Введение 4
1 Описание подстанции 220/110/10 кВ 6
1.1 Исходные данные 6
1.2 Параметры автотрансформаторов 220 кВ 9
1.3 Распределительные устройства подстанции (ПС) 11
1.4 Собственные нужды подстанции 12
1.5 Кабели линий, питающих распределительный пункт -10кВ (РП 10 кВ) 14
1.6 Выключатели 14
1.7 Разъединители 15
1.8 Трансформаторы тока 15
1.9 Трансформаторы напряжения 17
2 Общие требования к релейной защите и автоматике объектов подстанции 18
2.1 Общие требования к релейной защите 18
2.2 Требования к защите ВЛ 110 кВ 20
2.3 Требования к защитам ВЛ 220 кВ 21
2.4 Требования к защите автотрансформаторов 220 кВ 22
2.5 Требования к устройству резервирования при отказе выключателя (УРОВ) 23
2.6 Требования к защите секционных выключателей 110 кВ(СВ-110кВ) 24
2.7 Требования к защите распределительного устройства 10 кВ 24
2.8 Требования к источникам оперативного тока 25
3 Расчет параметров срабатывания защиты 26
3.1 Расчет дифференциальной защиты шин ВН и СН 26
3.2 Расчет дифференциальной защиты ошиновки ВН-220 и СН-110 35
3.3 Расчет дифференциальной защиты автотрансформатора 37
3.4 Расчет дистанционной защиты автотрансформатора 59
3.5 Расчет ТНЗНП автотрансформатора 64
3.6 Расчет защит сети НН 68
4 Разработка алгоритма дистанционной защиты на линиях питающей сети 220 кВ 75
4.1 Описание функций шкафа REL 521 75
4.2 Используемые фильтры 76
4.3 Структура заданного алгоритма 77
4.4 Модель исследуемой сети 83
4.5 Испытания алгоритма 83
Заключение 90
Список используемой литературы 91
Приложение А Модель подстанции в Matlab 94
За прошедшее десятилетие в энергетический сектор внедряется все больше цифровых устройств и технологий, это позволяет создать более эффективную, надежную и устойчивую интеллектуальную систему. Данный процесс внедрения описывается таким понятием как «Цифровизация».
Цифровизация - переход сетей связи и телекоммуникаций на высокоскоростные цифровые каналы связи.
На сегодняшний день, в России, запущен национальный проект «Разработка и внедрение цифровых электрических подстанций и станций на вновь строящихся и реконструируемых объектах энергетики». Одной из сложностей при проектировании ЦПС, с которой столкнулись еще в 2008г.
При запуске первой в мире цифровой подстанции в США, является совместимость оборудования различных фирм производителей в рамках одного энергообъекта. Возможный путь ее решения — это стандартизация объектных моделей логических узлов, описанных в главе 7 - 4 МЭК 61850, реализующих типовые функции РЗА, при наличии функций, выходящих из рамки стандарта, создание новых логических узлов.
Данная работа направлена на анализ проблематики недостаточного описания функциональных блоков, а также их на доработку и унификацию.
В первое главе представлен краткий обзор описания подстанции 220/110/10 кВ. Во второй главе общие требования к релейной защите автоматике на подстанции. Третья глава включает расчет параметров срабатывания релейной защиты. В четвертой главе описана разработка алгоритма дистанционной защиты на линиях питающей сети.
Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности [1].
Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных - в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных - в сетях с изолированной нейтралью.
«К релейной защите предъявляются следующие требования.
Автоматическое отключение оборудования электрических сетей в аварийных режимах должно быть избирательным (селективным). Это означает, что релейная защита должна отключать только поврежденное оборудование или участок сети. Неселективное действие релейной защиты приводит к развитию аварийной ситуации.
Автоматическое отключение оборудования при КЗ должно быть по возможности быстрым, чтобы уменьшить размеры повреждения и не нарушить режим работы электростанций и приемников электрической энергии.
В аварийных режимах, релейная защита должна обладать определенной чувствительностью, то есть должна приходить в действие при КЗ в любом месте защищаемой зоны и при минимально возможном токе КЗ.
Релейная защита должна быть надежной, безотказно работать при КЗ в защищаемой зоне и только при тех режимах, при которых предусмотрена ее работа.
Устройства релейной защиты отличаются друг от друга по принципу действия, схеме включения и другим признакам. Применение тех или иных защит определяется особенностями электрического оборудования, схемами его включения, рабочим напряжением и ответственностью потребителей.
Устройства релейной защиты в электрических сетях дополняется устройствами противоаварийной автоматики, позволяющими быстро устранять опасные послеаварийные режимы и восстанавливать электроснабжение потребителей, исключая вмешательство персонала» [3].
В работе была проведена разработка релейной защиты элементов подстанции напряжением 220/110/10 кВ и питающей сети 220 кВ на базе микропроцессорных терминалов «ABB».
В электрической части был произведен выбор схем распределительных устройств, принципиальной, собственных нужд подстанции.
Выбор основного оборудования: коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, питающих и распределительных кабелей 10 кВ и анализ соответствия выбранного коммутационного электрооборудования заданным параметрам.
В основной части проекта были рассмотрены принципы выполнения релейной защиты основных элементов проектируемой подстанции, отходящих линий 220 кВ, а также рассчитаны параметры срабатывания (уставки) защит, выполненных на базе терминалов производства «ABB»: дифференциальной защиты сборных шин РУ 220 кВ и 110 кВ, типа REB 670; дифференциальной защиты линий 220 кВ, типа RED 670; дистанционной защиты автотрансформатора, типа REL 521; дифференциальной защиты автотрансформатора, типа RET 670 и некоторые защиты на стороне НН.
Был разработан алгоритм дистанционной защиты автотрансформатора, в результате исследований алгоритм работал правильно, что свидетельствует о правильности выбора уставок защиты.
Все принятые решения технически обоснованы и отвечают требованиям соответствующих нормативных документов.
Использовались теоретические и прикладные работы отечественных и зарубежных авторов, нормативные документы в области электроэнергетики РФ, материалы научно-технических конференций, периодических печатных изданий.
