Курсовой проект
по дисциплине: «Специальные вопросы релейной защиты и автоматики»
на тему: «Расчёт и выбор микропроцессорных блоков защитной автоматики»
Выполнил: студент гр. Ун16
Федоров А О
Принял:
Муродов Р О.
Ташкент 2006
Содержание
Введение
1. Определение вариантов защит и каналов связи
1.1 Определение вариантов защит
1.2 Выбор каналов связи между полукомплектами защит
1.3 Выбор терминалов защиты для рассматриваемых линий, архитектура комплекса защит и автоматик
2. Зоны контроля и действия защит
3. Определение мест расстановки измерительных трансформаторов
3.1 Места установки измерительных трансформаторов тока
3.2 Места установки измерительных трансформаторов напряжения
4. Распределение функций релейной защиты и автоматических устройств по измерительным трансформаторам
5. Объём и места снятия информации в автоматизированную систему управления подстанции
6. Адреса действия защит и автоматик
7. Расчёт токов короткого замыкания
7.1 Выбор линий и трансформаторов, расчёт параметров линий и трансформаторов
7.2 Расчёт параметров схемы замещения в относительных единицах
7.3 Расчёт максимального тока трёхфазного короткого замыкания
7.4 Расчёт минимального тока трёхфазного короткого замыкания
8. Выбор системы оперативного тока
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Производство, распределение и потребление электрической энергии обеспечивается совокупностью элементов – генераторов, трансформаторов, линий электропередачи и т.п. называемых электроэнергетической системой (ЭС).
В процессе функционирования ЭС могут возникать короткие замыкания (к.з.), сопровождаемые увеличением токов через отдельные элементы ЭС. Без принятия специальных мер могут возникнуть режимы, способные повредить элементы ЭС и нарушит электроснабжение потребителей.
Под необходимыми мерами в этом случае следует понимать отключение к.з., переключение потребителей на другие цепи питания, автоматические повторные включения ранее отключенных элементов и т.п. Т.к. все процессы, связанные с электрическим током скоротечны, необходимо использовать автоматические устройства. В качестве которых в электроэнергетике используются устройства релейной защиты и автоматики.
Данный курсовой проект представляет собой задание, в процессе выполнения которого необходимо произвести расчёт токов к.з., выбор и обоснование вариантов защит и автоматик в соответствии с заданием.
1. Определение вариантов защит и каналов связи
1.1 Определение вариантов защит
Согласно главе 3.2 ПУЭ для ВЛ в сетях 110-500 кВ с эффективно заземленной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю.
При выборе типа защит, устанавливаемых в линиях 110-220 кВ, должно быть учтено следующее:
1. Должны учитываться требования к сохранению устойчивости работы ЭС;
2. Повреждения, отключение которых с выдержкой времени может привести к нарушению работы ответственных потребителей, должны отключаться без выдержки времени;
3. При необходимости осуществления быстродействующего АПВ на линии должна быть установлена быстродействующая защита, обеспечивающая отключение повреждённой линии без выдержки времени с обеих сторон.
4. При отключении с выдержкой времени повреждений с токами, в несколько раз превосходящими номинальный, возможен недопустимый перегрев проводников;
5. Допускается применение быстродействующих защит в сложных сетях если это необходимо для обеспечения селективности.
По данным пункта 2 задания можно следующим образом характеризовать рассматриваемые линии:
1. W3D, W6D – одиночные линии напряжение 220 кВ, имеют питание с двух сторон (входят в кольцо 220 кВ «ПСЕ-ПС3-ПСД-ПСВ»), с выключателями на обоих концах;
2. W3C, W4C – параллельные линии 110 кВ, имеющие питание с двух сторон.
Для линий W3D, W6D, W3C, W4C от многофазных замыканий в качестве основной защиты необходимо принимать к установке продольную дифференциальную защиту линий; в качестве резервной - трёхступенчатую дистанционную защиту; от замыканий на землю – ступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности.
Выбор в качестве основной защиты ДЗЛ можно обосновать тем, что это защита с абсолютной селективностью. Она обеспечивает отключение защищаемого объекта только при «внутреннем» к.з., не реагируя на «внешние» к.з. Принцип действия защиты основан на сравнении тока (геометрической разности) в начале и конце защищаемой линии. На примере продольной дифференциальной защиты линии W3C: с двух сторон линии установлены трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Условные положительные направления первичных токов каждой стороны приняты от шин, где установлена защита, в линию. Измерительный орган тока защиты включен на геометрическую сумму вторичных токов трансформаторов тока. В нормальном режиме, внешних к.з. и в режиме качаний сумма вторичных токов измерительных трансформаторов будет равна «0» (т.к. вторичные токи 
по модулю и противоположны по фазе ток в измерительном органе: 
). При к.з. в защищаемой линии в общем случае токи по концам линии будут не равны и в измерительном органе защиты появится отличный от ноля ток, что приведет к срабатыванию защиты.
В качестве автоматических устройств на линиях W3C, W4C необходима установка АПВ, а на линияхW3D, W6D – ОАПВ. Учитывая установку ОАПВ защиты линий W3D, W6D должны выполняться так, чтобы:
1. При замыканиях на землю одной фазы было обеспечено отключение только одной фазы (с последующим её автоматическим повторным включением);
2. При неуспешном повторном включении на повреждения, указанные в п. 1, производилось отключение одной или трёх фаз в зависимости от того, предусматривается длительный неполнофазный режим работы линии или не предусматривается;
3. При других видах повреждения защита действовала на отключение трёх фаз[1].
Заключение
В процессе выполнения курсового проекта был произведён выбор микропроцессорных терминалов продольной дифференциальной защиты линий, определены места установки измерительных трансформаторов тока и напряжения.
В качестве системы связи между полукомплектами защит по концам линий в проекте предусмотрено применение ВОЛС.
Для точной настройки тока срабатывания защит был произведён расчёт максимального и минимального тока к.з.
По произведённым расчётам к установке в качестве основной защиты принят терминала дифференциальной защиты линии ШДЗЛ (параметры которого описаны в пункте 1.3); в качестве резервной защиты к установке (согласно ПУЭ) принимаем трёхступенчатую дистанционную защиту; от замыканий на землю – ступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности.
Полная схема ПС Е представлена на формате А1 проекта. На чертеже также обозначены значения токов к.з.
Список использованной литературы
1. Справочник по проектированию электрических сетей/И.А. Карапетян, Д.Л. Файбисович, И. М. Шапиро.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЭНАС, 2007.- 352 с.: ил.
2. 16581 тм. Разработка типовых структурных схем микропроцессорных устройств РЗА на объектах ОАО «ФСК ЕЭС», ООО «Экспертэнерго». Новосибирск 2006.-131 с.
3. Релейная защита электроэнергетических систем/ Э.И.Басс, В.Г.Дорогунцев.- Второе изд.,стереотип. – М.: издательский дом МЭИ, 2006.- 296 с.
4. 278 тм. «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ».
5. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) (6-е изд., перераб., дополн., с изм.), 2004 г.
[2] Релейная защита электроэнергетических систем. Под ред. А. Ф. Дьякова.
[3] Современные средства релейной защиты и автоматики электросетей. В. Г. Головацкий, И. В. Пономарёв.
[4] Терминал выпускается научно-производственным предприятием «Электро-Универсал»
[5] Справочник по проектированию электрических сетей. Под. Редакцией Д. Л. Файбисовича.
[6] См. пункт 8.1, стр. 18.
Курсовой проект
по дисциплине: «Специальные вопросы релейной защиты и автоматики»
на тему: «Расчёт и выбор микропроцессорных блоков защитной автоматики»
Выполнил: студент гр. Ун16
Федоров А О
Принял:
Муродов Р О.
Ташкент 2006
Содержание
Введение
1. Определение вариантов защит и каналов связи
1.1 Определение вариантов защит
1.2 Выбор каналов связи между полукомплектами защит
1.3 Выбор терминалов защиты для рассматриваемых линий, архитектура комплекса защит и автоматик
2. Зоны контроля и действия защит
3. Определение мест расстановки измерительных трансформаторов
3.1 Места установки измерительных трансформаторов тока
3.2 Места установки измерительных трансформаторов напряжения
4. Распределение функций релейной защиты и автоматических устройств по измерительным трансформаторам
5. Объём и места снятия информации в автоматизированную систему управления подстанции
6. Адреса действия защит и автоматик
7. Расчёт токов короткого замыкания
7.1 Выбор линий и трансформаторов, расчёт параметров линий и трансформаторов
7.2 Расчёт параметров схемы замещения в относительных единицах
7.3 Расчёт максимального тока трёхфазного короткого замыкания
7.4 Расчёт минимального тока трёхфазного короткого замыкания
8. Выбор системы оперативного тока
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Производство, распределение и потребление электрической энергии обеспечивается совокупностью элементов – генераторов, трансформаторов, линий электропередачи и т.п. называемых электроэнергетической системой (ЭС).
В процессе функционирования ЭС могут возникать короткие замыкания (к.з.), сопровождаемые увеличением токов через отдельные элементы ЭС. Без принятия специальных мер могут возникнуть режимы, способные повредить элементы ЭС и нарушит электроснабжение потребителей.
Под необходимыми мерами в этом случае следует понимать отключение к.з., переключение потребителей на другие цепи питания, автоматические повторные включения ранее отключенных элементов и т.п. Т.к. все процессы, связанные с электрическим током скоротечны, необходимо использовать автоматические устройства. В качестве которых в электроэнергетике используются устройства релейной защиты и автоматики.
Данный курсовой проект представляет собой задание, в процессе выполнения которого необходимо произвести расчёт токов к.з., выбор и обоснование вариантов защит и автоматик в соответствии с заданием.
1. Определение вариантов защит и каналов связи
1.1 Определение вариантов защит
Согласно главе 3.2 ПУЭ для ВЛ в сетях 110-500 кВ с эффективно заземленной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю.
При выборе типа защит, устанавливаемых в линиях 110-220 кВ, должно быть учтено следующее:
1. Должны учитываться требования к сохранению устойчивости работы ЭС;
2. Повреждения, отключение которых с выдержкой времени может привести к нарушению работы ответственных потребителей, должны отключаться без выдержки времени;
3. При необходимости осуществления быстродействующего АПВ на линии должна быть установлена быстродействующая защита, обеспечивающая отключение повреждённой линии без выдержки времени с обеих сторон.
4. При отключении с выдержкой времени повреждений с токами, в несколько раз превосходящими номинальный, возможен недопустимый перегрев проводников;
5. Допускается применение быстродействующих защит в сложных сетях если это необходимо для обеспечения селективности.
По данным пункта 2 задания можно следующим образом характеризовать рассматриваемые линии:
1. W3D, W6D – одиночные линии напряжение 220 кВ, имеют питание с двух сторон (входят в кольцо 220 кВ «ПСЕ-ПС3-ПСД-ПСВ»), с выключателями на обоих концах;
2. W3C, W4C – параллельные линии 110 кВ, имеющие питание с двух сторон.
Для линий W3D, W6D, W3C, W4C от многофазных замыканий в качестве основной защиты необходимо принимать к установке продольную дифференциальную защиту линий; в качестве резервной - трёхступенчатую дистанционную защиту; от замыканий на землю – ступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности.
Выбор в качестве основной защиты ДЗЛ можно обосновать тем, что это защита с абсолютной селективностью. Она обеспечивает отключение защищаемого объекта только при «внутреннем» к.з., не реагируя на «внешние» к.з. Принцип действия защиты основан на сравнении тока (геометрической разности) в начале и конце защищаемой линии. На примере продольной дифференциальной защиты линии W3C: с двух сторон линии установлены трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Условные положительные направления первичных токов каждой стороны приняты от шин, где установлена защита, в линию. Измерительный орган тока защиты включен на геометрическую сумму вторичных токов трансформаторов тока. В нормальном режиме, внешних к.з. и в режиме качаний сумма вторичных токов измерительных трансформаторов будет равна «0» (т.к. вторичные токи по модулю и противоположны по фазе ток в измерительном органе: ). При к.з. в защищаемой линии в общем случае токи по концам линии будут не равны и в измерительном органе защиты появится отличный от ноля ток, что приведет к срабатыванию защиты.
В качестве автоматических устройств на линиях W3C, W4C необходима установка АПВ, а на линияхW3D, W6D – ОАПВ. Учитывая установку ОАПВ защиты линий W3D, W6D должны выполняться так, чтобы:
1. При замыканиях на землю одной фазы было обеспечено отключение только одной фазы (с последующим её автоматическим повторным включением);
2. При неуспешном повторном включении на повреждения, указанные в п. 1, производилось отключение одной или трёх фаз в зависимости от того, предусматривается длительный неполнофазный режим работы линии или не предусматривается;
3. При других видах повреждения защита действовала на отключение трёх фаз[1].
Выбор каналов связи между полукомплектами защит
Для работы абсолютно селективных защит, которые должны достоверно различать к.з. внутри защищаемого объекта и вне его, необходима информация о значениях электрических величин одновременно во всех присоединениях элемента к системе. Поэтому абсолютно селективные защиты используют специальные каналы связи, объединяющие все стороны защищаемого объекта. В качестве каналов связи используются проводные, высокочастотные, радиоканалы, а также оптоволоконные каналы связи[2].
В проекте в качестве каналов связи между полукомплектами установленных на линиях защит принимаем оптоволоконные каналы связи. Данный выбор можно обосновать (не беря во внимание высокую стоимость) тем, что ВОЛС (волоконно-оптические линии связи) не подвержены внешним электромагнитным воздействиям (в отличии от проводных линий связи и радиоканалов), что, например, сводит к минимуму возможность ложного срабатывания защиты от воздействий коммутационных и атмосферных перенапряжений.
В качестве схемы подключения терминалов защиты к ВОЛС примем двухконцевую схему подключения. Схема представлена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 Двухконцевая схема подключения терминалов к ВОЛС[3]
1.3 Выбор терминалов защиты для рассматриваемых линий, архитектура комплекса защит и автоматик
Шкаф продольной дифференциальной защиты линии ШДЗЛ 110 кВ на базе терминалов серии «siprotec» фирмы Siemens AG[4]
Назначение
Шкаф предназначен для выполнения защиты от коротких замыканий воздушных и кабельных линий, с односторонним и многосторонним питанием в радиальных, кольцевых или сложных системах, с любым типом заземления нейтрали.
Шкаф обладает универсальными функциями, которые позволяют реализовать требуемую защиту линии электропередачи напряжением 35 – 220 кB и может использоваться в качестве основной быстродействующей защиты.
Основным преимуществом функции дифференциальной защиты является мгновенное отключение в случае короткого замыкания в любой точке введенной защищаемой зоны.
Внешний вид терминала защиты представлен на рисунке 1.3
Рисунок 1.3 Внешний вид терминала дифференциальной защиты линии ШДЗЛ
Дифференциальная защита линии выполнена на терминале серии «siprotec» с использованием следующих функций:
1. Продольная дифференциальная токовая защита (основной комплект) c использованием канала связи ВОЛС (вне зависимости от типа заземления нейтрали).
2. Внешнее прямое и удаленное отключения;
3. Максимальная токовая защита с выдержкой времени;
4. Быстродействующая защита максимального тока без выдержки времени при включении на повреждение;
5. АПВ;
6. УРОВ;
7. Защита от термической перегрузки.
Особенности:
· защита от всех типов коротких замыканий в системе вне зависимости от типа заземления нейтрали;
· надежное различие между условиями перегрузки и коротких замыканий, даже в случае повреждений с большим сопротивлением и малыми токами;
· высокая чувствительность в условиях слабой нагруженности, высокая устойчивость к скачкам нагрузки и качаниям мощности;
· благодаря пофазным измерениям чувствительность срабатываний не зависит от типа повреждения;
· нечувствительность к броскам токов и зарядным токам — даже при наличии трансформаторов в защищаемой зоне — и высокочастотным переходным процессам;
· высокая устойчивость при различной насыщенности трансформатора тока;
· адаптивная стабилизация, которая получается автоматически на основе замеряемых величин и сконфигурированных данных трансформатора тока;
· небольшая зависимость от частоты благодаря частотному слежению;
· связь между терминалами с помощью определенных подключений (в основном оптоволоконных) или системы коммуникаций;
· связь возможна через ISDN-сети или двухпроводные телефонные подключения (приблизительно до 8 км);
· быстрое пофазное отключение даже слабых или нулевых вводов;
· устойчивый контроль линий связи и сигнализация с выдержкой времени при автоматической подрегулировке;
· автоматическая замена линий связи в случае их повреждения или нарушении передачи;
· отключение терминалов на удаленных концах от внутренних функций защиты или внешнего устройства через бинарный вход;
· передача замеряемых величин от всех концов защищаемого объекта;
· передача до 4 быстрых команд на все удаленные концы защищаемого объекта;
· передача до 24 дополнительных бинарных сигналов на все удаленные концы защищаемого объекта.
Дополнительно в терминале предусмотрены:
1. Измерение режимных параметров;
2. Осциллографирование переходных процессов и регистрация аварийных событий.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 214.
