ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ 9
1.1 Тенденции развития распределенной генерации в России 9
1.2 Особенности релейной защиты в сетях с распределенной генерацией 12
1.2.1 Релейная защита в распределительных сетях 6-10 кВ 12
1.2.2 Влияние генераторов малой мощности на режим работы
распределительных сетей 15
Выводы 18
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЗНЫХ СХЕМАХ
ПОДКЛЮЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ 19
2.1 Структура типовой схемы 19
2.2 Разработка математической модели типовой схемы 25
2.2.1 Расчет токов короткого замыкания в начальный момент времени 25
2.2.2 Моделирование электромеханических переходных процессов 32
2.3 Структура альтернативной схемы 45
2.4 Разработка математической модели альтернативной схемы 47
2.4.1 Расчет токов короткого замыкания в начальный момент времени 47
2.4.2 Моделирование электромеханических переходных процессов 51
2.5 Сравнение схем подключения объектов распределенной генерации с
учетом переходных процессов 64
Выводы 65
3 РАСЧЕТ УСТАВОК УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ В АЛЬТЕРНАТИВНОЙ СХЕМЕ 66
3.1 Защита генератора 66
3.1.1 Продольная дифференциальная защита генератора 66
3.1.2 Защита от замыкания на землю обмотки статора 70
3.1.3 Защита от потери возбуждения 70
3.1.4 Защита от повышения напряжения 71
3.1.5 Защита от обратной мощности 72
3.1.6 Защита от симметричных перегрузок с интегральным органом 72
3.1.7 Защита от несимметричных перегрузок с интегральным органом 73
3.1.8 Дистанционная защита генератора 73
3.1.9 Защита ротора от замыканий на землю 75
3.1.10 Устройство резервирования отказа выключателя 76
3.2 Защита трансформатора 76
3.2.1 Дифференциальная защита трансформатора с торможением 76
3.2.2 Резервная защита трансформатора 84
3.2.3 Токовая защита нулевой последовательности 89
3.2.4 Защита от перегрузки 90
3.2.5 Устройство резервирования отказа выключателя 91
3.3 Защита кабельной линии 91
Выводы 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Презентация по материалам работы 100
За последние годы в энергосистеме России наблюдается тенденция в сторону развития малой распределенной энергетики. Распределенная энергетика призвана решить такие задачи как рост дефицита генерирующих мощностей, повышение надежности энергоснабжения, энергоснабжение удаленных от централизованных сетей районов и потребителей, высокие затраты на транспортировку электроэнергии. На сегодняшний день переход от централизованной энергетики к совокупности централизованной и распределенной является наиболее перспективным направлением развития для энергосистемы России.
Электростанции малой мощности представляют наибольший интерес для промышленных предприятий ввиду значительного потребления электроэнергии такими потребителями. Преимущества строительства малых электростанций на промышленных предприятиях заключаются в сравнительно небольших сроках ввода мощностей (порядка 8 месяцев) и окупаемости (порядка 3-4 лет). Таким образом, доля выработки электроэнергии электростанциями промышленных предприятий в 2016 году составила 5,7% от общего объёма производства электроэнергии [1].
Развитие распределенной энергетики постепенно приводит к изменению режимных параметров энергосистемы. Наличие генераторов малой мощности в распределительных сетях приводит к многостороннему питанию места короткого замыкания (КЗ), изменению характера электромагнитных и электромеханических переходных процессов (ПП).
На данный момент вопрос влияния ПП на работу устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) в сетях с распределенной генерацией остается малоизученным, так как отсутствует теоретическая база для принятия обоснованных решений при проектировании релейной защиты электростанций малой мощности.
Итогом выпускной квалификационной работы являются следующие выводы:
1. Развитие малой генерации постепенно приводит к изменению режимных параметров энергосистемы. В связи с этим, необходимо исследовать влияние генератором малой мощности на работу ЭЭС.
2. Рассмотрены две схемы подключения малой генерации: типовая, при которой генераторы подключаются на шины НН совместно с отходящими фидерами нагрузки и альтернативная, когда генераторы подключаются на выделенную обмотку НН понижающего трансформатора с расщепленной обмоткой НН, питающего ГПП.
3. Подключение генераторов малой мощности по рассмотренной типовой схеме негативно влияет на режим работы ЭЭС. Токи КЗ могут возрасти в 1,5 и более раз, а длительные синхронные качания при электромеханических 11 могут привести к ложному срабатыванию устройств РЗА.
4. Подключение генераторов малой мощности по предложенной альтернативной схеме не оказывает значительного влияния на ЭЭС: уровень токов КЗ возрастает незначительно, синхронные качания при электромеханических ПП не приводят к нарушению устойчивости и неправильной работе устройств РЗА. Кроме того, работа генераторов на местную нагрузку сохраняется в послеаварийных режимах.
5. Произведен выбор и расчет уставок основных и резервных защит генератора, трансформатора с расщепленной обмоткой НН, а также КЛ от генератора к шинам НН ГПП с учетом особенностей построения РЗ при наличии генератора малой мощности.
6. Показано, что при проектировании устройств РЗА в альтернативной схеме подключения генераторов малой мощности, необходимо предусматривать органы направления мощности на силовом питающем трансформаторе и кабельных линиях, идущих от генераторов к шинам НН трансформатора.
