Задание по курсу «Проектирование электроустановок в энергетике» на тему «Проектирование защиты воздушных линии электропередачи, подстанций от перенапряжений и релейной защиты и автоматики»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования

ЗАДАНИЕ

по курсу «Проектирование электроустановок в энергетике»

на тему «Проектирование защиты воздушных линии

электропередачи, подстанций от перенапряжений и релейной защиты и автоматики»

Выполнил магистрант гр. МЭО-01

Романовский Р.Ю.

_____________________________

"_____"___________________2002

Принял профессор, д.т.н.

Шпиганович А.Н.

_____________________________

_____________________________

"_____"__________________ 2002

Липецк 2002

РЕФЕРАТ
В данной работе рассмотрено проектирование релейной защиты и автоматики, а также защиты воздушных линии электропередачи, подстанций от перенапряжений. Приведена последовательность необходимая для данных расчётов.

Табл. 15 Рис. 14 Библ. 4 назв.


ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………5

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, ПОДСТАНЦИЙ, ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН И ТОКОПРОВОДОВ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ………………………………...6

1.1. Основные определения………………………………………………………..6

1.2. Проектирование защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений…………………………………………………………7

1.3. Защита подстанций от прямых ударов молнии………….………………….13

1.4. Защита подстанций от волн атмосферных перенапряжений, набегающих с линий электропередачи………………………………………………………15

1.5. Защита вращающихся машин от атмосферных перенапряжений………….22

1.6. Защита токопроводов от атмосферных перенапряжений…………………..23

1.7. Защита от внутренних перенапряжений……………………………………..24

1.8. Защитное оборудование и устройства (разрядники, конденсаторы, молниеотводы)………………………………………………………………………..25

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И СЕТЕВОЙ АВТОМАТИКИ…………………………………………………………………28

2.1. Общие сведения……………………………………………………………….28

2.2. Защита трансформаторов……………………………………………………..29

2.2.1. Общие положения……………………………………………………………29

2.2.2. Защита от повреждений и понижений уровня масла внутри баков маслонаполненных трансформаторов…………………………………………….29

2.2.3. Защита от многофазных замыканий, однофазных замыканий на землю и витковых замыканий в обмотках трансформатора………………………..30

2.3. Защита от токов внешних к. з…………………………………………………38

2.4. Защита трансформаторов от перегрузок…………………………………….40

2.5. Защита от однофазных к. з. трансформаторов

6-10/0,4-0,23 кв и 6-10/0,69-0,4 кв с группой соединения обмоток У/У_Н-0 или Д/У_Н-11 и У/Z_H-11, имеющих глухозаземленные нейтрали на стороне низшего напряжения………………………………………………………..42

2.6. Передача отключающего импульса………………………………………...46

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………..53

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..54

ВВЕДЕНИЕ
Основные распределительные сети 6 - 10, 110, 220 кВ промышленных предприятий имеют простую конфигурацию и выполняются, как правило, радиальными или магистральными. Трансформаторы главных понизительных подстанций, узловых распределительных пунктов и цеховых подстанций обычно работают раздельно. В редких случаях применяются сети кольцевые или с радиальными параллельными линиями. Поэтому промышленные электросети для своей защиты от аварийных и анормальных режимов работы обычно не требуют сложных устройств защиты и автоматики, используемых в сетях энергосистем. В промышленных электроустановках широкое применение находят устройства защиты с реле косвенного действия с питанием от источника оперативного постоянного и выпрямленного тока, реже - на оперативном переменном токе с реле прямого действия. Как правило, используются защиты с электромеханическими реле. Начали применяться защиты с полупроводниковыми элементами, обеспечивающие высокое быстродействие, надежность, чувствительность и потребляющие малую мощность.

Для повышения надежности электроснабжения промышленных предприятий применяются: автоматическое включение резерва (АВР), автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматическая частотная разгрузка (АЧР).

Целью данной работы является рассмотрение последовательностей проектирования релейной защиты и автоматики, а также проектирование защиты электрооборудования от перенапряжений.


1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, ПОДСТАНЦИЙ, ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН И ТОКОПРОВОДОВ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
1.1. Основные определения
Под перенапряжением понимают повышение до опасных значений разности потенциалов на изоляции. Перенапряжения можно разделить на внутренние и внешние. Внутренние перенапряжения могут появляться в период переходных процессов, сопровождающихся резким изменением установившегося режима работы электрической сети, и разделяются на коммутационные и резонансные. Коммутационные перенапряжения зависят от быстродействия коммутационных аппаратов и значений емкости или индуктивности цепи. Резонансные перенапряжения возникают при определенном соотношении между индуктивностями и емкостями. Значение и длительность резонансных перенапряжений характеризуются интенсивностью преобразования электромагнитной энергии индуктивности в электростатическую энергию в емкости.

К внешним относятся перенапряжения, возникающие при непосредственном поражении электроустановок разрядами молнии или индуктивным зарядом, например при ударах молнии вблизи электроустановки. При расчетах защитных устройств от атмосферных перенапряжений максимальная амплитуда тока прямого удара молнии принимается равной 200 кА при максимальной крутизне фронта волны тока 50 кА/мкс.

Кривая вероятности появления токов молнии приведена на рис. 1.1. Эффективность защиты электроустановок от ударов молнии характеризуется защитным уровнем, выраженным в килоамперах тока молнии.

1.2. Проектирование защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений
Линии напряжением 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах защищаются от прямых ударов молнии подвеской тросов по всей длине трос заземляется. Отказ от защиты тросами на ВЛ 110 - 220 кВ допускается: в районах со слабой интенсивностью грозовой деятельности при числе грозовых часов в году менее 20; на участках линий с плохо проводящими грунтами с удельным сопротивлением 1000 Омм; на участках линии, где толщина стенки гололеда превышает 20 мм.

Грозовая деятельность определяется по данным метеостанций или по карте районирования территории СССР по числу грозовых часов в году.

При ударе молнии в середину пролета возникает опасность перекрытия между тросом и проводом. Минимальное расстояние по вертикали между проводом и тросом в середине пролета должно соответствовать величинам, приведенным в табл. 1.1. Расчет этого расстояния производится при температуре окружающей среды +15°С без учета отклонения проводов и тросов ветром.

Для промежуточных значений величины пролета расстояние между тросом и проводом определяется интерполяцией.

Крепление тросов линий 220 кВ на металлических и железобетонных опорах должно выполняться через изолятор, шунти-