рз марквеич

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Амурский государственный университет»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

по направлению 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»,

профиль: «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

Благовещенск Издательство АмГУ

2013

ББК 31.27-05я73 П.73	Печатается по решению
П.73	редакционно-
	издательского совета
	энергетического
	факультета
	Амурского
	государственного
	университета

Разработаны в рамках реализации гранта «Подготовка высококвалифицированных кадров в сфере электроэнергетики и горно-металлургической отрасли для предприятий Амурской области» по заказу предприятия-партнера ООО «Дальневосточная распределительная сетевая компания»

Рецензенты:

Андрей Анатольевич Гаврилов, зам. начальника департамента-начальник отдела социальной политики ОАО «ДРСК»

Денис Алексеевич Теличенко, канд., техн., наук кафедры АППиЭ

Ротачева А.Г.

П.73Проектирование устройств релейной защиты. Методические указания к практическим занятиям / сост.: Ротачева А.Г. - Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2013.

Методические указания к практическим занятиям предназначено для подготовки бакалавров по направлению 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника», профиль: «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем», а также для курсового и дипломного проектирования.

Впособии приведены краткие теоретические сведения по основным вопросам проектирования релейной защиты.

Вавторской редакции.

ББК 31.27-05я73 П.73

© Амурский государственный университет, 2013

Введение

Энергетические системы (ЭС) являются сложными производственными

объектами, элементы которых участвуют в едином производственном процессе,

особенностью которого является быстротечность явлений, включая и повреждения аварийного характера. Одновременно широко применяются и простейшие средства защиты и автоматики. Надежно работают простые токовые защиты на базе электромеханических реле, устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного питания (АВР).

В соответствии с учебной программой курса пособие включает три основные раздела. В первом предлагается изучить общие вопросы подхода по применению релейной защиты и требования к ней, вопросы аварийных и ненормальных режимов, возникающих в ЭС, устройство и конструкцию реле,

работающих на электромагнитном и индукционном принципе (механические

реле), полупроводниковые реле,			реле	на	интегральных	микросхемах,
цифровые	реле,	параметры,	характеризующие работу измерительных и

вспомогательных реле. Во втором разделе изучаются виды защит, их схемное

исполнение,	определение параметров	срабатывания	и	селективности,
применение	источников оперативного тока. В третьем -			вопросы релейной

защиты и автоматики оборудования ЭС и потребителей электроэнергии.

Методическое пособие составлено так, чтобы оказать помощь студентам при изучении теории, выполнения практических работ. После каждой темы помещены вопросы для самопроверки.

Изучив вышеназванный курс, студенты должны усвоить теоретические вопросы, научиться читать и составлять схемы различных устройств релейной защиты и автоматики, понимать принцип их действия, определять параметры срабатывания и селективной работы.

Цель практических занятий:

–закрепить теоретические положения на практике;

–выработать у студентов навыки самостоятельной практической работы;

– научить студентов самостоятельно принимать правильные обоснованные

решения;

–выработать у студентов навыки по использованию нормативно-справочной

итехнической литературы.

Впроцессе освоения данной дисциплины студент формирует и

демонстрирует следующие общекультурные компетенции (ОК)

и

общепрофессиональные компетенции (ПК):

способностью к обобщению, анализу, восприятию информации,

постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

способностью рассчитывать схемы и элементы основного оборудования,

вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов (ПК-15);

готовностью разрабатывать технологические узлы электроэнергетического оборудования (ПК-17);

способность определить возможные варианты выполнения релейной защиты и автоматики энергообъекта (ПСК-1);

способность определить параметры срабатывания релейной защиты энергообъекта (ПСК-2);

готовность оценить защитоспособность проектируемой релейной защиты

(ПСК-3).

1. Цели и задачи практических занятий

Задачи, которые необходимо решить при выполнении практических занятиях по проектированию релейной защите, охватывают вопросы защиты электроустановок энергетических объектов. В эти задачи также должен входить выбор и проектирование таких устройств автоматики, как автоматическое повторное включение (АПВ), автоматический ввод резерва

(АВР), т.к. принцип выполнения устройств релейной защиты (РЗ) необходимо производить с учетом решений, принятых для системной автоматики. В

качестве объектов для проектирования РЗ и автоматики на практических

занятиях рекомендуется выполнить защиту и автоматику следующих

объектов:

-Высоковольтного электродвигателя;

-Цехового трансформатора 6-10кВ;

-Кабельной линии 6-10кВ;

-Силового трансформатора на подстанции;

-Питающей ЛЭП35-110-220кВ;

-выбрать и обосновать устройство АПВ на выключателях ЛЭП кВ;

-выбрать схему АВР на секционных выключателях 6-10кВ.

Впроцессе выполнения курсового проекта студент должен пользоваться учебниками, учебными пособиями, справочниками, ПУЭ, руководящими указаниями, а также специальной литературой по вопросам проектирования РЗ

иавтоматики систем электроснабжения.

Навыкиизнания,полученныепривыполнениикурсовогопроекта,вомногомс пособствуютуспешномувыполнениюразделадипломногопроектапорелейнойза щитеиавтоматике.

На рисунке1 приведена наиболее часто встречающаяся схема участка сети для электроснабжения промышленного предприятия, которая соответствует одному из заданий на практические занятия [2].

На рисунке 2 дана схема замещения для расчетов токов короткого замыкания

(ТКЗ) и показаны основные точки их расчета.

Задания к практическим занятиям.

Рассчитать ступенчатую защиту электроэнергетической системы среднего напряжения на основе токовых реле РТ-40 (защита линии I -

трѐхступенчатая; - двухступенчатая; - одноступенчатая).

W1		W2		W3	Н3
	ПС1	Н1	ПС2	Н2	ПС3

Представить совмещѐнные (друг с другом и со структурной схемой

системы) следующие графики:

зависимости максимального и минимального токов коротких замыканий от удалѐнности места КЗ; все токовые уставки;

зависимости времени срабатывания защиты от удалѐнности КЗ

(уставки по времени).

Определить минимальную и максимальную зоны действия отдельных ступеней защит.

Уметь определять (графически) защиту, которая должна сработать при различных видах и местоположениях КЗ в режимах основного и резервного (когда не сработает основная защита) действия.

Оценить эффективность (отсечек - по зоне действия, МТЗ - по коэффициенту чувствительности) рассчитанной защиты. Предложить рекомендации по еѐ совершенствованию.

Исходные данные представлены в табл. 1.

												Таблица1
Исходные данные к практическим работам
	№ варианта	Параметры						Параметры линий электропередачи и нагрузок
		энергосистемы		W1				H1	W2				H2	W3				H3
		EC,В	xC,	RУД,	xУД,	l,	IMAXРАБ,	tМТЗ,	RУД,	xУД,	l,	IMAXРАБ,	tМТЗ,	RУД,	xУД,	l,	IMAXРАБ,	tМТЗ,
			Ом	Ом/км	Ом/км	км	A	c	Ом/км	Ом/км	км	A	c	Ом/км	Ом/км	км	A	c
	1.	3637	0,45	0,15	0,10	2,0	440	1,3	0,30	0,20	4,0	160	1,5	0,45	0,30	5,0	70	1,4
	2.	3637	0,48	0,12	0,11	1,5	480	1,4	0,27	0,21	3,5	180	1,6	0,43	0,31	4,5	80	1,1
	3.	3637	0,51	0,09	0,12	1,0	500	1,5	0,24	0,22	3,0	210	1,9	0,41	0,32	4,0	90	1,3
	4.	3637	0,54	0,06	0,13	0,5	520	1,9	0,21	0,23	2,5	250	1,5	0,39	0,33	3,5	110	0,8
	5.	3637	0,57	0,15	0,14	2,0	350	1,8	0,30	0,24	2,0	200	1,1	0,37	0,34	3,0	110	0,8
	6.	3637	0,60	0,12	0,15	4	250	1,4	0,27	0,25	4	120	1,7	0,35	0,35	2,5	90	1,8
	7.	3637	0,80	0,09	0,16	3,5	230	1,1	0,24	0,26	4,5	110	1,9	0,33	0,36	2,0	90	1,6
	8.	3637	0,66	0,06	0,10	0,5	450	1,5	0,21	0,20	4,0	190	1,9	0,31	0,37	1,5	130	1,4
	9.	3637	0,69	0,15	0,11	2,0	330	1,7	0,30	0,21	3,5	150	1,1	0,45	0,38	1,0	120	1,8
	10.	3637	0,72	0,12	0,12	1,5	350	1,8	0,27	0,22	3,0	180	0,7	0,43	0,30	5,0	80	1
	11.	6062	0,75	0,09	0,13	1,0	600	1,8	0,24	0,23	2,5	330	1	0,41	0,31	4,5	140	0,8
	12.	6062	0,78	0,1	0,14	2	490	1	0,21	0,24	3,5	250	0,9	0,39	0,32	4,0	130	1,3
	13.	6062	0,81	0,15	0,15	2,5	430	1,9	0,30	0,25	3,5	210	1,3	0,37	0,33	3,5	130	0,7
	14.	6062	0,84	0,12	0,16	1,5	480	1,2	0,27	0,26	4	220	0,9	0,35	0,34	3,0	140	0,9
	15.	6062	0,87	0,09	0,10	1,0	540	1,7	0,24	0,20	4,0	260	1,8	0,33	0,35	2,5	170	1,6
	16.	6062	0,45	0,06	0,11	2,5	710	0,9	0,21	0,21	3,5	310	1,2	0,31	0,36	2,0	200	1
	17.	6062	0,48	0,15	0,12	2,0	680	0,9	0,30	0,22	3,0	290	1	0,45	0,37	1,5	200	1,6
	18.	6062	0,51	0,12	0,13	1,5	730	1,5	0,27	0,23	2,5	350	0,9	0,43	0,38	1,0	260	1,7
	19.	6062	0,54	0,09	0,14	1,0	770	1,4	0,24	0,24	2,0	410	1,2	0,41	0,30	5,0	150	1,5
	20.	6062	0,57	0,06	0,15	1,5	660	1,7	0,21	0,25	3	310	1,2	0,39	0,31	4,5	140	0,6
	21.	21362	0,60	0,15	0,16	2,0	1920	1,1	0,30	0,26	2	1090	1,9	0,37	0,32	4,0	520	1,1
	22.	21362	0,63	0,12	0,10	1,5	2320	1,2	0,27	0,20	4,0	920	1,4	0,35	0,33	3,5	510	1,2
	23.	21362	0,66	0,09	0,11	1,0	2390	0,9	0,24	0,21	3,5	1050	1,3	0,33	0,34	3,0	590	0,7
	24.	21362	0,69	0,06	0,12	0,5	2470	0,8	0,21	0,22	3,0	1190	0,9	0,31	0,35	2,5	690	1,4
	25.	21362	0,72	0,15	0,13	2,0	1810	1,7	0,30	0,23	2,5	990	1,1	0,45	0,36	2,0	620	1
	26.	21362	0,75	0,12	0,14	1,5	1900	1,3	0,27	0,24	3	950	1,3	0,43	0,37	4	450	1,1
	27.	21362	0,78	0,09	0,15	3,5	1380	1,7	0,24	0,25	3	810	1	0,41	0,38	2	550	1,1
	28.	21362	0,81	0,12	0,16	4,5	1150	1	0,21	0,26	3,5	680	0,8	0,39	0,30	5,0	370	1,4
	29.	21362	0,84	0,15	0,10	2,5	1610	0,8	0,30	0,20	4,0	760	1,8	0,37	0,31	4,5	410	0,9
	30.	21362	0,87	0,12	0,11	4,5	1270	1	0,27	0,21	4,5	640	1,3	0,35	0,32	4,0	390	1,2

Разработать защиту участка электрической сети, состоящего из нескольких линий электропередач и трансформаторных подстанций с номинальными напряжениями от 0,4 до 35 кВ. Исходными данными служат однолинейные электрические схемы; основные параметры линий электропередач, трансформаторов, электрических нагрузок и их собственных защит (табл. 1, 2).

			Параметры электрической сети								Таблица 2
Наименование				Значение исходных параметров для варианта схемы
расчетного			1	2	3	4	5	6	7	8		9	10
параметра
Схема на рисунке			2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8		2.9	2.10
Мощность трехфаз-
ного КЗ на шинах			480	520	560	590	490	550	640	620		680	700
ПС1, МВА
Типы выключателей
на стороне 35 кВ							С - 35
на стороне 6-10 кВ							ВМПЭ - 10
Напряжение		ПС1
оперативного		ПС2
тока подстан-		ПС3
ции		ПС4
		Т1	10	16	6,3	10	16	10	10	6,3		6,3	6,3
Мощность		Т2	10	16	6,3	10	16	10	10	6,3		6,3	6,3
		Т3	2,5	0,63	4	6,3	0,63	6,3	4	2,5		0,25	2,5
трансформа-
		Т4	0,63	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,63	0,4		0,25	0,4
тора1, МВ А
		Т5	0,25	0,63	0,16	0,63	0,4	0,63	0,4	0,4		0,16	0,25
		Т6	0,4	-	0,25	0,25	-	0,25	0,4	0,25		-	0,16
		W1	3	10	3	4	9	8	7,5	4		5	6
		W2	2	8	3	3	9	8	7,5	3		5	8
Длина линии		W3	4	4	4	3	4	3	2,5	1,5		3	2
электропере-		W4	3	4	2	3	4	3	2,5	1,5		4	2
дачи, км		W5	4	5	3	5	6	3	3	3		4	5
		W6	3	4	4	3	4	4	5	6		2	4
		W7	7	-	-	-	3	4	-	3		5	2
Место установки							ПС2,	ПС2,				ПС1,
			ПС2	ПС3	ПС3	ПС2			ПС2	ПС2		ПС2,	ПС3
устройства АВР							ПС3	ПС3
												ПС3
Место установки			W1	W1	W1	W1	W2	W4	W2	W1		W5	W1
устройства АПВ2

1 Остальные используемые в расчѐтах параметры трансформаторов взять из справочных материалов [14], самостоятельно выбрав марку трансформатора

2 Помимо указанного в таблице места обязательной установки устройства АПВ с целью повышения качества электроснабжения следует предусмотреть установку таких устройств и на других объектах участка сети, выбранных самостоятельно

		Параметры электрических нагрузок								Таблица 3
	Наименование			Значение исходных параметров для варианта схемы
		параметра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
		Мощность S,	3,2	4,5	1,8	3,0	4,2	2,9	3,3	1,7	1,9	1,8
		МВ А
		Коэффициент	2,0	2,7	2,3	2,8	2,0	2,5	2,6	2,4	2,5	2,3
	Н1	самозапуска
		Выдержка вре-	0,9	0,7	0,8	0,7	0,9	0,8	1,0	0,9	0,7	0,8
		мени защиты, с
		Мощность S,	2,4	4,8	1,7	2,7	4,9	2,8	2,9	1,9	1,8	1,8
		МВ А
	Н2	Коэффициент	2,2	2,5	2,0	2,5	2,4	2,3	2,1	2,3	2,2	2,5
		самозапуска
		Выдержка вре-	0,7	0,8	0,9	0,8	1,0	1,0	0,9	0,8	0,8	0,7
		мени защиты, с
		Мощность S,	3,0	3,9	2,0	3,5	5,0	3,2	3,6	2,0	2,1	2,2
		МВ А
	Н3	Коэффициент	2,3	1,9	2,2	2,3	1,8	2,7	2,4	2,1	2,2	2,0
		самозапуска
		Выдержка вре-	0,8	1,0	0,9	0,7	1,0	0,9	0,8	0,6	0,7	0,9
		мени защиты, с
		Мощность S,	2,8	4,5	1,5	2,7	3,8	2,8	2,9	1,4	1,5	1,6
		МВ А
	Н4	Коэффициент	2,1	2,4	2,5	2,7	2,2	2,0	2,3	2,5	2,0	2,3
		самозапуска
		Выдержка вре-	0,6	0,9	0,8	0,8	0,8	0,8	1,0	0,8	0,9	1,0
		мени защиты, с
		Мощность S,	1,6	-	-	4,5	-	4,2	2,0	1,8	-	1,9
		МВ А
	Н5	Коэффициент	2,3	-	-	2,2	-	2,4	2,0	2,2	-	2,1
		самозапуска
		Выдержка вре-	0,9	-	-	1,0	-	1,1	1,2	1,0	-	1,2
		мени защиты, с

ПС1 35кВ

ПС4 10кВ						Н1
							W1
Н2
								T1
W4

W2

W5

Т4

ПС2

W3

0,4кВ

W6

Т5

Т2

Т3 0,4кВ

10кВ

ПС3

10кВ

W7

0,4кВ

Т6

Н3 Н4

Н5

Рисунок 1