Оптимизация релейной защиты трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………… 7
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………………………………………. 9
1.1 Трансформаторные подстанции напряжением 10/0,4 кВ……………… 9
1.2 Обзор релейной защиты трансформаторной подстанции……………… 11
1.3 Релейная защит трансформатора напряжением 10/0,4 кВ……………… 14
1.3.1 Общие положения……………………………………………………. 14
1.3.2 Аппараты защиты на стороне ВН…………………………………… 15
1.3.3 Аппараты защиты на стороне НН…………………………………… 23
1.4 Актуальность вопроса…………………………………………………..... 25
1.5 Задачи исследований…………………………………………………....... 26
2 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ
ПОДСТАНЦИИ……………………………………………………………….. 27
2.1 Расчет токов короткого замыкания……………………………………… 27
2.1.1 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях
напряжением менее 1 кВ…………………………………………… 28
2.1.2 Расчет токов трехфазного КЗ………………………………………... 30
2.1.3 Определение сопротивлений схемы замещения…………………… 31
2.1.4 Определение токов КЗ в максимальном режиме работы
энергосистемы……………………………………………..……….....
32
2.1.5 Определение токов КЗ в минимальном режиме работы
энергосистемы………………………………………………..…….....
33
2.2 Обзор расчета токов короткого замыкания для трансформаторов
различной мощности и схем соединения обмоток……………………... 35
2.3 Расчет защиты на стороне низкого напряжения трансформатора……. 35
2.3.1 Общие сведения……………………………………………………… 35
2.3.2 Расчет защиты на автоматических выключателях отходящих
линий………………………………………………………………...... 36
2.3.3 Расчет защиты на секционном автоматическом выключателе……. 37
2.3.4 Расчет защиты на вводном автоматическом выключателе………… 39
2.4 Расчет защиты на стороне высокого напряжения трансформатора……. 41
2.4.1 Защита предохранителями…………………………………………... 41
2.4.2 Защита VIP30…………………………………………………………. 43
2.4.3 Защита SEPAM 10……………………………………………………. 45
2.4.4 Защита SEPAM Т20………………………………………………….. 50
Выводы по разделу 2……………………………………………………………. 62
3 ОЦЕНКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ……..………… 63
3.1 Дальнее резервирование защит СШ 0,4 кВ и отходящих от ТП линий
0,4 кВ……………………………………………………………………… 63
3.2 Общая оценка токовых защит при резервировании…………………… 64
3.3 Характеристики силовых трансформаторов…………………………… 645
3.4 Проверка чувствительности защиты трансформатора к КЗ на стороне
низкого напряжения………………………………………………………
67
3.4.1 Чувствительность селективной токовой отсечки трансформатора
к КЗ на СШ 0,4 кВ…………………………………………………… 67
3.4.2 Зона защиты трансформатора для ВЛ–0,4 кВ………………………. 76
3.4.3 Зона защиты трансформатора для КЛ–0,4 кВ………………………. 82
Выводы по разделу 3……………………………………………………………. 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………. 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………. 91
ПРИЛОЖЕНИЯ
Купить

Актуальность работы. В трансформаторных подстанциях напряжением
6-10/0,4 кВ в РУ-0,4 кВ для коммутации и защиты применяют автоматические выключатели, рубильники с плавкими вставками или выключатели нагрузки. В РУ высокого напряжения (6-10 кВ) применяют выключатели с устройствами защиты либо предохранители.
Проанализировав современные схемы электроснабжения выявлено, что в трансформаторных подстанциях всё чаще прибегают к использованию выключателей нагрузки для защиты сборных шин и отходящих линий 380 В, что связано, в первую очередь, с уменьшением стоимости подстанции, а также отсутствием дорогостоящих запасных аппаратов защиты у ремонтного персонала. Такой способ защиты сетей 380 В не соответствуют требованиям ПУЭ и другим нормативным документам.
Отсутствие надежной защиты сети 380 В приводит к выводу из строя электрооборудования, в следствии чего к возникновению перерывов в электроснабжении и возникновению угрозы жизни людей и животных.
В связи с этим оценка применения выключателей нагрузки в качестве защиты сети 380 В является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы - анализ схем коммутации и защиты распределительного устройства 0,4 кВ (РУ-0,4 кВ) трансформаторной подстанции (ТП); исследование чувствительности защиты, установленной на стороне 6-10 кВ ТП, к токам короткого замыкания в РУ-0,4 кВ и на отходящих от ТП линий при установке в РУ-0,4 кВ автоматических выключателей или выключателей нагрузки; оценка применения выключателей нагрузки в РУ-0,4 кВ.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи исследования:
1 Провести расчёты релейной защиты на стороне высокого напряжения трансформаторной подстанции, выполненной с помощью предохранителей, реле VIP 30, микропроцессорной защиты SEPAM-10, SEPAM-T20;
2 Провести анализ защиты сети 380 В с помощью защиты, установленной на стороне высокого напряжения трансформаторной подстанции, при установке выключателей нагрузки в распределительном устройстве 0,4 кВ;
3 Дать оценку целесообразности применения выключателей нагрузки на низкой стороне трансформаторной подстанции.
Объект исследования - защиты, установленные в трансформаторной подстанции в РУ-10 и РУ-0,4 кВ.
Предмет исследования - оценка чувствительности защиты трансформатора на стороне 10 кВ, в качестве защиты РУ-0,4 кВ и отходящих от ТП линий на стороне 0,4 кВ.
Новизна основных положений выпускной квалификационной работы:
1 Проведена оценка чувствительности защиты, установленной на стороне высокого напряжения трансформатора 6-10/0,4 кВ, к токам короткого замыкания в РУ- 0,4 кВ и на отходящих от ТП линий при установке в РУ-0,4 кВ выключателей нагрузки.
Методы исследования. В основу работы положены следующие методы исследования: анализ, синтез, сравнение, классификация и измерение.
Практическая значимость. Работа ориентирована на решение актуальных проблем улучшения эксплуатационных качеств электрических сетей.
1 Проведены расчёты релейной защиты на стороне высокого напряжения трансформаторной подстанции, выполненной с помощью предохранителей, реле VIP 30, микропроцессорной защиты SEPAM-10, SEPAM-T20 и для дальнейшего исследования была принята защита на основе микропроцессорного блока типа SEPAM- Т20. Проведена оценка чувствительности защиты SEPAM-T20, установленной на стороне высокого напряжения при использовании на стороне низкого напряжения трансформаторной подстанции выключателей нагрузки.
2 Проведен расчет для трансформаторов мощностью 100-2500 кВА. Показано, что селективная токовая защита трансформатора на стороне высокого напряжения при схеме соединения обмоток А/УН чувствительна к минимальным токам КЗ на шинах РУ-0,4 т.е. данная защита выполняет свои функции, а при схеме соединения обмоток Y/YH - не выполняет.
3 Полученные результаты показывают, что принятие рядом проектных организаций решения о замене автоматических выключателей на выключатели нагрузки является неверным, в результате чего сторона низшего напряжения трансформаторной подстанции оказывается не защищённой.
Показано, что при отсутствии аппарата защиты в начале отходящей линии 380 В практически не обеспечивается их защита. Так как при схеме соединения обмоток трансформатора A/YH отходящие линии защищаются не более, чем на расстоянии от ТП 100-150 м. При схеме соединения обмоток Y/YH защита отсутствует полностью.
4 Полученные результаты позволяют сформировать требования к установке коммутационной и защитной аппаратуры в РУ-0,4 кВ ТП:
4.1 В качестве вводных и секционного аппаратов должны применяться автоматические выключатели, которые в перспективе при наличии их дистанционного управления могут быть использованы при построении умной электрической сети.
4.2 Для защиты отходящих от ТП линий следует применять предохранители или автоматические выключатели, причём последние являются более предпочтительными.
Купить