Главная страница
Навигация по странице:

  • Параметры трансформатора блока Т1

  • Параметры трансформатора собственных нужд

  • Токи короткого замыкания в точке К1 от системы ( без блока G1-T1)

  • 1. Продольная дифференциальная защита генератора

  • 2. Дифференциальные токовые защиты трансформатора блока, блока «генератор – трансформатор» и трансформатора собственных нужд.

  • 3.Поперечная дифференциальная токовая защита генератора.

  • 4.Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора, работающего в блоке с трансформатором.

  • 5.Защита от замыканий на землю в обмотке ротора генератора.

  • 6. Токовая защита обратной последовательности (защита от несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок).

  • Релейная защита элементов электрической станции. Курсовая работа Релейная защита элементов электрической станции


    Скачать 433.68 Kb.
    НазваниеКурсовая работа Релейная защита элементов электрической станции
    АнкорРелейная защита элементов электрической станции
    Дата28.01.2022
    Размер433.68 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРелейная защита элементов электрической станции.docx
    ТипКурсовая
    #345262
    страница1 из 2
      1   2



    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

    ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

    ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

    «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

    ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


    Кафедра «Электрические станции»

    Курсовая работа

    «Релейная защита элементов электрической станции»

    Вариант №16

    Выполнила: студентка 4-ЭТФ-1

    Принял: ст. преподаватель

    Самара, 2021г.

    РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ.
    Расчет токов короткого замыкания для блока генератор-трансформатор с генератором ТГВ-300, схема которого приведена на рис.П.2.1.



    Рис.П.2.1 Схема блока генератор-трансформатор для расчета токов КЗ

    На этой схеме показаны точки КЗ, для которых выполняется расчет. Для удобства расчета защит ток, притекающий к каждой точке КЗ, определяется для каждой ветви. Данные для расчета приведены в табл. П2.1-П2.4.
    Параметры генератора G1

    Таблица П2.1

    Тип

    Номин. активная мощностьРном, МВт

    Номин. полная мощностьSном, МВА

    Номин. напряжение генератораUНН, кВ

    Ном. ток генератора Iном, кА

    Индуктивное сопр. генератора

    xd

    xdl

    xdll

    ТГВ-300

    300

    352

    20

    10,2

    2,195

    0,3

    0,195


    Параметры трансформатора блока Т1

    Таблица П2.2

    Тип

    Номин. мощностьSном, МВА

    Номин. напряжение

    Напряж. короткого замыкания трансфор- матора

    uк, %

    Схема соед. ТТ и коэф. схемы

    Вторич. номин. ток ТТ на стороне ВН (5 А или 1 А)

    UВН

    кВ

    UННкВ

    Стор. ВН

    kСХ.ТТ ВН

    Стор. НН kСХ.ТТ НН

    ТДЦ-400000/ 110/20

    400

    121

    20

    10,5

    1

    1

    5


    Параметры трансформатора собственных нужд

    Таблица П2.3

    Тип

    Номин. мощность, Sном, МВА

    Напряж. короткого замыкания трансформатора uк, (ВН-НН) %

    Число обмоток ТСН

    Двухобмоточный

    С расщеп. обмоткой

    ТРДНС

    40

    11,5

    С расщеп. обмоткой


    Токи короткого замыкания в точке К1 от системы ( без блока G1-T1)

    Таблица П2.4

    I(3)к.max, кА

    I(3)к.min, кА

    I(3)к. от одной ЛЭП, (режим опробования), кА

    8,4

    5,5

    2,4


    Для расчета токов КЗ составляем схему замещения (рис.П.2.2).



    Рис.П.2.2 Схема замещения для расчетов токов КЗ
    Определяем сопротивления ветвей схемы замещения. Все величины приводим к UВН=121кВ.

    1. Сопротивление системы (ветвь 4) в максимальном и минимальном режимах работы:



    хс.min= Ом.


    1. Сопротивление трансформатора (ветвь 2):

    хТ= Ом.

    1. Сопротивление генератора (ветвь 1):

    хГ= Ом.

    1. Сопротивление ТСН (ветвь 3):

    хТСН= Ом.

    Токи КЗ в точке К1:

    -от системы (из задания)

    I(3)к.max=8,4 кА; I(3)к.min=5,5 кА.

    -ток в точке К1 по ветви трансформатора блока (ветвь 2):

    I(3)К1(бл)= кА.

    Токи КЗ в точке К2:

    -от генератора (ветвь 1):

    I(3)К2(ген)= кА.

    -от системы по ветви трансформатора блока (ветвь 2):

    I(3)К2(т)= кА.

    Ток КЗ в точке К3 (за ТСН):

    I(3)К3= кА,

    где результирующее сопротивление :
    = Ом.
    Рассчитанные токи КЗ (рис.П.2.1):

    В точке К1:

    -от системы I(3)К1max=8,4 кА;

    -по ветви трансформатора блока I(3)К1(бл)=6,1 кА.

    В точке К2:

    -по ветви генератора блока I(3)К2(ген)=9,09 кА;

    -по ветви трансформатора блока (от системы) I(3)К2(с)=5,84кА.
    Результирующий ток КЗ в точке К2:

    I(3)К2=I(3)К2(ген)+I(3)К2(с)=9,09+5,84=14,93 кА.

    В точке К3:

    I(3)К3=0,82 кА.

    Все токи приведены к напряжению 115кВ.


    Рис.1.1. Схема блока генератор-трансформатор.
    Защита выполняется двухступенчатой и содержит чувствительный токовый орган с торможением и дифференциальную отсечку.
    1. Продольная дифференциальная защита генератора.

    Расчета продольной дифференциальной защиты генератора

    ТГВ-300 МВт, работающего блоком странсформатором.



    Схема блока приведена на рис. 1.1.

    Данные для расчета

    Тип и номинальная мощность генератора: ТГВ-300, Рном= 300 МВт.

    Номинальная полная мощность Sном=352 МВА.

    Номинальное напряжение генератора Uном=20 кВ.

    cosφном=0,85.

    Номинальный ток Iном=10,2 кА.

    Максимальное значение тока трехфазного КЗ при повреждении на выводах генератора (точка К2 рис.1.1) I(3)К2(ген) кА (ток приведен к UВН = 115кВ).

    Расчет

    Защита выполняется двухступенчатой: первая ступень – чувствительная защита с торможением, вторая ступень – дифференциальная отсечка.

    1. Начальный ток срабатывания защиты Iс.р.0 определяется по условию отстройки защиты от тока небаланса в номинальном режиме по (1.4) и (1.5)



    где коэффициент отстройки принимается равным 2,0.

    Ток небаланса в номинальном режиме:



    где ε = 0,1 – относительная погрешность трансформаторов тока;

    kодн– коэффициент однотипности трансформаторов тока, принят равным 0,5.

    Тогда: Iс.р.0= кА.

    Уставка задается в долях от номинального тока генератора



    1. Коэффициент торможения kт выбирается с учетом отстройки защиты от токов небаланса при внешних КЗ или асинхронном режиме по (1.6):



    Максимальное значение тока трехфазного КЗ при повреждении на выводах генератора (точка К2 рис. 1.1), приведенное к напряжению генератора Ikmax=I(3)К2(г)= 9,09∙115/20 = 52,26 кА.

    Максимальный ток небаланса при внешнем КЗ по (1.7):



    где коэффициент kапер принят равным 2, ε = 0,1, kодн= 0,5.

    Тормозной ток при внешнем КЗ по (1.2) равен



    Если не учитывать ток небаланса, то I1=I2=I(3)К2(г), угол α= ;

    =1.

    IТ =I(3)k.max=I(3)К2(г)=52,26 кА.
    Тогда при kотс=2


    Минимальная уставка = 0,3 ( ).

    Принимаем = 0,3 ( ).


    1. Точка излома тормозной характеристики В.

    При выборе В должно выполняться условие:



    Принимаем значение В=1,5.

    1. Ток срабатывания дифференциальной отсечки принимаем равным , тогда кА.

    Отсечка обеспечивает быстрое и надежное срабатывание защиты при внутренних КЗ с большими токами.

    Уставки защиты:

    - начальный ток срабатывания чувствительного органа

    - коэффициент торможения = 0,3;

    - ток торможения блокировки В=1,5;

    - ток срабатывания дифференциальной отсечки ;

    Защита действует через матрицу выходных реле:

    - на отключение выключателя генератора Q2;

    - на гашение поля генератора и резервного возбудителя (отключение АГП);

    - на останов турбины.

    2. Дифференциальные токовые защиты трансформатора блока, блока «генератор – трансформатор» и трансформатора собственных нужд.

    Расчет дифференциальной защиты трансформатора блока с генератором типа ТГВ-300.



    Защита от внутренних повреждений блочного трансформатора и от КЗ на его выводах.

    Защита подключается к трансформаторам тока на стороне высшего напряжения ТА4, к трансформаторам тока в цепи генератора ТА3 и к трансформаторам тока на стороне высшего напряжения трансформатора собственных нужд (ТСН) ТА5. (рис. 1.1)

    Данные для расчета.

    Тип и номинальная мощность генератора: ТГВ-300, Рном= 300 МВт.

    Номинальная полная мощность генератора Sном=352 МВА.

    Номинальное напряжение генератора Uном=20 кВ.

    cosφном=0,85.

    Номинальный ток Iном=10,2 кА.

    Тип и номинальная мощность блочного трансформатора ТДЦ-400000/121/20;

    Sном = 400 МВА.

    Номинальное напряжение сторон ВН: Uном.ВН = 121кВ.

    Номинальное напряжение сторон НН: Uном.НН = 20 кВ.

    uk% = 10,5%.

    Тип и номинальная мощность ТСН: ТРДНС-40000/20/6/6.

    Схема соединения силового трансформатора – Y/∆.

    Вторичные обмотки трансформаторов тока на всех сторонах соединяются по схеме «звезда».

    Максимальные токи внешних трехфазных КЗ:

    - при повреждении в точке К1 I(3)К1(бл) кА;

    - при повреждении в точке К2 I(3)К2(с) кА;

    - при повреждении в точке К2'I(3)К2 кА.

    Все токи приведены к UВН блока.

    Расчет.

    Первичные токи, соответствующие номинальной мощности трансформатора:

    на стороне ВН – Iном.ВН = А;

    на стороне НН – Iном.НН = А.

    Первичный номинальный ток трансформатора собственных нужд на стороне ВН:

    Iном.ТСН = А,

    однако в защите трансформатора следует учитывать первичный ток, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, а не ТСН:

    Iном.стор.ТСН = А.

    Коэффициенты трансформации трансформаторов тока:

    сторона ВН КI ВН = 2000/5;

    сторона НН КI НН = 12000/5;

    сторона ВН ТСН КI ТСН = 1500/5.

    Вторичные обмотки трансформаторов тока со всех сторон защищаемого трансформатора соединяются по схеме «звезда», при этом коэффициент схемы – kсх.ТТ.сторон = 1.

    Схема соединения обмоток трансформатора блока вводится в качестве уставки. Компенсация фазового сдвига и коэффициента схемы сторон ВН для дифференциальной защиты осуществляется программно.

    Базисные токи для терминала защиты определяются по выражению:

    Iбаз.стор. =

    где - номинальный ток соответствующей стороны;

    kсх.ТТ.стор – коэффициент схемы, учитывающий схему соединения трансформаторов тока стороны (для ТТ, соединенных в «звезду» kсх.ТТ.стор=1).

    КIстор – коэффициент трансформации трансформаторов тока соответствующей стороны.

    Для рассматриваемого примера базисные токи по сторонам соответственно равны:

    на стороне ВН: Iбаз.ВН = А;

    на стороне НН: Iбаз.НН = А;

    на отпайке к ТСН: Iбаз.ТСН = А,

    что значительно превышает входной номинальный ток терминала, который равен Iном.р. = 5 А, поэтому в схеме используется промежуточный понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации КI АТ = 50/5.

    Тогда Iбаз.ТСН = А.

    Базисные токи для сторон вводятся в терминал в качестве уставок. По ним в терминале определяются коэффициенты коррекции для выравнивания вторичных токов по величине.

    Дифференциальная защита трансформатора блока выполняется двухступенчатой: первая ступень – чувствительная защита с торможением, вторая – дифференциальная отсечка.

    Выбор уставок защиты.

    Для дифференциальной защиты трансформатора блока выбираются уставки:

    - начальный ток срабатывания защиты Iср.0;

    - ток торможения блокировки В;

    - коэффициент торможения kT;

    - уровень блокировки по вторичной гармонике k2 бл;

    - ток срабатывания дифференциальной отсечки Iср.отс.

    1. Начальный ток срабатывания защитыIср.0 определяется по условию отстройки от тока небаланса в номинальном режиме по (2.5).

    Iср.0= ;

    ,

    где kотс =2; kодн=1 (трансформаторы тока со стороны ВН иНН разных типов, kапер=1; ε=0,1; =0,02 (точность выравнивания 2%); =0,05 (АТ используется).

    Iср.0 = А.

    Уставка

    2. Коэффициент торможенияkT выбирается по условию отстройки от тока небаланса при внешнем КЗ или асинхронном режиме по выражению (1.6):

    kT = ,

    где коэффициент отстройки kотс =2.
    Ток небаланса:

    .

    Ток торможения по (1.2) равен току внешнего КЗ:

    IТ= ,

    тогда kT= , при этом угол φ=arctgkT= .

    3. Точка излома тормозной характеристики В.

    Принимаем рекомендуемое значение В=1,5.

    4. Уровень блокировки чувствительной ступени по второй гармонике для обнаружения броска тока намагничивания при включении трансформатора.

    Принимаем k2 бл=0,1(10%).

    5. Ток срабатывания дифференциальной отсечки выбирается по двум условиям:

    - по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение:

    ,

    А;

    - по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем К2’.

    Максимальный ток внешнего КЗ будет при повреждении в точке КЗ:

    Iк.ВН.max(K2') = IК2 от ген+IК2 от сист=14930 А (приведен к UВН блока).

    Ток КЗ в относительных единицах будет равен:

    I*к.ВН.max(K2')= =7,822



    Принимаем

    Защита действует через матрицу выходных реле на полный останов блока, а именно:

    - на отключение генераторного выключателя Q2 (если он есть);

    - на гашение поля генератора и резервного возбудителя;

    - на останов турбины;

    - на отключение выключателя Q1 со стороны ВН блока;

    - на отключение выключателей со стороны 6 кВ ТСН;

    - на включение короткозамыкателей в нейтрали трансформатора, если она может разземляться (только для блоков с UВН=115 кВ)

    3.Поперечная дифференциальная токовая защита генератора.



    Расчет поперечной дифференциальной

    защиты генератора типа ТГВ-300.



    Данные для расчета.

    Генератор типа ТГВ-300; Рном=300 МВт.

    Номинальный ток генератора Iном=10,2 кА.

    Коэффициент трансформации трансформатора тока, установленного в перемычке между двумя нейтралямиКI= 12000/5.

    Расчет.

    Ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса при внешних КЗ по (3.1) равен:

    Iс.з.=(0,2÷0,3)Iном=0,2∙10,2=2,04 кА,

    где Iном – номинальный ток генератора.

    Уставка задается во вторичных токах:

    Iс.р.=

    где КI – коэффициент трансформации трансформаторов тока, принят равным 12000/5.

    Регулируется в диапазоне токов от 0,1 до 1,5 А с шагом 0,01.

    4.Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора, работающего в блоке с

    трансформатором.

    Для всех генераторов, работающих блоком с трансформатором, можно принять следующие уставки:

    1. Напряжение срабатывания органа напряжения нулевой последовательности U0 должно быть отстроено от напряжения небаланса в нормальном режиме:

    (4.7)

    Обычно принимается при этом напряжение срабатывания реле можно принять равным (регулируется от 2 до 20 В вторичных с шагом 0,1 В).

    2. Уставка по коэффициенту торможения kT может регулироваться в пределах от 1,0 до 3,0 с шагом 0,1. Рекомендуется принять kT=1,5. При этом:



    т.е. зона действия органа третьей гармоники U03 будет составлять ≈29% витков со стороны нейтрали.

    3. Орган U2 в защите не используется, поскольку орган U0 отстроен от напряжения небаланса в нормальном режиме и при внешних КЗ.

    Защита действует на отключение генератора, гашение поля и останов турбины. При этом органU03 действует без выдержки времени, а у органа U0 может быть предусмотрена выдержка времени для отстройки от переходных процессов при замыканиях на землю со стороны ВН блока. Выдержка вводится, если блок работает с разземленнойнейтралью. Если нейтраль блока заземлена, выдержка времени исключается программной накладкой.

    5.Защита от замыканий на землю в обмотке ротора генератора.

    - уставка по активному сопротивлению I ступени принимает значение в диапазоне от 0,1 до 50 кОм с шагом 0,1 кОм;

    - уставка по активному сопротивлению II ступени принимает значение в диапазоне от 0,1 до 10 кОм с шагом 0,1 кОм;

    - уставка по компенсирующей емкости моста Скпринимает значение от 0,2 до 6,0 мкФ с дискретностью 0,025мкФ.

    Предварительно могут быть приняты уставки:

    - I ступень ReIуст=50кОм, ступень действует на сигнал с выдержкой времени 9 с;

    - II ступень ReIIуст=10кОм, ступень действует на отключение с выдержкой времени tc.= 1-2 с.

    Уставки защиты уточняются при наладке после измерения изоляции ротора генератора. При наладке контур компенсации балансируется с помощью Ск на минимум небаланса на защищаемом объекте. Компенсирующая емкость моста Ск может принимать значение от 0,2 до 6 мкФ с дискретностью 0,025 мкФ.

    6. Токовая защита обратной последовательности (защита от несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок).

    Расчет токовой защиты обратной

    последовательности для блока с генератором ТГВ-300 МВт.



    Данные для расчета.

    Генератор типа ТГВ-300 МВт; трансформатор типа

    ТДЦ-400000/121/20.

    Номинальный ток генератора Iном.г.=10,2 кА.

    Ток трехфазного КЗ при повреждении на выводах ВН блока (точка К1, рис.1.1):

    I(3)К1(от блока) = 6,1 кА (приведен к UВН блока).

    Этот ток, приведенный к UГ=20 кВ:

    I(3)К1(20)= кА.

    Ток обратной последовательности в относительных единицах, протекающий по генератору при двухфазных КЗ на выводах ВН блока:

    о.е.

    Ток трехфазного КЗ на выводах генератора (точка К2, ток от генератора, рис.1.1):

    I(3)К2(121) = 9,09 кА (приведен к UВН блока).

    Этот ток, приведенный к UГ = 20 кВ:

    I(3)К2(20)= кА.

    Ток обратной последовательности в относительных единицах, протекающий по генератору при двухфазном КЗ на его выводах:

    о.е.

    Максимальное время действия резервных защит линий, отходящих от шин ВН блока tc.з.рез=2,8 с.


    Расчет защиты.

    1. Расчет отсечки.

    Принимаем ток срабатывания органа отсечки:

    I*2отс=0,6о.е.,

    Iс.з.отс= 0,6∙Iном.г= 0,6∙10,2 = 6,12 кА.

    Отсечка действует с двумя выдержками времени. Первая выдержка времени отсечки (действует на деление шин стороны ВН) выбирается по условию согласования с максимальным временем резервных защит присоединений:

    ,

    где ступень селективности

    Максимальное время действия резервных защит ЛЭП115 кВ равно =2,8 с. Тогда:

    .

    Вторая выдержка времени отсечки выбирается на ступень селективности больше, чем первая:



    2. Уставка интегрального органа принимается равной А=8.

    3. Ток срабатывания пускового органа принимается равным:

    I*2 пуск=0,1о.е.;

    I2 пуск=0,1∙Iном.г=0,1∙10,2 =1,02 кА.

    4. Ток срабатывания сигнального органа принимается равным:

    I*2сигн=0,05о.е.;

    I2сигн=0,05∙Iном.г=0,05∙10,2 =0,51 кА.

    5. Максимальное время действия защиты (срабатывания интегрального органа на отключение) выбирается меньше, чем допустимое время по тепловой характеристике протекания тока обратной последовательности при срабатывании пускового органа:

    .

    Допустимое время устранения:

    .

    Если принять время устранения несимметрии дежурным персоналом tуст = 10 мин, то максимальное время действия защиты:

    .

    6. Минимальное время действия защиты выбирается больше, чем допустимое по тепловой характеристике время при протекании максимального тока обратной последовательности при двухфазном КЗ на выводах генератора:

    .

    Допустимое время по тепловой характеристике:



    Принимаем:

    =1,22+0,2=1,42 с.

    7. Построение тепловой характеристики и характеристики срабатывания защиты.

    Рассчитаем время срабатывания интегрального органа по выражению:

    ,

    задаваясь значениями I*2. Расчет сведем в таблицу 6.1.
    Таблица 6.1

    I*2, о.е.

    2

    1,5

    0,5

    0,3

    0,1

    1,71

    2,56

    , с

    2

    3,55

    32

    88,8

    800

    2,73

    1,22


    Рассчитанная характеристика интегрального органа для блока с генератором 300 МВт приведена будет иметь подобный вид (рис.7.1).

    На этом рис.7.1 также показаны:

    - максимальное время срабатывания интегрального органа ;

    - минимальное время срабатывания пускового органа =1,42 с.;

    - ток срабатывания пускового органа I*2 пуск=0,1 о.е.;

    - ток срабатывания отсечки I*2отс=0,6 о.е.;

    - ток обратной последовательности при двухфазном КЗ в точке К1 о.е.;

    - ток обратной последовательности при двухфазном КЗ в точке К2 о.е.;

    - время срабатывания I ступени отсечки ;

    - время срабатывания II ступени отсечки
      1   2


    написать администратору сайта