Релейная защита и автоматика параллельной линии с двухсторонним питанием и блока мощностью 200 мВт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство топлива и энергетики РФ

АО МОСЭНЕРГО

Московский технический лицей

Курсовой проект

По специальности 2106-03 эксплуатация электрооборудования и средств автоматики энергосистемы

Тема: Релейная защита и автоматика параллельной линии с двухсторонним питанием и блока мощностью 200 мВт

Разработал:

В.Л.Воронков

Руководитель:

М.В.Антонова.

2006

Введение

Энергетическая программа на длительную перспективу предусматривает дальнейшее развитие ЕЭС. Ввод в эксплуатацию линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, электростанций большой мощности, интенсивное развитие основных и распределительных сетей чрезвычайно усложнили проблему управления

В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты. Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты для дальних ЛЭП, для крупных генераторов, трансформаторов и энергоблоков. Разрабатываются новые виды полупроводниковых дифференциально-фазных защит, которые проще и надежнее в эксплуатации.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок. При возникновении ненормальных режимов защита выявляет из и в зависимости от характера нарушения производит операции необходимые для восстановления нормального режима или подает сигнал дежурному персоналу.

В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питание потребителей.

Основные требования, предъявляемые к релейной защите:

*Селективность.

*Быстрота действия.

*Чувствительность.

*Надежность.

1. Защита линии 220 кВ

Согласно ПУЭ раздела релейной защиты, параграф 3.4.115 - “на параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в качестве основной целесообразно использовать ДФЗ от междуфазных коротких замыкании и коротких замыканий на землю”. Согласно ПУЭ раздел 3.2.116 - ”на параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в качестве резервных защит целесообразно поставить трех ступенчатую защиту от междуфазных коротких замыканий и ступенчатую токовую защиту нулевой последовательности от замыканий на землю”.

Расчетная схема

Перечень защит линии с двухсторонним питанием с напряжением 220 кВ и длинной 120 км.

*Основная: Диференциально-фазная защита от междуфазных коротких замыкании и коротких замыканий на землю, типа ДФЗ-201.

*Резервные: Дистанционная от междуфазных коротких замыканий. Токовая защита нулевой последовательности типа КЗ-15.

*Токовая отсечка.

*Автоматика “АПВ”

2. Дифференциально-фазная защита с ВЧ блокировкой

релейная защита линия

Данная защита работает на линиях любой длинны, в сетях любой конфигурации и отключает мгновенно любой вид короткого замыкания в пределах защищаемой линии. Принцип действия основан на сравнении фаз по концам защищаемой линии, при помощи ВЧ (высокочастотного сигнала).

Схема ВЧ обработки линии

ВЧ обработке подвергается одна фаза линии и ВЧ сигнал замыкается по контуру фаз земля. В комплект ВЧ аппаратуры входит: генератор ВЧ (ГВЧ), приемник ВЧ (ПВЧ), загородительный фильтр который представляет собой колебательный контур, он настраивается в резонанс с частотой ВЧ сигнала по этому ВЧ сигнал не может сквозь этот фильтр пройти. С - конденсатор связи устанавливается для того, чтобы отделить ГВЧ и ПВЧ от высокого напряжения и не пропустить ток промышленной частоты в ВЧ аппаратуру.

ВЧ сигнал = 50*300 кГц.

Считаем ток положительным, если он идет от шин своей подстанции в защищаемую линию.

Особенности работы ВЧ аппаратуры.

*ГВЧ управляются токами промышленной частоты, причем ГВЧ начинает вырабатывать ВЧ сигнал, только в том случае когда на его вход подается положительная полуволна тока промышленной частоты.

*ПВЧ принимают ВЧ сигналы и от своего генератора и от генератора стоящего на противоположном конце линии.

*Если на вход приемника сплошной ВЧ сигнал, то на выходе ПВЧ ток равен нулю. А если на входе сигнал отсутствует или идет прерывистый ВЧ сигнал, то на выходе ПВЧ появляется ток вызывающий работу реагирующего органа защиты.

Глядя на диаграммы токов при внешнем коротком замыкании можно заделать вывод что, если токи по концам линии находиться в противофазе то ГВЧ работают поочередно по этому в ВЧ канале идет сплошной сигнал и на выходе ПВЧ ток равен нулю, следовательно защита не работает.

При внутреннем коротком замыкании ток по концам линии совпадает по фазе поэтому в ВЧ канале идет прерывный сигнал а значит на выходе ПВЧ появляется импульсный ток который сглаживается и подается в реагирующий орган а следовательно защита срабатывает.



3. Принципиальная схема ДФЗ-201

Схема каждого из полукомплектов состоит из трех органов:

*Пусковой орган.

*Орган манипуляции (управление ГВЧ)

*Орган сравнения фаз.

Пусковые органы подразделяются на:

*Пусковые органы работающие при несимметричных коротких замыканиях, это реле КА1, КА2.

*Пусковые органы, работающие при симметричных коротких замыканиях, реле KAZ1, KAZ2, которые стоят на выходе фильтра токов обратной последовательности (ФТОП).

Пусковые органы также подразделяются на:

*чувствительные KA1, KAZ1

*и грубые KA2, KAZ2. Установки грубых реле в 1.5?2 раза выше чем у чувствительной.

Эта разделения необходимы для того чтобы защита ложно не работала при внешних коротких замыканиях. Чувствительные пусковые органы запускают ГВЧ а грубые собирают цепочку на реагирующий орган реле KL3 на выходе ПВЧ. Чувствительный пусковой орган обладает большей чувствительностью, чем грубый пусковой орган на противоположном конце.

Орган манипуляции состоит из комбинирования фильтра токов прямой и обратной последовательности. Он необходим для того чтобы преобразовать трехфазную систему токов в однофазную. И еще состоит изоргана управления ГВЧ.

Орган сравнения фаз находиться на выходе ПВЧ в него входит реагирующий орган KL3 контакт которого, замыкаясь отключает выключатель при повреждениях на линии.

4. Расчет ДФЗ-201

Эта разделения необходимы для того чтобы защита ложно не работала при внешних коротких замыканиях. Чувствительные пусковые органы запускают ГВЧ а грубые собирают цепочку на реагирующий орган реле KL3 на входе ПВЧ. Чувствительный пусковой орган обладает большей чувствительностью, чем грубый пусковой орган на противоположном конце.

Орган манипуляции состоит из комбинирования фильтра токов прямой и обратной последовательности. Он необходим для того чтобы преобразовать трехфазную систему токов в однофазную. И еще состоит из органа управления ГВЧ.

Орган сравнения фаз находиться на выходе ПВЧ в него входит реагирующий орган KL3 контакт которого замыкаясь отключает выключатель при повреждениях на линии.

Расчет ДФЗ-201

Расчет пусковых органов реагирующих на симметричные короткие замыкания.

Ток срабатывания защиты реле КА1

Iсз,ка1 = Котс/Кв*Iраб.max

Котс = 1.2 - коэффициент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и погрешность в расчете.

Кв = 0.8 - коэффициент возврата реле.

Iраб.mах = Smax/(3*Uном)

Smax = P/cos

P = 150 (Мвт) - перетек мощности по линии электропередач в нормальном режиме.

Smax = 150/0.8 = 187500 (кВ*А)

Iраб.max = 187500/(3*220) = 492 (А)

Iсз,ка1 = 1.2/0.8*492 = 738 (А)

Ток срабатывания защиты реле КА2

Iсз,ка2 = 2*Iсз,ка1 = 1467 (А)

Кч = Iкз(кз-1)/Iсз(ка1) 1.5

Если Кч то используется реле сопротивления, которое входит в комплект

ДФЗ-201

Iср(ка1) = Iсз(ка1)/Ki ном * Ксх

Кi ном = Iном/5 - коэффициент трансформации.

Для расчета Iкз,min возьмем точку короткого замыкания К-2 при отключенной линии подпитки и одного генераторного блока.

Iкз,min = (E'*Uср)/(3*(Xл+X7)

Е' = 1.13 для G = 100 и 200 (Мвт.)

Iкз,min = (1.13*280)/3*56.5 = 2.6 (кА)

Кч = 2600/738 = 3.5

Защита прошла по чувствительности, т.е. реле сопротивления в схеме не используется.

Расчет пусковых органов реагирующих на несимметричные короткие замыкания.

Ток срабатывания защиты реле KAZ1.

Iсз,kaz1 > Iнб,фтоп

Iнб,фтоп = I'нб+I”нб

I'нб = 0.02*Iраб,max - обусловлено погрешностями самого фильтра.

I'нб = 0.02*492 = 9.84 A - обусловлено несимметрией токов в фазах.

I”нб = 0.01*Iраб,max

I”нб = 0.01*492 = 4.92 А

Iсз,kaz1 = (Kотс/Кв)*(0.02+0.01)*Iраб,max

Котс = 1.2 - коэффициент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и погрешность в расчете.

Кв = 0.5 - коэффициент возврата для поляризованного реле

Iсз,kaz1 = (1.2/0.5)*0.03*492 = 35.42 A

Ток срабатывания защиты реле KAZ2.

Iсз,kaz2 = 2*Iсз,kaz1

Iсз,kaz2 = 2*35.42 = 70.8 A

Кч = (0.5*Iном)/Iсз,kaz1 1.5

Если Кч1.5 то помимо фильтра токов обратной последовательности подключаем фильтр токов нулевой последовательности.

Iном = Iраб,max/1.5

Iном = 492/1.5 = 328 А

Кч = (0.5*328)/35.42 = 4.6

Защита прошла по чувствительности, т.е. в схеме ФТНП не используется.

По чувствительности, т.е. в схеме ФТНП не используется.

Фазная характеристика защиты

Расчет КЗ-15

I ступень: Токовая отсечка мгновенного действия

tсз,I = 0.1 (сек)

I. Режим короткого замыкания.

Пояснительная схема

Для расчета максимального тока одну линию отключают выключателями Q1 и Q2.

Для расчетного режима составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Хт1 = Хт2 = Хт,0 (Ом)

Хл1 = Х л2 = 24 (Ом)

Хл,0 = 5*Хл1 = 5*24 = 120 (Ом)

Хs = 1.5*Xs1 = 1.5*9 = 13.9 (Ом)

Определяем результирующие сопротивления.

Х1 ; Х2 ; Х0

Схема замещения прямой и обратной последовательности.

Х1 = Х2 = Хs+Хл = 9+24 = 33 (Ом)

Схема замещения нулевой последовательности

Х'0 = Xs,0 = 14 (Ом)

Х''0 = Xл,0 = 120 (Ом)

Xтр,2 = 14 (Ом)

Х0 = 1412014 = 6.6 (Ом)

Х0 = 6.6 < Х1 = 33 (Ом) - следовательно расчетным является ток двухфазного короткого замыкания на землю.

Составляем схему замещения для двухфазного короткого замыкания на землю.



(1,1)

I'0 = Uав/Х''0

(1,1)

Uав = I0*Х0

(1,1)

I0 = Еф/(Х1+Х2Х0)

(1,1)

I0 = 230/(33+((33*12.6)/(33+12.6)) = 5.46 (кА)

Uав = 5.46*6.6 = 36 (кВ)

(1,1)

I'0 = 36/120 = 0.3 (кА)

(1,1)

Iрас = 3*I'0

Iрас = 3*0.3 = 0.9 (кА)

II. Режим каскадного действия.

Вторая линия отключаться от ГРЭС выключателем Q4

Схема замещения прямой и обратной последовательности при каскадном отключении.

Хл1 - сопротивление прямой последовательности.

Хл2 - сопротивление прямой последовательности.

Х1 = Х2 = ((Хтец+Хл1)Хs)+Хл2

Х1 = Х2 = 53 (Ом)

Хт,0= Хт1= 14 (Ом)

Хл,0 = 1.5*Хл1 =1.5*48 = 72 (Ом)

Хл1 = 2*Хл1 = 2* 48 = 96 (Ом)

Хs,0 = 1.5*Хs = 1.5*9 = 13.5 (Ом)

Х0 = ((Хтр,0+Хл,0)(Хл1+Хs,0))+Хл,0

Х0 = (86109.5)+72 = 120 (Ом)

Если Х0 = 120 (Ом) > Х1 = 53 (Ом) то расчетным является ток однофазного короткого замыкания на землю.

I0 = Еф/(Х1+Х2+Х0)

Еф = Ел/3

Ел = 220 (кВ) - ЭДС линии.

Еф = 220/1.73 = 127 (кВ)

(1)

3*I0 = 3*0.561 = 1.683 (кА)

(1) (1)

3*I0,л = 3*I0* Kт

Кт = Х''0/(Х'0+Х''0)

Кт = (96+13.5)/(96+13.5+14+72) = 0.56

3*I0,л = 1.683*0.56 = 0.942 (кА)

Если ток II режима больше тока I режима то за расчетное значение принимается II режем где

3*I0,л = 942 (А)

(1) (1)

Iсз,II = Котс*3*I0,л,max

(1)

Iсз,II = 1.3*942 = 1224.6 (A)

Список литературы

1. “Основы техники релейной защиты”. М.А.Беркович, В.В.Молчанов, В.А.Семенов. Москва, Энергоатомиздат 1984г.

2. “ПУЭ”. Москва, Энергия 1984г.

3. “Лабораторные работы по релейной защите и автоматике”.

А.Б. Барзум, Т.М.Пояркова. Москва, Энергоатомиздат 1984г.

4. “Электрооборудование станций и подстанций”.

Л.Д.Рожкова, В.С. Козулин. Москва, Энергоатомиздат 1987г.

5. “Автоматика энергосистем”. М.А.Беркович, В.А.Гладишев, В.А.Семенов. Москва, Энергоатомиздат 1991г.

Размещено на Allbest.ru