Введение 3
1 Анализ современных систем режимной и противоаварийной автоматики 5
1.1 Принцип действия современных защит, применяемых в электроэнергетике.8
1.2 Системы защиты и автоматики маломощных синхронных генераторов 16
1.3 Системы защиты и автоматики силовых трансформаторов 23
1.4 Мировой опыт построения систем РЗиА 29
1.5 Выводы по 1 главе 37
2 Разработка вариантов построения системы противоаварийной и режимной
автоматики энергоцентра 38
2.1 Описание основного электрооборудования энергоцентра и схемы
электроснабжения 38
2.2 Режимы работы энергоцентра 48
2.3 Расчет токов короткого замыкания и уставок релейной защиты 49
2.4 Защита и автоматика генераторов ГПЭА 57
2.5 Защита и автоматика силовых трансформаторов 72
2.6 Защита и автоматика отходящих линий 78
2.7 Выводы по 2 главе 80
3 Расчет технико-экономических показателей 81
3.1 Выводы по 3 главе 86
Заключение 87
Список используемых источников 88
В настоящее время в России наблюдается постоянное увеличение тарифов на электроэнергию. В связи с этим малая энергетика становится все более востребованной. Основой малой энергетики является процесс когенерации. Этот процесс заключается в производстве двух видов энергии - электрической и тепловой. На данный момент наиболее эффективными и экономически выгодными являются газопоршневые установки.
Для повышения энергоэффективности распределительного центра (РЦ) компания «Тандер» строит энергоцентр (ЭЦ) и переходит на использование когенерационных установок. Использование когенерационных установок дает следующие преимущества:
- снижение себестоимости единицы энергии. Цена одного киловатта, произведенного газовой электростанцией, может быть в два и более раз ниже стоимости сетевой электроэнергии.
- уменьшение длины транспортных линий. Электричество и тепловая энергия производятся в непосредственной близости к объекту-потребителю, что значительно сокращает потери при передаче;
- энергетическую независимость. Эксплуатация ТЭС в оптимальном режиме позволяет обеспечить автономное энергоснабжение объекта и добиться стабильности при параллельной работе с централизованной электросетью;
- экономическую эффективность. Технология когенерации дает экономию до 60 % в сравнении с выработкой электроэнергии отдельно на электростанции с использованием котлов.
В процессе генерации электроэнергии и передаче ее потребителю необходимо постоянное поддерживание режима работы, а так же необходимо обеспечивать защиту оборудования и сетей при аварийных ситуациях. С этой целью применяются различные устройства защиты и автоматики.
В настоящее время существует широкий спектр выбора устройств защиты и автоматики от различных производителей. Главной тенденцией является переход от электромеханических устройств к микропроцессорным на реконструируемых объектах. На вновь сооружаемых объектах так же отдают предпочтение микропроцессорным устройствам.
Одним из этапов проектирования электроэнергетических систем является разработка систем релейной защиты и автоматики. Разрабатываемые для тольяттинского энергоцентра системы защиты и автоматики могут быть применены и для других вновь строящихся или реконструируемых энергоцентров.
Целью магистерской диссертации является обеспечение надежной защиты электрооборудования и электрических сетей при аварийных ситуациях.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
- анализ современных систем релейной защиты и автоматики;
- разработка вариантов исполнения системы автоматики энергоцентра;
- расчет технико-экономических показателей.
Рассмотрены основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты и автоматики. Проанализирована структурная схема работы релейной защиты. Рассмотрены типы коротких замыканий, возникающих в энергосистемах.
Рассмотрены принципы действия современных защит, использующихся в электроэнергетике. Проанализированы основные недостатки использующихся защит. Представлены методики расчета токов срабатывания рассмотренных защит.
Рассмотрены требования к построению систем защиты и автоматики силового электрооборудования. Проведен краткий анализ современных устройств, использующихся для построения систем защиты и автоматики.
Дана краткая характеристика электрооборудования энергоцентра и схемы электроснабжения.
Рассчитаны токи короткого замыкания для максимальных и минимальных режимов. Рассчитаны уставки релейной защиты.
Разработаны схемы релейной защиты генераторов, трансформаторов и отходящих линий с использование различных устройств. Описаны алгоритмы работы защит на базе устройств Woodward, Comap, Sepam, Lovato, БМРЗ.
Произведен технико-экономический расчет для разработанных систем защиты и автоматики генераторов, трансформаторов и отходящих линий. По результатам расчета к установке приняты устройства Woodward, ТЕМ и Sepam.
Срок окупаемости составляет ~ 3,5 года. Разработанную систему можно считать эффективной.
