................................................................... |
6 |
1.1. Структура курсовой работы...................................................................... |
6 |
1.2. Исходные данные....................................................................................... |
7 |
2. Типы релейной защиты, применяемой на проектируемой тяговой под- |
|
станции ............................................................................................................... |
10 |
2.1. Расчетные режимы..................................................................................... |
10 |
2.2. Релейная защита понижающих трансформаторов.................................. |
10 |
2.3. Релейная защита трансформаторов собственных нужд......................... |
12 |
2.4. Релейная защита фидеров 27,5 кВ контактной сети тяговых под- |
|
станций и постов секционирования ................................................................ |
14 |
2.5. Защита преобразовательных агрегатов тяговых подстанций посто- |
|
янного тока......................................................................................................... |
17 |
2.6. Релейная защита линий автоблокировки, фидеров нетяговых по- |
|
требителей и линий «два провода – рельс» (ДПР) ........................................ |
21 |
2.7. Релейная защита компенсирующих и многофункциональных опти- |
|
мизирующих устройств .................................................................................... |
24 |
3. Защита понижающего трансформатора.......................................................... |
25 |
3.1. Максимальная токовая защита ввода 27,5 кВ......................................... |
26 |
3.2. Максимальная токовая защита ввода 38,5 (11) кВ ................................. |
28 |
3.3. Максимальная токовая защита ввода 110 – 220 кВ................................ |
30 |
3.4. Расчет дифференциальной защиты трансформатора (с торможе- |
|
нием) ................................................................................................................... |
33 |
3.5. Пример расчета дифференциальной защиты трансформатора |
|
(с торможением) ................................................................................................ |
38 |
3.6. Защита от перегрузки и автоматика включения обдува трансформа- |
|
торов ................................................................................................................... |
42 |
Библиографический список.................................................................................. |
42 |
3
4
ВВЕДЕНИЕ
Релейная защита – это устройство противоаварийной автоматики, которое должно быстро реагировать на аварийные и ненормальные режимы работы объекта защиты и должно отключать поврежденный участок либо сигнализировать о ненормальных режимах или перегрузках.
Основным элементом релейной защиты является реле. В технике релейной защиты реле называют автоматически действующий аппарат, осуществляющий скачкообразные изменения в управляемых системах при заданном значении величины, воздействующей на данный аппарат. При этом под воздействующей величиной понимается такая величина (ток, напряжение, температура, поток газовых пузырей и т. д.), на которую должно реагировать реле.
Основные виды релейной защиты: токовая, потенциальная, дистанционная, дифференциальная, импульсная, высокочастотная.
Основной функцией релейной защиты является ее срабатывание в случае возникновения повреждения на контролируемом объекте в зоне действия данной защиты. Несрабатывание защиты в случае возникновения повреждения на контролируемом объекте в зоне ее действия называется отказом защиты.
Основные требования, предъявляемые к релейной защите: селективность, быстродействие, устойчивость функционирования.
Релейная защита является обязательной частью всех электроэнергетических установок, объектов и систем напряжением 1 кВ и выше, она имеет особо важное и самостоятельное функциональное назначение, представляет собой сложную информационную систему, состоящую из комплекса взаимосвязанных электромагнитных, электронных и микроэлектронных устройств, а также из источников питания.
Цель настоящих методических указаний – оказать помощь студентам при выполнении курсовой работы по дисциплине «Релейная защита».
5
1.СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
1.1.Структура курсовой работы
Вкурсовой работе необходимо произвести расчет релейной защиты понижающих трансформаторов, трансформаторов собственных нужд, фидеров 27,5 кВ контактной сети тяговых подстанций и постов секционирования, а также преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока.
Курсовая работа должна содержать следующие разделы. Введение.
1. Исходные данные.
2. Типы релейной защиты, применяемой на проектируемой тяговой подстанции.
3. Защита понижающего трансформатора.
3.1. Максимальная токовая защита ввода 27,5 кВ (если есть ввод 27,5 кВ). 3.2. Максимальная токовая защита ввода 10 кВ (если есть ввод 10 кВ). 3.3. Максимальная токовая защита ввода 35 кВ.
3.4. Максимальная токовая защита ввода 110 (220) кВ.
3.5. Дифференциальная защита трансформатора с торможением на реле ДЗТ-11.
3.6. Защита от перегрузки и автоматика включения обдува трансформатора.
4. Защита трансформатора собственных нужд.
4.1. Токовая отсечка трансформатора собственных нужд.
4.2. Максимальная токовая защита трансформатора собственных нужд. 5. Защита фидеров контактной сети 27,5 кВ (для тяговой подстанции пе-
ременного тока).
5.1. Ненаправленная дистанционная защита. 5.2. Ускоренная токовая отсечка.
5.3. Направленная дистанционная защита.
6. Защита преобразовательного трансформатора (для тяговой подстанции постоянного тока).
6.1. Токовая отсечка на реле РТ-40.
6.2. Максимальная токовая защита на реле РТ-40.
6
6.3. Защита от перегрузки и автоматика включения обдува трансформатора.
7. Проверка трансформаторов тока на 10 % погрешность. Заключение.
К расчетно-пояснительной записке должен быть приложен графический материал – схема дифференциальной защиты понижающего трансформатора (формат А2).
1.2. Исходные данные
Исходные данные для расчета релейной защиты проектируемой тяговой подстанции приведены в табл. 1.1 – 1.3. Параметры оборудования тяговой подстанции для проектирования релейной защиты по вариантам (назначаются преподавателем) приведены в табл. 1.1 [1].
Таблица 1.1 Параметры оборудования проектируемой тяговой подстанции
Параметр |
|
Значение параметра по вариантам |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
6 |
2 |
3 |
4, 5 |
7 |
||
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип тяговой под- |
Проме- |
Проме- |
Опорная |
Проме- |
Проме- |
Опорная |
|
станции |
жуточная |
жуточная |
|
жуточная |
жуточная |
|
|
|
транзит- |
на отпай- |
|
|
транзит- |
|
|
|
ная |
ках |
|
|
ная |
|
|
Род тока |
Постоян- |
Постоян- |
Постоян- |
Пере- |
Пере- |
Пере- |
|
|
ный |
ный |
ный |
менный |
менный |
менный |
|
Тип понижающе- |
|
|
|
|
|
|
|
го трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
(ПТ) |
ТДТН |
ТДТН |
ТДТН |
ТДТНЖ |
ТДТНЖ |
ТДТНЖ |
|
Номинальная |
|
|
|
|
|
|
|
мощность ПТ, МВ·А |
16 |
25 |
16 |
40 |
40 |
40 |
|
Номинальное |
|
|
|
|
|
|
|
напряжение ПТ, |
|
|
|
|
|
|
|
кВ: |
115 ± 9 × |
115 ± 9 × |
115 ± 9 × |
115 ± 9 × |
230 ± 12 × |
230 ± 12 × |
|
сторона высокого |
|||||||
напряжения (ВН) |
× 1,78 % |
× 1,78 % |
× 1,78 % |
× 1,78 % |
× 1,00 % |
× 1,00 % |
|
сторона среднего |
|
|
|
|
|
|
|
напряжения (СН) |
38,5 ± 5 % |
38,5 ± 5 % |
38,5 ± 5 % |
38,5 ± 5 % |
38,5 ± 5 % |
38,5 ± 5 % |
|
сторона низкого |
|
|
|
|
|
|
|
напряжения (НН) |
11,0 |
11,0 |
11,0 |
27,5 |
27,5 |
27,5 |
|
7
Продолжение табл. 1.1
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Напряжение |
корот- |
|
|
|
|
|
|
|
кого замыкания ПТ, |
|
|
|
|
|
|
||
%: |
|
|
|
|
|
|
|
|
сторона |
высокого |
|
|
|
|
|
|
|
среднего |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
(ВС) |
|
|
10,5 |
10,5 |
10,5 |
17,0 |
22,0 |
22,0 |
сторона |
высокого |
|
|
|
|
|
|
|
низкого |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
(ВН) |
|
|
17,5 |
17,5 |
17,5 |
10,5 |
12,5 |
12,5 |
сторона |
среднего |
|
|
|
|
|
|
|
низкого |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
(СН) |
|
|
6,5 |
6,5 |
6,5 |
6,0 |
9,5 |
9,5 |
Тип |
преобразова- |
ТРДП- |
ТДП- |
ТРДП- |
|
|
|
|
тельного трансформа- |
12500/10 |
12500/10 |
12500/10 |
– |
– |
– |
||
тора (ПТ) |
|
|
ЖУ1 |
ЖУ1 |
ЖУ1 |
|
|
|
Схема выпрямления |
12-пульсовая |
6-пульсо- |
12-пульсо- |
|
|
|
||
|
|
|
последова- |
вая мосто- |
вая парал- |
– |
– |
– |
|
|
|
тельного |
вая |
лельного |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
типа |
|
типа |
|
|
|
Номинальная |
мощ- |
|
|
|
|
|
|
|
ность сетевой обмот- |
|
|
|
|
|
|
||
ки ПТ, МВ·А |
|
11,4 |
11,8 |
11,4 |
– |
– |
– |
|
Номинальное |
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжение ПТ, кВ: |
|
|
|
|
|
|
||
сетевой |
обмотки, |
|
|
|
|
|
|
|
линейное |
|
|
10,0 |
10,0 |
10,5 |
– |
– |
– |
вентильной |
обмот- |
|
|
|
|
|
|
|
ки, фазное |
|
0,755 |
1,510 |
1,510 |
– |
– |
– |
|
Напряжение |
корот- |
|
|
|
|
|
|
|
кого замыкания ПТ, % |
7,5 |
7,0 |
8,0 |
– |
– |
– |
||
Схема и группа со- |
Υ / ΔΥ -0-11 |
Υ / -0 |
Υ / ΔΥ -11-0 |
|
|
|
||
единения обмоток |
– |
– |
– |
|||||
Тип |
вентильной |
В-ТПЕД- |
ПВЭ- |
ТПЕД- |
|
|
|
|
конструкции |
|
3,15к-3,3к- |
5АУ1 |
3150-3,3к- |
– |
– |
– |
|
|
|
|
21-У1 |
|
У1 |
|
|
|
Тип трансформатора |
ТМ-160/10 |
ТМ-250/10 |
ТМ-400/10 |
ТМ- |
ТМ- |
ТМ- |
||
собственных |
нужд |
|
|
|
160/35 |
250/35 |
400/35 |
|
(ТСН) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение |
корот- |
|
|
|
|
|
|
|
кого замыкания ТСН, |
|
|
|
|
|
|
||
% |
|
|
4,5 |
4,5 |
4,7 |
6,5 |
6,8 |
6,5 |
Количество фидеров |
|
|
|
|
|
|
||
районной |
нагрузки |
|
|
|
|
|
|
|
(ФРН), шт. |
|
3 |
2 |
4 |
2 |
3 |
4 |
|
Напряжение |
ФРН, |
|
|
|
|
|
|
|
кВ |
|
|
38,5 |
38,5 |
38,5 |
38,5 |
38,5 |
38,5 |
8
Окончание табл. 1.1
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Мощность |
фидера, |
|
|
|
|
|
|
МВ·А |
|
1,0 |
0,8 |
0,6 |
1,6 |
1,8 |
0,8 |
Количество фидеров |
|
|
|
|
|
|
|
контактной сети, шт. |
4 |
4 |
5 |
4 |
4 |
5 |
|
Нагрузка |
аккумуля- |
|
|
|
|
|
|
торной батареи, кВт: |
|
|
|
|
|
|
|
постоянная |
1,8 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,4 |
1,4 |
|
аварийная |
|
2,9 |
3,4 |
3,5 |
3,1 |
3,3 |
3,5 |
Значения тока короткого замыкания на шинах тяговой подстанции и выбранные трансформаторы тока приняты из курсового проекта по тяговым подстанциям.
Пример составления таблицы со значениями тока короткого замыкания в различных точках тяговой подстанции приведен в виде табл. 1.2.
|
Таблица 1.2 |
Значения тока короткого замыкания |
|
|
|
Точка короткого замыкания |
Iк.з, кА |
Шины ВН (110 (220) кВ) |
|
Шины СН (35 (11) кВ) |
|
Шины НН (27,5 (11) кВ) |
|
Шины ТСН |
|
Выводы вентильных обмоток преобразовательного агрегата |
|
Пример составления таблицы с перечнем и характеристиками выбранных трансформаторов тока приведен в виде табл. 1.3.
Таблица 1.3 Перечень и характеристики выбранных трансформаторов тока
Место установки |
Тип трансформатора Uном, кВ I1ном, А Iдин, А |
It2 t, А |
Втранзитной, ремонтной перемычках, на высокой стороне ПТ
На средней стороне ПТ, выключателе ССШ
ВФРН
На низкой стороне ПТ, в ФКС
На вводе ТСН
9