Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Подстанция 110/10 кВ - файл 1.doc


Подстанция 110/10 кВ
скачать (2806.7 kb.)

Доступные файлы (7):

1.doc2545kb.09.06.2008 01:42скачать
2.5.doc1685kb.03.06.2008 02:47скачать
2.8.doc54kb.07.06.2008 02:03скачать
2.doc5252kb.09.06.2008 01:36скачать
3.3.doc221kb.09.06.2008 01:40скачать
3.doc90kb.07.06.2008 02:18скачать
Розділ 2 Дистанційний захис1 V6.doc5252kb.07.06.2008 02:02скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут"

Кафедра автоматизації енергосистем
ПОЯСНЮВАЛЬНА

ЗАПИСКА

до роботи бакалавра на тему:

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Студент групи____________________________ (_______)

Керівник роботи бакалавра _______________ (_______)

КОНСУЛЬТАНТИ:

_________________________________ (_______)

_________________________________ (_______)

_________________________________ (_______)

_________________________________ (_______)

_________________________________ (_______)

Завідуючий кафедрою _________________

2008р.

Анотація

Мета даної бакалаврської роботи полягає в закріпленні та поглибленні отриманих знань з курсу “Релейного захисту та автоматики” шляхом розгляду питання стосовно впровадження мікропроцесорного релейного захисту нового покоління високовольтних ліній електропередач, а також виконанні інформаційного аналізу енергетичного об’єкта, в нашому випадку підстанції 110/10 кВ, по його однолінійній схемі.

Робота виконана на 70-и листах, а також включає

3 листа формату А1.

Аннотация

Цель данной бакалаврской работы состоит в закреплении и углублении полученных знаний из курса "Релейной защиты и автоматики" путем рассмотрения вопроса относительно внедрения микропроцессорной релейной защиты нового поколения высоковольтных линий электропередач, а также выполнении информационного анализа энергетического объекта, в нашем случае подстанции 110/10 кВ, по ее однолинейной схеме.

Работа выполнена на 70-и листах, а также включает

3 листа формата А1.


The summary

The purpose of the given baccalaureate work will consist in fastening and a deepening of the received knowledge of a rate " Relay protection and automatics " by consideration of a question concerning introduction of microprocessor relay protection of new generation of high-voltage electric mains, and also performance of the information analysis of power object, in our case of substation 110/10 kV, under one-linear circuit.

Work is executed on 70-n sheets, and also includes

3 sheets of format А1.




Зміст

Вступ…...……………………………………………….…………………………8

Розділ 1. Підстанція 110/10 кВ……………………………………………..…11

1.1 Структурна схема та опис проектованої підстанції.........................11

1.2 Вибір схеми і конструкції ПС……………………………………………12

1.3 Розрахунок струмів короткого замикання…………………………….13

1.3.1 Складання схеми заміщення і приведення

параметрів схеми до базисних умов………………………………………13

1.3.2 Спрощення схеми заміщення………………………………………..15

1.3.3 Розрахунок струмів у місці КЗ (точка 1)…………………………....16

1.3.4 Визначення коефіцієнтів струморозподілу……………………......17

1.3.5 Розрахунок струмів КЗ у вітках схем прямої, зворотної і нульової послідовностей…………………………………………..…..……19

1.3.6 Коротке замикання в точці 2.…………….……………………….....20

1.4 Вибір основних електричних апаратів і елементів на

підстанції ………………………………………………………………………21

Розділ 2. Дистанційний захист.....……………………………………………29

2.1 Призначення і принцип дії ………....................................................29

2.2 Характеристики витримки часу дистанційних захистів……………32

2.3 Структурна схема дистанційного захисту зі ступінчатою

характеристикою………………………………………………………..34

2.3.1 Робота дистанційного захисту……………………………….…......38

2.4 Принципи виконання реле опору, елементні бази………………...39

2.4.1 Структурна схема дистанційного органу основаного на реле опору………………..…………………………………………………..41

2.4.2 Вимоги до дистанційного органу основаного на реле опору….43

2.5 Пускові органи дистанційного захисту………………………………44

2.5.1 Функції пускових органів, види і вимоги до них………………….44

2.5.2 Пускові струмові органи, реагуючі на фазні струми…………....45

2.5.3 Струмові реле оберненої послідовності………………………….46

2.5.4 Пускові реле опору. Схеми ввімкнення…………………………..46

2.5.5 Направлені реле опору……………………………………………..47

2.5.6 Пускові направлені реле опору з круговою характеристикою..48

2.5.7 Пускові направлені реле з еліптичною характеристикою……..49

2.5.8 Реле опору з блокуванням від фазообмежувача, обмежуючого дію дистанційного захисту при перевантаженні……..50

2.5.9 Пускове реле з характеристикою в виді чотирикутника……….51

2.6 Похибка спрацювання реле опору, обумовлена стумом …….52

2.7 Хибні дії дистанційних органів……………………………………….54

2.8 Виконання схем дистанційного захисту…………………………....57

2.9 Оцінка дистанційного захисту………………………………………..58

Розділ 3. Мікропроцесорний дистанційний захист………………………59

3.1 Розвиток мікропроцесорного захисту………………………………59

3.2 Техніко-економічне обґрунтування мікропроцесорного захисту………………………………………………………………………..61

3.3 Інтелектуальний електронний пристрій дистанційного захисту лінії REL 670……………………………………………………….63

3.4 Розрахунок налаштуваннь дистанційного захисту лінії

REL 670………………………………………………………………………68

Перелік посилань …………………………………………………………..70


Вступ

Енергетика - одна з найбільших систем, основним призначенням якої є виробництво, перетворення, передача, розподіл і споживання енергії.

Найважливішою частиною об’єднаної енергосистеми є електроенергетичні системи, що відносяться до категорії складних систем.

Складна система - система, що має глибокі внутрішні зв'язки і складається з великої кількості взаємозв'язків і взаємодіючих між собою елементів. Сучасні електроенергетичні системи мають велика кількість елементів, різноманітні внутрішні і зовнішні зв'язки і вимагають великої кількості інформації для опису поводження. Усе це визначає необхідність використання для керування системою ЕОМ.

Під системою розуміють сукупність технічних і інших засобів, призначених для рішення функцій, покладених на дану систему. Енергосистема - сукупність установок і пристроїв, призначених для виробництва, розподілу, передачі і споживання електричної і теплової енергії.

Енергосистема складається з трьох частин:

1. Частина, що генерує - електричні станції і підстанції.

2. Передача і розподіл енергії - електричні мережі.

3. Споживаюча частина.

Нормальна робота енергосистеми визначається

  • синхронізацією по напрузі;

  • синхронізацією по частоті.

Важливу роль в енергосистемі виконують електричні станції і підстанції.

Електростанціями називають підприємства або установки, призначені для виробництва електроенергії.

Електричні підстанції – це електроустановки, призначені для перетворення і розподілу електроенергії.

Одним з параметрів електроустановок є номінальна напруга, тобто напруга, призначена для нормальної роботи.

Електричні машини і трансформатори, установлені на електростанціях і підстанціях, лінії електричних мереж мають потребу в керуванні і захисті від ушкоджень і анормальних режимів. Для цієї мети служать численні електричні апарати первинних силових ланцюгів, а також апарати керування і контролю, що відносяться до вторинних ланцюгів.

Апарати первинних ланцюгів:

  • комутаційні апарати - вимикачі силові і вимикачі навантаження, роз'єднувачі, віддільники, короткозамикачі, контактори, пускачі тa ін.;

  • захисні апарати - плавкі запобіжники, розрядники;

  • вимірювальні трансформатори напруги і струму;

  • струмообмежуючі реактори, що заземлюють реактори і

резистори.

Апарати керування і контролю мають призначення дистанційного керування комутаційними апаратами, неавтоматичної та автоматичної; сигналізації положення комутаційних апаратів і інших видів сигналізації; дистанційного виміру електричних і неелектричних величин з метою ведення режиму установки. Крім систем дистанційного керування, сигналізації і вимірів широке застосування мають також системи телекерування, телесигналізації і телевимірювань.

Особливе місце займають апарати релейного захисту і системної автоматики, що забезпечують автоматичне відключення ушкоджених елементів устаткування і ліній, їхнє автоматичне повторне включення, автоматичне регулювання збудження генераторів, автоматичне регулювання частоти і багато чого іншого.

Апарати керування, контролю, сигналізації, релейного захисту й автоматики утворять вторинні ланцюги, электрически не зв'язані з основними первинними ланцюгами. Вони мають потребу в енергії від джерел щодо невеликої потужності, але незалежних від основної енергосистеми. Такими джерелами енергії на електростанціях і великих підстанціях є акумуляторні батареї напругою 220В. Використовують також енергію мережі перемінного струму через відповідні трансформатори.

Сукупність апаратів первинних і вторинних ланцюгів однієї ступіні напруги, відповідним чином з'єднаних, включаючи допоміжні пристрої, називається розподільним пристроєм (РП). На електростанціях і підстанціях звичайно маються РП декількох ступіней напруги, зв'язані між собою через трансформатори. Кожне РП містить збірні шини і ряд приєднань з відповідними апаратами. Склад апаратів кожного приєднання залежить від його призначення, напруги установки, потужності керованого, що захищається устаткування або лінії і т.п.


Розділ 1. Підстанція 110/10 кВ


    1. Структурна схема та опис проектованої підстанції


Проектована ПС живиться від мережі 110 кв. До вузла підключаються дві одноланцюгові ЛЕП 110 кВ: із проводом АС-120/11. [1]

На ПС що розглядається маються два класи напруги: високе 110 кВ, і низьке 10 кВ.

По конструктивному виконанню розглянуту ПС можна віднести до категорії відгалуджувальної.

По кількості трансформаторів, установлених на підстанції розглянута ПС відноситься до типу двотрансформаторних, оскільки на ній установлені два паралельно працюючі трансформатори двообмоткові з природним охолодженням негорючим рідким діелектриком типу ТРДН-25000/110. Номінальні параметри трансформатора зведені в таблицю 1.1. [1]
Таблиця 1.1

Трансформатор

Sн, мВА

UВН, кВ

UНН, кВ

UК%

Границі

регулювання

Pк, кВт

Pх, кВт

Iк%

ТРДН-25/110

25

115

10,5

10,5

2÷2,5%

120

36

0,75




    1. Вибір схеми і конструкції ПС


ПС є основною ланкою електропостачання. ПС живиться від районної енергетичної системи і призначена для електропостачання промислових і сільськогосподарських споживачів. ПС виконана по двотрансформаторній схемі з двома системами збірних шин і однієї обхідний, роз'єднувачами і вимикачами на стороні 110 кв.

Основними будівельними частинами є спеціальні несущі конструкції опор, до яких кріплять ізолятори струмоведучих частин, а також підстави, на яких встановлюють апарати. Опори виготовляють із залізобетону. Конструкції, на яких установлюють вимикачі, роз'єднувачі, трансформатори струму і напруги, розрядники і т.п., звичайно виконують з того ж матеріалу, що й опори.

Силові кабелі, що відходять від силових трансформаторів, а також контрольно-вимірювальні кабелі прокладають на території розподільного пристрою в тунелях або каналах, закритих зверху плитами. Тунелі, а також канали і їхнє покриття виконують з матеріалів які не підтримують горіння.


    1. Розрахунок струмів короткого замикання


1.3.1 Складання схеми заміщення і приведення параметрів схеми до базисних умов



Рис.1.1 Вузол енергосистеми

Таблиця 1.2

L1

L2

S(3)кзС1

S(3)кзС2

X0C1/X1C1

X0C2/X1C2

S1, МВА

Р1, МВт

25

25

1250

2100

1,0

0,85

20

12


X=0,4 Ом./км.

X=3,5X

сos=0,85
Розрахунок ведемо в у.о. Приймаємо Sб=1000 МВА.

Знайдемо опори систем С1 і С2 в у.о.






Знайдемо опір ліній L1 и L2 в у.о. За базисну напругу приймаємо напругу мережі ВН - 110 кВ.







Знайдемо опір трансформаторів Т1 и Т2 в у.о.



Приймаємо ЕРС 1-Ї і 2-Ї системи рівним 1,0.
Для схеми заміщення нульової послідовності індуктивний опір дволанцюгових ліній трохи більший, ніж одноланцюгових, внаслідок індуктивного впливу струмів нульової послідовності, що протікають у проводах сусіднього ланцюга.

У наближених розрахунках струмів КЗ можна приймати наступні значення відносин Xo/Xi в залежності від типу лінії (дволанцюгова зі сталеалюмінієвим тросом).









Тому що група з'єднання трансформаторів , струмом нульової послідовності проходить через обидві обмотки та опір трансформаторів нульової послідовності і прямої однакові.
1.3.2 Спрощення схеми заміщення
Приводимо схему щодо точки К1. Вітку з трансформатором відкидаємо, тому що через неї не проходить струм КЗ (для прямої послідовності).


Рис. 1.2 Схема заміщення

Пряма послідовність:


Нульова послідовність:



Рис. 1.3 Схема 1












Рис. 1.4 Схема 2
1.3.3 Розрахунок струмів у місці КЗ (точка К1)
Трифазне КЗ( Uб=UK):



Uk=Uн=110 B

Значення ударного струму iу необхідно для розрахунку електро-динамічної стійкості апаратів і шинних конструкцій.

Ударний струм у місці к.з.:



де Ку =1,61 (система зв'язана із шинами, де розглядається КЗ, повітряними лініями 110 кВ) - ударний коефіцієнт, I0.0Σ - початкове значення періодичної складового струму в точці КЗ.



Струми у вітках знайдемо за правилом "чужого плеча".



Рис. 1.5 Схема 3





Однофазне КЗ (m(1)=3 - коефіцієнт для однофазного КЗ, ):


1.3.4 Визначення коефіцієнтів струморозподілу
Знайдемо коефіцієнти струморозподілу в схемі нульової послідовності.

Для визначення коефіцієнтів струморозподілу С приймаємо відносне значення періодичної складового струму в місці ушкодження за одиницю та розгортаючи схему в зворотному порядку, знаходимо коефіцієнти струморозподілу в вітках схеми.


Рис. 1.6 Схема 4



Рис. 1.7 Схема 5









Iкз1=Iкз2=Iкз0 - струми в місці КЗ для прямої зворотної і нульової послідовності однакові.

Знайдемо коефіцієнти струморозподілу для схеми прямої послідовності. Схеми прямої і зворотної послідовності приймаємо однаковими.


Рис. 1.8 Схема 6




1.3.5 Розрахунок струмів КЗ у вітках схем прямої, зворотної і нульової послідовностей


Пряма і зворотна послідовності

I11*=I12*=C1IКЗ1*=0,60510,4447=0,2691;

I22*=I21*=C2IКЗ1*=0,60510,5553=0,3360
Нульова послідовність:



Рис. 1.9 Схема 7

I10*= C10IКЗ1*=0,60510,0558=0,0376;

I20*= C20IКЗ1*=0,60510,0625=0,0378;

I30*= C30IКЗ1*=0,60510,4408=0,2667.
Струми від системи С1 і С2:

IC1*=I11*+ I12*+ I10*=0,2691+0,2691+0,0376=0,5758;

IC2*=I21*+ I22*+ I20*=0,2206+0,2206+0,0905=0,5317.

IC1= IC1*IбК1=0,57585,2549=3,026 кА;

IC2= IC2*IбК1=0,70985,2549=3,7299 кА.
Струми від трансформаторів Т1 і Т2:

IT1*=IT2*=I30*=0,2667;

IT1= IT2= I30*IбК1=0,26675,2549=1,4015 кА.
1.3.6 КЗ в точці К2





Рис. 1.10 Схема заміщення


кА. (приведено до 10,5 кВ.);

кА. (приведено до 110 кВ.).

Струми від систем С1 и С2 знайдемо застосувавши відповідні коефіцієнти струморозподілу, знайдені раніше.

IC1= IК2С1=4,41290,4447=1,9624 кА;

IC2= IК2С2=4,41290,5553=2,4505 кА.

1.4 Вибір основних електричних апаратів і елементів на підстанції


  • Ізоляція апарата повинна відповідати номінальній напрузі електроустановки

Uном.ап=Uном.уст

  • Робочий струм в ускладненому режимі не повинний перевищувати номінального тривалого струму апарата

Iном>Iраб.утж

  • Апарат повинен протистояти електродинамічній дії струму к.з.

Iдин.мах>Iуд.тах и Iдин>Iп,0


  • При к.з температура частин апарата не повинна перевищувати граничного значення , установленого для короткочасного режиму.

а) Вибір вимикачів

Вимикач - це комутаційний апарат, призначений для включення і відключення струмів.

Вимикачі на стороні 110 кВ

На заданій підстанції виберемо трифазний елегазовий вимикач ВЕК-110-40/2000У1, що має випробувану вибухобезпечну конструкцію, комплектований надійним пружинним приводом. По довідкових матеріалах визначаємо його технічні характеристики [1]

Uном=110 кВ; Iдин=40 кА;

Iном=2000 А; Iтерм=50 кА;

Iотк=40 кА; Ттерм=3 с,

де Uном - номінальна напруга вимикача;

Iном- номінальний струм вимикача;

Iоткл- номінальний струм відключення;

Iдин- граничний наскрізний струм;

Iтерм- граничний струм термічної стійкості;

Ттерм- час дії струму термічної стійкості.

Проведемо перевірку вимикача:

  • по напрузі установки

 110 кВ≤126 кВ;

- на електродинамічну стійкість

Iпо ≤ IДИН  10,03 кА ≤ 40 кА,

IУД ≤ IДИН  22,8871 кА ≤ 40 кА ,

де Iпо- початкове значення періодичної складового струму к.з. у ланцюзі вимикача;

iУД - ударний струм к.з. у ланцюзі вимикача.

Обраний вимикач відповідає розрахунковим параметрам.

Номінальні параметри вимикача зведені в таблицю 1.3.
Таблиця 1.3

Керування

Трифазне

Тип вимикача

ЯЭ-110Л-3(13)У4

Номінальна напруга, кВ

110 кВ.

Найбільша робоча напруга, кВ

126 кВ.

Номінальна частота

50/60 Гц.

Номінальний струм, А

1250 А.

Номінальний струм вимикання, кА

40 А.

Граничний наскрізний струм, кА




Найбільший пік

125 кА.

Початкове діюче значення періодичної складової

50 кА.

Номінальний струм включення, кА




Найбільший пік

100 кА.

Початкове діюче значення періодичної складової

40 кА.

Граничний струм термічної стійкості

Допустимий час його дії, кА

50 кА



Час відключення (з приводом),с

0,065 с.

Власний час відключення

0,04 с.


б) Вибір роз'єднувачів
Роз'єднувачі призначені для ізолювання на час ремонту з метою безпеки трансформаторів, лінії, апаратів і інших елементів системи від суміжних частин, що знаходяться під напругою. Роз'єднувачі здатні

розмикати електричний ланцюг тільки при відсутності в ній струму (попередньо повинний бути відключений вимикач). [1]
Для даної підстанції вибираємо роз'єднувачі типу

РНДЗ,1-110/2000У1. Приведемо паспортні дані роз'єднувача:

UНОМ=110 кВ ІУДкат=100 кА tТЕРМ=3 с

ІНОМ=2000 А ІТЕРМ=40 кА

Вибір роз'єднувачів значно простіше, ніж вибір вимикачів, тому що роз'єднувачі не призначені для відключення ні нормальних, ні тим більше аварійних струмів. У зв'язку з цим при виборі їх обмежуються визначенням необхідних робочих параметрів: номінальної напруги Uн і тривалого номінального струму Iдл.н, а також перевіркою на термічну і динамічну стійкість при наскрізних струмах к.з. [8]

Вибір роз'єднувачів виконується по наступних умовах:

- по напрузі  110 кВ≤110 кВ;

- по конструкції, родe установки;

- по електродинамічній стійкості

ІУД ≤ іУДкат  22,8871 кА ≤ кА.

Таким чином, роз'єднувач обраний правильно.

Номінальні параметри зведені в таблицю 1.4

Таблиця 1.4

Роз'єднувач

РНДЗ-1-110/1250T1

Номінальна напруга, кВ

110

Номінальний струм, А

1250

Стійкість при наскрізних струмах

- Ножів основних

Граничний наскрізний струм

Струм термічної стійкості, кА /

час його дії

100

40/3

- Ножів заземлюючих

Граничний наскрізний струм

Струм термічної стійкості, кА /

час його дії

100

40/1

Маса, кг

548

Тип приводу

ПДН-220T

Ціна в у.о.

860


в) Вибір вимірювальних трансформаторів напруги
Вимірювальні трансформатори напруги необхідні для живлення

обмоток напруги вимірювальних приладів і реле. Трансформатори напруги приєднують до збірних шин підстанції, а також до ланцюгів генераторів, трансформаторів, ліній та іншого обладнання. Вибираємо однофазний трансформатор напруги з литою ізоляцією. Номінальні параметри зведені в таблицю 1.5 [1]

Таблиця 1.5

Тип

Клас

напруги, кВ

Максимальне

значення напруги, кВ

Номінальна напруга обмотки, В

Номінальна потужність,

ВА, у класі 0,5

Максимальна

потужність, ВА

Первинної

Основної вторинної

Допоміжної

НОЛ.08-10У2

10

12

10000

100




75

640

НКФ-110-83У1

110

12

11000 0/

100/

100

400

2000



г) Вибір вимірювальних трансформаторів струму
Вимірювальні трансформатори струму необхідні в кожному ланцюзі для живлення струмових обмоток вимірювальних приладів і релейного захисту. Для виміру звичайно досить мати трансформатори в двох фазах. Вибираємо трансформатор струму вбудований у силовий трансформатор типу ТВТ-110, трансформатор струму з литою ізоляцією типу ТЛ-10У3, трансформатор струму нульової послідовності ТЗЛМ-10, трансформатор струму малогабаритний з порцеляновою ізоляцією для роботи в закритих приміщеннях із природною вентиляцією типу ТФЗМ-110Б-IУI . [1]

Номінальні параметри приведені в таблиці 1.6.
Таблиця 1.6

Тип

Номінальна напруга, кВ

Номінальний струм, А

Виконання

обмоток

Номінальна напруга в класі точності

Допустимий струм, кА/допустимий час, с

Виконання

Первинний

Вторинний

0,5

1

ТВТ-110

110

200

5













600/5

ТЛ-10 УЗ

10

400

5










20/4

400/5

ТЛ-10 УЗ

10

1000

5




0,8







1000/5

ТФЗМ-110Б-IУI

110

2000

5

0,5/10Р/10Р










600/5


д) Вибір розрядників
Також схема містить розрядники, що призначені для захисту електроустаткування, ЛЕП і підстанцій від грозових і атмосферних перенапруг і заземлювачі - для заземлення нейтралей силових трансформаторів або шин. Вибираємо полегшений вентильний розрядник типу РВО-10 і станційний вентильний розрядник типу РВС-110 і однополюсний заземлювач зовнішньої установки типу ЗОН-110М-I. [8]

Номінальні параметри зведені в таблицю 1.7.

Тип

Призначення

,

кВ

,

кВ

Пробивна напруга, кВ

Імпульсна пробивна напруга (максимальна), кВ

мінімальна

максимальна

РВО -10

Для захисту ізоляції електроустаткування від атмосферних перенапруг.

10

12,7

26

30,5

48

РВС-110

110

100

200

250

285
Таблиця 1.7


Скачать файл (2806.7 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru