26

Министерство транспорта РФ

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Самарский государственный университет путей сообщения

Кафедра: «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

«Релейная защита»

на тему:

«Разработка защит элементов системы тягового электроснабжения»

Вариант №54

Выполнил: Щербакова Л.П.

группа: 882

Проверил: Загорский В.А.

Самара 2011

Реферат

Курсовой проект содержит 4 таблицы, 3 рисунка, 9 источников, 27 страниц.

Релейная защита, уставка, двухпутный участок, отпаечная тяговая подстанция, дифференциальная защита, трехобмоточный трансформатор, токовая защита.

Содержание

стр.

1. Задание и исходные данные……………………………………….…………..4

2. Расчетная часть

2.1. Расчет защит трехобмоточного трансформатора отпаечной тяговой

подстанции переменного тока

2.1.1. Дифференциальная защита трансформатора…………………………….6

2.1.2. Максимальные токовые защиты трансформатора от внешних

коротких замыканий……………………………………………………...16

2.1.3. Максимальная токовая направленная защита…………………………..18

2.1.4. Максимальные токовые защиты от ненормальных режимов………….19

2.2.1. Выбор и расчет уставок защит фидеров тяговых подстанций

и постов секционирования……………………………………………….20

Представление результатов расчетов защит фидеров тяговой сети…..20

Список используемой литературы ……. ……………………………….27

1. Задание и исходные данные

Целью курсового проекта является приобретение студентами практических навыков по расчету релейной защиты элементов (объектов) системы тягового электроснабжения.

Выполнение курсового проекта заключается в выборе уставок устройств релейной защиты понижающего трансформатора отпаечной тяговой подстанции переменного тока и защит фидеров двухпутного участка тя­говой сети постоянного тока (рис.1.1) в зависимости от варианта ис­ходных данных.

Вариант исходных данных определяется по таблицам 1.1 и 1.2 на основании последней и предпоследней цифр номера зачетной книжки студента.

Рис. 1.1. Схема питания расчетного участка тяговой сети постоянного тока

Исходные данные для расчета защит понижающего трансформатора:

Тип, мощность и напряжение обмоток трансформатора

ТДТНЖ 25000/110 – 115/27,5/11

Мощность К.З. на шинах 110 кВ подстанции, КВ×А (в числителе – в режиме максимума энергосистемы, в знаменателе – в режиме минимума) – 600/400;

Выдержка времени фидеров, питающихся от шин 27,5 кВ – 0,6 с;

Выдержка времени фидеров, питающихся от шин районной обмотки трансформатора – 0,8 с;

Ступень выдержки времени – 0,4 с.

Исходные данные для расчета защит фидера тяговой сети:

Расстояние между подстанциями – 24 км;

Фидера подстанций и поста секционирования, защита которых подлежит расчету – В1, В3, В2, В4;

Тип контактной подвески (в числителе- нечетный путь, в знаменателе-

четный) -

Максимальный ток нагрузки фидера подстанции (числитель- для т.п. А, знаменатель- для т.п. Б) – 1000/1000 А;

Тип рельсов – Р65.

Считать, что пост секционирования находится посредине между подстанциями А и Б, и на подстанциях и посту секционирования установлены быстродействующие выключатели типов соответственно ВАБ-43 и АБ-2/4.

Источник оперативного тока на тяговой подстанции - постоянный 110 В.

2. Расчетная часть

2.1. Расчет защит трехобмоточного трансформатора отпаечной тяговой подстанции переменного тока

Задачей расчета дифзащиты трансформатора является определение числа витков различных обмоток дифференциальных реле защиты.

2.1.1. Дифференциальная защита трансформатора

Для дифзащиты трансформаторов отечественной промышленностью вы­пускаются специальные реле типа РНТ и ДЗТ. Для защиты с регулированием напряжения под нагрузкой, которые устанавливаются на тяговых подстанциях переменного тока, применяются в основном реле типа ДЗТ с быстронасыщающимся трансформатором (БНТ) и магнитным торможением.

Задачей расчета дифзащиты трансформатора является определение числа витков различных обмоток дифференциальных реле защиты.

Расчет дифзащиты производится с учетом данных табл.1 настоящих указаний, руководствуясь следующей последовательностью:

1. Выполняются расчеты по определении максимальных и минимальныхтоков при трехфазных к.з, на стороне тяговой и районной обмоток. Эти значения токов к.з. необходимы для отстройки защиты от максимальных токов небалансапри внешних к.з. и определение коэффициента чувствительности защиты.

Для определения внешних токов к.з. необходимо составить схему замещения, включающую сопротивление системы и обмоток понижающего трансформатора.

Сопротивления обмоток трехобмоточного трансформатора определяются приближенно при известной номинальной мощности трансформатора по формуле:

где - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора;

- напряжение к.з. (в %) отдельных обмоток трансформатора.

Определяется по соотношениям:

где - напряжения К.З. между обмотками:

Сопротивления системы определяются для двух режимов ее работы – максимальном и минимальномпо формуле:

где U_ср - среднее значение питающего напряжения системы.

Принимается U_ср=115 кВ;

Sк^max(min) - мощность К.З. на шинах 110 кВ тяговой подстанции в режимах максимума или. минимума энергосистемы.

Токи к.з. протекающие через защищаемый трансформатор при к.з. на стороне среднего и низкого напряжения, в максимальном и минимальном режимах работы системы определяются по выражению:

где U_н – номинальное напряжение обмотки среднего или низшего напряжения.

– результирующее сопротивление системы и обмоток трансформатора соответственно в максимальном и минимальном режимах работы системы. Полученные при расчете значения Iкз^max и Iкз^min следует привести его к высокой стороне, используя отношения соответствующих напряжений.

На средней стороне:

На низкой стороне:

Для дальнейших расчетов выбирается наибольшее из двух максимальных токов К.З. и наименьшее из двух минимальных токов К.З.

Принимаем:

2. Определяются первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора, выбирают номинальные коэффициенты трансформации трансформаторов тока (Т.Т.), вычисляют токи в плечах защиты.

Вторичные токи:

Результаты расчетов сведем в таблицу 1.

Таблица 2.1 - Расчет токов в плечах защиты

Наименование величины	Числовые значения
	ВН	СН	НН
Первичные номинальные токи, А	131,37	525,43	1313,72
Коэффициент трансформации,	30	120	300
Коэффициент схемы		1	1
Вторичные номинальные токи, А	7,58	4,38	4,38

3. Произведем расчет для выбора типа реле дифзащиты.

Сначала определяется возможность применения реле типа РНТ.Для этого выбирается первичный ток срабатывания защиты Iсз, приведенный к стороне высшего напряжения трансформатора.

Первым условием выбора Iсз является отстройка от броска тока намагничивания:

где - номинальный ток со стороны ВН трансформатора;

- коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания.

Для реле типа РНТ

Для реле типа ДЗТ .

Вторым условием выбора является отстройка от тока небалансапри внешних К.З.

;

где - коэффициент запаса. Для реле типа РНТ (для ДЗТ = 1,5);

- ток небаланса. Определяется по выражению:

где - коэффициент, учитывающий переходный режим токов К.З. Для реле с БНТ;

- коэффициент однотипности Т.Т. При одном выключателе на всех сторонах трансформатора ;

- допускаемая относительная погрешность Т.Т.();

- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения. Для трансформатора ТДНЭ ;

- относительная погрешность от неточного выравнивания токов плеч защиты вследствие невозможности точной установки на реле расчетного числа витков. Так как число витков пока еще неизвестно, то принимается ;

- максимальное значение тока К.З. (на стороне ВН трансформатора) при К.З. на стороне СН или НН.

Наибольшее из двух найденных значений принимается за ток срабатывания.

Для РНТ:

Для ДЗТ:

Принимаем:

По выбранному току срабатывания определяется коэффициент чувстви­тельности дифзащиты с реле типа РНТ:

;

где - значение минимального тока двухфазного К.З., приведенного к стороне ВН трансформатора.

Определяется по выражению:

;

При К_ч 2 дифзащиту с реле типа РНТ, т.е. без торможения, выполнить нельзя. В этом случае следует применить реле типа ДЗТ, например, ДЗТ – 2 с одной тормозной обмоткой.

4. Производится выбор уставок реле типа ДЗТ. В трех обмоточных трансформаторах лучшим вариантом является включение тормозной обмотки на сумму токов плеч защиты питаемых сторон (Рис.2.1). При таком включении тормозной обмотки ток срабатывания защиты минимальный и выбирается только по условию (1.5) при К_отс=1,5. Кроме того, в этой схеме исключается влияние тормозной обмотки реле при К.З. в зоне действия защиты.

По найденному I_сз находится вторичный ток срабатывания реле I_ср:

Определяется число витков обмоток реле ДЗТ – 2:

а) число витков дифференциальной (рабочей) обмотки W_g определяется по выражению:

где – магнитодвижущая (намагничивающая) сила, необходимая для срабатывания реле. Для ДЗТ – 2 = 100 АВит

Принимаем

б) Расчетное число витков уравнительных обмоток определяется из условия равновесия намагничивающих сил в реле, создаваемых номинальными токами в дифференциальной и уравнительных обмотках.

где - вторичные токи в плечах защиты.

Принимаем

Принимаем

Рисунок 2. Схема включения тормозной обмотки на сумму токов плеч СН и НН трансформатора.

в) число витков тормозной обмотки выбирается с учетом схемы ее включения, исходя из условий надежного несрабатывания защиты при внешних к.з. на стороне СН или НН трансформатора, по формуле:

где – коэффициент запаса,=1,5;

–расчетное число дифференциальной обмотки;

–максимальный ток небаланса при трехфазном к.з. на одной из сторон (СН или НН) трансформатора.

Погрешность определяется для сторон СН или НН трансформатора по выражению:

где – расчетное и принятое к установке на реле число витков уравнительных обмоток.

В формулу (2.1.13) подставляется наибольшее из двух полученных значений .

–максимальное значение внешнего тока К.З. на одной из сторон СН или НН трансформатора. В формулу (1.13) подставляется значение, соответствующее К.З.на той стороне трансформатора, для которой берется .

–для реле ДЗТ – 2 (соответствует минимальному торможению по заводской характеристике).

Для СН:

Для НН:

Принимаем

5. Определяется коэффициент чувствительности защиты при К.З. за трансформатором в зоне действия защиты:

где – значение минимального тока двухфазного к.з.;

- коэффициенты трансформации и схемы соединения Т.Т. со стороны ВН трансформатора;

–принятое к установке на реле число витков дифференциальной обмотки;

–магнитодвижущая сила для реле ДЗТ – 2.

Значение должно быть больше или равно 2.