Релейная защита и автоматика параллельных линий напряжением 110кВ и прили-гающей подстанции напряжением 110/10кВ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ 12
ВВЕДЕНИЕ 14
1 РАСЧЕТЫ ТОКОВ КЗ ДЛЯ ВЫБОРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И РЗА 15
1.1 Исходные данные для расчета токов короткого замыкания 15
1.2 Расчеты токов короткого замыкания 20
1.3 Выводы по разделу 1 21
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИИ 22
2.1 Характеристика подстанции и ее нагрузок 22
2.2 Выбор силовых трансформаторов 24
2.3 Выбор электрической схемы распределительного устройства подстанции 26
2.4 Выбор измерительных приборов 29
2.5 Выбор оборудования и токоведущих частей 29
2.6 Оперативный ток 48
2.7 Выбор и обоснование конструкции распределительных устройств 49
2.8 Технико-экономические показатели подстанции 51
2.9 Выводы по 2 разделу 52
3 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ 53
3.1 Выбор вариантов исполнения основных и резервных защит элементов подстанции 53
3.2 Проектирование продольной дифференциальной токовой защиты трансформаторов 56
3.3 Максимальная токовая защита трансформатора 64
3.5 Защита от перегрузки 69
3.6 Контроль изоляции цепей низшего напряжения 71
3.7 Логическая защита шин 72
3.8 Автоматика охлаждения 74
3.9 Устройство резервирования при отказе выключателя 74
3.10 Автоматическая частотная разгрузка 75
3.11 Выбор устройства ЧАПВ 77
3.12 Выводы по 3 разделу 78
4 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ НАПРЯЖЕНИЕМ 110 кВ 79
4.1 Особенности защищаемых объектов 79
4.2 Требования ПУЭ к релейной защите ЛЭП напряжением 110 кВ 80
4.3 Оценка остаточных напряжений в узлах сети 110 кВ при междуфазных КЗ на ЛЭП с двухсторонним питанием в целях обоснования необходимости применения быстродействующей защиты 81
4.4 Комплекты защит, устанавливаемые на защищаемых ЛЭП 82
4.5 Сравнительный анализ достоинств и недостатков вариантов выполнения основной и резервных защит объектов проектирования 83
4.6 Сравнительный анализ достоинств и недостатков вариантов выполнения основной и резервных защит объектов проектирования 83
4.7 Типовые требования к составу функций комплектов основной и резервной защит и анализ возможностей их реализации на базе шкафов МП РЗА ООО НПП «ЭКРА» 84
4.8 Выбор типов шкафов РЗА 86
4.9 Расчет резервных защит блока «линия-трансформатор» 110кВ 89
4.9.2 Расчет одноступенчатой токовой защиты блока «линия – трансформатор» 91
4.9.3 Расчет двухступенчатой дистанционной защиты блока «линия – трансформатор» 92
4.9.4 Расчёт двухступенчатой токовой защиты нулевой последовательности блока «линия – трансформатор» 99
4.10 Расчет резервных защит ЛЭП 110 кВ 101
4.11 Выводы по 4 разделу 138
5 АВТОМАТИКА ЛЭП НАПРЯЖЕНИЕМ 110 кВ И ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПС 110/10 кВ 140
5.1 Автоматика ЛЭП напряжением 110 кВ с двухсторонним питанием 140
5.2 Автоматика понизительной подстанции напряжением 110/10 кВ 155
5.3 Выводы по 5 разделу 163
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 164
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 166
ПРИЛОЖЕНИЕ А 168

Весь текст будет доступен после покупки

В связи с развитием электрических систем, характеризующимся ростом единых мощностей агрегатов и блоков, повышением напряжения и пропускной способности ли-ний электропередач возникает необходимость решения задач по обеспечению надежности и устойчивости работы энергосистем в составе ЕЭС.
При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы при-ходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и в то же время наиболее опасными ви-дами повреждений в электрических трехфазных системах переменного тока являются ко-роткие замыкания.
Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормаль-ной работы всей системы или ее части, сопровождающиеся недоотпуском энергии потре-бителям, недопустимым ухудшением ее качества или разрушением основного оборудова-ния.
Основным назначением релейной защиты и автоматики ЭЭС является автоматиче-ское отключение поврежденного элемента от остальной, неповрежденной, части системы. Релейная защита должна обеспечивать наименьшее возможное время отключения корот-ких замыканий в целях сохранения бесперебойной работы неповрежденной части элек-трической сети и ограничение области и степени повреждения элемента. Таким образом, релейная защита должна обеспечивать: селективность, быстродействие, чувствительность и надежность.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1.1 Исходная схема электрической сети и параметры ее элементов. Исходная схема приведена на рис.1.1. Технические данные элементов схемы приведены в табл.1.1.

Рисунок 1.1 – Исходная схема электрической сети
Таблица 1.1 - Технические данные элементов электрической схемы
Обозначение Тип элемента Наименование параметра Значение па-раметра Размер-ность
Генератор Г1, Г2 ТВФ-100-2 Uном 10,5 кВ
Pном 100 МВт
cos? 0,8 о.е.
Xd’’ 0,191 о.е.
Система С1 – Uном 230 кВ
IКЗ С 13 кА
Линия Л-А1(Л1, Л2) АС-240/32 ХудА1 0,435 о.е.
L 43 км
Линия Л-13(Л3, Л4) АС-120/19 Худ12 0,427 о.е.
L 43 км
Линия Л-32(Л5, Л6) АС-120/19 Худ23 0,427 о.е.
L 36 км
Линия Л-3В(Л7, Л8) АС-120/19 Худ2В 0,427 о.е.
L 45 Км
Двухобмоточный транс-форматор (Т5, Т6) ТРДН-16000/110 Sном 16 МВА
Uв / Uн 115/10,5 кВ
Uк вн 10,5 %
Окончание табл.1.1
Обозначение Тип элемента Наименование параметра Значение параметра Размерность
Двухобмоточный трансформатор с рас-щеплением (Т3, Т4) ТРДН-25000/115 Sном 25 МВА
Uв / Uн 115/10,5 кВ
Uк вн 10,5 %
Uк нн 15 %
Автотрансформатор(Т1, Т2) АТДЦТН-125000/220/110 Sном 125 МВА
Uв / Uс / Uн 230/121/11 кВ
Uк в-с / Uк в-н / Uк с-н 11/45/28 %
Трансформатор трех-фазный (Т7, Т8) ТДЦ-80000/110 Sном 80 МВА
Uв / Uн 121/10,5 кВ
Uк вн 10,5 %


1.1.2 Основные положения, учитываемые при расчете электрических величин для цепей релейной защиты. Расчет электрических величин при коротких замыканиях является самым трудоемким и ответственным этапом проектирования релейной защиты. Для бездефектного проектирования процесс расчета токов короткого замыкания (КЗ) вы-полняется с помощью специальных программ. Наиболее эффективными являются объ-ектно-ориентированные программы, в которых учитываются особенности расчета элек-трических величин для релейной защиты.
Программы для расчета токов короткого замыкания для целей релейной защиты (РЗ) должны учитывать следующие особенности [1]:
? в программах для целей РЗ допустимо использовать упрощенное представление элементов электрической сети;
? программы для целей РЗ, как правило, рассчитывают токи короткого замыкания, соответствующие начальному моменту времени возникновения короткого замыкания. Допустимость такого подхода обосновывается тем, что для быстродействующих защит tсз=0. Для защит с tсз>0 при выборе параметра срабатывания обычно нужны не значения электрических величин, а их соотношения при протекании в различных ветвях схемы;
? в программах для целей РЗ расчет ведется без учета активных составляющих со-противления элементов электрической сети, это возможно в тех сетях, где активные со-ставляющие сопротивлений малы;
? в программах для целей РЗ, как правило, не учитывается или учитывается при-ближенно нагрузка;
? в простых программах не учитывается наличие угла между ЭДС различных си-стем.
? должна быть предусмотрена возможность учета удаленных узлов, в которых необходимо рассчитать токораспределение;
? должна быть предусмотрена возможность расчета большого числа специальных режимов в электрической сети при коротких замыканиях в различных узлах;
? должна быть предусмотрена возможность учета сложных случаев взаимоиндук-ции между параллельными ветвями и сложных случаев несимметрии.


1.1.3 Схемы замещения прямой и нулевой последовательностей. Схемы заме-щения прямой и нулевой последовательности, параметры которых приведены к стороне 110 кВ, показаны соответственно на рис. 1.2 и 1.3.


Рисунок 1.2 – Схема замещения прямой последовательности для расчета токов КЗ

Рисунок 1.3 – Схема замещения нулевой последовательности для расчета токов КЗ
1.1.4 Расчет параметров элементов схем замещения. Расчетные выражения для определения параметров элементов схем замещения приведены в табл. 1.2. и табл.1.4
Таблица 1.2 - Расчетные выражения для определения параметров элементов схемы замеще-ния прямой последовательности
Элемент Расчетное выражение (РВ) № РВ Размерность
Генератор
(1.1) кВ

(1.2) Ом
Система
(1.3) кВ

(1.4) Ом
Двухобмоточный
трансформатор
(1.5) Ом
ЛЭП
(1.6) Ом
Двухобмоточный транс-форматор с расщепленной обмоткой НН
(1.7) Ом

(1.8) Ом
Автотрансформатор
(1.9) Ом

(1.10) Ом

(1.11) Ом
Реактор
(1.12) Ом

Расчет параметров схемы замещения прямой последовательности произведен в со-ответствии с выражениями табл. 1.2 и сведен в табл. 1.3.
Таблица 1.3 - Расчет параметров схемы замещения прямой последовательности
Обозначение на рис.1.1 Расчетное выраже-ние Расчет Результат Размерность
Г1, Г2 (1.1)
71,71 кВ
(1.2)
20,21 Ом

Окончание табл.1.3.
Обозначение на рис.1.1 Расчетное выраже-ние Расчет Результат Размерность
С1 (1.3)
66,4 кВ
(1.4)
2,55 Ом
Т5, Т6 (1.5)
86,79 Ом
Т7, Т8 (1.5)
17,36 Ом
Л1, Л2 (1.6)
4,68 Ом
Л3, Л4 (1.6)
18,36 Ом
Л5, Л6 (1.6)
15,37 Ом
Л7, Л8 (1.6)
19,21 Ом
Т3, Т4 (1.7)
15,87 Ом
(1.8)
79,35 Ом
Т1, Т2 (1.9)
14,81 Ом
(1.10)
-3,17 Ом
(1.11)
32,8 Ом

Таблица 1.4 - Расчетные выражения для определения параметров элементов схемы замеще-ния нулевой последовательности
Элемент Расчетное выражение (РВ) № РВ Размерность
Система
(1.13) Ом
ЛЭП
(1.14) Ом
Взаимоиндукция
(1.15) Ом

Расчет параметров схемы замещения нулевой последовательности произведен в соответствии с выражениями табл. 1.4 и сведен в табл. 1.5.

Таблица 1.5 - Расчет параметров схемы замещения нулевой последовательности
Обозначение на рис. 1.1 Расчетное выражение Расчет Результат Размер-ность
С1 (1.13)
5,1 Ом
Л1, Л2 (1.14)
16,38 Ом
Л3, Л4 (1.14)
64,26 Ом
Л5, Л6 (1.14)
53,8 Ом
Л7, Л8 (1.14)
67,23 Ом

(1.16)
9,36 Ом

(1.15)
36,72 Ом

(1.15)
38,42 Ом

Параметры элементов схем замещения прямой и нулевой последовательности, а также топология расчетной схемы электрической сети (рис. 1.4), определенные на ЭВМ, с помощью программы «ТКZ – 200», приведены в прил. А.


1.2 Расчеты токов короткого замыкания


1.2.1 Расчеты токов короткого замыкания на ЭВМ. Расчеты токов КЗ, необходи-мых для выбора уставок и оценки чувствительности защит, выполнены на ЭВМ с приме-нением программы «TKZ-200», основанной на использовании метода симметричных со-ставляющих и указанных выше (п. 2.1.2) допущений.
Формирование расчетных схем замещения прямой и нулевой последовательности в программе «TKZ-200» осуществляется автоматически по заданной однолинейной расчет-ной схеме и параметрам ее элементов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисо-вича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:ЭНАС,2012 – 376 с., ил.
2. Выбор силовых трансформаторов подстанций энергосистем и промышленных предприятий с учетом допустимых нагрузок. Методическое указания для курсового и ди-пломного проектирования. Сост. М.И. Соколов, Иван. гос. Энерг. Ун-т. 1999.-24с
3. СТО 56947007- 29.240.30.047-2010. Рекомендации по применению типовых принципиальных электрических схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ. Типовые решения.
4. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 11. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты и автоматики в сетях 110-750 кВ. - М: Энергия, 1979.
5. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допу-стимые нагрузки.
6. Рассказчиков А.В. Понизительная подстанция. Методические указания к выпол-нению курсового и дипломного проектов – ИГЭУ, 2006.
7. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстан-ций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.: ил.
8. СО 153-34.20.120-2003. Правила устройства электроустановок - 7-е издание. – М.: изд-во НЦ ЭНАС, 2016. – 399 с.
9. СТО 56947007-29.240.10.028-2009. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС) (Утвержден и введен в действие: приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 16.06.2006 №187 в редакции приказа ОАО «ФСК ЕЭС» от 13.04.2009 №136)
10. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А. Релейная защита пони-жающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 – 500 кВ: Схемы. – М.: Энергоато-миздат, 1985.
11. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13Б. Релейная защита пони-жающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 – 500 кВ: Расчеты. – М.: Энерго-атомиздат, 1985.

Весь текст будет доступен после покупки