Автоматическое включение резервного питания линии электропередачи
Цель: Изучить особенности включения резервного питания.
Теоретическое введение приведено в п. 2.10.
Схема электрическая принципиальная
Схема электрическая соединений
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Параметры |
| G1 | Однофазный источник питания | ~220 В/10 А |
| А1 | Однофазный трансформатор | 80 ВА 220/198… 242 В |
| А2, А3 | Модель линии электропередачи | ~220 В/0,3 А |
| А4, А13 | Контактор | ~380 В/10 А |
| А7 | Кнопочный пост управления | ~ 500 В/10 А/ 3 кнопки |
| А8 | Блок световой сигнализации | ~ 220 В/3 лампы |
| А9 | Автоматический однополюсный выключатель | ~ 230 В/0,5 А |
| А12 | Промежуточное реле | Номин.напряжение ~ 220 В/ ток контактов реле 5 А/ Коммутируемое напряжение 250 В/ контакты 1з+4р |
| А16 | Реле минимального напряжения | ~ 160… 320 В/ (1з+1р) контакт |
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соедините гнёзда защитного заземления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом “PE” однофазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Отключите (если включен) выключатель А9.
· Установите переключателем желаемое значение коэффициента трансформации трансформатора А1, например, 1,0.
· Установите напряжение срабатывания реле минимального напряжения А16, например, 200 В.
· Включите выключатель «СЕТЬ» измерителя Р1.
· Включите источник G1. О наличии напряжения на его выходе должна сигнализировать светящаяся лампочка.
· Включите выключатель А9.
· Нажмите верхнюю кнопку поста управления А7. В результате включится выключатель Q1 (контактор А4) и загорится имитирующая нагрузку Н зелёная лампа в блоке А8 (нагрузка Н будет получать питание по линии электропередачи Л1 и сигнализировать об этом будет верхняя красная лампа в блоке А8).
· Смоделируйте исчезновение напряжения на нагрузке Н отключением выключателя Q1 (контактора А4) путём нажатия второй сверху кнопки поста управления А7. В результате работы автоматики включится выключатель Q2 (контактор А13) и нагрузка продолжит получать питание, но уже по резервной линии электропередачи Л2 и об этом будет сигнализировать уже вторая сверху красная лампа в блоке А8.
· Смоделируйте восстановление питания нагрузки Н по основной линии электропередачи Л1 путём нажатия верхней кнопки управления А7. В результате включится выключатель Q1 (контактор А4), отключится выключатель Q2 (контактор А13) и нагрузка Н вновь продолжит получать питание только по основной линии электропередачи Л1.
· По завершении эксперимента отключите однофазный источник питания.
Контрольные вопросы.
1. Зачем используется автоматическое включение резервного питания линии электропередачи?
2. Перечислите порядок и особенности подключения резервного источника питания?
3. Какие требования предъявляются к резервному источнику питания?
4. Место автоматического включения резервного питания в комплексы релейной защиты?
5. По электрической принципиальной схеме опишите принцип действия автоматическое включение резервного питания линии электропередачи.
5. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графической работы
по теме «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения»
Цель расчетно-графической работы (РГР): произвести выбор и расчет устройств релейной защиты и автоматики заданной системы электроснабжения.
Содержание РГР:
1. Выполнить расчет сечений и выбор проводников кабельной линии 10(6) кВ.
2. Выполнить расчет токов короткого замыкания в объеме, достаточном для выбора принципов и параметров защит (расчета уставок токовых отсечек, дифференциальной токовой защиты трансформатора и проверки чувствительности).
3. Выполнить выбор и расчет уставок защиты и автоматики элементов системы электроснабжения: расчет защит воздушной линии, двухобмоточного трансформатора 110/10 (6) кВ, кабельной линии цехового трансформатора 10 (6 )/0,4 кВ и электродвигателя напряжением 10 (6) кВ мощностью 400...1250 кВА, АВР в сети 10(6),0,4 кВ, защиты 0,4кВ.
4. Провести согласование защит смежных участков по времени и току срабатывания. В процессе расчётов произвести выбор и расчетную проверку трансформаторов тока, выбор трансформаторов напряжения. Для указанной защиты определить сечение проводов, соединяющих трансформаторы тока и реле защиты.
5. Дать краткое описание работы выбранных схем релейной защиты и автоматики.
РГР должна быть оформлена в виде расчетно-пояснительной записки и графической части на 1 листе формата А1, содержащей принципиальные электрические схемы защит.
Защиты воздушной линии предпочтительнее выполнить в виде комплектов типа ШДЭ-2802, БРЭ-2701, ПДЭ-2802. В графической части допускается полные принципиальные электрические схемы указанных комплектов не приводить
Исходные данные для расчета.
Схемы электроснабжения приведены на рис 5.1, 5.2. Исходные данные для расчета приведены в табл. 5.1
Рис 5.1. Схема системы электроснабжения
Рис 5.2.Схема системы электроснабжения
Исходные данные для расчета.
Таблица 5.1.
| 1. | Номер варианта | ||||||||
| 2. | Номинальная мощность питающей системы, кВА | SС1 | |||||||
| SС2 | |||||||||
| 3. | Сопротивление питающей системы, приведенное к номинальной мощности, о.е. | XСmin | 0,15 | 0,2 | 0,18 | 0,22 | 0,25 | 0,27 | 0,13 |
| XСmax | 0,2 | 0,25 | 0,22 | 0,26 | 0,30 | 0,32 | 0,17 | ||
| 4. | Напряжение системы | U | |||||||
| 5. | Длина линий электропередачи, км | LW1 | |||||||
| LW2 | |||||||||
| LW3 | 2,5 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 1,5 | 1,8 | ||
| LW4 | 2,8 | 2,0 | 1,8 | 1,8 | 1,6 | 0,6 | 0,7 | ||
| 6. | Удельное сопротивление ЛЭП, Ом/км | X0 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 |
| 7. | Номинальная мощность трансформатора, МВА | SH1,SH2 | |||||||
| SH3,SH4 | 1,6 | 2,5 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 1,6 | 1,0 | ||
| 8. | Номинальное напряжение трансформатора, кВ | U | |||||||
| 0,4 | 0,4 | 1,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | |||
| 9. | Напряжение короткого замыкания и предел регулирования, % | UкТ1,UкТ2 | 10,5 | 10,3 | 10,4 | 10,4 | 10,6 | 10,7 | 10,2 |
| UкТ3,UкТ4 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | ||
| αUТ1, αUТ2 | ± 16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ||
| 10. | Мощность потребителей от шин 10(6) кВ, мВА | S1 | |||||||
| S2 | |||||||||
| 11. | Электродвигатели | М1 | СДН –15–76–643 | СТД – 1250 – 23УХЛЧ | |||||
| М2 | СДН –14–49–643 | АЧ 1000кВт | АЧ 800кВт | СДН-14-49-6У3 | АЧ 1000кВт | ||||
| 12. | Время срабатывания потребителей от шин 10(6) кВ, с | tS1 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 1,5 | 0,7 |
| tS2 | 0,5 | 0,8 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | ||
| 13. | Мощность потребителей от шин 0,4 кВ, кВт | РH1 | |||||||
| РH2 | |||||||||
| 14. | Время срабатывания потребителей от шин 0,4 кВ, с | tРН1 | 0,2 | 0,25 | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,25 | 0,35 |
| tРН2 | 0,25 | 0,2 | 0,4 | 0,35 | 0,25 | 0,3 | 0,35 |
Продолжение таблицы 5.1.
| 1. | Номер варианта | ||||||||
| 2. | Номинальная мощность питающей системы, кВА | SС1 | |||||||
| SС2 | |||||||||
| 3. | Сопротивление питающей системы, приведенное к номинальной мощности, о.е. | XСmin | 0,15 | 0,2 | 0,18 | 0,22 | 0,25 | 0,27 | 0,13 |
| XСmax | 0,2 | 0,25 | 0,22 | 0,26 | 0,30 | 0,32 | 0,17 | ||
| 4. | Напряжение системы | U | |||||||
| 5. | Длина линий электропередачи, км | LW1 | |||||||
| LW2 | |||||||||
| LW3 | 2,8 | 2,0 | 1,8 | 1,8 | 1,6 | 0,6 | 0,7 | ||
| LW4 | 2,5 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 1,5 | 1,8 | ||
| 6. | Удельное сопротивление ЛЭП, Ом/км | X0 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 |
| 7. | Номинальная мощность трансформатора, мВА | SH1,SH2 | |||||||
| SH3,SH4 | 1,6 | 2,5 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 1,6 | 1,0 | ||
| 8. | Номинальное напряжение трансформатора, кВ | U | |||||||
| 0,4 | 0,4 | 1,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | |||
| 9. | Напряжение короткого замыкания и предел регулирования, % | UкТ1,UкТ2 | 10,5 | 10,3 | 10,4 | 10,4 | 10,6 | 10,7 | 10,2 |
| UкТ3,UкТ4 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | ||
| αUТ1, αUТ2 | ± 16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ||
| 10. | Мощность потребителей от шин 10(6) кВ, МВА | S1 | |||||||
| S2 | |||||||||
| 11. | Электродвигатели | М1 | СДН –15–76–643 | СТД – 1250 – 23УХЛЧ | |||||
| М2 | СДН –14–49–643 | АЧ 1000кВт | АЧ 800кВт | СДН-14-49-6У3 | АЧ 1000кВт | ||||
| 12. | Время срабатывания потребителей от шин 10(6) кВ, с | tS1 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 1,5 | 0,7 |
| tS2 | 0,5 | 0,8 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | ||
| 13. | Мощность потребителей от шин 0,4 кВ, кВт | РH1 | |||||||
| РH2 | |||||||||
| 14. | Время срабатывания потребителей от шин 0,4 кВ, с | tРН1 | 0,2 | 0,25 | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,25 | 0,35 |
| tРН2 | 0,25 | 0,2 | 0,4 | 0,35 | 0,25 | 0,3 | 0,35 |
Продолжение таблицы 5.1.
| 1. | Номер варианта | ||||||||
| 2. | Номинальная мощность питающей системы, кВА | SС1 | |||||||
| SС2 | |||||||||
| 3. | Сопротивление питающей системы, приведенное к номинальной мощности, о.е. | XСmin | 0,15 | 0,2 | 0,18 | 0,22 | 0,25 | 0,27 | 0,13 |
| XСmax | 0,2 | 0,25 | 0,22 | 0,26 | 0,30 | 0,32 | 0,17 | ||
| 4. | Напряжение системы | U | |||||||
| 5. | Длина линий электропередачи, км | LW1 | |||||||
| LW2 | |||||||||
| LW3 | 2,5 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 1,5 | 1,8 | ||
| LW4 | 2,8 | 2,0 | 1,8 | 1,8 | 1,6 | 0,6 | 0,7 | ||
| 6. | Удельное сопротивление ЛЭП, Ом/км | X0 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 |
| 7. | Номинальная мощность трансформатора, мВА | SH1,SH2 | |||||||
| SH3,SH4 | 1,6 | 2,5 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 1,6 | 1,0 | ||
| 8. | Номинальное напряжение трансформатора, кВ | U | |||||||
| 0,4 | 0,4 | 1,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | |||
| 9. | Напряжение короткого замыкания и предел регулирования, % | UкТ1,UкТ2 | 10,5 | 10,3 | 10,4 | 10,4 | 10,6 | 10,7 | 10,2 |
| UкТ3,UкТ4 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | ||
| αUТ1, αUТ2 | ± 16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ||
| 10. | Мощность потребителей от шин 10(6) кВ, МВА | S1 | |||||||
| S2 | |||||||||
| 11. | Электродвигатели | М1 | СДН –15–76–643 | СТД – 1250 – 23УХЛЧ | |||||
| М2 | СДН –14–49–643 | АЧ 1000кВт | АЧ 800кВт | СДН-14-49-6У3 | АЧ 1000кВт | ||||
| 12. | Время срабатывания потребителей от шин 10(6) кВ, с | tS1 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 1,5 | 0,7 |
| tS2 | 0,5 | 0,8 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | ||
| 13. | Мощность потребителей от шин 0,4 кВ, кВт | РH1 | |||||||
| РH2 | |||||||||
| 14. | Время срабатывания потребителей от шин 0,4 кВ, с | tРН1 | 0,2 | 0,25 | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,25 | 0,35 |
| tРН2 | 0,25 | 0,2 | 0,4 | 0,35 | 0,25 | 0,3 | 0,35 |
Окончание таблицы 5.1.
| 1. | Номер варианта | ||||||||
| 2. | Номинальная мощность питающей системы, кВА | SС1 | |||||||
| SС2 | |||||||||
| 3. | Сопротивление питающей системы, приведенное к номинальной мощности, о.е. | XСmin | 0,15 | 0,2 | 0,18 | 0,22 | 0,25 | 0,27 | 0,13 |
| XСmax | 0,2 | 0,25 | 0,22 | 0,26 | 0,30 | 0,32 | 0,17 | ||
| 4. | Напряжение системы | U | |||||||
| 5. | Длина линий электропередачи, км | LW1 | |||||||
| LW2 | |||||||||
| LW3 | 2,5 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 1,5 | 1,8 | ||
| LW4 | 2,8 | 2,0 | 1,8 | 1,8 | 1,6 | 0,6 | 0,7 | ||
| 6. | Удельное сопротивление ЛЭП, Ом/км | X0 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,35 | 0,4 |
| 7. | Номинальная мощность трансформатора, МВА | SH1,SH2 | |||||||
| SH3,SH4 | 1,6 | 2,5 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 1,6 | 1,0 | ||
| 8. | Номинальное напряжение трансформатора, кВ | U | |||||||
| 0,4 | 0,4 | 1,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | |||
| 9. | Напряжение короткого замыкания и предел регулирования, % | UкТ1,UкТ2 | 10,5 | 10,3 | 10,4 | 10,4 | 10,6 | 10,7 | 10,2 |
| UкТ3,UкТ4 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | ||
| αUТ1, αUТ2 | ± 16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ±16 | ||
| 10. | Мощность потребителей от шин 10(6) кВ, мВА | S1 | |||||||
| S2 | |||||||||
| 11. | Электродвигатели | М1 | СДН –15–76–643 | СТД – 1250 – 23УХЛЧ | |||||
| М2 | СДН –14–49–643 | АЧ 1000кВт | АЧ 800кВт | СДН-14-49-6У3 | АЧ 1000кВт | ||||
| 12. | Время срабатывания потребителей от шин 10(6) кВ, с | tS1 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 1,5 | 0,7 |
| tS2 | 0,5 | 0,8 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | ||
| 13. | Мощность потребителей от шин 0,4 кВ, кВт | РH1 | |||||||
| РH2 | |||||||||
| 14. | Время срабатывания потребителей от шин 0,4 кВ, с | tРН1 | 0,2 | 0,25 | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,25 | 0,35 |
| tРН2 | 0,25 | 0,2 | 0,4 | 0,35 | 0,25 | 0,3 | 0,35 |
Примечание: М1-СДН–15 76–643–РН =2500 кВт, UН=10 кВ; cosφ = 0,9; 
=7; η = 0,96 %
М1-СДН–1250–23УХЛУ – РН = 1250 кВт;
U1Н = 6кВ или 10 кВ, η = 96,8 %, =6,79
М2-СДН–14–49 – 6У3 - РН = 800 кВт; IН = 10 кВ, кi = 7,5; ηН =94%; cos = 0,9;
М2- асинхронные электродвигатели А4 напряжением 6000В;
РН = 1000 кВт; IН = 113 A; cosφ = 0,89; кi = 5,7; ηН =95,5%;
РН = 800 кВт; IН = 92 A; cosφ = 0,88; кi = 5,5; ηН =95,2%;
Для примера расчета используем данные варианта I.
1.Введение
2. Выбор сечения проводов кабельной линии 10 кВ
3. Выбор сечения проводов В Л - 1 10 кВ
4.1 Расчет токов короткого замыкания
4.2 Расчет токов короткого замыкания с учетом подпитки
синхронными электродвигателями
5. Защита сети 0,4 кВ
6. Защита электродвигателей 1 0 кВ
7.1 Максимальная токовая защита трансформатора 1 0/0,4 кВ
7.1 Специальная токовая защита нулевой последовательности
трансформаторов со схемой соединения обмоток
треугольник/звезда - 1 0/0,4 кВ
8. Расчет МТЗ
9. Расчет дифференциальной токовой защиты трансформатора
10.Расчет защиты ВЛ - 1 10 кВ
11. Заключение
12. Список использованной литературы
Введение
В электроэнергосистемах одновременно эксплуатируются устройства релейной зашиты и автоматики на различной элементарной базе: электромеханические реле, блоки реле, шкафы и панели на интегральных микросхемах малой и средней степени интеграции (операционные усилители и логические элементы). Разрабатываются и внедряются устройства с использованием цифровых универсальных и специализированных микропроцессорных систем (программные устройства релейной защиты и автоматики).
При функционировании электроэнергетической системы возможны различные ее состояния: нормальный режим работы, утяжеленный (ненормальный), аварийный и послеаварийный режимы.
К утяжеленному относится режим, сопровождающийся сверхтоками перегрузок, сниженными амплитудой и (или) частотой напряжения, качаниями синхронных генераторов, однофазным замыканием на землю в сети с изолированной (компенсированной) нейтралью.
Аварийный режим наступает при возникновении короткого замыкания. Для ликвидации повреждения защиты должны воздействовать на отключение выключателей. При отказе защиты или выключателя ликвидация повреждения возможна после стоящей защитой.
Основное назначение релейной защиты - выявление повреждения и действие на отключение выключателей для отделения поврежденного электроэнергетического объекта.