|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Определение параметров схемы замещения
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Чувашский государственный университет Имени И.Н. Ульянова
Курсовая работа “Проектирование релейной защиты и автоматики ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ” Вариант 3
Выполнил: Проверил: Ефремов В.А.
Чебоксары 2008 Содержание
Задание на курсовую работу
Используя исходные данные по ЛЭП «ЧеГЭС - Венец», выполнить проект релейной защиты и линейной автоматики в следующем объеме: 1. Выбрать основную и резервную защиту ЛЭП. 2. Произвести расчет токов короткого замыкания для выбора уставок защит. 3. Рассмотреть схему действия УРОВ с учетом подстанции. 4. Разработать линейную автоматику. 5. Рассмотреть защиту трансформаторов подстанций (отпаек). 6. Построить карту селективности. Исходные данные для расчета Рассматриваемая линия получает питание с шин ЧеГЭС. В нормальном режиме работает в “магистральном” режиме (в соответствии с оперативной схемой энергосистемы).
Рис. 1. Структурная схема ЛЭП
Энергосистема: Чувашэнерго
Таблица 1 - Основная линия “ЧеГЭС – Венец 220 кВ”
Таблица 2 - Нагрузка основной линии и отпаек
Таблица 3 - Параллельные линии
Аннотация Выполняется проект релейной защиты и линейной автоматики линии “ ЧеГЭС - Венец 220 кВ ” Северных электрических сетей “Чувашэнерго”. Линия является магистральной, как показано на рисунке 1. К основной магистрали ЛЭП подключена одна отпаячная подстанция. Характеристика системы. В электрической системе имеются следующие источники: ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, ЧГЭС, подстанция “ЛУЧ”. ТЭЦ-1 не учитываем, так как ее мощность по сравнению с другими источниками незначительна. Мощность ТЭЦ-2 учитываем тремя генераторами 110, 2x135 МВт работающими в блоке с трансформаторами 200 МВА. ТЭЦ-3 эквивалентируем тремя генераторами Г4, Г5, Г6 мощностями 50, 110, 110 МВт соответственно, работающими в блоке с трансформаторами 80, 125, 125 МВА, на сборные шины 110 кВ. Генераторы Г1, Г2, Г3 не учитываем, так как они работают на шины 35 кВ и 6 кВ, то есть имеют связь с ЭЭС через большое сопротивление. Мощность генераторов ГЭС 78.8 МВт. Они имеют связь с ЭЭС через автотрансформаторы мощностью 500 МВА. Подстанция “ЛУЧ” - это подстанция связи с ОЭС, поэтому ее учитываем как систему бесконечной мощности. Упрощенная однолинейная схема связей между источниками энергии ЭЭС представлена в приложении. Основные данные силового оборудования приведены в таблице 4.
Таблица 4
1. Расчет токов короткого замыкания Учет параллельных линий Параллельные линии, равно как и трос, оказывают влияние только на величины нулевой последовательности. Сопротивление взаимной связи между проводами одной цепи и тремя проводами другой цепи определяют по выражению, учитывающему взаимную индуктивность цепей, общее для них сопротивление земли.
где Ниже приведены расчеты удельных параметров основной линии “ ЧеГЭС – Венец ”. 1-й участок линии ЧеГЭС – 17-я опора: опоры РВ220-2, провод АС–400/51.
На этом участке есть параллельные линии. На участках, где имеются параллельные линии, последние на сопротивление нулевой будут учитываться. При длине участка 4, 06 км сопротивления взаимоиндукции с линией “ЧеГЭС - Луч”
Аналогичный расчет производим для остальных участков ЛЭП. Результаты расчета сведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Параметры линии “ЧеГЭС - Венец”
Все сопротивления приведены к ступени напряжения 220 кВ с учетом коэффициентов трансформации автотрансформаторa на подстанции “Венец”. Сопротивления прямой последовательности автотрансформатора АТДЦТН – 125000/220/110 находим по формулам
принимаем Расчетная модель (схема замещения) представлена в приложении. Выбор оборудования Рассмотрим выбор выключателей защищаемой линии и измерительных трансформаторов тока. Выбор выключателей и трансформаторов тока производим по методике изложенной в [3]. Рабочий ток линии в максимальном режиме: Iраб.max=835 A. Намечаем выключатель ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1 [3]. Его номинальные параметры: Uном.раб=220 кВ; Iном=1000 А; Iном.откл=20 кА; Iном.вкл=20 кА; при Iтерм.ст=20 кА; t=3 с; tоткл=0.08 с; tсобс.откл=0.05 с; tвкл=0.13 с. Максимальный ток К3 составляет 12.21 кА.
Таблица 2.1 Условия выбора выключателя
Следовательно, данный выключатель удовлетворяет всем условиям выбора. Измерительные трансформаторы тока выбираем с учетом рекомендаций [3]. Рассматриваем все условия за исключением условия проверки на нагрузочную способность, так как на данном этапе нагрузка на ТТ не известна. Намечаем встроенный в выключатель типа: ТФЗМ-220Б-IV-1000/5. Его номинальные параметры приведены в [3].
Таблица 2.2 Условие выбора ТТ
Как видно из таблицы 3.2 трансформатор тока полностью удовлетворяет условиям выбора.
3. Расчет уставок защит
3.1. Расчет токовой отсечки (ТО) Основной комплект содержит токовую отсечку от многофазных КЗ. Измерительный орган тока отсечки от междуфазных КЗ включен на токи фаз А и С. Ток срабатывания определим по условию отстройки от внешнего КЗ в точке 3 схемы замещения: I1 = 3, 14617Ð -74, 32° A. Iс.з=1, 2∙ 3, 14617=3, 775 кА. Коэффициент чувствительности ТО проверяем при k(2) вблизи места установки защиты в минимальном режиме (узел 1). Ic = 5, 17297Ð 23, 44° A
Следовательно, ТО по условиям чувствительности удовлетворяет требованиям ПУЭ.
3.2. Расчет дистанционной защиты Измерительные органы каждой ступени имеют три реле сопротивления, включенные на разность фазных токов и междуфазные напряжения. Характеристики срабатывания в области Z даны на рисунках в приложении. Характеристика II ступени охватывает начало координат. Для срабатывания ДЗ при КЗ вблизи от места установки защиты предусмотрен общий контур «памяти» для I и III ступеней. 3.2.1 Первичное сопротивление срабатывания I ступени
где
Приведем Коэффициенты трансформации трансформаторов напряжения и тока
3.2.2 Первичное сопротивление срабатывания II ступени 1) согласования с I ступенью защиты предыдущей линии:
2) для линий ВН (СН) – отстройки от КЗ на шинах СН (ВН) автотрансформатора ПС, примыкающей к противоположному концу линии, или отстройки от КЗ на стороне НН трансформатора ПС (включенного аналогично автотрансформатору)
3) согласования с первой ступенью защиты, установленной на противоположном (по отношению к месту установки рассматриваемой защиты) конце параллельной линии –
где
Коэффициент чувствительности II ступени защиты определяется по выражению где
Допустимое в соответствии с ПУЭ значение Так как наша линия подключена к линии “Катраси – Венец” через автотрансформатор, то уставку
где ZТ - сопротивление трансформатора в конечной отпайке.
Найдем
Значит, взяв Так как параллельных линий нет, то по третьему условию не проверяем. Итак,
Чувствительность защиты проверяется при металлическом КЗ в конце защищаемой линии.
Для тупиковых линий принято Zз= Zл. Выдержка времени
где
где Примем максимально из возможных значений
3.2.3 При выборе первичного сопротивления срабатывания III ступени защиты прежде всего рассматривается возможность отстройки от максимального нагрузочного режима по углу. Для этого следует выбрать угол
где Если это условие удовлетворяется, то первичное сопротивление срабатывания III ступени
где Рассмотрим возможность отстройки по углу.
Как видно, невозможно отстроиться по углу. Если не удается обеспечить отстройку от нагрузочного режима по углу, то первичное сопротивление срабатывания III ступени
где
После этого проверяется, обеспечивается ли требуемый коэффициент чувствительности
Для правильной работы должна быть проверена чувствительность каждой ступени по току точной работы, определяемая коэффициентом чувствительности
где Ток Проверяем чувствительность по току точной работы для каждой ступени. Для этого из технических данных реле ШДЭ – 2801 при вторичном номинальном токе I ступень: II ступень: III ступень: При выбранной уставке I. II. III.
Расчет I ступени Ток срабатывания выбирается из условия: отстройки от тока замыкания в конце линии (узел 3 на схеме замещения): где kотс=1, 3...1, 5 – коэффициент отстройки. или отстройки от утроенного тока нулевой последовательности при неодновременном включении фаз выключателя:
Ток срабатывания определяем по первому условию, так как считаем, что выключатели с трехфазным приводом управления. I0 = 198.559Ð -72.359° A
Чувствительность проверяем при K(1) в начале линии (узел 1): I0 = 1543.86Ð -60.424° A
Требуемый уровень чувствительности обеспечивается. Расчет II ступени Ток срабатывания определяется из условий: 1) согласования с I ступенью защиты предыдущей линии:
2) отстройки от утроенного тока нулевой последовательности в защите в неполнофазном режиме в цикле ОАПВ. В нашем случае на противоположной подстанции стоит автотрансформатор. Поэтому второй ступенью защитим автотрансформатор. Ток срабатывания определим при K(1) на шинах подстанции “Венец-110 кВ” (узел 4).
Рисунок 3.5 – к расчету второй ступени ТЗНП
При этом ток нулевой последовательности через нашу защиту составит I0 = 53.2188Ð -83.275° A
Проверяем чувствительность защиты при K(1) на высоковольтной стороне автотрансформатора в минимальном режиме. I0 = 142.187Ð -73.905° A
Расчет III ступени Применяется в случаях неудовлетворительной чувствительности II ступени. Чувствительность второй ступени оказалась недостаточной. Расчет IV ступени Ток срабатывания отстраивается от тока небаланса в нулевом проводе ТТ при трехфазных КЗ за автотрансформатором. Расчетный режим - K(3) в узле 4.
где kотс=1, 25; kпер=2, при kнб=0, 05 при Iрасч=(2...3) Iном.Т, при При трехфазном КЗ за автотрансформатором Ia = 2135.82Ð -77.51° A
Коэффициент чувствительности проверяем при K(1) в конце зоны резервирования (т.е. за автотрансформатором) I0 = 41.076Ð -50.78° A
Коэффициент чувствительности четвертой ступени оказалась меньше необходимого, поэтому уставку по току срабатывания выбираем по условию обеспечения необходимой чувствительности.
3.4 Расчёт высокочастотной дифференциально-фазной защиты 3.4.1 Расчёт пусковых органов при симметричных повреждениях Для рассматриваемого участка сети высокочастотная дифференциально-фазная защита в составе панели ДФЗ – 201 устанавливается на линии ЧеГЭС – Венец. 1. Ток срабатывания реле пуска передатчика отстраивают от максимального тока нагрузки линии
где 2. Ток срабатывания реле подготовки цепи отключения выбирают по условиям согласования с током срабатывания реле пуска передатчика
где 3. Чувствительность токовых пусковых органов проверяют при трёхфазном КЗ в конце линии в минимальном режиме (допускается проверка в каскаде): I1 = 2259.5Ð -76.54°, A
Так как чувствительность обеспечивается, то цепи пуска выполняют без дополнительных реле минимального напряжения и реле сопротивления.
3.4.2 Расчёт пусковых органов при несимметричных повреждениях 1. Определяем составляющие токов отдельных последовательностей, подводимых к органам защиты, при несимметричных повреждениях:
2. Ток срабатывания фильтра – реле обратной последовательности подготовки цепи отключения отстраивают от тока небаланса в максимально нагрузочном режиме
где Находим токи срабатывания цепи подготовки отключения по обратной (при
Уставки срабатывания реле пуска передатчика выполнены соответственно вдвое меньше пускового тока отключения, т. е:
Полученные токи получились меньше минимально возможных уставок ПО, поэтому уставку срабатывания
где I2 = 216.647Ð -75.876°, A
принимается Здесь кч=1, т.к. даже при минимальной уставке 3. Чувствительность пускового органа по току обратной последовательности определяется для каждого вида КЗ ( проверяем только при
Коэффициент чувствительности не обеспечивается, применяем добавку по Уставка срабатывания по
Результирующую чувствительность пускового органа с учётом токов обратной и нулевой последовательностей определяется по семействам характеристик кратности тока срабатывания отключающего реле по отношению к току срабатывания при заводской уставке Для упрощения определения результирующего коэффициента чувствительности группы семейств характеристик представлены в обобщённых координатах Используя обобщённые кривые, находим результирующую чувствительность пусковых органов для любого вида КЗ в следующей последовательности: а) по известной уставке
б) для полученного значения в) определяют расчётную уставку срабатывания по току нулевой последовательности, выбирая ближайшую меньшую
г) находится фактическая кратность тока нулевой последовательности при выбранной уставке
д) определяется результирующий коэффициент чувствительности для известных значений
3.4.3 Расчёт тока органа манипуляции 1. Выбирается коэффициент
где Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-31; Просмотров: 929; Нарушение авторского права страницы
, (1.15)
- ширина коридора между линиями.
.
.
; 
.
; kотс=1, 2; 
, где kчдля резервных защит должен быть не менее 1, 2.
А, тогда
.
ступень ДЗ 
выбирается по условию отстройки от металлического КЗ на шинах подстанции на противоположном конце линии: 
, 
– сопротивление защищаемой линии
; 
=1, 15 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности ТТ и ТН и необходимый запас.
.
к первичной стороне.
; 
.
ступень ДЗ 
принимается меньшим из полученных по условиям: 
; 
; 
, при каскадном отключении повреждения на ней
; 
– минимально возможное сопротивление параллельно работающих автотрансформаторов или обмоток параллельно работающих трансформаторов; 
– коэффициент, учитывающий погрешности измерительных трансформаторов и релейной аппаратуры; 
– коэффициенты токораспределения, равные отношению первичного тока в месте установки защиты к току, соответственно, в предыдущей линии, автотрансформаторе или в параллельной линии; 
– отношение синусов угла расчетного сопротивления и угла максимальной чувствительности.
, 
- максимальное первичное сопротивление в месте установки защиты при металлическом КЗ в конце защищаемой линии; на линиях с односторонним и двухсторонним питанием 
. Если угол 
комплекса 
отличается от угла максимальной чувствительности 
, то
.
.
определим по второму условию, т. к. в формулу по первому условию входит сумма сопротивлений линии “Катраси – Венец” и автотрансформатора: 
, 
.
при КЗ на стороне НН трансформатора в отпайке “Абашево”
, мы полностью обеспечиваем защитой трансформатор в отпайке “Абашево”.
.
.
.
, 
= 0, 1(с) - максимальное время действия быстродействующих защит следующего участка или защит трансформаторов отпаек; 
- ступень селективности.
, 
Ом.
ступень ДЗ 
правой боковой стороны характеристики реле сопротивления III ступени: 
, 
- дополнительный угол.
выбирается по условию обеспечения требуемой чувствительности при каскадном отключении металлического КЗ в конце зоны резервирования
, 
=1, 2 – требуемый в соответствии с ПУЭ наименьший коэффициент чувствительности.
.
по выражению: 
, 
; 
– коэффициент возврата реле сопротивления.
Ом, 
.
.
при КЗ между тремя фазами в расчетной точке: 
, 
- минимальный первичный ток точной работы рассматриваемой ступени защиты.
для I и II ступеней допустимо определять при КЗ в конце защищаемой линии, при этом минимальное значение 
.
выбираем согласно полученным данным 
, кратности регулирования уставки по напряжению и диапазона токов точной работы 
: 
Ом/ф, 
А; 
Ом/ф, 
А; 
А.
рассчитывается уставка на ТН для каждой из ступеней. Расчетный процент включенных витков вторичной обмотки ТН определяется в процентах по формуле 
.
. 
. 
. 
, 
.
.
.
; 
A
.
, 
и kпер=1, при 
– учитывает увеличение тока небаланса в переходном режиме; 
, kнб=0, 05…1 – коэффициент небаланса, зависящий от кратности расчетного тока к номинальному току ТТ.
.
.
.
А.
А, 
- коэффициент запаса по избирательности; 
- коэффициент возврата реле; 
- наибольший ток нагрузки, принимается по длительно допустимому току линии; 
- коэффициент трансформации ТТ линии.
А, 
=1, 4 – коэффициент согласования различных полукомплектов защиты.
.
: I2 = 216.647Ð -75.876°, A
: I2 = 339.0058Ð 106.293°, A
: I2 = 426.429Ð 105.65°, A
, 
- коэффициент запаса по избирательности; 
- коэффициент согласования цепей пуска передатчика и подготовки отключения различных полукомплектов защиты; 
- коэффициент возврата фильтра-реле; 
- приведённый к первичной цепи ток небаланса фильтра обратной последовательности; 
- ток обратной последовательности при несимметричной нагрузке, приведённый к первичной цепи.
) последовательности тока: 
А, 
А.
выберем по условию обеспечения необходимого коэффициента чувствительности равном 2.
, 
- наименьшее значение 
при различных видах КЗ в конце защищаемой линии в минимальном режиме.
А, 
А.
.
А.
при различных сочетаниях 
.
.
находится кратность вторичного тока обратной последовательности для рассматриваемого режима и вида КЗ
; 
по соответствующей кривой находится относительный расчётный ток нулевой последовательности, соответствующий 
; 
.
А; 
Принимаем 
А.
; 
, т. е. 
.
органа манипуляции из условия обеспечения преимущественного сравнения фаз токов обратной последовательности при КЗ в конце линии. Расчёт производится для худшего случая – двухфазного кз на землю, когда токи прямой и обратной последовательностей находятся в противофазе
- коэффициент запаса;