Помощь студентам в учебе
Проектирование интегрированных устройств релейной защиты и автоматики
|
ВВЕДЕНИЕ 10
1. ГЛАВНАЯ СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 11
1.1 Схема ВН подстанции 11
1.2 Схема РУ НН подстанции 12
1.3 Схема РП 10 кВ питаемого от секции шин НН ПС 10 кВ 13
2. РЕЖИМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ 14
2.1 Выбор сечения кабельной линии 14
2.2 Проверка КЛ по термической стойкости при КЗ 15
2.3 Расчет суммарного емкостного тока 16
3. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 17
3.1 Выбор силового трансформатора 17
3.2 Выбор трансформаторов 10/0,4 кВ ПС 17
3.3 Выбор трансформаторов 10/0,4 кВ РП 17
4. ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК 19
4.1 Выбор ТСН 19
4.2 Выбор ТСН РП 10 кВ 20
4.3 Выбор предохранителей на ТСН 21
5. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ СХЕМ 22
5.1 Выбор сечения ВЛ 22
5.2 Выбор КЛ для присоединений НН 22
5.3 Расчет токов короткого замыкания 22
6. ВЫБОР И ПРОВЕРКА СИЛОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ДРУГОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 26
6.1 Выбор и проверка силовых выключателей и разъединителей на стороне
ВН ПС 26
6.2 Выбор и проверка силовых выключателей и КРУ на стороне НН
ПС 27
7. ОБЩАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА СИСТЕМЫ РЗА ЭНЕРГООБЬЕКТА 30
7.1 Выбор фирмы-производителя устройств РЗА 30
8. ВЫБОР ВИДОВ РЗА 31
8.1 Кабельная линия 10 кВ 31
8.2 Электродвигатель 33
8.3. Трансформатор 10/0,4 кВ 33
8.4 Вводной выключатель 10 кВ 35
8.5 Секционный выключатель 10 кВ 35
8.6 Шины 10 кВ 36
8.7 Трансформатор 110/10 кВ 36
8.8 ВЛ 110 кВ 38
9. ВЫБОР ИСПОЛНЕНИЯ УСТРОЙСТВ РЗА 40
9.1 Кабельная линия 40
9.2 Электродвигатель 40
9.3 Трансформатор 10/0,4 кВ 41
9.4 Вводной выключатель секции шин НН ПС 42
9.5 Секционный выключатель шин НН ПС 42
9.6 ЗДЗ КРУ НН ПС 43
9.7 Ячейка ТН секции НН ПС 43
9.8 Трансформатор ТМН-10000/110 43
9.9 Воздушная линия 110 кВ 45
10. РАСЧЕТ УСТАВОК УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ 46
10.1 Электродвигатель 10 кВ (подключенный к НН ПС) 46
10.1.1 Токовая отсечка ЭД 46
10.1.2 Защита от ОЗЗ ЭД 47
10.1.3 Защита от перегрузки 48
10.1.4 Защита от затянутого пуска и блокировки ротора 49
10.1.5 УРОВ 51
10.2 Трансформатор 10/0,4 РП 53
10.2.1 Токовая отсечка 53
10.2.2 МТЗ 54
10.2.3 Защита от перегрузки 56
10.2.4 Расчет тока однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ 57
10.2.5 УРОВ 57
10.3 Трансформатор 10/0,4 НН 59
10.3.1 Токовая отсечка 59
10.3.2 МТЗ 59
10.3.3 Защита от перегрузки 61
10.3.4 Расчет тока однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ 62
10.3.5 УРОВ 62
10.4 КЛ 10 кВ 64
10.4.1 Токовая отсечка 64
10.4.2 Токовая отсечка с выдержкой времени 64
10.4.3 Токовая отсечка с независимой выдержкой времени 64
10.4.4 Ускорение МТЗ 66
10.4.5 Направленная защита от ОЗЗ 66
10.4.6 УРОВ 67
10.5 Секционный выключатель РП 69
10.5.1 МТЗ 69
10.5.2 ЛЗШ 70
10.5.3 АВР 71
10.5.4 УРОВ 72
10.6 Вводной выключатель РП 73
10.6.1 МТЗ с не зависимой выдержкой времени 73
10.6.2 ЛЗШ 74
10.6.3 АВР 75
10.6.4 УРОВ 75
10.7 Секционный выключатель НН ПС 77
10.7.1 МТЗ 77
10.7.2 ЛЗШ 78
10.7.3 АВР 79
10.7.4 УРОВ 80
10.8 Вводной выключатель НН ПС 10 кВ 81
10.8.1 МТЗ с не зависимой выдержкой времени 81
10.8.2 ЛЗШ 81
10.8.3 АВР 82
10.8.4 УРОВ 82
10.9 Ячейка трансформатора напряжения 84
10.9.1 Защита минимального напряжения 84
10.9.2 УКИ (неселективная сигнализация при ОЗЗ) 85
10.10 Трансформатор 110/10 кВ 88
10.10.1 ДЗТ 88
10.10.2 МТЗ трансформатора 92
10.10.3 Защита от перегрузки трансформатора 97
10.10.4 УРОВ трансформатора 97
10.11 Воздушная линия 110/10 кВ 99
10.11.1 Дистанционная защита линий 110 кВ 99
10.11.2 Токовая отсечка 102
10.11.3 УРОВ 103
11. ПРОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА 105
12. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАГНОСТИКИ И
ТЕСТИРОВАНИЯ СИСТЕМ РЗА 107
12.1 Диагностика систем РЗиА 107
12.2 Тестирование систем РЗиА, включающих как устройства
традиционного типа, так и с поддержкой стандарта МЭК 61850 109
12.3 Испытания устройств РЗиА с поддержкой стандарта МЭК-
61850, работающих совместно с традиционными устройствами РЗиА 110
12.4 Испытания устройств РЗиА с поддержкой стандарта ИЭК-
61850 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 115
1. ГЛАВНАЯ СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 11
1.1 Схема ВН подстанции 11
1.2 Схема РУ НН подстанции 12
1.3 Схема РП 10 кВ питаемого от секции шин НН ПС 10 кВ 13
2. РЕЖИМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ 14
2.1 Выбор сечения кабельной линии 14
2.2 Проверка КЛ по термической стойкости при КЗ 15
2.3 Расчет суммарного емкостного тока 16
3. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 17
3.1 Выбор силового трансформатора 17
3.2 Выбор трансформаторов 10/0,4 кВ ПС 17
3.3 Выбор трансформаторов 10/0,4 кВ РП 17
4. ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК 19
4.1 Выбор ТСН 19
4.2 Выбор ТСН РП 10 кВ 20
4.3 Выбор предохранителей на ТСН 21
5. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ СХЕМ 22
5.1 Выбор сечения ВЛ 22
5.2 Выбор КЛ для присоединений НН 22
5.3 Расчет токов короткого замыкания 22
6. ВЫБОР И ПРОВЕРКА СИЛОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ДРУГОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 26
6.1 Выбор и проверка силовых выключателей и разъединителей на стороне
ВН ПС 26
6.2 Выбор и проверка силовых выключателей и КРУ на стороне НН
ПС 27
7. ОБЩАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА СИСТЕМЫ РЗА ЭНЕРГООБЬЕКТА 30
7.1 Выбор фирмы-производителя устройств РЗА 30
8. ВЫБОР ВИДОВ РЗА 31
8.1 Кабельная линия 10 кВ 31
8.2 Электродвигатель 33
8.3. Трансформатор 10/0,4 кВ 33
8.4 Вводной выключатель 10 кВ 35
8.5 Секционный выключатель 10 кВ 35
8.6 Шины 10 кВ 36
8.7 Трансформатор 110/10 кВ 36
8.8 ВЛ 110 кВ 38
9. ВЫБОР ИСПОЛНЕНИЯ УСТРОЙСТВ РЗА 40
9.1 Кабельная линия 40
9.2 Электродвигатель 40
9.3 Трансформатор 10/0,4 кВ 41
9.4 Вводной выключатель секции шин НН ПС 42
9.5 Секционный выключатель шин НН ПС 42
9.6 ЗДЗ КРУ НН ПС 43
9.7 Ячейка ТН секции НН ПС 43
9.8 Трансформатор ТМН-10000/110 43
9.9 Воздушная линия 110 кВ 45
10. РАСЧЕТ УСТАВОК УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ 46
10.1 Электродвигатель 10 кВ (подключенный к НН ПС) 46
10.1.1 Токовая отсечка ЭД 46
10.1.2 Защита от ОЗЗ ЭД 47
10.1.3 Защита от перегрузки 48
10.1.4 Защита от затянутого пуска и блокировки ротора 49
10.1.5 УРОВ 51
10.2 Трансформатор 10/0,4 РП 53
10.2.1 Токовая отсечка 53
10.2.2 МТЗ 54
10.2.3 Защита от перегрузки 56
10.2.4 Расчет тока однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ 57
10.2.5 УРОВ 57
10.3 Трансформатор 10/0,4 НН 59
10.3.1 Токовая отсечка 59
10.3.2 МТЗ 59
10.3.3 Защита от перегрузки 61
10.3.4 Расчет тока однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ 62
10.3.5 УРОВ 62
10.4 КЛ 10 кВ 64
10.4.1 Токовая отсечка 64
10.4.2 Токовая отсечка с выдержкой времени 64
10.4.3 Токовая отсечка с независимой выдержкой времени 64
10.4.4 Ускорение МТЗ 66
10.4.5 Направленная защита от ОЗЗ 66
10.4.6 УРОВ 67
10.5 Секционный выключатель РП 69
10.5.1 МТЗ 69
10.5.2 ЛЗШ 70
10.5.3 АВР 71
10.5.4 УРОВ 72
10.6 Вводной выключатель РП 73
10.6.1 МТЗ с не зависимой выдержкой времени 73
10.6.2 ЛЗШ 74
10.6.3 АВР 75
10.6.4 УРОВ 75
10.7 Секционный выключатель НН ПС 77
10.7.1 МТЗ 77
10.7.2 ЛЗШ 78
10.7.3 АВР 79
10.7.4 УРОВ 80
10.8 Вводной выключатель НН ПС 10 кВ 81
10.8.1 МТЗ с не зависимой выдержкой времени 81
10.8.2 ЛЗШ 81
10.8.3 АВР 82
10.8.4 УРОВ 82
10.9 Ячейка трансформатора напряжения 84
10.9.1 Защита минимального напряжения 84
10.9.2 УКИ (неселективная сигнализация при ОЗЗ) 85
10.10 Трансформатор 110/10 кВ 88
10.10.1 ДЗТ 88
10.10.2 МТЗ трансформатора 92
10.10.3 Защита от перегрузки трансформатора 97
10.10.4 УРОВ трансформатора 97
10.11 Воздушная линия 110/10 кВ 99
10.11.1 Дистанционная защита линий 110 кВ 99
10.11.2 Токовая отсечка 102
10.11.3 УРОВ 103
11. ПРОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА 105
12. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАГНОСТИКИ И
ТЕСТИРОВАНИЯ СИСТЕМ РЗА 107
12.1 Диагностика систем РЗиА 107
12.2 Тестирование систем РЗиА, включающих как устройства
традиционного типа, так и с поддержкой стандарта МЭК 61850 109
12.3 Испытания устройств РЗиА с поддержкой стандарта МЭК-
61850, работающих совместно с традиционными устройствами РЗиА 110
12.4 Испытания устройств РЗиА с поддержкой стандарта ИЭК-
61850 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 115
В настоящее время в разных областях начинает получать широкое применение микропроцессорная техника, в основе которой находятся микропроцессоры. Это перспективное направление стало применяться и для осуществления релейной защиты, которая реализуется уже не с помощью реле, а в виде программ, закладываемых в память микропроцессорных систем. Развернуты начатые много раньше перспективные работы по созданию и введению в опытную эксплуатацию программных защит с использованием микропроцессорной техники во многих организациях.
Существенное преимущество микропроцессорных устройств защиты - это их многофункциональность. МП-устройства производят измерения основных электрических величин. То есть данные устройства являются достойной заменой не только защитных устройств, но и аналоговых измерительных приборов.
Например, терминал защит линий 110 кВ совмещает функции дистанционной защиты, токовой направленной защиты нулевой последовательности, а также осуществляет измерение основных электрических величин. На ЖК- дисплее данного устройства персонал, обслуживающий данную электроустановку, может контролировать нагрузку данной линии по фазам, напряжение, потребляемую активную и реактивную мощность. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным.
Сейчас внедрение микропроцессорных устройств стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА - ликвидации аварийных режимов, - новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций. К ним относятся: регистрация процессов аварийного состояния; опережение отключения синхронных потребителей при нарушениях устойчивости системы; способность к дальнему
Существенное преимущество микропроцессорных устройств защиты - это их многофункциональность. МП-устройства производят измерения основных электрических величин. То есть данные устройства являются достойной заменой не только защитных устройств, но и аналоговых измерительных приборов.
Например, терминал защит линий 110 кВ совмещает функции дистанционной защиты, токовой направленной защиты нулевой последовательности, а также осуществляет измерение основных электрических величин. На ЖК- дисплее данного устройства персонал, обслуживающий данную электроустановку, может контролировать нагрузку данной линии по фазам, напряжение, потребляемую активную и реактивную мощность. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным.
Сейчас внедрение микропроцессорных устройств стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА - ликвидации аварийных режимов, - новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций. К ним относятся: регистрация процессов аварийного состояния; опережение отключения синхронных потребителей при нарушениях устойчивости системы; способность к дальнему
В ходе курсового проектирования был проведен анализ исходных данных и принят ряд решений по проектированию новой тупиковой двухтрансформаторной подстанции 110/10 кВ. Выбрано оборудования на высокое и низкое напряжение, определен режим работы нейтрали и положение секционных выключателей в нормальном режиме работы. После этого были определены расчетные схемы получившейся системы максимального и минимального режима и произведены расчеты токов короткого замыкания в программе ТоКо.
На основании целого ряда нормативных документов были выявлены виды защит, необходимые к установке на подстанции, определены фирмы- изготовители устройств релейной защиты и автоматики, допущенные к установке на объектах ПАО «ФСК ЕЭС» и необходимые типоисполнения терминалов защит для объектов подстанции. Для стороны 10 кВ был выбран ООО НИИ «ЭКРА», а для стороны 110 кВ - ИЦ «Бреслер».
С использованием общих методик и руководящих указаний фирм были рассчитаны уставки защит двигателя, трансформаторов, установленных на НН и РП, кабельной линии, отходящей к РП, силового трансформатора 110/10 кВ, а также уставки релейной защиты питающей линии 110 кВ, установленной на существующей подстанции. Уставки защит 10 кВ были посчитаны с использованием общих методик, а для защит 110 кВ по руководящим указаниям фирмы. Поле этого были рассмотрены схемы подключения внешних цепей с использованием руководств по эксплуатации выбранных типоисполнений терминалов защит. Выполнена проверка трансформатора тока вводного выключателя.
Выполнены главная схема подстанции, схема проектируемой подстанции и РП с расстановкой устройств релейной защиты и автоматики, схема подключения УРЗА силового трансформатора подстанции, схема подключения защиты линии и автоматики управления выключателем линии, установленные на существующей подстанции, схема подключения секционного выключателя 10 кВ. Рассмотрена диагностика и тестирование систем РЗиА.
На основании целого ряда нормативных документов были выявлены виды защит, необходимые к установке на подстанции, определены фирмы- изготовители устройств релейной защиты и автоматики, допущенные к установке на объектах ПАО «ФСК ЕЭС» и необходимые типоисполнения терминалов защит для объектов подстанции. Для стороны 10 кВ был выбран ООО НИИ «ЭКРА», а для стороны 110 кВ - ИЦ «Бреслер».
С использованием общих методик и руководящих указаний фирм были рассчитаны уставки защит двигателя, трансформаторов, установленных на НН и РП, кабельной линии, отходящей к РП, силового трансформатора 110/10 кВ, а также уставки релейной защиты питающей линии 110 кВ, установленной на существующей подстанции. Уставки защит 10 кВ были посчитаны с использованием общих методик, а для защит 110 кВ по руководящим указаниям фирмы. Поле этого были рассмотрены схемы подключения внешних цепей с использованием руководств по эксплуатации выбранных типоисполнений терминалов защит. Выполнена проверка трансформатора тока вводного выключателя.
Выполнены главная схема подстанции, схема проектируемой подстанции и РП с расстановкой устройств релейной защиты и автоматики, схема подключения УРЗА силового трансформатора подстанции, схема подключения защиты линии и автоматики управления выключателем линии, установленные на существующей подстанции, схема подключения секционного выключателя 10 кВ. Рассмотрена диагностика и тестирование систем РЗиА.