Разработка релейной защиты и автоматики цифровой подстанции
110/35/10 кВ «Озерки» с проверкой измерительных трансформаторов
по обновленному стандарту ПНСТ - 283
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РЗА НА ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 10
1.1 Общие положения проектируемой подстанции 10
1.2 Общие положения цифровой подстанции 12
2 ВЫБОР ВИДОВ РЗА ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НА СТОРОНЕ ВН, СН, НН 19
2.1 Релейная защита 110 кВ 19
2.2 Релейная защита 35 кВ 20
2.3 Релейная защита 10 кВ 23
3 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 26
4 РАСЧЕТ УСТАВОК ДЛЯ ВСЕХ ВИДОВ РЗА 31
5 ОРГАНИЗАЦИЯ ОБМЕНА ДАННЫМИ МЕЖДУ
МИКРОПРОЦЕССОРНЫМИ ТЕРМИНАЛАМИ РЗА 35
5.1 Общие принципы построения цифровой подстанции 35
5.2 Общие положения о релейной защите на цифровой подстанции 42
6 РАСЧЕТ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ И ВРЕМЕНИ ДО НАСЫЩЕНИЯ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА 46
6.1 Расчет вторичных цепей трансформаторов тока 46
6.1.1 Расчёт сечений вторичных обмоток трансформаторов тока 46
6.1.2 Расчёт напряжений на вторичных обмотках трансформаторов
тока 54
6.2 Расчёт времени до насыщения ТТ апериодической составляющей
тока КЗ 56
6.2.1 Влияние остаточной намагниченности на насыщение
трансформаторов тока 57
6.2.2 Влияние апериодической составляющей тока короткого
замыкания на насыщение трансформаторов тока 58
6.2.3 Расчет промежуточных параметров для определения времени
до насыщения трансформаторов тока 61
6.2.3 Расчет графоаналитическим методом для определения
времени до насыщения трансформаторов тока 647 ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
ПОСТРОЕНИЯ АРХИТЕКТУРЫ ПОДСТАНЦИИ 75
7.1 Сравнивание вариантов построения архитектуры подстанций №1
и №2 75
7.2 Сравнение вариантов построения архитектуры подстанции №2 и
№3 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
ПРИЛОЖЕНИЕ А Расчёт ориентировочных уставок релейной защиты ... 87
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Расчёт времени до насыщения трансформаторов тока 107
В энергосистеме существуют различные возмущения, приводящие к неправильной работе или выводе из рабочего состояния оборудования, возникновение опасности для жизни человека и многое другое. Для устранения таких возможных причин в электроэнергетике проектируется релейная защита.
Релейная защита служит для обеспечения бесперебойной работы энергосистемы, предотвращение повреждения силового оборудования, либо минимизация последствий при повреждениях. Релейная защита отвечает основным требованиям, это обеспечение надежность, чувствительности, быстродействию, селективности.
Основным последствием после которого начинает свою работу релейная защита это токи короткого замыкания.
Токи короткого замыкания опасны своими значениями, которые во много раз превышают протекающие токи в рабочем состояние. Оборудование всегда выбирает по номинальному току, но проверяется на возможность выдерживания тока короткого замыкания.
Мы привыкли видеть исполнение релейной защиты в классическом варианте, с медными кабельными связи между терминалами и измерительной аппаратурой. Но развитие идёт вперед.
На данный момент идут тенденции в проектирование цифровых подстанций. Такую подстанцию мы и рассмотрим в данной выпускной квалификационной работе. Цифровая подстанция является высокотехнологичной подстанцией, она должна быть полностью автоматизирована и постоянного присутствия дежурного персонала на ней не требуется.
При проектировании цифровой подстанции выбор релейной защиты остается такой же, как и раньше, основываясь на нормативную документацию. Основное отличие заключается в самих терминалах, получение и передачи сигналов, между самим терминалами релейной защиты, а так же в другие терминалы, которые не относятся к релейной защите.
Производители релейной защиты, выпускающие микропроцессорные терминалы релейной защиты и автоматики, преобразуют свои терминалы под цифровые подстанции. Поэтому при проектировании данных подстанций проблемы с выбором производителя релейной защиты не будет.
В выпускной квалификационной работе спроектирована цифровая тупиковая понизительная подстанция 110/35/10 кВ «Озерки». На подстанции для каждого класса напряжения произведен выбор релейной защиты.
Для силового трансформатора 110/35/10 кВ выбрана основная и резервная защиты, включая: ДЗТ, ТЗНП, МТЗ, ГЗ, ЗП, КИГЗ и УРОВ. Защита ввода 35 кВ включает в себя: МТЗ, УРОВ, АУВ и АПВ. В релейную защиту секционного выключателя 35 кВ входит: МТЗ, УРОВ, АВР, АПВ и АУВ. Так же выбраны защиты отходящих линий 35 кВ, а именно: МТЗ, ТО, ТЗНП, АУВ, УРОВ и ЗМН. Для шин 35 кВ организована логическая защита шин. Для защиты ввода 10 кВ выбраны защиты, такие, как: МТЗ, УРОВ и ЛЗШ. Такие же выбраны защиты и для секционного выключателя, только добавлена еще функция АВР. Отходящие линии имеют такой же набор защиты, как для 35 кВ. В состав защит ТСН вошли: МТЗ, ТО, УРОВ, АУВ, ЗП и ЗОЗЗ.
Выполнен расчет токов короткого замыкания в программе «EnergyCS ТКЗ». Расчёт выполнен для максимального и минимального режима, рассчитаны токи трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания. Для выбранных защиты на основании полученных токов короткого замыкания, произведен расчет уставок релейной защиты.
Выполнен расчет сечений сигнальных кабелей для вторичных обмоток трансформаторов тока с учетом времени до насыщения. На основании расчета получилось, что для ТТ на стороне 110 кВ - сечение 10 мм2, для ТТ на стороне 35 кВ - сечение 4 мм2, для ТТ на стороне 10 кВ - сечение 2,5 мм2.
В завершении работы произведено технико-экономическое сравнение, на основании которого сделан вывод, что в настоящее время возводить цифровые подстанции именно с оптическими ТТ и ТН экономически не целесообразно, в то же время внедрение цифровых технологий в традиционный вариант подстанции, позволяет сократить расходы на строительство и обслуживание.
