Файл: Выпускная квалификационная работа (магистерская диссертация).docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 443
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Описание подстанции 220/110/10 кВ
Параметры автотрансформаторов 220кВ
Распределительные устройства подстанции(ПС)
Кабели линий, питающих распределительный пункт -10кВ (РП 10 кВ)
Общие требования к релейной защите и автоматике объектов подстанции
Требования к устройству резервирования при отказе выключателя (УРОВ)
Расчет параметров срабатывания защиты
Расчет и выбор параметров срабатывания пускового органа
Расчет дифференциальной защиты ошиновки ВН-220 и СН-110
Определения сопротивлений элементов подстанции
Определение расчётных первичных токов для всех сторон защищаемого автотрансформатора
Параметрирование данных об автотрансформаторе
Максимальная токовая защита стороны НН автотрансформатора
Расчет ТНЗНП автотрансформатора
Расчет параметра срабатывания II ступени ТНЗНП
Разработка алгоритма дистанционной защиты на линиях питающей сети 220 кВ
Испытание алгоритма в максимальном рабочем режиме
0,578; (24)
????НОМ.ТТ.ВН 5
0,1 ≤ ????НОМ.ВТ.????Н = 1,46 = 0,292; (25)
????НОМ.ТТ.????Н 5
0,1 ≤ ????НОМ.ВТ.ВН = 2,863 = 0,573, (26)
????НОМ.ТТ.ВН 5
где «????НОМ.ВТ.ВН = 5А – вторичный номинальный ток трансформатора тока;
????НОМ.ВТ.СН = 5 А- вторичный номинальный ток трансформатора тока;
????НОМ.ТТ.ВН = 5 А –вторичный номинальный ток трансформатора тока» [8].
Проведенный расчет подтверждает, что проверяемое условие выполняется.
При расчетах в отношении алгоритма защиты RET 670 все осуществляется с использованием первичных величин. В силу данного аргумента устройство защиты предполагает ввод данных относительно аналоговых входов, а также показателей, характеризующих защищаемых объект (номинальные токи, напряжение на каждой стороне, мощность). В отношении аналоговых входов требуются следующие данные:
«Величина номинального напряжения, которое выходит на стороны RatedVoltageW1, RatedVoltageW2 и RatedVoltageW3 устанавливается на основании исходных данных автотрансформатора, который выступает защищаемым:
«RatedVoltageW1 = Uном,ВН = 230 кВ; RatedVoltageW2 = Uном,CН = 121 кВ; RatedVoltageW3 = Uном,НН = 11 кВ;
В отношении показателя номинальных токов обмоток ВН, СН и НН – RatedCarrentW1, RatedCarrentW2 и RatedCarrentW3» [17, с.166].
В отношении схем соединения обмоток автотрансформатора, которые могут быть представлены в виде треугольника или звезды, в отношении сторон ВН, СН и НН справедливо следующее:
ConnectTypeW1 – «Wye (Y)»; ConnectTypeW2 – «Wye (Y)»; ConnectTypeW3 – «Delta (D)»; ClockNumberW2 – «0»; ClockNumberW3 – «11».
Акцентируем внимание на том, что действие алгоритма защиты происходит в соответствии с вычитанием токов нулевой последовательности конкретно в отношении сторон СН и ВН. Характеризуя же сторону НН, уточним, что такое вычитание не применяется. В силу данного аргумента в положение «Off» переводится параметр ZSCurrSubtrW3, в то время как в «On»
– параметры ZSCurrSubtrW1 и ZSCurrSubtrW2.
Со стороны защищаемого автотрансформатора СН и ВН отсутствуют соответствующие входы ТТ, поэтому для параметров TconfigForW1 и TconfigForW2 используется положение «No». Вызывает интерес установление значений параметров CT1RatingW1, CT2RatingW1, CT1RatingW2 и CT2RatingW2 – дело в том, что они не оказывают никакого воздействия на защиту, поэтому по умолчанию их величины могут быть равными.
Обращаясь к стороне
НН, отметим, что в данном случае будет использована схема с одним выключателем, что подразумевает переведение параметра TconfigForW3 в состояние «Off».
Начальный тормозной ток EndSection1.
В отношении параметра EndSection1 заметим, что он характеризует величину тормозного тока на конце Участка 1 тормозной характеристики, что представлено на рисунке 10. Данный параметр определяется в долях от показателя номинального тока стороны ВН. Данная сторона является опорной. Значение параметра EndSection1 равно 1,15.
Рисунок 10 – Тормозная характеристика функции дифференциальной защиты DIFP (87Т) устройства RET670
«Начальный дифференциальный ток срабатывания IdMin.
В отношении параметра начального дифференциального тока срабатывания IdMin укажем, что расчет его величины производится по условию отстройки от токов небаланса. При этом режимы работы АТ – переходные. Условие – малые сквозные токи. В данном случае используется выражение» [26]:
???????????????????? = ????ОТС ∙ Кнб.расч ∙ ????????????????????????????????????????1, (27)
???????????????????? = 1,2 ∙ 0,161 ∙ 1,15 = 0,222%
где ????ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки
К = √(К
∙ ????∗ )2 ∙ (1 + ????????∗ + ????????∗ )2 + (????????∗ + ????????∗ )2,(28)
нб.расч
пер ТТ
????????????
выр
????????????
выр
Кнб.расч = √(1,5 ∙ 0,1)2 ∙ (1 + 0,02 + 0,02)2 + (0,02 + 0,02)2 = 0,161
где «Кпер – коэффициент, учитывающий переходный процесс;
ТТ
????∗ – полная относительная погрешность трансформаторов тока, к которым подключается защита;
????????????
????????∗ – относительная погрешность, вызванная регулированием напряжения трансформатора (автотрансформатора). Значение погрешности принимается равной максимальному возможному отклонению от номинального положения РПН в сторону уменьшения или в сторону увеличения;
выр
????????∗ – относительная погрешность выравнивания токов плеч» [7, с. 155].
«Тормозной ток конца второго (первого наклонного) участка EndSection2.
В отношении параметра EndSection2, который характеризует величину тормозного тока, присутствующего на конце Участка 2 тормозной характеристики, то его значение будет 2.
При практической эксплуатации автотрансформатора обязательно будут встречаться перегрузки на протяжении относительно длительных отрезков времени. В частности, это будет наблюдаться в случае, если отключится один из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции. При этом возможны серьезные загрубления дифференциальной защиты» [27]. Для того, чтобы не допускать такого загрубления принято значение параметра EndSection
устанавливать, как 2. Нижележащие расчеты осуществляем по формулам (28) и (29) соответственно:
????диф.расч = 1,1 ∙ 0,263 ∙ 2 = 0,58 (29)
Кнб.расч = √(????, ???? ∙ ????,
????)???? ∙ (???? + ????, ???????? + ????, ????????)???? + (????, ???????? + ????, ????????)???? = ????, ????????????
(30)
«Коэффициент торможения второго (первого наклонного) участка SlopeSection2.
Коэффициент торможения третьего (второго наклонного) участка SlopeSection3. Показатель «коэффициент торможения второго наклонного участка» параметр SlopeSection3 (на рисунке 10 это Участок 3) устанавливается в размере 50%.
Проверка чувствительности дифференциальной защиты.
Показатель коэффициент чувствительности рассчитывается исключительно для чувствительного органа и в отношении КЗ из металла на каждой стороне (выводе) защищаемого АР» [28]. Работа защищаемого трансформатора должна проводиться в расчетном режиме, т.е. рабочем ответвлении регулируемой отметки, что определяет минимальное значение тока КЗ.
В отношении горизонтального участка характеристики срабатывания проверка чувствительности осуществляется по следующим показателям:
К = ????диф.расч. = 0,58 = 2,61, (31)
где ????диф.нач. = ????????????.????????????????.
????диф.нач.
0,22
Для первого участка наклона характеристики срабатывания/торможения:
Кч ???????????? =????КЗ????????????. = 1
= 2,375, (32)
????????????????????????????????????????????????2∙∑ ????торм.расч.п. ????????????????????????????????????????????????2
«где ∑ ????торм.расч.п. – первичное расчетное значение тока торможения, фактически равное ????КЗ ????????????. (при повреждении в защищаемой зоне, точка К1)»[4,с.11].
Значение коэффициента чувствительности, в соответствии с ПУЭ, не может быть ниже 2, следовательно, очевидно, что чувствительность дифференциальной защиты находится на нормальном уровне.
Ток срабатывания дифференциальной отсечки IdUnre.
«Расчет и выбор параметра срабатывания токового органа дифференциальной отсечки ????????????????????????, выполним с учетом двух условий:
В соответствии с имеющимся условием отстройки от режима максимального тока, который проходит сквозь защищаемый АТ, в случае возникновения внешних повреждений расчет параметра срабатывания осуществляется по следующему выражению:
???????????????????????? ≥ КОТС ∙ КНБ ∙ ????КЗ.МАКС=1,2 ∙0,65∙35,93 = 28,025 (33)
«где ????отс = 1,2 – коэффициент отстройки;
????НБ = 0,65 – отношение амплитуды первой гармоники тока небаланса к приведенной амплитуде периодической составляющей тока, текущего через защищаемый автотрансформатор при внешнем повреждении. Принимается при использовании со всех сторон ТТ с вторичным номинальным током 5 А» [11].
????КЗ.МА =????КЗМАКС = 12000 = 35,93 (34)
????НОМ.ОПОР 334
????НОМ.ТТ.ВН 5
0,1 ≤ ????НОМ.ВТ.????Н = 1,46 = 0,292; (25)????НОМ.ТТ.????Н 5
0,1 ≤ ????НОМ.ВТ.ВН = 2,863 = 0,573, (26)????НОМ.ТТ.ВН 5
где «????НОМ.ВТ.ВН = 5А – вторичный номинальный ток трансформатора тока;
????НОМ.ВТ.СН = 5 А- вторичный номинальный ток трансформатора тока;
????НОМ.ТТ.ВН = 5 А –вторичный номинальный ток трансформатора тока» [8].
Проведенный расчет подтверждает, что проверяемое условие выполняется.
-
Параметрирование данных об аналоговых входах
При расчетах в отношении алгоритма защиты RET 670 все осуществляется с использованием первичных величин. В силу данного аргумента устройство защиты предполагает ввод данных относительно аналоговых входов, а также показателей, характеризующих защищаемых объект (номинальные токи, напряжение на каждой стороне, мощность). В отношении аналоговых входов требуются следующие данные:
-
параметры высоковольтных трансформаторов напряжения; -
параметры высоковольтных трансформаторов тока; -
номинальные токи на каждом входе.
- 1 ... 12 13 14 15 16 17 18 19 ... 29
Параметрирование данных об автотрансформаторе
«Величина номинального напряжения, которое выходит на стороны RatedVoltageW1, RatedVoltageW2 и RatedVoltageW3 устанавливается на основании исходных данных автотрансформатора, который выступает защищаемым:
«RatedVoltageW1 = Uном,ВН = 230 кВ; RatedVoltageW2 = Uном,CН = 121 кВ; RatedVoltageW3 = Uном,НН = 11 кВ;
В отношении показателя номинальных токов обмоток ВН, СН и НН – RatedCarrentW1, RatedCarrentW2 и RatedCarrentW3» [17, с.166].
В отношении схем соединения обмоток автотрансформатора, которые могут быть представлены в виде треугольника или звезды, в отношении сторон ВН, СН и НН справедливо следующее:
ConnectTypeW1 – «Wye (Y)»; ConnectTypeW2 – «Wye (Y)»; ConnectTypeW3 – «Delta (D)»; ClockNumberW2 – «0»; ClockNumberW3 – «11».
Акцентируем внимание на том, что действие алгоритма защиты происходит в соответствии с вычитанием токов нулевой последовательности конкретно в отношении сторон СН и ВН. Характеризуя же сторону НН, уточним, что такое вычитание не применяется. В силу данного аргумента в положение «Off» переводится параметр ZSCurrSubtrW3, в то время как в «On»
– параметры ZSCurrSubtrW1 и ZSCurrSubtrW2.
Со стороны защищаемого автотрансформатора СН и ВН отсутствуют соответствующие входы ТТ, поэтому для параметров TconfigForW1 и TconfigForW2 используется положение «No». Вызывает интерес установление значений параметров CT1RatingW1, CT2RatingW1, CT1RatingW2 и CT2RatingW2 – дело в том, что они не оказывают никакого воздействия на защиту, поэтому по умолчанию их величины могут быть равными.
Обращаясь к стороне
НН, отметим, что в данном случае будет использована схема с одним выключателем, что подразумевает переведение параметра TconfigForW3 в состояние «Off».
-
Расчет и выбор параметров срабатывания дифференциальной токовой защиты устройства RET 670
Начальный тормозной ток EndSection1.
В отношении параметра EndSection1 заметим, что он характеризует величину тормозного тока на конце Участка 1 тормозной характеристики, что представлено на рисунке 10. Данный параметр определяется в долях от показателя номинального тока стороны ВН. Данная сторона является опорной. Значение параметра EndSection1 равно 1,15.
Рисунок 10 – Тормозная характеристика функции дифференциальной защиты DIFP (87Т) устройства RET670
«Начальный дифференциальный ток срабатывания IdMin.
В отношении параметра начального дифференциального тока срабатывания IdMin укажем, что расчет его величины производится по условию отстройки от токов небаланса. При этом режимы работы АТ – переходные. Условие – малые сквозные токи. В данном случае используется выражение» [26]:
???????????????????? = ????ОТС ∙ Кнб.расч ∙ ????????????????????????????????????????1, (27)
???????????????????? = 1,2 ∙ 0,161 ∙ 1,15 = 0,222%
где ????ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки
К = √(К
∙ ????∗ )2 ∙ (1 + ????????∗ + ????????∗ )2 + (????????∗ + ????????∗ )2,(28)
нб.расч
пер ТТ
????????????
выр
????????????
выр
Кнб.расч = √(1,5 ∙ 0,1)2 ∙ (1 + 0,02 + 0,02)2 + (0,02 + 0,02)2 = 0,161
где «Кпер – коэффициент, учитывающий переходный процесс;
ТТ
????∗ – полная относительная погрешность трансформаторов тока, к которым подключается защита;
????????????
????????∗ – относительная погрешность, вызванная регулированием напряжения трансформатора (автотрансформатора). Значение погрешности принимается равной максимальному возможному отклонению от номинального положения РПН в сторону уменьшения или в сторону увеличения;
выр
????????∗ – относительная погрешность выравнивания токов плеч» [7, с. 155].
«Тормозной ток конца второго (первого наклонного) участка EndSection2.
В отношении параметра EndSection2, который характеризует величину тормозного тока, присутствующего на конце Участка 2 тормозной характеристики, то его значение будет 2.
При практической эксплуатации автотрансформатора обязательно будут встречаться перегрузки на протяжении относительно длительных отрезков времени. В частности, это будет наблюдаться в случае, если отключится один из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции. При этом возможны серьезные загрубления дифференциальной защиты» [27]. Для того, чтобы не допускать такого загрубления принято значение параметра EndSection
устанавливать, как 2. Нижележащие расчеты осуществляем по формулам (28) и (29) соответственно:
????диф.расч = 1,1 ∙ 0,263 ∙ 2 = 0,58 (29)
Кнб.расч = √(????, ???? ∙ ????,
????)???? ∙ (???? + ????, ???????? + ????, ????????)???? + (????, ???????? + ????, ????????)???? = ????, ????????????
(30)
«Коэффициент торможения второго (первого наклонного) участка SlopeSection2.
Коэффициент торможения третьего (второго наклонного) участка SlopeSection3. Показатель «коэффициент торможения второго наклонного участка» параметр SlopeSection3 (на рисунке 10 это Участок 3) устанавливается в размере 50%.
Проверка чувствительности дифференциальной защиты.
Показатель коэффициент чувствительности рассчитывается исключительно для чувствительного органа и в отношении КЗ из металла на каждой стороне (выводе) защищаемого АР» [28]. Работа защищаемого трансформатора должна проводиться в расчетном режиме, т.е. рабочем ответвлении регулируемой отметки, что определяет минимальное значение тока КЗ.
В отношении горизонтального участка характеристики срабатывания проверка чувствительности осуществляется по следующим показателям:
К = ????диф.расч. = 0,58 = 2,61, (31)где ????диф.нач. = ????????????.????????????????.
????диф.нач.
0,22
Для первого участка наклона характеристики срабатывания/торможения:
Кч ???????????? =????КЗ????????????. = 1= 2,375, (32)
????????????????????????????????????????????????2∙∑ ????торм.расч.п. ????????????????????????????????????????????????2
«где ∑ ????торм.расч.п. – первичное расчетное значение тока торможения, фактически равное ????КЗ ????????????. (при повреждении в защищаемой зоне, точка К1)»[4,с.11].
Значение коэффициента чувствительности, в соответствии с ПУЭ, не может быть ниже 2, следовательно, очевидно, что чувствительность дифференциальной защиты находится на нормальном уровне.
Ток срабатывания дифференциальной отсечки IdUnre.
«Расчет и выбор параметра срабатывания токового органа дифференциальной отсечки ????????????????????????, выполним с учетом двух условий:
-
обеспечение отстройки от режима броска тока намагничивания; -
обеспечение отстройки от режима максимального тока, текущего через защищаемый автотрансформатор при внешнем КЗ» [11, с. 74].
В соответствии с имеющимся условием отстройки от режима максимального тока, который проходит сквозь защищаемый АТ, в случае возникновения внешних повреждений расчет параметра срабатывания осуществляется по следующему выражению:
???????????????????????? ≥ КОТС ∙ КНБ ∙ ????КЗ.МАКС=1,2 ∙0,65∙35,93 = 28,025 (33)
«где ????отс = 1,2 – коэффициент отстройки;
????НБ = 0,65 – отношение амплитуды первой гармоники тока небаланса к приведенной амплитуде периодической составляющей тока, текущего через защищаемый автотрансформатор при внешнем повреждении. Принимается при использовании со всех сторон ТТ с вторичным номинальным током 5 А» [11].
????КЗ.МА =????КЗМАКС = 12000 = 35,93 (34)????НОМ.ОПОР 334