_методички / Релейная защита / Кондратьев-21.100
.pdfЮ. В. КОНДРАТЬЕВ, С. В. ЗАРЕНКОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
ЧАСТЬ 2
ОМСК 2012
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения
_____________________________
Ю. В. Кондратьев, С. В. Заренков
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Часть 2
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Релейная защита»
Омск 2012
1
УДК 621.331:621.311(075.8) ББК 31.27-05
К64
Проектирование релейных защит тяговых подстанций: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Релейная защита». Часть 2 / Ю. В. Кондратьев, С. В. Заренков; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. 27 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 переменного тока и преобразовательных агрегатов. Описан метод проверки трансформаторов тока на десятипроцентную погрешность.
Настоящие методические указания призваны оказать помощь студентам при выполнении курсовой работы по дисциплине «Релейная защита». Даны рекомендации по выбору типа и уставок релейных защит, применяемых на тяговых подстанциях и постах секционирования.
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. 3. Рис. 4.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Т. Черемисин; канд. техн. наук, доцент В. А. Ощепков.
© Омский гос. университет путей сообщения, 2012
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................................................................. |
5 |
4. Расчет релейной защиты трансформатора собственных нужд..................... |
6 |
4.1. Расчет токовой отсечки трансформатора собственных нужд ............... |
6 |
4.2. Расчет максимальной токовой защиты с выдержкой времени.............. |
6 |
5. Расчет электронных защит фидеров 27,5 кВ контактной сети |
|
тяговых подстанций переменного тока........................................................... |
9 |
5.1. Расчет ненаправленной дистанционной защиты .................................... |
10 |
5.2. Расчет трехступенчатой направленной дистанционной защиты .......... |
13 |
5.2.1. Расчет первой ступени трехступенчатой направленной |
|
дистанционной защиты НДЗ1...................................................................... |
14 |
5.2.2. Расчет второй ступени трехступенчатой направленной |
|
дистанционной защиты НДЗ2...................................................................... |
15 |
5.3. Расчет токовой отсечки.............................................................................. |
16 |
5.4. Расчет защиты минимального напряжения ............................................. |
18 |
6. Расчет защиты преобразовательного агрегата ............................................... |
19 |
6.1. Расчет максимальной токовой защиты преобразова- |
|
тельного агрегата............................................................................................... |
19 |
6.2. Расчет токовой отсечки преобразовательного агрегата ......................... |
21 |
6.3. Расчет защиты от перегрузки и автоматики включения |
|
обдува преобразовательного агрегата............................................................. |
22 |
7. Проверка трансформатора тока на десятипроцентную погрешность.......... |
22 |
Библиографический список.................................................................................. |
26 |
3
4
ВВЕДЕНИЕ
Релейная защита (РЗ) предназначена для локализации повреждений, предотвращения или сокращения ущерба при внезапном возникновении повреждений или ненормальных режимов работы электроэнергетических устройств получения, преобразования, распределения и передачи электроэнергии, обеспечения устойчивости, надежности и живучести систем электроснабжения. РЗ является обязательной частью всех электроэнергетических установок, объектов и систем напряжением 1 кВ и выше.
Для защиты оборудования тяговых подстанций (ТП) электрифицированных железных дорог используются в основном те же виды защиты, что и на понизительных подстанциях энергосистем. Особое место занимают защиты преобразовательных агрегатов и тяговых сетей, характеризующиеся своей спецификой. В тяговых сетях переменного тока максимальные токи нагрузки являются соизмеримыми с минимальными токами короткого замыкания, и это обстоятельство вызывает существенные трудности для защиты, которая должна четко разграничить указанные режимы. Для этого защиту стремятся выполнить так, чтобы она реагировала на какие-либо дополнительные признаки, характерные для нормальных и аварийных режимов именно тяговых сетей.
Во второй части методических указаний к выполнению курсовой работы изложены методы расчета защит трансформаторов собственных нужд, преобразовательных агрегатов тяговых подстанций и фидеров контактной сети переменного тока, а также приведен порядок выполнения проверки трансформаторов тока на десятипроцентную погрешность.
Цель настоящих методических указаний – оказать помощь студентам при выполнении курсовой работы по дисциплине «Релейная защита».
5
4. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА СОБСТВЕННЫХ НУЖД
4.1. Расчет токовой отсечки трансформатора собственных нужд
Токовая отсечка (ТО) без выдержки времени трансформатора собственных нужд (ТСН) устанавливается со стороны питания и выполняется по двухфазной двухрелейной схеме. Ток срабатывания реле
|
|
k |
|
k |
|
I (3) |
|
|
I |
с.р |
|
н |
|
сх |
к max |
, |
(4.1) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
kт.т |
|
где kн – коэффициент надежности (для защиты с токовым реле серии РТ-40 kн = 1,3), kсх – коэффициент схемы, kсх = 1; Iк(3)max – максимальный ток при трех-
фазном коротком замыкании на выводах его вторичной обмотки (в расчетах используются действующие значения токов), А; kт.т – коэффициент трансформации трансформатора тока.
Чувствительность защиты проверяется при минимальном значении тока двухфазного короткого замыкания на выводах первичной обмотки трансформатора. При этом коэффициент чувствительности токовой отсечки
|
I (2) |
k |
|
|
|
|
kч |
к min |
|
сх |
2 , |
(4.2) |
|
kт.т Iс.р |
||||||
|
|
|
где Iк(2)min = 0,86 Iк(3)max – минимальное значение двухфазного тока короткого за-
мыкания на стороне 27,5 (10) кВ, А.
Согласно требованиям правил устройства электроустановок (ПУЭ) при выполнении максимальной токовой защиты с выдержкой времени 1 с и менее допускается не устанавливать токовую отсечку для трансформаторов мощностью до 1600 кВ∙А с высшим напряжением до 35 кВ.
4.2. Расчет максимальной токовой защиты с выдержкой времени
Максимальная токовая защита (МТЗ) с выдержкой времени устанавлива-
6
ется со стороны питания и выполняется по двухфазной трехрелейной схеме («неполная звезда»).
Ток срабатывания реле МТЗ с выдержкой времени определяется по выражению:
Iс.р |
|
kнkсх kсз Iнагр max |
, |
(4.3) |
|
||||
|
|
kт.т kв |
|
где kсз – коэффициент самозапуска (для ТСН принимаем kсз = 1,5); Iнагр max – максимальный ток нагрузки, Iнагр max = 2,5Iн ТСН, А, kв – коэффициент возврата.
Выдержка времени выбирается из условия селективности с предохранителями и автоматами со стороны низкого напряжения, в курсовой работе принимается равной 0,5 с.
Совмещенная схема максимальной токовой защиты и токовой отсечки ТСН приведена на рис. 4.1.
|
КА4 |
КА1 |
+ШУ |
КА1.1 |
|
КТ1 |
-ШУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КА2.1 |
|
|
|
|
КА5 |
КА2 |
|
КА3.1 |
|
|
|
А |
В С |
|
|
КТ1.1 |
КН1 |
КL1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КА3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КА4.1 |
КН2 |
|
|
|
|
|
|
КА5.1 |
|
|
|
|
|
|
|
КL1.1 |
|
На отключение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КН1.1 |
|
ВВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КН2.1 |
|
На сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
|
а б
Рис. 4.1. Совмещенная схема максимальной токовой защиты и токовой отсечки ТСН: а – схема первичной коммутации; б – вторичной
Коэффициент чувствительности МТЗ
7
kч |
Iр min |
1,5, |
(4.4) |
|
Iс.р |
||||
|
|
|
– минимальный ток, протекающий по реле защиты при двухфазном коротком замыкании на шинах 0,4 кВ, А. Значение Iр min определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
Iр min |
|
3Iк(3)min |
, |
(4.5) |
|
|
|
||||
|
2kт.т kт ТСН |
|
где Iк(3)min – минимальный ток трехфазного короткого замыкания на стороне
0,4 кВ, кА.
Ток срабатывания реле защиты трансформатора собственных нужд от перегрузки определяется по формуле:
Iс.р перегр |
|
kнkсх Iн ТСН |
, |
(4.6) |
|
||||
|
|
kвkт.т |
|
где Iн ТСН – номинальный ток ТСН, А; kн – коэффициент надежности, kн = 1,05. Защита трансформатора от перегрузки действует на сигнал (перегрузка) с
выдержкой времени 7 с.
Пример выбора реле для защиты ТСН приведен в табл. 4.1.
|
Т а б л и ц а 4 .1 |
Пример выбора реле для защиты ТСН |
|
|
|
Название реле для защиты ТСН |
Тип реле |
|
|
Реле тока ТО |
РТ-40/100 |
Реле тока МТЗ |
РТ-40/20 |
Реле времени |
ЭВ-235 |
Указательное реле |
РУ-21/0,05 |
Промежуточное реле |
РП-253 |
|
|
5. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННЫХ ЗАЩИТ ФИДЕРОВ 27,5 кВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ
8
ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Расчет установок электронных защит фидеров 27,5 кВ контактной сети тяговых подстанций и постов секционирования двухпутного участка производится на основании исходной схемы, приведенной на рис. 5.1 [1].
а
б
Рис. 5.1. Схемы узлового и параллельного питания тяговой сети двухпутного участка: а – полная; б – упрощенная
При расчете используются следующие значения удельных сопротивлений тяговой сети:
z11 – полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного участка, Ом/км;
9