НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

 

Методические указания и задания к расчетно-графической работе

для студентов очного обучения специальности 050718 – Электроэнергетика

(по дисциплине «Релейная защита и автоматика»)

 

Алматы 2007

СОСТАВИТЕЛЬ: М.В. Башкиров. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графической работы для студентов очной формы обучения специальности 050718 – Электроэнергетика (по дисциплине «Релейная защита и автоматика»). – Алматы, АИЭС, 2007. - 12 с.

 

Данная разработка включает методические указания и задания к расчетно-графической работе, а также список необходимой литературы по дисциплине «Релейная защита и автоматика» курса «Электроэнергетика».

 

            Введение

Согласно учебному плану студенты специальности 050718 - Электроэнергетика изучают курс «Электроэнергетика», являющийся профилирующим и на который выделяется 5 кредитов. В курсе «Электроэнергетика» изучаются пять дисциплин: «Электрические станции», «Электроэнергетические системы и сети», «Релейная защита и автоматика», «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» и «Электроснабжение». Каждой дисциплине выделяется 45 часов (1 кредит): лекционные занятия 17 часов и 28 часов самостоятельной работы студентов. По данной дисциплине предусмотрена расчетно-графическая работа, состоящая из задания, предполагающего самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины.

К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного выполнения и защиты расчетно-графической работы.

1 Содержание курса «Электроэнергетика» по дисциплине «Релейная защита электроэнергетических систем»

1.1 Назначение релейной защиты и ее место в энергосистеме. Этапы развития конструктивных особенностей элементной базы и тенденции её развития. Основные свойства и требования, предъявляемые к релейной защите (2 часа).

1.2 Основные свойства релейной защиты распределительных сетей и магистральных линий энергосистемы. Виды повреждений и ненормальные режимы работы в энергосистеме (2 часа).

1.3 Элементная база релейной защиты. Измерительные, логические, сигнальные и исполнительные органы. Трансформаторы тока и напряжения и их погрешности. Источники оперативного тока (2 часа).

1.4 Схемы релейной защиты распределительных сетей. Цепи управления и сигнализации высоковольтных выключателей. Общие сведения о высокочастотных защитах (2 часа).

1.5 Основные сведения о микропроцессорных устройствах релейной защиты, система управления и сбора информации. Установки для проверки устройств РЗА (2 часа).

2 Методические указания к изучению теоретических вопросов

2.1 При изучении разделов 1.1 и 1.2 обратить внимание, в чём заключается отличие повреждений от ненормальных режимов. Уяснить в чём заключаются основные требования к релейной защите.

2.2 При изучении разделов 1.3 и 1.4 обратить внимание на основные виды реле, сделанные на электромеханической базе, назначение трансформаторов тока и напряжения, их погрешности, принцип действия дифференциально-фазной защиты.

2.3 При изучении раздела 1.5 обратить внимание на структурную схему цифрового терминала релейной защиты и принципы сбора информации.

3 Методические указания и задания для расчетно-графической работы

3.1 Определение вторичной нагрузки трансформаторов тока

Фактическая расчетная вторичная нагрузка Zнасч трансформатора тока зависит от сопротивления реле и соединительных приборов, схемы соединения трансформаторов тока и от вида КЗ. Расчетные формулы для определения вторичной нагрузки (на фазу) трансформаторов тока для основных схем соединения приведены в таблице 1.

Сопротивление вторичных цепей, состоящих из релейной аппаратуры и соединительных проводов, может быть либо измерено на переменном токе с помощью вольтметра и амперметра, либо определено с помощью следующих выражений:

а) сопротивление соединительных проводов

,                                                (1)

где l длина провода (кабеля) от трансформатора тока до реле, м;

S – сечение провода (жилы кабеля), мм2;

g – удельная проводимость, м/Ом мм2, для меди равно 57, для алюминия - 34,5;

б) полное сопротивление реле определяется, как правило, по потребляемой мощности S, которая указывается в каталогах и справочниках (в контрольной работе Zp задано, в зависимости от варианта)

                                                            (2)

где Sпотребляемая мощность, ВА;

I – ток, при котором задана потребляемая мощность, А.

3.2 Проверка на 10 %-ную полную погрешность по кривым предельной кратности.

Специальные кривые предельной кратности представляют собой зависимость допустимого по условию e = 10 % значения сопротивления нагрузки Zн на трансформатор тока от значения предельной кратности k10 вычисляемого по выражению:

 .                                                       (3)

где I1ном ТА – первичный номинальный ток трансформатора тока;

I1расчпервичный расчетный ток, при котором должна обеспечиваться работа трансформаторов тока с погрешностью не более 10 %.

Значение I1расч выбирается различным для разных типов релейной защиты:

а) для токовых защит с независимой характеристикой выдержки времени и, в том числе, для токовых отсечек без выдержки времени

I1расч=1,1Iсз;                                                          (4)

 

б) для продольных дифференциальных защит (трансформаторов, генераторов, шин, линий) Iрасч принимается равным наибольшему значению тока при внешнем (сквозном)     КЗ.

Расчетная проверка выполняется в следующем порядке:

а) определяется значение предельной кратности k10;

б) подбирается кривая предельной кратности, соответствующая типу трансформатора тока, классу обмотки и коэффициенту трансформации.

Номинальный ток трансформатора тока  выбирается по шкале номинальных токов для ТТ. Номинальный ток трансформатора тока должен быть равен или быть ближайшим большим номинального тока  фидера.

Кривые предельных кратностей трансформатора тока приведены на  рисунке 1;

в) для значения k10 из п.1 по соответствующей кривой предельной кратности  рисунки 1 и 2 определяется допустимое значение сопротивления вторичной  нагрузки Zн доп. При этом значение Zндоп полная погрешность e = 10 %, а токовая f ТА - несколько меньше 10 %;

г) Zндоп сравнивается с фактическим наибольшим расчетным значением сопротивления нагрузки трансформатора тока Zн расч. Zн расч рассчитывается по формулам приведенным в таблице 1 в зависимости от варианта схемы и вида КЗ. Если   Zн расч£ Zн доп, то e<10%.

Таблица 1 - Шкала трансформаторов тока

ТПЛ-10К

5

10

15

20

30

40

50

60

100

150

200

300

400

600

800

1000

1500

ТФ

НД-35М

10

15

20

30

40

50

60

100

150

200

300

400

600

800

1000

1500

2000

Содержание задания на расчетно-графическую работу:

- выбрать номер варианта задания по двум признакам: первой буквы фамилии и последней цифре зачетной книжки таблицы 2, 3;

- определить вторичную нагрузку трансформаторов тока в зависимости от схемы соединений трансформаторов тока и от вида КЗ;

- определить допустимое значение сопротивления вторичной нагрузки Zноп по кривым предельной кратности трансформаторов тока. Сравнить Zноп с фактическим расчетным значением сопротивления нагрузки трансформаторов тока Zн.расч. Сделать вывод о допустимости подключаемой нагрузки.

Таблица 2- Исходные данные к заданию

Схема соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки

Вид к.з.

Вторичная расчетная нагрузка трансформаторов тока (на фазу) zнасч.

1

Трехфазное и двухфазное

Однофазное

2

Трехфазное

Двухфазное AB или BC

Двухфазное за трансформаторомY / D- 11

3

Трехфазное

Двухфазное АС

Двухфазное АВ или ВС

4

Трехфазное и двухфазное:

двухфазное за трансформатором Y / D- 11

Однофазное

Таблица 3 - Исходные данные к заданию

Первая буква фамилии

А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, Л, М, Н

Последняя цифра  зачетки

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

0

Схема соединения

трансформатора тока

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

2

 

 

2

 

 

2

 

 

2

 

 

2

Длина соединительного кабеля, м

 

50

 

60

 

70

 

75

 

80

 

85

 

90

 

100

 

110

 

115

Сечение жилы кабеля, мм2

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

Сопротивление переходных контактов

 

 

0,05

 

 

0,05

 

 

0,06

 

 

0,56

 

 

0,06

 

 

0,05

 

 

0,05

 

 

0,04

 

 

0,05

 

 

0,06

Сопротивление реле в фазе А и С          ZрА= ZрС

 

 

1,2

 

 

1

 

 

0,9

 

 

1,3

 

 

0,8

 

 

0,7

 

 

0,5

 

 

1,1

 

 

0,6

 

 

0,7

Сопротивление реле в фазе В, ZрВ

 

0,8

 

0,7

 

0,5

 

0,7

 

0,6

 

0,4

 

0,3

 

0,8

 

0,4

 

0,5

Сопротивление реле в обратном проводе

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

0,7

 

 

0,8

 

 

0,9

 

 

0,65

 

 

0,75

Материал кабеля

Cu

Cu

Cu

Al

Al

Al

Al

Cu

Cu

Cu

Номинальный ток фидера

 

400

 

450

 

430

 

500

 

550

 

750

 

800

 

730

 

740

 

700

Iкз = I1расч

2400

2460

2500

3000

3200

4500

4600

4500

4650

4400

Тип трансформа-

торов тока

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ-10к

ТПЛ

-10к

Таблица 4 - Исходные данные к заданию

Первая буква фамилии

М, О, П, Р,С, Т,У, Ф, Х,Ц, Ч, Ш, Щ,Ю, Я

 

Последняя цифра зачетки

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

0

Схема соедине-ния трансфор-маторов тока

 

 

3

 

 

3

 

 

3

 

 

3

 

 

3

 

 

4

 

 

4

 

 

4

 

 

4

 

 

4

Длина соедините-лей контрольного кабеля провода, м

 

 

35

 

 

40

 

 

45

 

 

50

 

 

75

 

 

80

 

 

85

 

 

90

 

 

100

 

 

110

Сечение жилы кабеля провода

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

 

2,5

Сопротивление переходных контактов

 

 

0,05

 

 

0,06

 

 

0,05

 

 

0,04

 

 

0,05

 

 

0,05

 

 

0,05

 

 

0,06

 

 

0,05

 

 

0,06

Сопротивление реле фазы А и С ZрА= ZрС

 

 

1,3

 

 

1,4

 

 

1,2

 

 

1,1

 

 

1,0

 

 

0,9

 

 

0,7

 

 

0,6

 

 

0,8

 

 

0,9

Сопротивление реле фазы В Zрв

-

-

-

-

-

 

0,4

 

0,5

 

0,8

 

0,6

 

0,7

Материалы жилы кабеля или провода

 

 

Al

 

 

Al

 

 

Al

 

 

Al

 

 

Al

 

 

Cu

 

 

Cu

 

 

Cu

 

 

Cu

 

 

Cu

Номинальный ток фидера

 

100

 

150

 

120

 

300

 

165

 

0

 

120

 

110

 

95

 

150

IкЗ= I1расч

800

1200

1000

1600

1200

1000

600

800

700

900

Тип трансформаторов тока

ТФ

НД-35М

ТФ

НД-35М

ТФНД-35М

ТФНД-35М

ТФНД-35М

ТФ

НД-

35М

ТФНД-35М

ТФНД-35М

ТФ

НД-35М

ТФ

НД-35М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1

                            1 - КТом = 5/5÷ 60/5;  2 - КТ.ном = 100/5÷ 400/5; 600/5;  3 - КТ.ном = 800/5;

                     4 - КТом = 1000/5; 5 - КТ.ном = 1500/5;

Рисунок 2

                          1- КТом = 15/5÷ 600/5 класса Р1 ;  2 - КТ.ном = 15/5÷ 600/5 класса 0,5;                                            

                          3 - КТом = 800/5; 1000/5; 2000/5; класса Р1 ; 4 - КТ.ном = 800/5; класса 0,5;                   

                          5 - КТом = 1000/5; 2000/5; класса 0,5 ; 6 -  КТ.ном = 1500/5  класса Р1 и З2 ;                          

                          7- КТом = 1500/5  класса 0,5

 

Список литературы

1. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты токовых нагрузок в цепях релейной защиты: - М.: Энергия,1980. -208с.

2. Правила устройств электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1985.-640 с.

3. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем./ Под ред. А.Ф. Дьякова.- М.: Изд. МЭИ, 2002.- 295 с.

4. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. "Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов".- М.: Энергоатомиздат, 1998.

5. Шабад М.А. Расчеты РЗ и А распределительных сетей: Монография.- СПб.: ПЭИПК, 2003.- 350с.

6. Авербух А.М. Релейная защита в задачах с решениями и примерами. - М.:  Энергия, 1975. - 416 с.

 

Содержание

Введение

3

1 Содержание курса «Электроэнергетика» по дисциплине «Релейная защита электроэнергетических систем»

3

2 Методические указания к изучению теоретических вопросов

3

3 Методические указания и задания для расчетно-графической работы

4

Список литературы

11

                                                                       

Основной  план 2007 г. поз. 60

Михаил Владимирович Башкиров