Файл: Выпускная квалификационная работа (магистерская диссертация).docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 474
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
контакт газового реле действует на сигнал при слабом газообразовании и при понижении уровня масла.
Отключающий контакт газового реле действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора.
Техническое исполнение реле давления (или струйного реле) устройства РПН представляет собой такое же газовое реле, только в нем отсутствует верхний поплавок или вместо него установлен лепесток. Передающей сигнал от струйного реле принимает микропроцессорная защита. Реле давления, или струйное реле воспринимает повреждения, которые возможны в баке РПН добавочного трансформатора.
«Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора» [17].
Продольная дифференциальная токовая защита автотрансформатора (ДФЗ).
Перейдем к рассмотрению принципа действия «продольной дифференциальной токовой защите. «Дифференциальный принцип является наиболее совершенным из современных принципов выполнения устройств релейной защиты. Продольные дифференциальные защиты, обладая абсолютной селективностью (действие только в зоне между трансформаторами тока, установленными на ветвях, отходящих от защищаемого объекта), могут иметь весьма малые токи и время срабатывания. ДФЗ на микропроцессорной базе при больших токах короткого замыкания фиксируют внутреннее повреждение в пределах 15 – 20 мс, а ток срабатывания защиты может составлять 0,1 – 0,3 номинального тока электроустановки» [18]. Продольная ДФЗ автотрансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого
замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю. ДФЗ применяется как основный вид
автоматического отключения и обеспечивает требуемое быстродействия.
«Дифференциальная защита автотрансформатора реагирует на все виды к.з. за исключением однофазных замыканий на землю в обмотке 10кВ в зоне, ограниченной трансформаторами тока (ТТ).
При замене выключателя трансформатора обходным выключателем дифференциальная защита переключается с ТТ заменяемого выключателя на ТТ обходного выключателя.
Защита действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ.
Направленная токовая защита нулевой последовательности (НТЗНП)
На автотрансформаторах с высшим напряжением 220кВ используются направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).
НТЗНП предназначена – для отключения одно- и двухфазных КЗ (коротких замыканий) на землю» [19].
Данная токовая защита работает при появлении разности тока в нейтрали и расчетного тока нулевой последовательности. Последний
существует в ВН, СН.
Как правило, на высшей и средней стороне автотрансформатора устанавливаются 3-х ступенчатая НТЗНП.
«При нулевой последовательности векторы трех фаз совпадают по направлению. Несимметричная система представляется как значение тока — геометрическая сумма векторов, всех составляющих прямой, обратной и нулевой последовательности.
В нормальном режиме работы участка электросети система токов и напряжений является симметричной, то же самое касается межфазных
коротких замыканий. В данном случае, как напряжение, так и ток НП равны нулю. В случае возникновения однофазного замыкания на землю система становится несимметричной — возникает ток и напряжение НП.
В данном случае ток (напряжение) одной из фаз нулевой последовательности равен трети суммы векторов несимметричной системы, соответственно сумма векторов несимметричной системы – это тройной ток (напряжение) НП.
Результаты расчетов коротких замыканий в электрических сетях также показывают, что ток однофазного замыкания на землю в электрических сетях равен тройному значению тока НП – 3I0, а напряжение, возникающее между нейтралью трансформатора и точки короткого замыкания – тройному значению напряжения НП — 3U0» [22].
Данная защита срабатывает при появлении разности тока в нейтрали и расчетного тока нулевой последовательности. Последний существует в ВН и СН.
ТЗНП действует на отключение коммутационной аппаратуры в случае однофазных коротких замыканий в сети ВН, СН с выдержкой времени.
«Дифференциальная токовая защита нулевой последовательности устанавливается в защитах, выпускаемых компанией ООО АББ Силовые и Автоматизированные Системы.
Максимальная токовая защита (МТЗ) НН.
В качестве резервной защиты автотрансформаторов используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.
МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с двумя выдержками времени.
С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей
– на отключение трансформатора со всех сторон»
[24].
Максимальная токовая защита (МТЗ) НН, предусматривает пуск по напряжению, как правило, используется для обеспечения защиты АТ от возможных внешних КЗ, которые существуют на направлении НН, а также для дублирования главных защит стороны НН. Напомним, что НН АТ составляет
10 Кв. Подключение осуществляется к ТТ ввода. При этом используется сторона НН АТ.
«Защиты от перегрузки (ЗП).
В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки АТ» [23]. Так же ЗП исключает АТ от негативного воздействия симметричной перегрузки. При срабатывании защиты команда с выходного реле передается на сигнал. При резком скачке тока при внешних КЗ либо краткосрочных скачках тока нагрузки защита включается с определенной временной выдержкой. Время срабатывания ЗП устанавливается в районе диапазона 7-9 секунд.
Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ).
Принцип действия УРОВ состоит в следующем: если срабатывают защиты на автотрансформаторе, но при этом его выключатель на стороне ВН и СН не отключаются, то УРОВ выдает команду на отключение смежных выключателей, через которые идет подпитка точки КЗ. Делается это с определенной выдержкой времени для отстройки от времени действия выключателя.
Расчет дифференциальной токовой защиты автотрансформатора. Выбран понижающий автотрансформатор 220/110/10 кВ мощностью 125
МВА. Автотрансформатор
имеет встроенный РПН на стороне среднего напряжения в пределах (от 6% до 12%) номинального.
Подстанция работает на двух автотрансформаторах, которые, работают параллельно на сторонах 110 кВ и 220 кВ.
Расчет значения сопротивления защищаемого автотрансформатора осуществлялся при условии перевода регуляторов в два крайних положения.
????КВН−НН СР. = 45% ????КВН−НН ???????????? = 45% ????КВН−НН ???????????? = 45%
????К????????−НН СР. = 28% ????К????????−НН ???????????? = 29,5% ????К????????−НН ???????????? = 29,2%
????К????????−????Н СР. = 11% ????К????????−НН ???????????? = 19,4% ????К????????−НН ???????????? = 6,7%
Определение напряжения при минимальном положении переключателя:
????КВ ???????????? = 0,5 ∙ (???????? ???????? + ????К ???????? − ???????? ????????) = 0,5 ∙ (19,4 + 45 − 29,5) = 17,45%
????КС ???????????? = 0,5 ∙ (???????? ???????? + ???????? С???? − ???????? В????) = 0,5 ∙ (19,4 + 29,5 − 45) = 1,95%
????КН ???????????? = 0,5 ∙ (???????? ????Н + ????К С???? − ???????? ВС) = 0,5 ∙ (45 + 29,5 − 19,4) = 27,55%
Определение напряжения при максимальном положении
Отключающий контакт газового реле действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора.
Техническое исполнение реле давления (или струйного реле) устройства РПН представляет собой такое же газовое реле, только в нем отсутствует верхний поплавок или вместо него установлен лепесток. Передающей сигнал от струйного реле принимает микропроцессорная защита. Реле давления, или струйное реле воспринимает повреждения, которые возможны в баке РПН добавочного трансформатора.
«Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора» [17].
Продольная дифференциальная токовая защита автотрансформатора (ДФЗ).
Перейдем к рассмотрению принципа действия «продольной дифференциальной токовой защите. «Дифференциальный принцип является наиболее совершенным из современных принципов выполнения устройств релейной защиты. Продольные дифференциальные защиты, обладая абсолютной селективностью (действие только в зоне между трансформаторами тока, установленными на ветвях, отходящих от защищаемого объекта), могут иметь весьма малые токи и время срабатывания. ДФЗ на микропроцессорной базе при больших токах короткого замыкания фиксируют внутреннее повреждение в пределах 15 – 20 мс, а ток срабатывания защиты может составлять 0,1 – 0,3 номинального тока электроустановки» [18]. Продольная ДФЗ автотрансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого
замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю. ДФЗ применяется как основный вид
автоматического отключения и обеспечивает требуемое быстродействия.
«Дифференциальная защита автотрансформатора реагирует на все виды к.з. за исключением однофазных замыканий на землю в обмотке 10кВ в зоне, ограниченной трансформаторами тока (ТТ).
При замене выключателя трансформатора обходным выключателем дифференциальная защита переключается с ТТ заменяемого выключателя на ТТ обходного выключателя.
Защита действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ.
Направленная токовая защита нулевой последовательности (НТЗНП)
На автотрансформаторах с высшим напряжением 220кВ используются направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).
НТЗНП предназначена – для отключения одно- и двухфазных КЗ (коротких замыканий) на землю» [19].
Данная токовая защита работает при появлении разности тока в нейтрали и расчетного тока нулевой последовательности. Последний
существует в ВН, СН.
Как правило, на высшей и средней стороне автотрансформатора устанавливаются 3-х ступенчатая НТЗНП.
«При нулевой последовательности векторы трех фаз совпадают по направлению. Несимметричная система представляется как значение тока — геометрическая сумма векторов, всех составляющих прямой, обратной и нулевой последовательности.
В нормальном режиме работы участка электросети система токов и напряжений является симметричной, то же самое касается межфазных
коротких замыканий. В данном случае, как напряжение, так и ток НП равны нулю. В случае возникновения однофазного замыкания на землю система становится несимметричной — возникает ток и напряжение НП.
В данном случае ток (напряжение) одной из фаз нулевой последовательности равен трети суммы векторов несимметричной системы, соответственно сумма векторов несимметричной системы – это тройной ток (напряжение) НП.
Результаты расчетов коротких замыканий в электрических сетях также показывают, что ток однофазного замыкания на землю в электрических сетях равен тройному значению тока НП – 3I0, а напряжение, возникающее между нейтралью трансформатора и точки короткого замыкания – тройному значению напряжения НП — 3U0» [22].
Данная защита срабатывает при появлении разности тока в нейтрали и расчетного тока нулевой последовательности. Последний существует в ВН и СН.
ТЗНП действует на отключение коммутационной аппаратуры в случае однофазных коротких замыканий в сети ВН, СН с выдержкой времени.
«Дифференциальная токовая защита нулевой последовательности устанавливается в защитах, выпускаемых компанией ООО АББ Силовые и Автоматизированные Системы.
Максимальная токовая защита (МТЗ) НН.
В качестве резервной защиты автотрансформаторов используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.
МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с двумя выдержками времени.
С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей
– на отключение трансформатора со всех сторон»
[24].
Максимальная токовая защита (МТЗ) НН, предусматривает пуск по напряжению, как правило, используется для обеспечения защиты АТ от возможных внешних КЗ, которые существуют на направлении НН, а также для дублирования главных защит стороны НН. Напомним, что НН АТ составляет
10 Кв. Подключение осуществляется к ТТ ввода. При этом используется сторона НН АТ.
«Защиты от перегрузки (ЗП).
В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки АТ» [23]. Так же ЗП исключает АТ от негативного воздействия симметричной перегрузки. При срабатывании защиты команда с выходного реле передается на сигнал. При резком скачке тока при внешних КЗ либо краткосрочных скачках тока нагрузки защита включается с определенной временной выдержкой. Время срабатывания ЗП устанавливается в районе диапазона 7-9 секунд.
Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ).
Принцип действия УРОВ состоит в следующем: если срабатывают защиты на автотрансформаторе, но при этом его выключатель на стороне ВН и СН не отключаются, то УРОВ выдает команду на отключение смежных выключателей, через которые идет подпитка точки КЗ. Делается это с определенной выдержкой времени для отстройки от времени действия выключателя.
Расчет дифференциальной токовой защиты автотрансформатора. Выбран понижающий автотрансформатор 220/110/10 кВ мощностью 125
МВА. Автотрансформатор
имеет встроенный РПН на стороне среднего напряжения в пределах (от 6% до 12%) номинального.
Подстанция работает на двух автотрансформаторах, которые, работают параллельно на сторонах 110 кВ и 220 кВ.
Расчет значения сопротивления защищаемого автотрансформатора осуществлялся при условии перевода регуляторов в два крайних положения.
- Определение напряжения UК в зависимости от положения переключателя РПН
????КВН−НН СР. = 45% ????КВН−НН ???????????? = 45% ????КВН−НН ???????????? = 45%
????К????????−НН СР. = 28% ????К????????−НН ???????????? = 29,5% ????К????????−НН ???????????? = 29,2%
????К????????−????Н СР. = 11% ????К????????−НН ???????????? = 19,4% ????К????????−НН ???????????? = 6,7%
Определение напряжения при минимальном положении переключателя:
????КВ ???????????? = 0,5 ∙ (???????? ???????? + ????К ???????? − ???????? ????????) = 0,5 ∙ (19,4 + 45 − 29,5) = 17,45%
????КС ???????????? = 0,5 ∙ (???????? ???????? + ???????? С???? − ???????? В????) = 0,5 ∙ (19,4 + 29,5 − 45) = 1,95%
????КН ???????????? = 0,5 ∙ (???????? ????Н + ????К С???? − ???????? ВС) = 0,5 ∙ (45 + 29,5 − 19,4) = 27,55%
Определение напряжения при максимальном положении