Проектирование релейной защиты линии 110 кВ ПС «Анжерская» – ПС «Новоанжерская» Кузбасской энергосистемы

Введение 6
1. Характеристика защищаемого объекта 8
1.1. Выбор и обоснование устанавливаемых защит 10
1.2. Выбор устройств и аппаратной реализации релейной защиты 10
1.3. Выбор состава защит 11
1.4. Выбор аппаратной реализации релейной защиты 14
1.5. Выбор аппаратной реализации релейной защиты 15
1.6. Выбор измерительных трансформаторов 16
1.6.1 Выбор трансформатора напряжения 16
1.6.2 Выбор трансформатора напряжения 19
2. Расчет параметров защит линии электропередачи 21
2.1. Расчет параметров дистанционной защиты 21
2.1.1 Принцип действия дистанционной защиты 21
2.1.2. Расчет параметров первой ступени 23
2.1.3. Расчет параметров второй ступени 27
2.1.3.1. Расчет первой ступени для отходящих линий 27
2.1.3.2. Короткое замыкания на шинах низшего напряжения трансформаторов, отходящих от шин следующей подстанции 31
2.1.3.3. Согласование с первой ступенью защит отходящих линий от шин следующей подстанции 32
2.1.4. Проверка чувствительности второй ступени 34
2.1.5. Расчет параметров третьей ступени 35
2.1.6. Проверка чувствительности третьей ступени 38
2.2. Токовая ступенчатая защита нулевой последовательности. 43
2.2.1. Принцип действия 43
2.2.2. Расчет первой ступени СТНЗНП 46
2.2.3. Расчет второй ступени СТНЗНП 47
2.2.3.1.Расчет первой ступени отходящих от шин следующей подстанции. 48
2.2.3.2. Отстройка от тока небаланса НП при трехфазном КЗ на стороне среднего напряжения 50
2.2.3.3. Согласование первой ступени отходящих от шин следующей подстанции. 50
2.2.3.4. Cогласование с первой ступенью защиты параллельной линии при каскадном отключении на этой линии. 52
2.2.4. Проверка чувствительность второй ступени СТНЗНП 53
2.2.5. Расчет третьей ступени СТНЗНП 54
2.2.5.1. Расчет первой ступени отходящих от шин следующей подстанции. 54
2.2.5.2. Согласование первой ступени отходящих от шин следующей подстанции со второй ступенью. 55
2.2.5.3. Отстройка от тока небаланса 57
2.2.5.4. Расчет защиты направленными в АТ со стороны СН 58
2.2.5.4.1. Расчет первой ступени (направленной в АТ со стороны СН) 58
2.2.5.4.2. Расчет второй ступени (направленной в АТ со стороны СН) 59
2.2.5.6. Согласование второй ступени защиты, направленной в АТ 66
2.2.5.7. Согласование второй и третьей ступени отходящих линий 66
2.2.6. Проверка чувствительности третьей ступени 69
2.2.7.Расчет четвертой ступени СТЗНП 70
3. Токовая ступенчатая направленная защита 73
3.1 Принцип действия 73
3.1 Расчет параметров первой ступени 74
3.2.Проверка чувствительности первой ступени. 75
3.3. Расчет параметров второй ступени 76
3.4. Проверка чувствительности второй ступени. 79
3.5. Расчет параметров третьей ступени 80
3.6. Проверка чувствительности третьей ступени. 80
4.Характеристика защищаемого объекта - Автотрансформатор 83
4.1. Выбор состава защит 85
4.2. Выбор аппаратной реализации релейной защиты 88
4.3. Выбор аппаратной реализации релейной защиты 89
5. Расчетные параметры для защиты автотрансформатора: 90
5.1. Определение электрических величин для расчета выбранных РЗ с помощью ПК «АРМ СРЗА» 91
6.Выбор измерительных трансформаторов 92
6.1. Выбор трансформатора тока 92
6.2. Выбор трансформатора напряжения (АТ) 97
7.Расчёт параметров основной релейной защиты автотрансформатора 99
7.1 Продольная дифференциальная защита 99
7.1.1.Ток начала торможения 100
7.1.2.Относительный начальный ток срабатывания 100
7.1.3. Коэффициент торможения 101
7.1.4. Ток торможения блокировки 103
7.1.5. Ток срабатывания дифференциальной отсечки: 103
7.1.6.Уровень блокировки по второй гармонике 104
8. Газовая защита 106
9. Устройство резервирования при отказе выключателя автотрансформатора 107
10. Токовая направленная защита нулевой последовательности со стороны ВН 109
10.1. Расчет первой ступени 109
10.2. Расчет второй ступени 111
10.3. Третья ступень ТЗНП 112
10.4. Четвертая ступень ТЗНП 117
11. Расчет максимальной токовой защиты с пуском по напряжению 120
11.2. Расчет параметра срабатывания минимального ИО напряжения 124
Заключение 129
Список используемой литературы 131
Приложение А 133

Весь текст будет доступен после покупки

Энергетическая система представляет собой сложную многозвенную техническую систему, предназначенную для производства, распределение и потребление электроэнергии. Процессы, которые происходят в энергосистеме, отличаются быстротой, взаимосвязанностью, единством процессов производства, распределения и потребления электроэнергии. Управление ими без применения специальных технических средств, называемыми средствами автоматического управления, в большинстве случаев невозможно.
Помимо устройств автоматики особо выделяется релейная защита, которая изучает поведение электроэнергетической системы и ее элементов в режимах глубоких возмущающих воздействий и скачкообразных изменений электрических параметров. Тем самым релейная защита осуществляет автоматическое выявление повреждений и ненормальных режимов в электрической энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу.
Так как цифровые комплексы релейной защиты компактны, удобны в эксплуатации и настройке, позволяют с высокой точностью проводить замеры электрических величин, фиксировать в реальном времени возникшие аварийные ситуации, поэтому целесообразно использовать именно их.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Характеристика защищаемого объекта
В данной работе производится выбор устройств релейной защиты воздушной линии 110 кВ подстанции «Анжерская» - подстанция «Новоанжерская» Кузбасской энергосистемы. Расчет производим для комплекта, который установлен на подстанции «Новоанжерская». Принципиальная схем электрических соединений сетевого района защищаемой линии представлена в приложении А (рисунок А1).
ПС «Анжерская» 110 кВ получает электроэнергию Анжерской ТЭЦ посредством двух генераторов. Схема соединения на ПС «Анжерская» и ПС «Новоанжерская» – секционированная система сборных шин.
ПС «Анжерская» 110 кВ осуществляет питание ПС «Новоанжерская» 110 кВ посредством двухцепной воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) №225 и №224. ВЛЭП выполнено проводом АСО-500.
ПС «Новоанжерская» с шин 110 кВ осуществляет питание ПС «Новоанжерская» 220 кВ через четыре автотрансформаторы АТ-3 мощностью 250 МВА 220/110/10,5 кВ №26 и №27 и ПС «Иверка» 110 кВ по воздушным линиям электропередачи №242 и №244 с отпайками на ПС «Судженка» (номер узла 98), ПС «ЯЯ» (номер узла 100), на ПС «Ижморская» (номер узла 102). ВЛЭП выполнено проводом АС-300.
ПС «Иверка» с шин 110 кВ осуществляет питание ПС «Мариинск» по воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) №245, по воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) № 246 к ПС «Антибесская» с отпайкой на ПС «Берикуль» 110 кВ (номер узла 106). ВЛЭП выполнено проводом АС-300.
ПС «Новоанжерская» 220 кВ питается от шины 500 кВ ПС «Новоанжерская» через два автотрансформатора АТ-1 мощностью 500 МВА 500/220/10,5 кВ № 24 и 25, питает по одноцепным воздушным линиям электропередачи №270 ПС «Крохалевская» 220 кВ, №269 ПС «Заискитимская» 220 кВ, № 271 ПС «Восточная» 220 кВ, № 272 ПС «Зональная» 220 кВ. ВЛЭП выполнено проводом АС-480.
Выбираем для расчета и проектирования защиты линии № 225 ПС «Анжерская» - ПС «Новоанжерская» 110 кВ Кузбаской энергосистемы.
Для расчета нам понадобятся объекты первой и второй периферии.
Объекты первой периферии:
• Трансформаторная связь 26 ПС «Новоанжерская» 110 кВ - ПС «Новоанжерская» 220 кВ
• Трансформаторная связь 27 ПС «Новоанжерская» 110 кВ - ПС «Новоанжерская» 220 кВ
• Воздушная линия 242 ПС «Новоанжерская» 110 кВ - ПС «Иверка» 110 кВ
• Воздушная линия 244 ПС «Новоанжерская» 110 кВ - ПС «Иверка» 110 кВ
Объекты второй периферии:
• Трансформаторная связь 24 ПС «Новоанжерская» 220 кВ - ПС «Новоанжерская» 500 кВ
• Трансформаторная связь 25 ПС «Новоанжерская» 220 кВ - ПС «Новоанжерская» 500 кВ
• Воздушная линия 269 «Новоанжерская» 220 кВ - ПС «Заикитимская» 220 кВ
• Воздушная линия 270 «Новоанжерская» 220 кВ - ПС «Крохалевская» 220 кВ
• Воздушная линия 271 «Новоанжерская» 220 кВ - ПС «Восточная» 220 кВ
• Воздушная линия 272 «Новоанжерская» 220 кВ - ПС «Зональная» 220 кВ
• Воздушная линия 245 «Иверка» 110 кВ - ПС «Мариинск» 110 кВ
• Воздушная линия 246 «Иверка» 110 кВ - ПС «Антибесская» 110 кВ
В качестве исходных данных используются параметры объектов, взятые из базы данных программного комплекса АРМ СРЗА
1.1. Выбор и обоснование устанавливаемых защит
На одиночных линиях, имеющих питание с двух или более сторон, как при наличии, так и при отсутствии обходных связей, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть с одной точкой питания, от многофазных замыканий должна быть применена дистанционная защита ДЗ (преимущественно трехступенчатая), с направленными характеристиками, используемая в качестве основной. [1, пункт 3.2.111]
В качестве резервной защиты необходимо использовать ступенчатую токовую ступенчатую направленную защиту ТСНЗ. Для которой: первая ступень является токовой отсечкой без выдержки времени, вторая ступень – токовой отсечкой с выдержкой времени, третья ступень – максимальной токовой защитой. [1, пункт 3.2.111]
От замыканий на землю должна быть предусмотрена, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности. [1, пункт 3.2.111]
Для наглядности полученную информацию сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Устройства РЗА для защищаемого объекта
Основная защита (от многофазных КЗ) Дистанционная защита ДЗ (трехступенчатая)
Дополнительная защита от многофазных КЗ ТСНЗ – токовая ступенчатая направленная защита
Защита нулевой последовательности Ступенчатая токовая направленная защита нулевой последовательности - СТНЗНП
1.2. Выбор устройств и аппаратной реализации релейной защиты
В настоящее время микропроцессорные устройства представляют собой основное направление развития релейной защиты. Основным преимуществом микропроцессорных устройств по сравнению с устройствами других типов является их многофункциональность, так, например, помимо основной функции – аварийное отключение энергетических систем, имеются функции резервирования отказов выключателей, измерения и осциллографирование основных электрических величин и т.п.
К плюсам микропроцессорных устройств можно отнести:
– многофункциональность;
– точность измерений;
– компактность;
– удобство фиксаций неисправностей и настройки защиты.
К минусам относится использование микроконтроллера, что приводит к более высокой стоимости и неремонтопригодности, в случае поломки блока управления, экономически выгоднее заменить его целиком.
Для защиты воздушной линии 110 кВ выбираем микропроцессорное устройство релейной защиты фирмы НПП «ЭКРА» – шкаф защиты линии и автоматики управления выключателем ШЭ2607 016.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Правила устройств электроустановок. 7-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985. – 640 с.
2. Методические указания по расчёту и выбору параметров настройки (уставок) микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики производства ООО НПП «Экра», для воздушных и кабельных линий с односторонним питанием напряжением 110 - 330 кВ СТО 56947007- 29.120.70.200-2015
3. Шкаф защиты линии и автоматики управления выключателем ШЭ2607 016. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.159 РЭ. –Чебоксары: ООО «НПП ЭКРА», 2015. – 168 с
4. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987. – 644 с.
5. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : ЭНАС, 2012. – 376 с. : ил.
6. Неклепаев Б. Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.: ил.
7. Готман В.И. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Уч. Пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008, 2009. – 240 с.
8. Шкаф защиты линии и автоматики управления выключателем ШЭ2607 016. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.159 РЭ. –Чебоксары: ООО «НПП ЭКРА», 2015. – 168 с.

Весь текст будет доступен после покупки