Помощь студентам в учебе
Модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики на подстанции 35/6 кВ «Энергия»
|
Введение 3
1 Анализ существующей РЗА на подстанции 35/6 кВ «Энергия» 7
2 Выбор аппаратуры РЗА для реализации функций МТО, МТЗ, АПВ,
ОЗЗ, УРОВ, ЛЗШ, ОМП, ДЗТ, АУВ, газовой защиты, осциллографирования аварий и пр 12
2.1 Функциональные схемы 15
2.2 Мониторинг устройств РЗА 30
3 Расчёт токов КЗ и уставок РЗиА 40
3.1 Выбор уставок для шкафа защиты трансформатора ШЭ2607 149. 40
3.2 Расчёт токов короткого замыкания 50
4 Технико-экономическое обоснование принятых решений по модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ Энергия» 68
Заключение 75
Список используемых источников 76
Приложение А Функциональные логические схемы БЭ2502А1801 82
Приложение Б Принципиальные схемы релейной защиты 83
Приложение В Фотографии подстанции после реконструкции РЗА 8
1 Анализ существующей РЗА на подстанции 35/6 кВ «Энергия» 7
2 Выбор аппаратуры РЗА для реализации функций МТО, МТЗ, АПВ,
ОЗЗ, УРОВ, ЛЗШ, ОМП, ДЗТ, АУВ, газовой защиты, осциллографирования аварий и пр 12
2.1 Функциональные схемы 15
2.2 Мониторинг устройств РЗА 30
3 Расчёт токов КЗ и уставок РЗиА 40
3.1 Выбор уставок для шкафа защиты трансформатора ШЭ2607 149. 40
3.2 Расчёт токов короткого замыкания 50
4 Технико-экономическое обоснование принятых решений по модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ Энергия» 68
Заключение 75
Список используемых источников 76
Приложение А Функциональные логические схемы БЭ2502А1801 82
Приложение Б Принципиальные схемы релейной защиты 83
Приложение В Фотографии подстанции после реконструкции РЗА 8
Электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии и нашла широкое применяется во всех областях жизнедеятельности человека. Этому способствует её простота использования и универсальность, возможность производства и передачи на большие расстояния. Одной из главных задач на сегодняшний день, является обеспечение потребителей электрической энергией.
За последние годы с ростом науки и технологии происходят большие изменения в области усовершенствования и создания электрического оборудования энергетических систем. Эти изменения основываются на применении новых технологий, современных материалов и эффективных способов, позволяющих охлаждать активные части электрооборудования.
Электростанции, преобразовательные подстанции, распределительные установки, линии электропередач и приёмники электрической энергии, объединенные в электрическую систему, большую часть времени обеспечивают потребителей качественной электроэнергией в соответствии с требованиями нормативных документов [7], [27], [33]. Однако, несмотря на высокую надежность этих систем, в них неизбежно возникают нештатные режимы и повреждения из-за стихийных явлений и человеческого фактора, которые могут привести к авариям [1], [5], [13].
Для предотвращения развития аварии необходимо быстро отключить поврежденный участок электрической сети или электрической установки. Быстрое отключение достигается за счет использования устройств релейной защиты, позволяющих в автоматическом режиме выявлять поврежденный участок и действовать на отключение выключателя [44].
Когда происходит отключение силового выключателя поврежденного участка из-за короткого замыкания, в месте возникновения короткого замыкания гаснет электрическая дуга, при этом прекращается прохождение тока короткого замыкания в месте повреждения и на неповрежденной части электрической установки восстанавливается нормальный режим работы. За счет того, что отключение происходит за время 0,1-3 сек. то размеры повреждения оборудования минимальны, при этом восстанавливается нормальная работа неповрежденного силового оборудования.
К нарушению нормального режима работы электрического оборудования могут привести и другие виды повреждений. К таким повреждениям можно отнести однофазные замыкания на землю происходящие в сетях с изолированной нейтралью, перегрузку силового трансформатора и внутренние его неисправности, которые приводят к выделению газа, понижению уровня масла, его перегрев и др [39], [45]. В данных случаях не требуется немедленное отключение оборудования и можно устройства релейной защиты задействовать на сигнал или разгрузку электрооборудования.
Наряду с релейной защитой для бесперебойности и надежности электроснабжения, регистрации аварийных событий и процессов используются функции автоматики, классификация представлена в ГОСТ Р 55438-2013 Приложении А [6], включающие в себя сетевую автоматику, противоаварийную автоматику, режимную автоматику, регистрацию аварийных событий и процессов, технологическую автоматику энергообъектов.
К некоторым из применяемые функции автоматики относится: автоматическое повторное включение (АПВ), автоматический ввод резерва (АВР), автоматическое регулирование положение переключателя РПН силового трансформатора (АРНТ), автоматика охлаждения силового трансформатора, определение места повреждения линий электропередачи (ОМП), автоматическая частотная разгрузка (АЧР), автоматика собственных нужд, электромагнитная оперативная блокировка и другие [1], [5].
Совместно с релейной защитой и автоматикой на объектах электроэнергетики применяются системы телемеханики. Системы телемеханики позволяют управлять и контролировать оборудование объектов, расположенных в различной степени удаленности от места управления, дают возможность контроля над оперативно-техническим персоналом, снижают затраты на содержание обслуживающего персонала, позволяют оперативно управлять операциями во время переключения оборудования, фиксировать их в журнале.
Темой магистерской диссертации является модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ «Энергия».
Целью является повышение надежности и функциональности системы релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ «Энергия».
Задачи, поставленные для решения в ходе диссертации:
1. Анализ существующей РЗА на подстанции 35/6 кВ «Энергия»;
2. Выбор аппаратуры РЗА для реализации функций МТО, МТЗ, АПВ, ОЗЗ, УРОВ, ЛЗШ, ОМП, ДЗТ, АУВ, газовой защиты, осциллографирования аварий и пр.;
3. Расчёт токов КЗ и уставок РЗиА;
4. Технико-экономическое обоснование принятых решений по модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ «Энергия».
Результаты, выполненного исследования, могут быть использованы при модернизации существующей ПС 35/6кВ «Энергия». Выполненные расчеты токов КЗ и уставок РЗиА будут применяться при уточнении и корректировки существующих уставок, а также для составления карт параметрирования. Анализ аппаратуры РЗиА поможет увидеть перспективные возможности при модернизации оборудования релейной защиты и другие преимущества при техническом обслуживании [22].
Подстанция, рассматриваемая в данной работе, сооружена в начале 70¬ых годов и аппаратура РЗАиТ физически изношена. Это может привести к отказам при внутренних повреждениях и ложным срабатываниям. Как известно, устройства релейной защиты с большим сроком эксплуатации требуют более частых и тщательных проверок механических и электрических частей их правильной диагностике и регулировке [40].
При проведении модернизации будет применятся новейшее оборудование с использованием микропроцессорных устройств, также будут рассмотрены вопросы по автоматики и диспетчеризации на подстанции.
По теме диссертации опубликованы 3 работы:
1. Власов И.В. Небольшой обзор функций микропроцессорных терминалов защит серии БЭ2502 НИИ «ЭКРА» // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов (ЭЭПП-2019). сборник трудов. Ответственный за выпуск В.В. Вахнина. Тольятти : Изд-во ТГУ 2019. С. 256-260.
2. Власов И.В. Шкаф оперативного тока на базе контроллера CORDEX™ // Молодой исследователь: вызовы и перспективы. сборник статей по материалам CCX международной научно-практической конференции. Москва, 2021. С. 302-304.
3. Власов И.В. разработка лабораторного стенда на основе шкафа ШЭ2607 149 // Молодой исследователь: вызовы и перспективы. сборник статей по материалам CCXI международной научно-практической конференции. Москва, 2021. С. 286-288.
За последние годы с ростом науки и технологии происходят большие изменения в области усовершенствования и создания электрического оборудования энергетических систем. Эти изменения основываются на применении новых технологий, современных материалов и эффективных способов, позволяющих охлаждать активные части электрооборудования.
Электростанции, преобразовательные подстанции, распределительные установки, линии электропередач и приёмники электрической энергии, объединенные в электрическую систему, большую часть времени обеспечивают потребителей качественной электроэнергией в соответствии с требованиями нормативных документов [7], [27], [33]. Однако, несмотря на высокую надежность этих систем, в них неизбежно возникают нештатные режимы и повреждения из-за стихийных явлений и человеческого фактора, которые могут привести к авариям [1], [5], [13].
Для предотвращения развития аварии необходимо быстро отключить поврежденный участок электрической сети или электрической установки. Быстрое отключение достигается за счет использования устройств релейной защиты, позволяющих в автоматическом режиме выявлять поврежденный участок и действовать на отключение выключателя [44].
Когда происходит отключение силового выключателя поврежденного участка из-за короткого замыкания, в месте возникновения короткого замыкания гаснет электрическая дуга, при этом прекращается прохождение тока короткого замыкания в месте повреждения и на неповрежденной части электрической установки восстанавливается нормальный режим работы. За счет того, что отключение происходит за время 0,1-3 сек. то размеры повреждения оборудования минимальны, при этом восстанавливается нормальная работа неповрежденного силового оборудования.
К нарушению нормального режима работы электрического оборудования могут привести и другие виды повреждений. К таким повреждениям можно отнести однофазные замыкания на землю происходящие в сетях с изолированной нейтралью, перегрузку силового трансформатора и внутренние его неисправности, которые приводят к выделению газа, понижению уровня масла, его перегрев и др [39], [45]. В данных случаях не требуется немедленное отключение оборудования и можно устройства релейной защиты задействовать на сигнал или разгрузку электрооборудования.
Наряду с релейной защитой для бесперебойности и надежности электроснабжения, регистрации аварийных событий и процессов используются функции автоматики, классификация представлена в ГОСТ Р 55438-2013 Приложении А [6], включающие в себя сетевую автоматику, противоаварийную автоматику, режимную автоматику, регистрацию аварийных событий и процессов, технологическую автоматику энергообъектов.
К некоторым из применяемые функции автоматики относится: автоматическое повторное включение (АПВ), автоматический ввод резерва (АВР), автоматическое регулирование положение переключателя РПН силового трансформатора (АРНТ), автоматика охлаждения силового трансформатора, определение места повреждения линий электропередачи (ОМП), автоматическая частотная разгрузка (АЧР), автоматика собственных нужд, электромагнитная оперативная блокировка и другие [1], [5].
Совместно с релейной защитой и автоматикой на объектах электроэнергетики применяются системы телемеханики. Системы телемеханики позволяют управлять и контролировать оборудование объектов, расположенных в различной степени удаленности от места управления, дают возможность контроля над оперативно-техническим персоналом, снижают затраты на содержание обслуживающего персонала, позволяют оперативно управлять операциями во время переключения оборудования, фиксировать их в журнале.
Темой магистерской диссертации является модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ «Энергия».
Целью является повышение надежности и функциональности системы релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ «Энергия».
Задачи, поставленные для решения в ходе диссертации:
1. Анализ существующей РЗА на подстанции 35/6 кВ «Энергия»;
2. Выбор аппаратуры РЗА для реализации функций МТО, МТЗ, АПВ, ОЗЗ, УРОВ, ЛЗШ, ОМП, ДЗТ, АУВ, газовой защиты, осциллографирования аварий и пр.;
3. Расчёт токов КЗ и уставок РЗиА;
4. Технико-экономическое обоснование принятых решений по модернизация релейной защиты, автоматики и телемеханики подстанции 35/6кВ «Энергия».
Результаты, выполненного исследования, могут быть использованы при модернизации существующей ПС 35/6кВ «Энергия». Выполненные расчеты токов КЗ и уставок РЗиА будут применяться при уточнении и корректировки существующих уставок, а также для составления карт параметрирования. Анализ аппаратуры РЗиА поможет увидеть перспективные возможности при модернизации оборудования релейной защиты и другие преимущества при техническом обслуживании [22].
Подстанция, рассматриваемая в данной работе, сооружена в начале 70¬ых годов и аппаратура РЗАиТ физически изношена. Это может привести к отказам при внутренних повреждениях и ложным срабатываниям. Как известно, устройства релейной защиты с большим сроком эксплуатации требуют более частых и тщательных проверок механических и электрических частей их правильной диагностике и регулировке [40].
При проведении модернизации будет применятся новейшее оборудование с использованием микропроцессорных устройств, также будут рассмотрены вопросы по автоматики и диспетчеризации на подстанции.
По теме диссертации опубликованы 3 работы:
1. Власов И.В. Небольшой обзор функций микропроцессорных терминалов защит серии БЭ2502 НИИ «ЭКРА» // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов (ЭЭПП-2019). сборник трудов. Ответственный за выпуск В.В. Вахнина. Тольятти : Изд-во ТГУ 2019. С. 256-260.
2. Власов И.В. Шкаф оперативного тока на базе контроллера CORDEX™ // Молодой исследователь: вызовы и перспективы. сборник статей по материалам CCX международной научно-практической конференции. Москва, 2021. С. 302-304.
3. Власов И.В. разработка лабораторного стенда на основе шкафа ШЭ2607 149 // Молодой исследователь: вызовы и перспективы. сборник статей по материалам CCXI международной научно-практической конференции. Москва, 2021. С. 286-288.
В данной работе рассмотрены основные аппараты релейной защиты и автоматики, применяемые на ПС 35/6кВ «Энергия». Был проведен анализ достоинств и недостатков, установленных аналоговых электромеханических реле.
С целью дальнейшего повышения эффективности и расширения функциональных возможностей релейной защиты и автоматики на ПС 35/6кВ «Энергия» были предложены микропроцессорные терминалы защит, которые позволяют решить большинство задач РЗА на подстанции благодаря своей многофункциональности, возможности удаленного анализа состояния оборудования, точности задания уставок, гибкой конфигурации, синхронизации по времени и передачи информации в диспетчерский центр.
Применение микропроцессорных терминалов позволит расширить функционал защит на подстанции, повысить качество передаваемой электроэнергии потребителям. Появится возможность быстро и оперативно устранять аварийные ситуации, своевременно их обнаруживать и не допускать. Повысится наблюдаемость на подстанции с внедрением системы диспетчеризации.
В ходе работы были посчитаны токи КЗ и уставки для терминалов релейной защиты. Данные расчеты могут быть использованы при наладке оборудования, а также использоваться в дальнейшем при эксплуатации.
Анализ стоимости микропроцессорных терминалов по сравнению с электромеханическими реле показал, что микропроцессорные устройства релейной защиты стоят дороже, но при этом они позволяют обеспечить на подстанции большое количество функций РЗА, которые сложно реализовать на электромеханике.
Так как в последнее время идет модернизация всей энергосистемы нашей страны, повышается надежность электроснабжения, создаются единые центры управления, то переход на МУРЗ является наиболее актуальным.
С целью дальнейшего повышения эффективности и расширения функциональных возможностей релейной защиты и автоматики на ПС 35/6кВ «Энергия» были предложены микропроцессорные терминалы защит, которые позволяют решить большинство задач РЗА на подстанции благодаря своей многофункциональности, возможности удаленного анализа состояния оборудования, точности задания уставок, гибкой конфигурации, синхронизации по времени и передачи информации в диспетчерский центр.
Применение микропроцессорных терминалов позволит расширить функционал защит на подстанции, повысить качество передаваемой электроэнергии потребителям. Появится возможность быстро и оперативно устранять аварийные ситуации, своевременно их обнаруживать и не допускать. Повысится наблюдаемость на подстанции с внедрением системы диспетчеризации.
В ходе работы были посчитаны токи КЗ и уставки для терминалов релейной защиты. Данные расчеты могут быть использованы при наладке оборудования, а также использоваться в дальнейшем при эксплуатации.
Анализ стоимости микропроцессорных терминалов по сравнению с электромеханическими реле показал, что микропроцессорные устройства релейной защиты стоят дороже, но при этом они позволяют обеспечить на подстанции большое количество функций РЗА, которые сложно реализовать на электромеханике.
Так как в последнее время идет модернизация всей энергосистемы нашей страны, повышается надежность электроснабжения, создаются единые центры управления, то переход на МУРЗ является наиболее актуальным.