Помощь студентам в учебе
Развитие электроэнергетической сети 220 кВ с подключением новой подстанции 220/10 кВ «Уральская»
|
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 11
1 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ИСХОДНОЙ СЕТИ 220/110 КВ 13
1.1 Анализ исходной сети 13
1.2 Расчет режима максимальных нагрузок 15
1.3 Расчет режима минимальных нагрузок 19
1.4 Расчет наиболее тяжелого послеаварийного режима 22
2 РАЗРАБОТКА ПОДСТАНЦИИ 220/10 КВ «УРАЛЬСКАЯ» 25
2.1 Выбор схемы РУ на стороне ВН подстанции 25
2.2 Выбор схемы РУ на стороне НН подстанции 26
2.3 Схема РП 10 кВ, питающегося от секции шин НН ПС 26
2.4 Выбор режима заземления нейтралей трансформаторов 27
2.5 Выбор сечения кабельной линии 27
2.6 Расчет суммарного емкостного тока замыкания на землю 29
2.7 Собственные нужды ПС 31
2.7.1 Выбор вида оперативного тока 31
2.7.2 Выбор источников оперативного тока 31
2.7.3 Определение мощности TCH 31
2.7.4 Выбор предохранителей для защиты ТСН 34
2.8 Выбор силовых трансформаторов 34
2.8.1 Определение суммарной максимальной нагрузки ПС 34
2.8.2 Определение мощности основных трансформаторов ПС 35
2.8.3 Выбор трансформатора 10/0,4 кВ РП 36
2.9 Расчет токов короткого замыкания 36
2.9.1 Ручной расчет ТКЗ 36
2.9.2 Сравнение ручного расчета с расчетом в программе ТоКо 38
2.10 Выбор сечения ВЛ 39
2.11 Выбор и проверка силовых выключателей и другого
оборудования ПС 43
2.11.1 Выбор и проверка силовых выключателей и разъединителей
на стороне ВН ПС 43
2.11.2 Выбор и проверка силовых выключателей и разъединителей
на стороне НН ПС 46
2.12 Проверка КЛ по термической стойкости при КЗ 49
3 ВЫБОР ВИДОВ РЗЛ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НА СТОРОНЕ ВН И НН 50
3.1 Кабельная линия 10 кВ 50
3.2 Электродвигатель 10 кВ 51
3.3 Трансформатор 10/0,4 кВ 52
3.4 Генератор 10 кВ 53
3.5 Вводной выключатель 10 кВ 54
3.6 Секционный выключатель 10 кВ 55
3.7 Шины 10 кВ 55
3.8 Трансформатор 220/10 кВ 56
3.9 Воздушная линия 220 кВ 59
4 ВЫБОР ТИПОИСПОЛНЕНИЯ УРЗА НА СТОРОНЕ ВН И НН 60
4.1 Выбор фирмы-производителя УРЗА 60
4.2 Выбор типоисполнения УРЗА КЛ 10 кВ к РП, отходящих от шин
НН ПС с изолированной нейтралью 61
4.3 Выбор типоисполнения УРЗА ЭД 10 кВ 63
4.4 Выбор типоисполнения УРЗА трансформатора 10/0,4 кВ 64
4.5 Выбор типоисполнения УРЗА генератора 10 кВ 64
4.6 Выбор типоисполнения УРЗА ВВ секции шин 10 кВ ПС 65
4.7 Выбор типоисполнения УРЗА СВ секции шин 10 кВ ПС 65
4.8 Выбор исполнения ЗДЗ КРУ 10 кВ ПС 66
4.9 Выбор исполнения УРЗА в ячейке ТН секции 10 кВ ПС 66
4.10 Выбор типоисполнения УРЗА трансформатора 220/10 кВ 67
4.11 Выбор УРЗА на выключатель 220 кВ 69
4.12 Выбор типоисполнения УРЗА ответвительной ВЛ 220 кВ 70
5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ РЗА 71
5.1 Электродвигатель 10 кВ 71
5.1.1 Ячейка КРУ выключателя короткой КЛ к ЭД 10 кВ-
АТД4 630 кВт 71
5.1.2 Защита от ОЗЗ 74
5.1.3 Защита от перегрузки 75
5.1.4 Защита от затянутого пуска 77
5.1.5 Защита от блокировки ротора 78
5.1.6 Защита минимального напряжения 79
5.1.7 УРОВ 81
5.2 Ячейка КРУ выключателя короткой КЛ к трансформатору 10 кВ .... 83
5.2.1 Токовая отсечка трансформатора 83
5.2.2 Максимальная токовая защита трансформатора 86
5.2.3 Защита от перегрузки 89
5.2.4 Расчет однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ 90
5.3 Кабельная линия 10 кВ 91
5.3.1 Токовая отсечка КЛ 92
5.3.2 Токовая отсечка с выдержкой времени 94
5.3.3 МТЗ 97
5.3.4 Ускорение МТЗ 103
5.3.5 Направленная защита от ОЗЗ 104
5.3.6 УРОВ 106
5.4 Секционный выключатель 10 кВ 107
5.4.1 МТЗ 107
5.4.2 ЛЗШ 110
5.4.3 АВР 111
5.4.4 УРОВ 112
5.5 Вводной выключатель 10 кВ 113
5.5.1 МТЗ 113
5.5.2 Третья ступень МТЗ с зависимой выдержкой времени 114
5.5.3 Вторая ступень МТЗ с независимой выдержкой времени 117
5.5.4 ЛЗШ 118
5.5.5 УРОВ 119
5.6 Трансформатор напряжения 10 кВ 122
5.6.1 Пуск по напряжению МТЗ 122
5.6.2 Неселективная сигнализация от однофазных замыканий на
землю 123
5.6.3 Первая ступень ЗМН 124
5.6.4 Контроль наличия напряжений на секции 125
5.7 Расчет параметров ДЗТ с торможением 126
5.7.1 Определение первичных токов 126
5.7.2 Выбор коэффициентов трансформации 126
5.7.3 Выбор схем соединения измерительных ТТ 127
5.7.4 Определение вторичных токов 127
5.7.5 Выбор коэффициентов, выравнивающих вторичные токи в
плечах ДЗТ по величине 128
5.7.6 Уточнение или выбор допустимых вариантов расчета
дифференциального и тормозного токов 129
5.7.7 Уточнение вида тормозной характеристики 129
5.7.8 Определение тока небаланса в режиме, соответствующем
началу торможения 130
5.7.9 Составляющая тока небаланса из-за погрешности ТТ 131
5.7.10 Составляющая тока небаланса из-за наличия РПН 131
5.7.11 Определение минимального тока срабатывания защиты
1СР.МИН. 131
5.7.12 Коэффициент торможения кт 132
5.7.13 Ток срабатывания дифференциальной отсечки (второй,
грубой ступени ДЗТ) 133
5.7.14 Определение чувствительности ДЗТ 133
5.8 Воздушная линия 220 кВ 133
5.8.1 Принцип действия ДЗ 133
5.8.2 Расчет параметров ДЗ 135
5.9 Проверка на допустимую погрешность трансформаторов тока 142
6 OTHMEHEHHE ВОЗДУШНЫХ ПРОВОДОВ НОВОЙ
МАРКИ АССС 145
6.1 O производстве Сим-Росс-Ламифил 145
6.2 Конструкция проводов марки АССС 146
6.3 Основные преимущества проводов АССС 147
6.4 Применение проводов и срок их эксплуатации 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 151
ВВЕДЕНИЕ 11
1 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ИСХОДНОЙ СЕТИ 220/110 КВ 13
1.1 Анализ исходной сети 13
1.2 Расчет режима максимальных нагрузок 15
1.3 Расчет режима минимальных нагрузок 19
1.4 Расчет наиболее тяжелого послеаварийного режима 22
2 РАЗРАБОТКА ПОДСТАНЦИИ 220/10 КВ «УРАЛЬСКАЯ» 25
2.1 Выбор схемы РУ на стороне ВН подстанции 25
2.2 Выбор схемы РУ на стороне НН подстанции 26
2.3 Схема РП 10 кВ, питающегося от секции шин НН ПС 26
2.4 Выбор режима заземления нейтралей трансформаторов 27
2.5 Выбор сечения кабельной линии 27
2.6 Расчет суммарного емкостного тока замыкания на землю 29
2.7 Собственные нужды ПС 31
2.7.1 Выбор вида оперативного тока 31
2.7.2 Выбор источников оперативного тока 31
2.7.3 Определение мощности TCH 31
2.7.4 Выбор предохранителей для защиты ТСН 34
2.8 Выбор силовых трансформаторов 34
2.8.1 Определение суммарной максимальной нагрузки ПС 34
2.8.2 Определение мощности основных трансформаторов ПС 35
2.8.3 Выбор трансформатора 10/0,4 кВ РП 36
2.9 Расчет токов короткого замыкания 36
2.9.1 Ручной расчет ТКЗ 36
2.9.2 Сравнение ручного расчета с расчетом в программе ТоКо 38
2.10 Выбор сечения ВЛ 39
2.11 Выбор и проверка силовых выключателей и другого
оборудования ПС 43
2.11.1 Выбор и проверка силовых выключателей и разъединителей
на стороне ВН ПС 43
2.11.2 Выбор и проверка силовых выключателей и разъединителей
на стороне НН ПС 46
2.12 Проверка КЛ по термической стойкости при КЗ 49
3 ВЫБОР ВИДОВ РЗЛ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НА СТОРОНЕ ВН И НН 50
3.1 Кабельная линия 10 кВ 50
3.2 Электродвигатель 10 кВ 51
3.3 Трансформатор 10/0,4 кВ 52
3.4 Генератор 10 кВ 53
3.5 Вводной выключатель 10 кВ 54
3.6 Секционный выключатель 10 кВ 55
3.7 Шины 10 кВ 55
3.8 Трансформатор 220/10 кВ 56
3.9 Воздушная линия 220 кВ 59
4 ВЫБОР ТИПОИСПОЛНЕНИЯ УРЗА НА СТОРОНЕ ВН И НН 60
4.1 Выбор фирмы-производителя УРЗА 60
4.2 Выбор типоисполнения УРЗА КЛ 10 кВ к РП, отходящих от шин
НН ПС с изолированной нейтралью 61
4.3 Выбор типоисполнения УРЗА ЭД 10 кВ 63
4.4 Выбор типоисполнения УРЗА трансформатора 10/0,4 кВ 64
4.5 Выбор типоисполнения УРЗА генератора 10 кВ 64
4.6 Выбор типоисполнения УРЗА ВВ секции шин 10 кВ ПС 65
4.7 Выбор типоисполнения УРЗА СВ секции шин 10 кВ ПС 65
4.8 Выбор исполнения ЗДЗ КРУ 10 кВ ПС 66
4.9 Выбор исполнения УРЗА в ячейке ТН секции 10 кВ ПС 66
4.10 Выбор типоисполнения УРЗА трансформатора 220/10 кВ 67
4.11 Выбор УРЗА на выключатель 220 кВ 69
4.12 Выбор типоисполнения УРЗА ответвительной ВЛ 220 кВ 70
5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ РЗА 71
5.1 Электродвигатель 10 кВ 71
5.1.1 Ячейка КРУ выключателя короткой КЛ к ЭД 10 кВ-
АТД4 630 кВт 71
5.1.2 Защита от ОЗЗ 74
5.1.3 Защита от перегрузки 75
5.1.4 Защита от затянутого пуска 77
5.1.5 Защита от блокировки ротора 78
5.1.6 Защита минимального напряжения 79
5.1.7 УРОВ 81
5.2 Ячейка КРУ выключателя короткой КЛ к трансформатору 10 кВ .... 83
5.2.1 Токовая отсечка трансформатора 83
5.2.2 Максимальная токовая защита трансформатора 86
5.2.3 Защита от перегрузки 89
5.2.4 Расчет однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ 90
5.3 Кабельная линия 10 кВ 91
5.3.1 Токовая отсечка КЛ 92
5.3.2 Токовая отсечка с выдержкой времени 94
5.3.3 МТЗ 97
5.3.4 Ускорение МТЗ 103
5.3.5 Направленная защита от ОЗЗ 104
5.3.6 УРОВ 106
5.4 Секционный выключатель 10 кВ 107
5.4.1 МТЗ 107
5.4.2 ЛЗШ 110
5.4.3 АВР 111
5.4.4 УРОВ 112
5.5 Вводной выключатель 10 кВ 113
5.5.1 МТЗ 113
5.5.2 Третья ступень МТЗ с зависимой выдержкой времени 114
5.5.3 Вторая ступень МТЗ с независимой выдержкой времени 117
5.5.4 ЛЗШ 118
5.5.5 УРОВ 119
5.6 Трансформатор напряжения 10 кВ 122
5.6.1 Пуск по напряжению МТЗ 122
5.6.2 Неселективная сигнализация от однофазных замыканий на
землю 123
5.6.3 Первая ступень ЗМН 124
5.6.4 Контроль наличия напряжений на секции 125
5.7 Расчет параметров ДЗТ с торможением 126
5.7.1 Определение первичных токов 126
5.7.2 Выбор коэффициентов трансформации 126
5.7.3 Выбор схем соединения измерительных ТТ 127
5.7.4 Определение вторичных токов 127
5.7.5 Выбор коэффициентов, выравнивающих вторичные токи в
плечах ДЗТ по величине 128
5.7.6 Уточнение или выбор допустимых вариантов расчета
дифференциального и тормозного токов 129
5.7.7 Уточнение вида тормозной характеристики 129
5.7.8 Определение тока небаланса в режиме, соответствующем
началу торможения 130
5.7.9 Составляющая тока небаланса из-за погрешности ТТ 131
5.7.10 Составляющая тока небаланса из-за наличия РПН 131
5.7.11 Определение минимального тока срабатывания защиты
1СР.МИН. 131
5.7.12 Коэффициент торможения кт 132
5.7.13 Ток срабатывания дифференциальной отсечки (второй,
грубой ступени ДЗТ) 133
5.7.14 Определение чувствительности ДЗТ 133
5.8 Воздушная линия 220 кВ 133
5.8.1 Принцип действия ДЗ 133
5.8.2 Расчет параметров ДЗ 135
5.9 Проверка на допустимую погрешность трансформаторов тока 142
6 OTHMEHEHHE ВОЗДУШНЫХ ПРОВОДОВ НОВОЙ
МАРКИ АССС 145
6.1 O производстве Сим-Росс-Ламифил 145
6.2 Конструкция проводов марки АССС 146
6.3 Основные преимущества проводов АССС 147
6.4 Применение проводов и срок их эксплуатации 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 151
Современные энергетические системы сложны, они состоят из сотен связанных между собой элементов, влияющих друг на друга. Поэтому общую глобальную задачу необходимо разбить на задачи локальные, которые сводятся к проектированию отдельных элементов системы. Однако проектирование должно проводиться с учетом основных условий совместной работы элементов, влияющих друг на друга и на систему в целом.
Намеченные проектные варианты должны удовлетворять требованиям: надежности, экономичности, удобства эксплуатации, качества энергии и возможности дальнейшего развития.
Выпускная квалификационная работа должна способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисциплинам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведения инженерных расчетов и технико-экономического анализа.
В ходе выпускной квалификационной работы приобретаются навыки пользования справочной литературой, едиными нормами, правилами и укрупненными показателями, таблицами.
Цель выпускной квалификационной работы является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.
Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет требованиям, основными из которых являются селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.
В связи с развитием электрических систем, характеризующимся в основном ростом единичных мощностей агрегатов и блоков, повышением напряжения и пропускной способности линий электропередачи, а также ин-тенсификацией использования оборудования необходимо решить ряд проблем, обусловленных повышением и усложнением требований к техническому совершенству и надежности функционирования устройств релейной защиты и
автоматики.
В настоящее время внедрен комплекс устройств РЗА с широким применением интегральных микросхем, как в измерительных органах, так и в логической части. Применение ИМС сделало возможной реализацию более сложных алгоритмов измерительных и пусковых органов. Более эффективные характеристики срабатывания позволяют повысить отстроенность защит от режимов без требований к срабатыванию при удовлетворительной чувствительности к КЗ с учетом усложнившихся условий резервирования.
Надежность функционирования, удовлетворяющая принятым для релейной защиты требованиям, достигается рядом мер и в том числе применением постоянного функционирования автоматического контроля, охватывающего значительную часть элементов, с сигнализацией возникающих неисправностей.
Для снижения трудозатрат на профилактическое обслуживание сложных устройств предусматривает автоматический тестовый контроль.
Намеченные проектные варианты должны удовлетворять требованиям: надежности, экономичности, удобства эксплуатации, качества энергии и возможности дальнейшего развития.
Выпускная квалификационная работа должна способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисциплинам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведения инженерных расчетов и технико-экономического анализа.
В ходе выпускной квалификационной работы приобретаются навыки пользования справочной литературой, едиными нормами, правилами и укрупненными показателями, таблицами.
Цель выпускной квалификационной работы является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.
Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет требованиям, основными из которых являются селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.
В связи с развитием электрических систем, характеризующимся в основном ростом единичных мощностей агрегатов и блоков, повышением напряжения и пропускной способности линий электропередачи, а также ин-тенсификацией использования оборудования необходимо решить ряд проблем, обусловленных повышением и усложнением требований к техническому совершенству и надежности функционирования устройств релейной защиты и
автоматики.
В настоящее время внедрен комплекс устройств РЗА с широким применением интегральных микросхем, как в измерительных органах, так и в логической части. Применение ИМС сделало возможной реализацию более сложных алгоритмов измерительных и пусковых органов. Более эффективные характеристики срабатывания позволяют повысить отстроенность защит от режимов без требований к срабатыванию при удовлетворительной чувствительности к КЗ с учетом усложнившихся условий резервирования.
Надежность функционирования, удовлетворяющая принятым для релейной защиты требованиям, достигается рядом мер и в том числе применением постоянного функционирования автоматического контроля, охватывающего значительную часть элементов, с сигнализацией возникающих неисправностей.
Для снижения трудозатрат на профилактическое обслуживание сложных устройств предусматривает автоматический тестовый контроль.
В работе выполнен анализ районной электрической сети 220 кВ с разработкой варианта подключения новой подстанции 220/10 кВ «Уральская». Выбранный вариант был проверен в трех режимах - максимальном, минимальном и наиболее тяжелом послеаварийном. Была произведена проверка по допустимому току, а также проверка напряжений в узлах на допустимые отклонения. При этом было учтено, что все выбранные трансформаторы снабжены устройством РПН. Эти устройства обеспечат качество напряжения у потребителя во всех возможных режимах.
В ходе проектирования подстанции выбраны и проверены силовые трансформаторы, ячейки выключателей, предохранители. Выбраны виды и типоисполиения устройств релейной защиты и автоматики. Выбраны шкафы релейной защиты и автоматики и рассчитаны уставки. Затем они проверены по коэффициентам чувствительности, построена карта селективности для МТЗ кабельной линии к РУ цеха. Для проверки чувствительности использовались значения минимальных токов короткого замыкания, рассчитанные в программе ТоКо. На стороне BH рассчитана дистанционная защита ВЛ 220 кВ и дифференциальная защита трансформатора 220/10 кВ. На стороне НН рассчитаны уставки защит выключателей присоединений 10 кВ.
В завершении выполнена графическая часть проекта, разработаны - схема районной электрической сети 220 кВ и карты режимов развития сети, схема электрических соединений проектируемой подстанции, создан теоретический чертеж с описанием инновационного типа проводов АССС для воздушных линий, разработаны схемы расстановки устройств РЗА и подключения некоторых из них.
В ходе проектирования подстанции выбраны и проверены силовые трансформаторы, ячейки выключателей, предохранители. Выбраны виды и типоисполиения устройств релейной защиты и автоматики. Выбраны шкафы релейной защиты и автоматики и рассчитаны уставки. Затем они проверены по коэффициентам чувствительности, построена карта селективности для МТЗ кабельной линии к РУ цеха. Для проверки чувствительности использовались значения минимальных токов короткого замыкания, рассчитанные в программе ТоКо. На стороне BH рассчитана дистанционная защита ВЛ 220 кВ и дифференциальная защита трансформатора 220/10 кВ. На стороне НН рассчитаны уставки защит выключателей присоединений 10 кВ.
В завершении выполнена графическая часть проекта, разработаны - схема районной электрической сети 220 кВ и карты режимов развития сети, схема электрических соединений проектируемой подстанции, создан теоретический чертеж с описанием инновационного типа проводов АССС для воздушных линий, разработаны схемы расстановки устройств РЗА и подключения некоторых из них.
