МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального
образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Институт/
Факультет –
ЭНИН
Направление – Электроэнергетика
Кафедра
– ЭЭС
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
ЛИНИИ Л8 СО СТОРОНЫ П/СТ «Ж»
Курсовая работа по дисциплине
“Релейная защита ЭЭС”
Выполнил студент гр.9А97 _______
Д.Д. Сайдалиев
Подпись
Дата
И.О.Фамилия
Проверил преподаватель
_________ _______ В.Н. Копьев
Подпись
Дата
И.О.Фамилия
Томск – 2013
Содержание
| |
Задание…………………………………………………………………………………………. |
3 |
| |
Схема сети……………………………………………………………………………………… |
4 |
| |
Параметры сетевого участка………………………………………………………………….. |
5 |
| |
Введение……………………………………………………………………………………….. |
6 |
| |
1. Характеристика защищаемого
объекта……………………………………………………. |
7 |
| |
2. Выбор и обоснование устанавливаемых
защит…………………………………………… |
7 |
| |
3. Выбор аппаратной реализации
РЗА……………………………………………………….. |
7 |
| |
4. Выбор устройств защиты…………………………………………………………………… |
8 |
| |
5. Принцип действия защит…………………………………………………………………… |
12 |
| |
- Дистанционная защита…………………………………………………………….
|
12 |
| |
- Токовая отсечка…………………………………………………………………….
|
13 |
| |
- Токовая направленная ступенчатая
защита нулевой последовательности (ТНЗНП)…………………………………………………………………………….
|
14 |
| |
6. Планирование и расчет
типичных аварийных режимов………………………………… |
15 |
| |
7. Расчет уставок защит и
оценка их чувствительности….………………………………… |
20 |
| |
- Дистанционная защита…………………………………………………………….
|
20 |
| |
- Токовая отсечка…………………………………………………………………….
|
23 |
| |
- Токовая направленная ступенчатая
защита нулевой последовательности (ТНЗНП)…………………………………………………………………………….
|
24 |
| |
8. Структурная схема подключения
защиты………………………………………………… |
28 |
| |
Заключение……………………………………………………………………………..……… |
31 |
| |
Список использованных источников………………………………………………………… |
32 |
| |
Приложение А. Структурная схема
шкафа защит ШДЭ 2801……………………………… |
33 |
Введение
Современные электроэнергетические
системы (ЭЭС) являются сложными многопараметрическими
динамическими системами, все элементы
которых жестко связанны между собой общими
режимами работы, а также методами и средствами
их реализации. В энергосистеме имеют
место различного рода повреждения и перегрузки
силового оборудования в процессе эксплуатации,
которые, как правило, являются недопустимыми.
Среди этих явлений наиболее тяжелым считается
короткое замыкание (КЗ).
КЗ - аварийный режим работы
для любого элемента энергосистемы, в
том числе и линий электропередачи (ЛЭП).
При КЗ наблюдается изменение параметров
работы ЛЭП: ток, протекающий через линию,
многократно увеличивается, а напряжение
снижается. Указанные обстоятельства
могут привести к негативным последствиям,
как для линии (электродинамическое и
термическое разрушение), так и для потребителей
(остановка электродвигателей) и энергосистемы
в целом.
Для выявления и быстрой локализации
анормальных режимов и повреждений, в
том числе КЗ, в ЭЭС служит релейная защита
(РЗ). В связи с этим от надежности и точности
настройки РЗ зависит бесперебойное электроснабжение
потребителей.
Надежность функционирования
РЗ обеспечивается не только качеством
аппаратной и функциональной реализации,
но и применением резервирования. Любой
комплекс РЗ включает в себя основные,
резервные и дополнительные защитные
устройства.
Основной считают защиту, предназначенную
для работы при всех или части видов КЗ
в пределах всего защищаемого объекта
(например, 100 % длины линии) со временем,
меньшим, чем у других установленных защит.
Резервной считают защиту, которая
предусматривается для работы вместо
основной защиты данного объекта в случаях
ее отказа или вывода из работы (ближнее
резервирование), а также вместо защит
смежных элементов при их отказе или в
случаях отказов выключателей смежных
элементов (дальнее резервирование).
Комплекс РЗ выполняется так,
чтобы при отказе РЗ или выключателя поврежденного
элемента КЗ отключалось другими защитными
устройствами или выключателями, выполняющими
функции резервных.
Защитоспособность большинства
основных РЗ ниже 100%, поэтому кроме основной
и резервной на ответственных элементах
применяется дополнительная защита.
Выполнение условий по надежности
и качеству настройки возможно лишь при
четком соответствии комплексу требований,
изложенных в нормативных материалах.
Соответствие реальных устройств релейной
защиты и автоматики (РЗА) этим требованиям
обеспечивается, в основном, на стадии
проектирования, которое при правильной
его организации обязательно должно быть
комплексным.
- Характеристика защищаемого
объекта
Задача данной работы - выбор
устройства релейной защиты и расчет ее
уставок для воздушной ЛЭП напряжением
110 кВ (линия Л9) со стороны
подстанции «З». Данная линия является
одной из двух параллельных линий, связующих
между собой подстанцию «Ж» и подстанцию
«З». Также Л8 и Л9 являются промежуточными
связующими линиями между электростанцией
и энергосистемой. Этот факт создает дополнительные
требования по защите и автоматике защищаемого
объекта, которые излагаются в следующем
пункте.
- Выбор и обоснование
устанавливаемых защит
Согласно ПУЭ [3, Раздел 3]: «Для
одиночных и параллельных линий 110-220 кВ,
имеющих питание с двух или более сторон
(последнее — на линиях с ответвлениями),
как при наличии, так и при отсутствии
обходных связей, а также на линиях, входящих
в кольцевую сеть с одной точкой питания,
от многофазных замыканий должна быть
применена дистанционная защита (преимущественно
трехступенчатая), используемая в качестве
резервной или основной (последнее — только
на линиях 110—220 кВ). В качестве дополнительной
защиты рекомендуется использовать токовую
отсечку без выдержки времени. В отдельных
случаях допускается использовать токовую
отсечку для действия при ошибочном включении
на трехфазную закоротку в месте установки
защиты, когда токовая отсечка, выполненная
для действия в других режимах, не удовлетворяет
требованию чувствительности.
От замыканий на землю должна
быть предусмотрена, как правило, ступенчатая
токовая направленная или ненаправленная
защита нулевой последовательности».
Выбираем в качестве основной
защиты от междуфазных замыканий ступенчатую
дистанционную защиту, в качестве резервной
– токовую отсечку без выдержки времени.
Для защиты от замыканий на землю используем
ступенчатую токовую направленную защиту
нулевой последовательности.
- Выбор аппаратной
реализации РЗА
В настоящее время в электроустановках
используются устройства РЗА трех типов:
электромеханические, микроэлектронные
и микропроцессорные. Наиболее современным
является последние.
Электромеханические РЗА являются
первым поколением средств автоматики.
Устройства данного типа являются достаточно
простыми в эксплуатации и настройке.
Кроме того, накоплен огромный опыт работы
с ними: имеется множество проверенных
методик проектирования, разработки и
настройки электромеханических РЗА. Основным
недостатком этих устройств является
то, что они морально устарели и не соответствуют
тенденциям развития современных ЭЭС,
в связи, с чем практически прекратилось
их производство.
С начала 90-х годов начался серийный
выпуск защит, выполненных на базе интегральных
микросхем (микроэлектронная элементная
база). Микропроцессорные защиты обладают
рядом преимуществ по сравнению с электромеханическими:
быстродействие, точность, чувствительность,
элементы функционального и тестового
контроля, меньшее потребление от цепей
тока и напряжения, удобство наладки и
эксплуатации и др.
Наиболее современными, как
уже отмечалось выше, является микропроцессорные
защиты. По сравнению с реле на электромеханической
и микроэлектронной элементной базе имеют
ряд преимуществ: это компактность и многофункциональность;
низкий уровень потребления по цепям оперативного
тока и измерительным цепям; возможность
дистанционного контроля состояния и
управления устройствами; высокая точность
и стабильность в работе; значительно
меньшие трудозатраты на техническое
обслуживание.
Но широкому внедрению микропроцессорных
устройств препятствуют такие факторы
как:
- высокая стоимость;
- типизация технических решений
по релейной защите и противоаварийной
автоматике;
- несоответствующая квалификация
кадров (требуется переподготовка).
С учетом всего вышесказанного
в данной курсовой работе выбраны микропроцессорные
устройства защиты.
- Выбор устройств
защиты
Для защиты линии 110 кВ выберем
микропроцессорное устройство РЗА: шкаф
типа ШМЗЛ-01, предназначенный для выполнения
функции дистанционной и токовой защиты
линий 110-220 кВ. [6]
Шкаф типа ШМЗЛ-01 содержит один
комплект защит, реализованный на базе
микропроцессорного устройства релейной
защиты и автоматики типа БЭМП-ДТЗ.01 [6],
структурная схема которого приведена
в приложение А.
Комплект содержит четырехступенчатую
дистанционную защиту, четырехступенчатую
токовую направленную защиту нулевой
последовательности, с дополнительными
возможностями ускорения действия этих
защит от оперативных переключателей
и сигналов высокочастотного телеотключения
(ВЧТО), передачу сигналов ВЧТО на другой
конец линии, а также токовую отсечку и
ненаправленную максимальную токовую
защиту, УРОВ и автоматику разгрузки при
перегрузке по току.
Сервисные функции микропроцессорного
блока БЭМП:
- измерение и расчет токов и
напряжений, активной и реактивной мощности,
электроэнергии;
- регистрация дискретных и аналоговых
событий;
- осциллографирование аварийных событий;
- определение расстояния до
места повреждения;
- связь с АСУ ТП и программная
настройка защиты;
- непрерывная проверка функционирования
и самодиагностика БЭМП и элементов шкафа.
Принцип действия
ДЗ содержит в себе 4 направленные и одну
ненаправленную ступени. Для обеспечения
правильной работы, устройство содержит
блокировку при качаниях, выполненную
на основе контроля приращения тока прямой
и обратной последовательности и блокировку
при неисправностях цепей напряжения,
реагирующую на небаланс напряжений обмоток
«звезды» и «разомкнутого треугольника»
ТН, либо реагирующей на возникновения
напряжения обратной и нулевой последовательности
с контролем токов. При трехфазном КЗ в
близи места установки защиты для определения
направленности в течение времени не менее
0,04 с используются напряжения предаварийного
режима (работа по «памяти») с возможностью
подхвата отключающего импульса от ненаправленного
реле сопротивления второй ступени. Предусмотрено
автоматическое (при включении выключателя)
и оперативное ускорение ДЗ.
ТЗНП в зависимости от назначения и типа
комплекта может выполняться как направленной,
так и ненаправленной. Защита реагирует
на ток нулевой последовательности, вычисленный
из фазных токов. ТНЗНП включает в себя
разрешающее и блокирующее РНМ нулевой
последовательности.
Предусмотрено автоматическое (при включении
выключателя) и оперативное ускорение
защит.
Устройство позволяет выполнять функцию
УРОВ, как по схеме с дублированным пуском,
так и по схеме с автоматической проверкой
исправности выключателя.