Курсовая работа по релейке. 1 Исходные данные для проектирования релейной защиты трансформатора 4
 Скачать 3.65 Mb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1 Исходные данные для проектирования релейной защиты трансформатора 4 2 Описание назначения устройств релейной защиты ЭСС и предъявляемые к ним требования 5 3 Выбор устройств релейной защиты для понижающих трансформаторов, их назначение и выполняемые действия 7 3.1 Продольная дифференциальная защита 8 3.2 Максимальная токовая защита с пуском по напряжению 9 3.3 Максимальная токовая защита от перегрузки трансформатора 10 3.4 Газовая защита 10 4 Расчет токов короткого замыкания для различных режимов работы трансформаторов на подстанции 13 4.1 Расчет параметров схемы замещения электрической сети 13 4.2 Расчет токов короткого замыкания по программе ТКЗ-3000 17 4.2.1 Расчет токов короткого замыкания при раздельной работе трансформаторов 17 4.2.2 Расчет токов короткого замыкания при параллельной работе трансформаторов 18 5 Расчет устройств релейной защиты трансформатора 19 5.1 Расчет продольной дифференциальной токовой защиты 19 5.1.1 Расчет продольной дифференциальной защиты с реле серии РНТ-565 19 5.1.2 Расчет продольной дифференциальной защиты с реле серии ДЗТ-11 24 5.2 Расчет максимальной токовой защиты с пуском по напряжению от коротких замыканий для трансформатора 27 5.3 Расчет максимальной токовой защиты от перегрузки 29 Заключение 30 Библиографический список 31 ВВЕДЕНИЕ В данной работе разрабатывается проект релейной защиты понижающего трансформатора подстанции 110/6,3кВ. Исходными данными для разработки релейной защиты служат данные спроектированной подстанции в курсовом проекте по дисциплине «Электрическая часть станций». Целью работы является получение практических навыков в проектировании устройств релейной защиты трансформаторов на понижающих подстанциях. Основная задача РЗ - обнаружить повреждённый участок электрической схемы и как можно быстрее выдать сигнал на его отключение. К устройствам РЗ, действующим на отключение предъявляются следующие требования: - селективность; - быстродействие; - чувствительность; - надёжность работы. На проектируемой подстанции защищаемыми элементами являются трансформаторы -2ТДН-16000/110 кВ. Для защиты трансформаторов следует произвести расчёт: дифференциальной токовой защиты трансформатора; максимальной токовой защиты трансформатора с пуском по напряжению; максимальной токовой защиты от перегрузки трансформатора; - описание газовой защиты трансформатора. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ Номер варианта 15 Вариант схемы сети 1 Наименование подстанции Деревообрабатывающего комбината Номер подстанции на схеме 6 Мощность защищаемого трансформатора 16 МВА Напряжение на стороне ВН 115 кВ Напряжение на стороне НН 11 кВ С  хема электрической сети и её параметры представлены на рис. 1Рис. 1 – схема электрической сети 2 ОПИСАНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭСС И ПРЕДЪЕВЛЯЕМЫХ К НЕЙ ТРЕБОВАНИЙ Нормальная работа электроустановок и потребителей электроэнергии нарушается при возникновении повреждений и ненормальных режимов, которые сопровождаются возрастанием тока, снижением или повышением напряжения и частоты. В этом случае возможны повреждения оборудования и нарушения синхронизма в электроэнергетической системе. В связи с этим возникает необходимость в создании и применении различных автоматических устройств, защищающих ЭЭС и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. Большинство повреждений в ЭЭС приводит к возникновению различного вида коротких замыканий – наиболее опасных и тяжелых видов повреждений, которые сопровождаются возрастанием тока, снижением напряжения и сопротивления. Ток короткого замыкания, протекая по элементам ЭЭС, может вызвать разрушения, размеры которых тем больше, чем больше величина тока к.з. и время его протекания. Последнее следует из электродинамического и термического действия тока к.з. Релейная защита представляет собой автоматическое устройство, предназначенное для защиты ЭЭС и ее элементов от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. РЗ производит автоматическую ликвидацию аварии (при возникновении ненормальных режимов) или ее локализацию (отключение поврежденного элемента). В ЭЭС действие РЗ тесно связано с устройствами автоматики, предназначенными для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей. Релейная защита должна удовлетворять следующим требованиям: 1. Селективность (избирательность) – основное требование к РЗ. Заключается в способности РЗ отключать при к.з. только поврежденный элемент, хотя ток к.з. протекает и по другим неповрежденным элементам ЭЭС. Для различных типов защит селективность обеспечивается различными способами. При селективной работе РЗ не происходит излишних отключений оборудования и потребителей, тем самым минимизируется ущерб от аварийной ситуации 2. Быстродействие – способность работать с минимально допустимой выдержкой времени. Без выдержек времени могут работать только защиты, обладающие абсолютной селективностью (дифференциальные, высокочастотные, первые ступени токовых защит – токовые отсечки). Для сетей с уровнем номинального напряжения 110-220 кВ предельное время отключения коротких замыканий составляет 0,3 – 0,5 с. Такие жесткие ограничения по скорости отключения коротких замыканий в сетях высокого напряжения определяются в первую очередь условиями обеспечения динамической устойчивости в энергосистеме. На низких напряжениях (6-35 кВ) время отключения к.з. может достигать нескольких секунд. 3. Чувствительность – способность релейной защиты реагировать на те отклонения от нормального режима, которые возникают в результате повреждения. Коэффициент чувствительности защиты характеризует отношение величины контролируемого параметра в режиме к.з. к величине порога срабатывания защиты. Коэффициент чувствительности по току определяет, во сколько раз минимальный ток к.з. больше тока срабатывания защиты. 4. Надежность – способность защиты безотказно действовать в пределах установленной для нее зоны и не работать ложно в режимах, при которых действие РЗ не предусматривается. Для повышения надежности работы РЗ используются устройства диагностики – тестового контроля и функционального диагностирования. 3 ВЫБОР УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ПОНИЖАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ДЕЙСТВИЯ Трансформатор – это сложное электротехническое устройство большой стоимости. Поэтому он требует устройств систем защиты от различного рода повреждений. Основными видами повреждений являются однофазные и многофазные короткие замыкания в обмотках и на выводах трансформатора, а также «пожар стали» магнитопровода. Однофазные повреждения бывают двух видов: на землю и между витками обмотки (витковые замыкания). Наиболее вероятны многофазные и однофазные короткие замыкания на выводах трансформаторов и однофазные витковые замыкания в обмотках. Значительно реже возникают многофазные короткие замыкания в обмотках. Опасным внутренним повреждением является «пожар стали» магнитопровода, который возникает при нарушении изоляции между листами магнитопровода, что ведёт к увеличению потерь на перемагничивание и вихревые токи. Потери вызывают местный нагрев стали, ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Ненормальные режимы работы обусловлены внешними короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в обмотках трансформатора появляются сверхтоки, которые могут значительно превышать номинальный ток трансформатора. При длительном прохождении тока возможен интенсивный нагрев изоляции обмоток и её повреждение. Вместе с этим при коротком замыкании понижается напряжение в сети, поэтому должна быть предусмотрена защита, отключающая его при появлении сверхтоков. Часто один вид замыканий переходит в другой, поэтому должны быть предусмотрены как защиты от данных видов КЗ, так и резервные защиты. Кроме того, на всех трансформаторах устанавливается защита от перегрузок, действующая на сигнал, если же степень перегрузки превышает допустимый уровень, то и на отключение. Для защиты трансформаторов применяются: Продольная дифференциальная защита от внешних и внутренних КЗ (как симметричных, так и несимметричных). Принцип действия данной защиты основан на сравнений величины и направления тока между трансформаторами тока дифференциальной защиты. При внутренних КЗ направление меняется на противоположное, и защита действует на отключение выключателя. Максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском по напряжению. Данная защита является резервной по отношению к дифференциальной защите и осуществляет ближнее резервирование. МТЗ от перегрузки в режиме симметричной нагрузки трансформатора. Результатом действия этой защиты является сигнал дежурному персоналу о перегрузке. Газовая защита от внутренних КЗ в обмотках трансформатора. 3.1 Продольная дифференциальная защита В качестве основной защиты трансформаторов от всех видов к.з. внутри бака и на выводах применяется продольная дифференциальная защита. Эта защита позволяет производить отключения без выдержки времени при к.з. в любой точке защищаемого элемента. Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величин и фаз токов в начале и конце защищаемого элемента. Трансформаторы тока (ТА) устанавливаются с обеих сторон трансформатора: зона действия охватывает весь трансформатор и его выводы. Дифзащита трансформаторов имеет ряд особенностей, которые рассмотрим ниже. Первичные токи силового трансформатора не равны по величине и не совпадают по фазе. Выравнивание первичных токов осуществляется с помощью коэффициентов трансформации ТТ. Компенсация фазового сдвига выполняется соединением вторичных обмоток трансформаторов тока в звезду со стороны треугольника силового трансформатора и в треугольник – со стороны звезды силового трансформатора. При внешних КЗ и нагрузке обеспечить полный баланс вторичных токов, поступающих в реле, не удается. Вследствие неравенства вторичных токов в реле в указанных режимах появляется ток небаланса, который может вызвать неправильную работу защиты. Причинами появления тока небаланса являются: погрешности трансформаторов тока (различные марки, разные коэффициенты трансформации); изменение коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании напряжения; неполная компенсация неравенства вторичных токов в плечах защиты. Предотвращение работы защиты от тока небаланса достигается выбором тока срабатывания защиты больше тока небаланса, что является причиной снижения коэффициента чувствительности. В связи с этим для повышения чувствительности дифференциальной защиты применяются реле, включенные через быстронасыщающиеся вспомогательные трансформаторы и реле с торможением. Но при расчете дифзащит трансформаторов на реле серии РНТ и ДЗТ-11 снижается величина Iнеб, поскольку апериодическая слагающая тока Iкз отфильтровывается и в реле не попадает. Коэффициент чувствительности kч для защит с реле ДЗТ-11 получается выше, чем у защит с реле РНТ-565. Особенностью ДЗТ для трансформаторов является то, что чаще всего на питающих подстанциях предприятий установлены силовые трансформаторы, у которых первичная обмотка соединена в звезду, а вторичная в треугольник. Вследствие этого токи в этих обмотках сдвинуты на 330 градусов (при 11-й группе соединения). Для компенсации углового сдвига фаз между токами, подводимыми к реле, вторичные обмотки трансформаторов тока ВН соединены в треугольник, а трансформаторы тока НН в звезду. А также при выполнении реле серии ДЗТ важен выбор стороны, к трансформаторам тока которой целесообразно присоединить тормозную обмотку, чтобы обеспечить минимальное торможение при к.з. в зоне защиты и максимальное торможение при внешних повреждениях. Основное преимущество дифференциальных защит трансформаторов состоит в том, что они обеспечивают быстрое и селективное отключение повреждений как в самом трансформаторе, так и на его выводах и токоведущих частях к его выключателям. Продольные дифференциальные защиты относятся к защитам с абсолютной селективностью и выполняются без выдержки времени. Рекомендуется применять дифференциальную защиту на одиночно работающих трансформаторах мощностью Pт >6,3 МВА и на трансформаторах мощностью Pт >4 МВА, работающих параллельно. Дифзащита устанавливается также на мощность трансформатора от 1 до 4 МВА, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая имеет выдержку времени больше 0,5 с. Дифференциальная токовая защита имеет тот недостаток, что может отказать из-за недостаточной чувствительности при внутренних коротких замыканиях, например витковых. Это вызывает необходимость устанавливать и газовую защиту. |