Введение 3
1 Анализ информации о текущем состоянии защит на объекте 5
1.1 Описание ПС 500 кВ Азот 5
1.2 Преимущества микропроцессорных УРЗиА 9
1.3 Автоматизированные подстанции 12
1.4. Выводы по разделу 18
2 Выбор технических решений для замены электромеханических защит
воздушной линии 500 кВ на микропроцессорные 19
2.1 Технические решения 19
2.2 Резервные защиты 35
2.3 Выводы по разделу 55
3 Расчет уставок защит ВЛ 500 кВ отходящих от ПС 500 кВ «Азот» 56
3.1 Выводы по разделу 68
Заключение 69
Список используемых источников 73
Приложение А Список сокращений
Электроэнергетика, на сегодняшний день, является неотъемлемой частью жизни человека. Сложно представить жизнь в XXI веке вообще без электричества, а если вспомнить аварии в электроэнергетике, которые привели к массовому недоотпуску электроэнергии и полному обесточиванию целых городов, то сразу становится понятно, на сколько мы теперь зависим от электричества. Например, авария, произошедшая 15 ноября 2012 года в Германии в городе Мюнхен, тогда без «света» остались более полумиллиона человек, остановилось движение метро, обесточены несколько больниц, и многие другие последствия отсутствия электроэнергии, и ведь это продолжалось всего лишь несколько часов, а последствия были значительными. И самое страшное в приведенном примере, то что данная авария не является самой большой, были и намного более страшные аварии, приносящие не только материальный и моральный вред, но и приводящие к человеческим жертвам за-тронутого населения.
Описанный выше случай показывает насколько важно развивать и модернизировать оборудование необходимое для защиты объектов электроснабжения, на сегодняшний момент самыми продвинутыми являются устройства релейной защиты и автоматики, выполненные на микропроцессорной базе (далее МУРЗиА), данные устройства начали внедрятся уже более 15 лет назад, но из-за огромного количества объектов требующих модернизации, процесс внедрения микропроцессорных устройств продолжается и по сей день.
«На релейную защиту возлагаются следующие функции:
1. Автоматическое выявление поврежденного элемента с последующей его локализацией. Защита подает команду на отключение выключателей этого элемента, восстанавливая нормальные условия работы для неповрежденной части энергосистемы.
2. Автоматическое выявление ненормального режима с принятием мер для его устранения. Нарушения нормального режима в первую очередь вызываются различного рода перегрузками, которые не требуют немедленного отключения. Поэтому защита действует на разгрузку оборудования или выдает сообщение дежурному персоналу» [4, с. 24].
Цель ВКР, темой которой является «Модернизация основной и резервных релейных защит ВЛ-500 кВ», заключается в повышении надёжности функционирования основной и резервных защит ВЛ-500 кВ.
Разберем подробнее, что подразумевает поставленная цель:
Для начала хотелось бы сказать, что УРЗиА (устройства релейной за-щиты и автоматики) обладают определенными параметрами:
- селективность;
- быстродействие;
- чувствительность;
- надежность.
Так вот смысл «повышения надежности функционирования», заключается в повышении параметров, описанных выше.
Задачи ВКР, ставятся исходя из поставленной цели, они необходимы для ее достижения. Так вот для достижения нашей цели выделим основные задачи:
1) Анализ информации о текущем состоянии защит на объекте;
2) Выбор технических решений для замены электромеханических защит воздушной линии 500 кВ на микропроцессорные;
3) Расчет уставок защит ВЛ 500 кВ, отходящих от ПС 500 кВ «Азот».
Для УРЗиА выполненных на электромеханической элементной базе, помимо физического старения и износа, можно выделить ряд недостатков: достаточно большие габариты, имеют существенное потребление от первичных измерительных преобразователей, сейсмочувствительны, требуют "трудоемкую" настройку измерительной механической части при наладке, не гарантируют стабильность параметров реле с течением времени, что не позволяет снизить расходы в течении срока эксплуатации на проверку и калибровку реле. Вследствие этих недостатков, а также с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности УРЗиА предпочтительны к установке микропроцессорные защиты.
В первом данном разделе был произведен анализ объекта, произведено сравнение имеющихся электромеханических устройств защиты и более новых и продвинутых цифровых устройств. А также изучена перспектива модернизации не только УРЗиА, но и перичного оборудования, такого как трансформаторы тока.
Условия работы, такие как электромагнитная обстановка, климат, сейсмическая активность, а также система технического обслуживания и ремонта, уровень нормативно-технической документации, уровень информационного обеспечения. Благодаря данным условиям возможно сравнивать различные характеристики РЗиА с технической точки зрения.
Произведя сравнение ЭМЗ и МПЗ, на глаза бросается целый ряд пре-имуществ МПЗ, это:
- Достаточно малое потребление от первичных измерительных преобразователей;
- Сравнительно малые габариты самого «сердца» панели защит - процессора, выполняющего роль множества отдельных реле;
- Стабильность параметров с течением времени (соответственно меньшие эксплуатационные расходы на проверку и калибровку);
- Высокая сейсмоустойчивость, особенно в сравнении с ЭМЗ;
- Более просты в настройке и наладке, хоть и требуют определенных знаний и навыков;
И напоследок, замена на МПЗ означает установку нового устройства, только сошедшего с завода, не обладающего износом.
Также МПЗ имеет внушительный функционал дополнительных возможностей:
- встроенный осциллограф;
- регистратор аварийных событий;
- различные сервисные функции (появляется возможность интеграции РЗиА в систему телемеханики и АСУ ТП, создания автоматизированного рабочего места и перспектива создания цифровой необслуживаемой подстанции).
Всё это экономит время на разбор аварий и устранения последствий, сокращает время периодических проверок РЗиА.
Таким образом, микропроцессорные устройства релейной защиты являются действительно прогрессивным направлением развития энергетики.
Во втором разделе произведен выбор терминалов управления и защит компании ООО НИИ «ЭКРА», расположенной в городе Чебоксары. Данные терминалы соответствуют всем необходимым критериям. Одним из критериев выбора именно данной компании было отсутствие иностранного капитала, данный критерий исходит из непростой ситуации в отношении РФ с зарубежными странами, а именно различные санкции введение против РФ.
Также в последнее время из-за пандемии коронавируса COVID-19 и связанных с ней ограничительных мер введённых большинством стран мира, стал весьма ограничен или полностью невозможен ввоз продукции иностранного производства в том числе это и коснулось энергетики, в нашем случае цифровых терминалов защит.
МПЗ позволяют повысить некоторые параметры УРЗиА, такие как:
- селективность;
- чувствительность;
- надежность.
На примере ДЗ были рассмотрены характеристики срабатывания данной защиты для ЭМЗ и микропроцессорных защит. Проанализировав данные характеристики, мы наглядно видим, что цифровые устройства позволяют выбирать уставки исходя из необходимого режима системы (в том числе и в автоматическом режиме).
Помимо всего выше перечисленного внедрение МПЗ несет с собой ряд преимуществ:
1) Снижение нагрузки на персонал связанной с обслуживанием и управлением подстанцией (постоянная всеобъемлющая диагностика, сосредоточение полной информации на АРМ);
2) Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики, имеют более высокий показатель надежности, а также отсутствие насыщения у оптических цифровых ТТ позволят упростить и усовершенствовать алгоритмы МУРЗА;
3) Приближение к необслуживаемым ПС (без постоянного дежурного оперативного персонала);
4) Самодиагностика МУРЗА и кабельных связей;
5) Решение перегрузки цепей вторичной коммутации;
6) Сокращение количества технологических нарушений и сопутствующих с ними штрафов за перебои в электроснабжении и нарушений производственного цикла потребителей.
Третий раздел посвящён расчету уставок основной защиты линии 500 кВ. Принимая во внимания отсутствие некоторых параметров и произведя все необходимые расчеты уставок основной защиты линии 500 кВ (ДФЗ) шкафа микропроцессорного устройства релейной защиты и автоматики типа ШЭ2710 582, были выбраны параметры настройки (уставки) и алгоритмы функционирования основной защиты ВЛ-500 кВ. Все параметры были сведены в таблицу 4. А также приведены уставки дифференциально-фазной защиты типа ДФЗ-503/I в таблице 5.
Исходя из данных двух таблиц номер 4 и 5, даже по внушительному количеству различных уставок в микропроцессорном устройстве, можно сделать вывод о том, что в шкафу ШЭ2710 582 реализовано на порядок выше различных функций не только обычной ДФЗ, но и АПВ, и других защит. Все данные уставки позволяют реализовывать необходимые функции по защите линии и не только. Все это ведет к повышению такого параметра релейной защиты как надежность и селективность.
Также исходя из данных таблиц, а именно самих уставок видно уменьшение уставки срабатывания ПО по току при различных КЗ, а также по углу максимальной чувствительности в ЭМЗ он ограничен 85 градусами, а в МП защите существует возможность так называемого удлинения защиты изменяя как раз данный угол посредством изменения уставок, что ведет к повышению еще одного параметра - чувствительность.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
