Проектирование релейной защиты и автоматики трансформатора 110/10 кВ мощностью 40 МВА на подстанции «Юго-Восточная»

ВВЕДЕНИЕ 4
INTRODUCTION 6
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 8
1.1 Расчетная схема 8
1.2 Исходные данные 9
2 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 10
2.1 Расчет параметров схемы замещения 10
2.2 Расчет токов коротких замыканий 12
2.3 Результаты расчетов токов короткого замыкания 16
3 ВЫБОР КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ. 17
3.1 Выбор выключателей и разъединителей в цепи 110 кВ 17
3.2 Выбор выключателей в цепи 10 кВ 19
4 ВЫБОР РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 21
5 ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 24
5.1 Выбор трансформатора тока 24
5.2 Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность 25
5.3 Выбор трансформаторов напряжения 28
6 РАСЧЕТ УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ 30
6.1 Выбор терминала защиты 30
6.2 Расчет уставок дифференциальной защиты трансформатора 32
6.3 Токовая отсечка 36
6.4 Максимальная токовая защита 36
6.5 Защита от перегрузки 37
6.6 Пересчет уставок во вторичные значения 37
6.7 Газовая защита. 38
7 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 40
СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА 40
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ 46
8.1 Условия поражения человека электрическим током 46
8.2 Межотраслевые правила 50
8.3 Правила технической эксплуатации силовых трансформаторов 51
8.4 Размещение трансформаторов 52
8.5 Контроль над работой силовых трансформаторов 52
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 62
9.1 Капиталовложения в РУ 62
9.2 Определение ожидаемой выручки 64
9.3 Расчет эксплуатационных затрат 64
9.4 Отчет о финансовых затратах 66
9.5 Срок окупаемости оборудования 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 70

Весь текст будет доступен после покупки

Трансформаторы (Т) и автотрансформаторы (АТ) конструктивно весьма надежны благодаря отсутствию у них движущихся или вращающихся частей. Несмотря на это, в процессе эксплуатации возможны и практически имеют место их повреждения и нарушения нормальных режимов работы. Поэтому трансформаторы и автотрансформаторы должны оснащаться соответствующей релейной защитой. В обмотках трансформаторов и автотрансформаторов могут возникать междуфазные короткие замыкания (КЗ), замыкания одной или двух фаз на землю, замыкания между витками одной фазы и замыкания между обмотками различных напряжений. На высоковольтных вводах трансформаторов и автотрансформаторов, ошиновке и в кабелях также могут возникать междуфазные короткие замыкания, а также замыкания на землю. Наиболее часто встречающиеся повреждения – КЗ на выводах и витковые замыкания. Многофазные КЗ происходят реже. Многофазные короткие замыкания в трехфазных трансформаторах маловероятны, так как электрическая прочность междуфазной изоляции довольно велика; в трансформаторных группах, составленных из трех однофазных трансформаторов, замыкания между фазами практически невозможны [1].

Весь текст будет доступен после покупки

Сопротивления систем С1, С2:
В максимальном режиме: z_1Cmin=z_2Cmin=8 Ом ;z_0Cmax=11 Ом;
В минимальном режиме: z_1Cmin=z_2Cmin=12 Ом; z_0Cmin=18 Ом.
Кабельные линии (КЛ):
L_кл=5 км; ААШв-3х185 (r_уд=0,167 Ом/км; x_уд=0,077 Ом/км);
Трансформаторы Т1, Т2 типа ТРДН-40000/110 У1 с автоматическим
регулированием напряжения под нагрузкой (АРПН) ±16%:
S_ном=40 МВА; U_(кВН-НН) = 10,5%; U_ВНном=115 кВ; U_ННном=11 кВ;
РПН +16%: U_ВН=133 кВ.
РПН -16%: U_ВН=96,6 кВ.

РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

2.1 Расчет параметров схемы замещения

Принципиальная схема (а), схема замещения прямой (б) и нулевой (в) последовательности приведена на рисунке 2.


Рисунок 2 — Принципиальная схема (а), схема замещения прямой (б) и нулевой (в) последовательности

Сопротивления линий электропередачи (ЛЭП) Л1-Л4 прямой и обратной последовательности:
Расчет сопротивления линии проводят по формулам [3]:
r_л1=r_уд•L (2.1)
x_л1=x_уд•L (2.2)
z_л1=v(r_л^2+x_л^2 ) (2.3)
Л1, Л2; Л3; Л4: (L=5 км), провод марки ААШв-3х185:
z_л1=z_л2=z_л3=z_л4=v(2&?0,167?^2+?0,077?^2 )=0,9195 Ом.
Сопротивления линий нулевой последовательности:
z_0л=3•z_л (2.4)
Л1, Л2, Л3, Л4:
z_0л1=z_0л2=z_0л3=z_0л4=3•z_л1=3•0,9195=2,7585 Ом.
где z_1л – это сопротивление линии прямой последовательности;
z_2л– это сопротивление линии обратной последовательности;
z_0л – это сопротивление линии нулевой последовательности.
Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2:
Определяем минимальное, среднее и максимальное значения сопротивлений для трехобмоточного трансформатора по формулам:
x_вн=(?0,125*u?_(к%)*?U_(ср.ном)?^2)/100 ?(1±?U)?^2/S_(т.ном) (2.5)
x_нн=(?1,75*u?_(к%)*?U_(ср.ном)?^2)/100 ?(1±?U)?^2/S_(т.ном) (2.6)
Определяем сопротивление для каждой обмотки, когда устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) находится в крайнем минусовом положении (-16%) в этом случае напряжение на высшем напряжении (ВН) будет равно 96,6 кВ. Данное значение можно взять из ГОСТ 12965-85 или рассчитать самому.
z_B=0,125*(U_k%)/100*(U_ср^2)/S_ном =10,35/100*?96,6?^2/40 = 3,017 Ом;
z_Н=1,75*(U_k%)/100*(U_ср^2)/S_ном =10,35/100*?96,6?^2/40 = 42,23 Ом.
Определяем сопротивления для каждой обмотки, когда РПН находится в среднем положении (0%):
z_B=0,125*(U_k%)/100*(U_ср^2)/S_ном =10,5/100*115^2/40 = 4,3395 Ом;
z_Н=1,75*(U_k%)/100*(U_ср^2)/S_ном =10,5/100*115^2/40 = 60,7523 Ом.
Определяем максимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем плюсовом положение, в этом случае напряжение на ВН будет равно 126 кВ:
z_B=0,125*(U_k%)/100*(U_ср^2)/S_ном = 11,02/100*126^2/40 = 5,467 Ом;
z_Н=1,75*(U_k%)/100*(U_ср^2)/S_ном = 11,02/100*126^2/40 = 76,54Ом.

Расчет токов коротких замыканий

Данный пункт посвящена расчету токов короткого замыкания, которые необходимы для выбора коммутационного оборудования и параметров срабатывания устройств релейной защиты.
Расчет трехфазных, двухфазных токов, а также однофазных и двухфазных токов на землю проводим по формулам:
I_к^((3))=U_(ср.ном)/(v3•z_э ) (2.7)
I_к^((2))=(v3 )/2•I_к^((3)) (2.8)
I_к^((1))=?3I?_0= ?3U?_ср/((Z_0+?2Z?_1 )*v3) (2.9)
? I?_к^((1,1))=?3U?_ср/((?2*Z?_0+Z_1 )*v3) (2.10)

Весь текст будет доступен после покупки

1. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. – 15-е изд. – М.: 2003. – 245 с.
2. Правила устройства электроустановок. – 7–е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – 648 с.
3. Басс, Э.И. Релейная защита электроэнергетических систем: учебное пособие / В.Г. Дорогунцев. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 296 с.
4. Библия электрика: Правила устройства электроустановок. Межотраслевые правила по охране труда (Правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей: сборник нормативных документов. – М.: КНОРУС, 2013. – 736 с.
5. Крючков, И.П., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
6. Рожкова, Л.Д., Карнеева, Л.К., Чиркова, Т.В. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Учебник для сред. проф. образования. – М.: Академия, 2004. – 540 с.
7. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 30 с.
8. СТО ДИВГ-056-2015. Понижающие трансформаторы 35-220 кВ. Резервные защиты. Расчёт уставок. Методические указания. «Механотроника», 2015. – 37 с.

Весь текст будет доступен после покупки