Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Расчет электронных защит фидеров 27.5 кВ контактной сети тяговых подстанций
защита фидера контактной сети тяговой подстанции является двухступенчатой.
При расчете используются следующие значения удельных сопротивлений тяговой сети:
Z11
— полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного участка, Ом/км;
Z21
— полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути двухпутного участка при отсутствии тока в контактной сети соседнего пути, Ом/км;
Z22
— полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути двухпутного участка при одинаковых по величине и направлению токах в контактной сети обоих путей, Ом/км.
1.5.6.1 Дистанционная ненаправленная защита
Является первой ступенью защиты ДС-1 отключает без выдержки времени к.з. в пределах 80-85 % зоны подстанция-пост секционирования. Для исключения ложных действий первой ступени защиты из-за значительного снижения напряжения при к.з. на сложном пути предусмотрен автоматический перевод датчика ДС-1 в режим датчика тока.
В этих случаях, т.е. при значительном снижении напряжения, поступающего от трансформатора напряжения, ток в схеме ДС-1 определяется стабилизированным напряжением U
ст
, в связи с чем ДС-1 превращается в датчик тока.
Так как первая ступень защиты имеет собственное время срабатывания 30 ¸ 60 мс., то с целью уменьшения времени отключения к.з., сопровождающихся большим током, дополнительно применена еще ускоренная токовая отсечка (УТО), имеющая собственное время срабатывания 5 ¸ 10 мс.
вторая ступень защиты, защищая зону до шин смежной подстанции, представляет собой дистанционную направленную защиту с выдержкой времени 0.4 ¸ 0.5 с. В этой ступени используется датчик полного сопротивления ДС-2 с круговой характеристикой радиусом, равным сопротивлению срабатывания второй ступени, и фазовый орган ФТН, который обеспечивает срабатывание второй ступени в заданном диапазоне углов (45 ¸ 95°).
Первичное сопротивление срабатывания защиты выбирается наименьшим из следующих трех условий:
а)
по условию селективной работы с защитами фидеров поста секционирования
Zс.з.
=(0.8 -0.85)*Z11
* l /2
;
(1.55)
где l=50 км —
расстояние до смежной подстанции.
Zс.з.
=0.85*25*0.42=8.925 Ом.
б)
по условию селективности к максимальному току нагрузки фидера
Zс.з.
= Uр.мин
,
(1.56)
Кн*Iн.max
где Uр.мин
—
минимальное напряжение на шинах подстанции в рабочем режиме (Uр.мин
=25кВ)
;
Кн
=1.2 — 1.3 —
коэффицент надежности;
Iн.max
— максимальный ток нагтузки фидера подстанции, кА.
Zс.з.
=25000 / (1.2*500)=41.7 Ом.
в) по условию селективности к максимальному току подпитки от соседней подстанции Б при к.з. на соседнем фидере
Zс.з.=
Uс.з.
,
(1.57)
Кн*Iк.max.Б
где Uс.з.
—
напряжение перевода защиты в режим токовой отсечки.
Uс.з.=
Uк.мин
/ Кн
,
(1.58)
где Uк.мин
— минимальное напряжение на шинах подстанции при к.з. на шинах поста секционирования.
Напряжение Uк.мин
определяется по формуле:
Uк.мин=
Uном
*Z11
*l1 /
(4*(X
¢
c.мин.а+Xп.т.)+Z11*l1)
,
(1.59)
где U
н
— номинальное напряжение 27.5 кВ;
l1
—
расстояние до поста секционирования;
X
¢
с.мин.а
—
сопротивление питающей системы подстанции А для минимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
X
¢
с.мин.а
= Xс.мин.а
*(Uном
/ Uc
)2
; (1.60)
Xс.мин.а
— минимальное сопротивление системы;
Xп.т.
—
сопротивление понижающего трансформатора, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
Xп.т=
uк.п.
*U2
ном /
(100*Sп.т.)
;
(1.61)
Sп.т
—
номинальная мощность понижающего трансфор- матора, МВ*А;
Iк.max.Б
—
максимальный ток подпитки от соседней подстанции;
Iк.max.Б=
Uном
/ (4
X
¢
с.макс.Б+2 Xп.т.*Z22*l)
;
(1.62)
X
¢
с.макс.Б
—
сопротивление питающей системы соседней подстанции для максимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом.
X
¢
с.мин.а
=25*1.2 *(27.5
/ 115
*)2
=1.72 Ом ,
Xп.т=
17*27.52
/ (100*40)
=3.21 Ом ,
Uк.мин=
27.5*0.55*25 / (4*(1.72*3.21)+0.55*25
=11.3 кВ,
Uc.з.=
11.3 / 1.25
=9.04 кВ,
Iк.max.Б=
27.5 / (4*0.8*1.43+2*3.21+0.55*50)
=0.714 кА,
Zс.з.=
9.04 / (1.25*0.714)
=10.1 Ом.
Окончательным сопротивлением срабатывания Z
с.з.
является наименьшее из трех значений. Выбираем:
Zс.з.
=8.93 Ом.
Сопротивление, напряжение и ток срабатывания электронных защит определяем по формулам
Zс.р.=
Zс.з.
*Ктт
/ Кт.н.
(1.63)
Uс.р.=
Uc.з. / Кт.н.
(1.64)
Iс.р.=
Ic.з. / Кт.н.
(1.65)
где Кт.т.
— коэффицент трансформации трансформатора тока;
Кт.н.
—
коэффицент трансформации трансформатора напряжения.
Zс.р.=
8.93*120 / 275
=3.9 Ом ,
Uс.р.=
9040 / 275
=32.9 В ,
Iс.р.=
9040 / (8.93*120)
=8.44 А.
1.5.6.2. Ускоренная токовая отсечка (УТО)
Первичный ток срабатывания ускоренной токовой отсечки I
с.з.УТО
выбирается наибольшим из 2-х, вычисленных по условиям:
а)
по условию селективности работы с защитами поста секционирования:
Ic.з.
=Кн
*Iк.макс
,
(1.66)
где Iк.макс
—
максимальный ток к.з., протекающий через защищаемый фидер подстанции при к.з. на шинах поста секционирования, кА:
Iк.макс.=
Uном
/ (2 X
¢
с.мин.а+Xп.т.+Z21*l1)
.
(1.67)
Iк.макс.=
27.5
/ (2*1.72+3.21+0.42*25)
=1.66 кА,
Ic.з.
=1.25*1.66=2.075 кА.
б)
по условию селективности максимальному току нагрузки фидера:
Ic.з.
=Кн
*Iн.макс .
(1.68)
Ic.з.
=1.25*0.5=0.625 А.
чувствительность УТО проверяется по условию
Кч
= Iк.мин.
> 2,
(1.67)
Iс.з.
где Iк.мин.
—
минимальный ток протекающий по выключателю при к.з. вблизи установки защиты.
Кч
= 2.512
/ 1.66
=1.2 < 2.
Т.к. условие (1.67) не выполняется, то ток срабатывания защиты уменьшаем (сокращаем зону ее действия), принимая ее равным
Iс.з.
= Iк.мин.
/ 2
.
(1.68)
Iс.з.
= 2.512
/ 2
=1.526 А.
1.5.6.3. Дистанционная направленная защита с выдержкой времени (ДЗ2п
)
Является второй ступенью защиты.
Первичное сопротивление срабатывания второй ступени выбирается исходя из минимального тока к.з. на шинах смежной подстанции.
(1.60)
где Z
к
max
¾максимальное сопротивление измеряемое защитой при к.з. на шинах смежной подстанции, при этом смежный путь на участке поста секционирования ¾ смежная подстанция считается отключенной, Ом;
kr
= 1.5 ¾ коэффициент чувствительности защиты.
а)
при узловой схеме:
б)
при раздельном питании путей:
За расчетное Z
к
max
принимается наибольшее из полученных Z
к
max
=45.82 Ом.
установка по углу второй ступени фидера подстанции равна 64.74°.
Тогда по (1.60):
Подставим результат расчета электронной защиты фидера тяговой подстанции.
полученные при расчетах значения первичных сопротивлений Z
с.з.
напряжения U
с.з.
и тока I
с.з.
срабатывания защит нужно привести ко вторичным сторонам измерительных трансформаторов, т.е. определить для соответствующих величин уставки реле электронных защит.
(1.61)
где 
¾ соответственно коэффициенты трансформации ТТ и ТН;
=1000/5=200
=27500/100=275
Тогда по (1.61):
1.5.6. защита линии электропередачи 35 кВ районных потребителей
Определяем первичный ток срабатывания МТЗ
при
Тогда
Определяем коэффициент чувствительности:
Тогда ток срабатывания реле:
По [11] выбираем токовое реле типа РТ40/6 с параллельными соединениями обмоток с 
По [11] выбираем реле времени типа ЭВ-225 с диапазоном уставок 0.5 ¸ 3.5 с.
1.5.7. Расчет собственных нужд подстанции
Под собственными нуждами электроустановки понимаются все вспомогательные устройства, механизмы и аппараты, необходимые для эксплуатации в нормальном и аварийном режимах, к ним относятся: трансформаторы собственных нужд, аккумуляторная батарея, зарядно-подзарядное устройство (ЗПУ).
К схемам питания установок собственных нужд предъявляются следующие требования:
¾ обеспечение достаточно высокой надежности питания потребителей собственных нужд;
¾ простота выполнения и небольшая стоимость;
¾ простота эксплуатации и малые эксплуатационные расходы;
¾ безопасность обслуживания.
Питание потребителей собственных нужд может быть индивидуальное, групповое, смешанное. В настоящее время широко применяют смешанное питание, когда наиболее ответственные потребители подключаются непосредственно к шинам источников собственных нужд.
Расчет собственных нужд подстанции сводится к расчету мощности и выбору типа трансформатора собственных нужд. Расчетная максимальная мощность для питания приемников собственных нужд, приходящаяся на один трансформатор определяется из суммы нагрузок собственных нужд подстанции [12].
В таблице 1.13 приведены потребители и их мощности.
Таблица1.13
Мощность потребителей собственных нужд.
N
Наименование потребителей
Мощность 1-го потребит.
кол-во потребит.
Полная мощн.
1
подогрев масла выкл.:
ВМТ-110Б
15.0
1
15.0
С-35М
3.6
6
21.6
ВМУЭ-35Б
1.8
6
10.8
ВМУЭ-27.5Б
1.8
5
9.0
2
подогрев приводов выкл.:
ВМТ-110Б,ВМУЭ-35Б,ВМУЭ-27.5Б
0.8
18
14.4
3
Обдув понижающего трансформатора мощностью S
н
=40 МВ*А
10.0
2
20.0
4
Привод ПДН-1
1.5
16
24.0
5
подогрев шкафов СН
6.0
2
12.0
6
Подогрев приборных отсеков:
КРУН РУ 10 кВ
15.0
1
15.0
КРУН автоблокировки
5.0
2
10.0
7
Освещение открытой части подстанции
5.0
1
5.0
8
Трансформаторы автоблокировки
100.0
1
100.0
9
Дежурный пункт дистанции к.с.
54.0
1
54.0
10
Передвижная база масляного хозяйства
20.0
1
20.0
11
Отопление здания подстанции
40.0
1
40.0
12
Освещение здания подстанции
3.0
1
3.0
13
Калорифер помещения аккумуляторной
8.0
1
8.0
14
Вентиляция помещения аккумуляторной
4.0
1
4.0
15
Вентиляция машинного зала
1.6
1
1.6
16
Подзарядное устройство батареи
10.0
1
10.0
17
Электроподогреватель душа
18.0
1
18.0
18
Слесарная мастерская
3.0
1
3.0
19
Неучтенная нагрузка
100.0
1
100.0
Таким образом, суммарная мощность потребителей СН равна S
=508.4 кВт.
Принятый трансформатор собственных нужд ТМ-630/35 удовлетворяет потребностям мощности нетяговых потребителей.
1.5.8. Расчет и выбор аккумуляторной батареи
На тяговых подстанциях обычно применяют постоянный оперативный ток, источником которого является аккумуляторные батареи типа СК, работающие в режиме постоянного подзаряда. Аккумуляторную батарею выбирают по необходимой емкости, определяемой типовым номером батареи, и по напряжению, которое должно поддерживаться на шинах постоянного оперативного тока.
К постоянной нагрузке на подстанциях относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности и т.д.
Количество последовательно соединенных аккумуляторных элементов определяется необходимым напряжением на шинах. В последние годы на тяговых подстанциях применяют батареи на 220 В [12]. Нагрузки батареи приведены в таблице 1.14.
Таблица 1.14
нагрузки батареи
N
Потребители
Кол-во
Ток еди
нагрузка батареи, А
постоянного тока
ницы, А
длит.
Кратковремен.
постоянно присоединенные приемники:
1
Лампы положения выключателей
25
0.065
1.6
¾
2
Устройства управления и защиты
¾
¾
15
¾
Приемники присоединенные при аварийном режиме:
1
Устройства телеуправления, телесигнализации и связи
¾
¾
1.4
¾
2
Аварийное освещение
¾
¾
10
¾
3
Привод выключателя ВМТ-110Б
¾
¾
¾
244
ИТОГО:
28
244
Последовательность выбора батареи:
1. ток длительного разряда в аварийном режиме:
(1.62)
где 
¾ сумма токов постоянной нагрузки, А;
¾ сумма токов в аварийном режиме, А.
Тогда из таблицы 1.14 имеем:
2. ток кратковременного разряда в аварийном режиме:
(1.63)
где 
¾ ток кратковременной нагрузки привода ВМТ-110Б:
3. необходимую расчетную емкость батареи определим:
(1.64)
где 
¾ длительность разряда при аварии, принимаемая для тяговых подстанций равной 2 часам.
А*ч
4. выбираем номер батареи по требуемой емкости:
(1.65)
где 
¾ емкость аккумулятора СК-1; при длительности разряда 
ч. имеем
=22 А*ч.
Тогда
принимаем N=
3
5. выбираем номер батареи по току кратковременного разряда:
(1.66)
где 46 ¾ кратковременно допускаемый разрядный ток аккумулятора типа СК-1, А;
окончательно принимаем аккумуляторную батарею СК-6.
6. Определим полное число последовательно включенных элементов батареи:
(1.67)
где 
¾ напряжение на шинах включения принимаемое 258 В при первичном напряжении подстанции 110 кВ;
¾ напряжение аккумуляторного элемента при подзарядке, равное 2.15 В.
7. Выбор зарядно-подзарядного агрегата (ЗПУ):
Напряжение заряда ЗПУ
(1.68)
где n
¾полное число элементов батареи.
Зарядный ток батареи:
(1.69)
где 
¾ зарядный ток для батареи СК-6, А.
Расчетная мощность ЗПУ
(1.70)
По полученным в процессе расчета напряжению, току и мощности принимаем зарядно-подзарядный агрегат типа ВАЗН-380/260-40/80. Технические данные которого удовлетворяют условиям выбора:
