Релейний захист блока лінія–трансформатор

Міністерство освіти та науки України

Донецький національний технічний університет

Кафедра “Електричні системи”

Курсовий проект

Тема: “Релейний захист блока лінія – трансформатор”

Донецьк

Реферат

Пояснювальна записка до курсової роботи: 31 стор., 7 рис., 4 табл.

Об'єктом дослідження є блок лінія – трансформатор.

Мета роботи: спроектувати релейний захист блока лінія–трансформатор.

В даній курсовій роботі проводимо розрахунок релейного захисту для силового трансформатору та повітряної лінії. Як захист для трансформатора встановлюємо на нього газовий захист, продольний диференційний захист та захист від перевантаження. На лінію становимо ступінчатий струмовий захист та захист нульової послідовності від замикань на землю.

Отримані результати – розраховані в даній курсовій роботі захисти відповідають вимогам ПУЕ.

Релейний захист здійснює автоматичну ліквідацію ушкоджень та ненормальних режимів в електричній частині енергосистем і являється найважливішою автоматикою, яка забезпечує їх надійну та стійку роботу.

РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ, МАКСИМАЛЬНИЙ СТРУМОВИЙ ЗАХИСТ, ГАЗОВИЙ ЗАХИСТ, ДИФЕРЕНЦІЙНИЙ ЗАХИСТ, НЕНОРМАЛЬНИЙ РЕЖИМ, УШКОДЖЕННЯ, ЗАХИСТ ВІД ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ.

Зміст

Вступ

1 Стисла характеристика захищаємого об’єкта

2 Аналіз видів пошкоджень та ненормальних режимів роботи

2.1 Трансформатори

2.1.1 Ненормальні режими і захист від них

2.1.2 Основні види ушкоджень

2.2 Живильна повітряна лінія 220 кВ

2.2.1 Ушкодження повітряних ліній

2.2.2 Ненормальні режими

2.2.3 Основні вимоги, пропоновані до захисту

3 Попередній вибір типів захистів застосовано до захищаемого об’єкту

3.1 Захист трансформатора

3.2 Захист лінії

4 Розрахунок уставок, вибір типів реле та з’ясування типів захисту

4.1 Розрахунок подовжнього диференціального захисту трансформатора

4.2 Розрахунок максимального струмового захисту трансформатора

4.3 Розрахунок захисту трансформатора від перевантаження

4.4 Газовий захист трансформатора

5 Захист лінії

5.1 Розрахунок струмової відсічки лінії

5.2 Розрахунок максимального струмового захисту лінії

5.3 Розрахунок максимального струмового захисту нульової послідовності

6 Опис взаємодії захистів

Висновки

Перелік посилань

Вступ

          Системи електропостачання є складними виробничими об’єктами кібернетичного типу, всі елементи яких беруть участь в єдиному виробничому процесі, основними специфічними особливостями якого є швидкоплинність явищ і неминучість пошкоджень аварійного характеру. Тому надійне та економічне функціонування систем можливе тільки при автоматичному керуванні ними. Для цієї мети використовується комплекс автоматичних пристроїв, серед яких першорядне значення мають пристрої релейного захисту та автоматики.

          Зростання споживання електроенергії і ускладнення систем електропостачання вимагають постійного вдосконалення цих пристроїв. Спостерігається тенденція створення автоматизованих систем керування на основі використання цифрових універсальних та спеціалізованих обчислювальних машин. Разом з тим широко застосовуються і найпростіші засоби захисту і автоматики: плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, магнітні пускачі, реле прямої дії, магнітні трансформатори струму та інші. Найбільш поширені струменеві захисти, прості пристрої автоматичного повторного включення, автоматичного включення резервного джерела живлення та автоматичного частотного розвантаження.

          Релейний захист здійснює автоматичну ліквідацію пошкоджень і ненормальних режимів в електричній частині енергосистеми та є найважливішою автоматикою, що забезпечує їх надійний та стійкий захист.

          Відповідальну роль по забезпеченню надійної роботи електромереж грає правильна настройка релейного захисту та протиаварійної автоматики і в тому числі правильний вибір робочих параметрів спрацювання (уставок) релейної апаратури.

          Зростання навантажень, збільшення протяжності ліній електропередач, посилювання вимог до стійкості енергосистем ускладнюють умови роботи релейного захисту і підвищують вимоги до її швидкодії, чутливості та надійності. У зв’язку з цим йде безперервний процес розвитку та вдосконалення техніки релейного захисту, направлений на створення все більш довершених захистів, що відповідають вимогам сучасної енергетики.

1 Стисла характеристика захищаємого об’єкта

Об'єктом для проектування релейного захисту в даній курсовій роботі є блок лінія - трансформатор, представлений на рис. 1.1. Відповідно з потребами ПУЕ споживачі напругою 10 кВ відносять до першої категорій надійності, тобто перерва електропостачання яких може привести до: небезпеку для життя людей, значний збиток народному господарству, ушкодження дорогого основного устаткування, масовий брак продукції, розлад складного технологічного процесу, порушення функціонування особливо важливих елементів комунального господарства.

Рисунок 1.1 – Спрощена схема захищає мого об’єкту:

1– живляча підстанція; 2– повітряна ЛЕП; 3– знижуюча підстанція.

Блок лінія - трансформатор одержує живлення від системи з потужністю к.з, Sк.тах=2000 МВ-А, причому приймаємоНомінальна напруга живильної лінії і вищої сторони трансформатора 220 кВ. Живлення від енергосистеми здійснюється по одноланцюговій лінії довжиною 30 км. Мережа 220 кВ трифазна, змінного струму, з глухозаземленою нейтраллю.

Лінія електропередачі з'єднана з енергосистемою через високовольтний вимикач 220 кВ, на якому встановлене автоматичне повторне включення (АПВ). На нижній стороні трансформатора з потужністю 6,3 МВ-А навантаження приєднане через вакуумні вимикачі 6 кВ. Для реалізації релейного захисту на всіх приєднаннях установлені трансформатори струму (ТС). В мережі 220 кВ встановлені трансформаторі! струму серії ТФЗМ-220Б-1, а в мережі 6 кВ - трансформатори вбудовані в комірки КРП, серії ТЛ-10.

Підстанція - двотрансформаторна, тому для забезпечення надійності електропостачання необхідно встановити пристрій АВР. У нормальному режимі роботи стан секційного вимикачі серії ВВ/ТЕL-10-20/1000У1 - вимкнено.

Вибираємо по [1] трансформатор типу ТДН-6300/220. Технічні дані захищаємого трансформатора приведені в табл. 1.1.

Трансформатор має пристрій РПН ±12x1 %. У трансформатор вбудований трансформатор струму типу ТВТ-220-І.

2 Аналіз видів пошкоджень та ненормальних режимів роботи

2.1 Трансформатори

У процесі експлуатації можливі ушкодження в трансформаторах і на їхніх з'єднаннях з комутаційними апаратами. Можуть бути також небезпечні ненормальні режими роботи, незв'язані з ушкодженнями трансформатора чи його з'єднань. Можливість ушкоджень і ненормальних режимів обумовлює необхідність установки на трансформаторах захисних пристроїв.

          2.1.1 Ненормальні режими і захист від них

          Найбільш частим ненормальним режимом роботи трансформаторів є поява в них сверхструмів, тобто струмів, що перевищують номінальний струм обмоток трансформаторів. Сверхструми в трансформаторі виникають при зовнішніх КЗ, хитаннях і перевантаженнях. Останні виникають унаслідок самозапуску електродвигунів, збільшення навантаження в результаті відключення паралельно працюючого трансформатора, автоматичного підключення навантаження при дії АВР і т.п.

          При зовнішньому КЗ, викликаному ушкодженням на шинах трансформатора або невідімкнувшимся ушкодженням на відходящем від шин приєднанням, по трансформатору проходять струми КЗ Ікз>Іном, що нагрівають його обмотки понад припустиме значення, що може привести до ушкодження трансформатора. Оскільки зовнішнє КЗ супроводжується зниженням напруги в мережі, захист повинен діяти з мінімальною витримкою часу, необхідної для селективності.

          Перевантаження трансформаторів не впливає на роботу системи електропостачання в цілому, тому що вона звичайно не супроводжується зниженням напруги. Крім того, сверхструми перевантаження відносно не великі і їхнє проходження припустиме протягом деякого часу, достатнього для того, щоб було вжито заходів до розвантаження. Найбільш часто виникають короткочасні самоліквідуючиєся перевантаження небезпечні для трансформатора через їхню нетривалість. На підстанціях ліквідація тривалого перевантаження повинна вироблятися автоматично від захисту, відключенням менш відповідальних споживачів або трансформатора, що перевантажився.

          Таким чином, захист трансформатора від перевантаження повинен діяти на відключення тільки в тому випадку, коли перевантаження не може бути усунуте автоматично. В усіх інших випадках захист повинен діяти на сигнал або автоматично робити його розвантаження. Захист від перевантажень виконується, як правило реагуючим на струм.

          До ненормальних режимів роботи трансформаторів відноситься так само неприпустиме зниження рівня олії, що може відбутися, наприклад, внаслідок ушкодження бака.

          2.1.2 Основні види ушкоджень

          Основними видами ушкоджень є багатофазні КЗ в обмотках і на виводах трансформатора, а також «пожежа стали» магнітопроводу. Однофазні ушкодження бувають двох видів: на землю і між витками обмотки (виткові замикання). Найбільш ймовірні однофазні і багатофазні КЗ на виводах трансформаторів і однофазні виткові замикання в обмотках. Захист на КЗ виконується з дією на відключення ушкодженого трансформатора. Для обмеження розмірів руйнувань її виконують швидкодіючої.

          Замикання однієї фази на землю небезпечно для обмоток, приєднаних до мереж із глухозаземленими нейтралями. У цьому випадку захист повинен відключати трансформатор і при однофазних КЗ у його обмотках на землю. При віткових замиканнях у замкнених витках виникає значний струм, що руйнує ізоляцію і магнитопровід трансформатора, тому такі ушкодження повинні відключатися швидкодіючим захистом.

          Небезпечним внутрішнім ушкодженням є також «пожежа стали» магнитопровода, що виникає при порушенні ізоляції між листами магнитопроводу, що веде до збільшення втрат на перемагнічування і вихрові струми. Втрати викликають місцеве нагрівання стали, що веде до подальшого руйнування ізоляції. Захист, заснований на використанні електричних величин, на цей вид ушкодження теж не реагує, тому виникає необхідність у застосуванні спеціального захисту від віткових замикань і від «пожежі стали».

          Для обмеження розміру руйнування захист від ушкоджень у трансформаторі повинен діяти швидко. Ушкодження, що супроводжуються великими струмами КЗ, повинні відключатися без витримки часу з t=0,05 – 0,1 с.

2.2 Живильна повітряна лінія 220 кВ

          2.2.1 Ушкодження повітряних ліній

          Основними причинами ушкоджень є:

1)                 ушкодження проводів і опор ліній електропередач, викликана їхнім незадовільним станом, ожеледдю, ураганною вітром, танцем     проводів і інших причин;

2)                 помилки персоналу при операціях (відключення роз'єднувачів під навантаженням, включення їх на помилково залишене заземлення і т.п.);

3)                 порушення ізоляції струмоведучих частин, викликане її старінням, незадовільним станом, перенапругами, механічними ушкодженнями.

КЗ є найбільш небезпечним і тяжким видом ушкодження. При КЗ ЕРС джерела живлення (генератора) замикається «накоротко» через відносно малий опір генераторів, трансформаторів і ліній. Тому в контурі замкнутої накоротко ЕРС виникає великий струм називаний струмом короткого замикання.

          Короткі замикання підрозділяються на трифазні, двуфазні й однофазні в залежності від числа фаз, що замкнулися; на замикання з землею і без землі; замикання в одній і двох точках мережі.

При КЗ унаслідок збільшення струму зростає спадання напруги в елементах системи, що приводить до зниження напруги у всіх точках мережі. Найбільше зниження напруги відбувається в місці КЗ і в безпосередній близькості від нього. У точках мережі, вилучених від місця ушкодження, напруга знижується в меншому ступені.

Збільшення струму може викликати ушкодження ізоляції і струмоведучих частин, тому що проходячи по неушкодженому устаткуванню і лініям електропередач струм КЗ нагріває їхній вище припустимої межі.

Зниження напруги при КЗ порушує роботу споживачів і порушує стійкість рівнобіжної роботи генератора. Другий наслідок від зниження напруги може привести до розпаду системи і припиненню живлення всіх її споживачів. Розглянуті наслідки КЗ підтверджують, що вони є важким і небезпечним видом ушкодження, що вимагає швидкого відключення.

2.2.2 Ненормальні режими

Перевантаження устаткування, викликане збільшенням струму сверхномінального значення. Номінальним називається максимальний струм, що допускається для даного устаткування протягом необмеженого часу. Якщо струм, що проходить по устаткуванню, перевищує номінальне значення, то за рахунок виділюваного їм додаткового тепла температура струмоведучих частин і ізоляції через якийсь час перевершує припустиму величину, що приводить до прискореного зносу ізоляції і її ушкодженню. Для попередження ушкодження устаткування при його перевантаження необхідно прийняти міри до розвантаження або відключення устаткування.

Хитання в системах виникають при виході із синхронізму працюючих паралельно генераторів (або електростанцій). При хитаннях у кожній точці системи відбувається періодична зміна («хитання») струму і напруги. Тік у всіх елементах мережі коливається від 0 до максимального значення, у багато разів перевищуючу нормальну величину. Напруга падає від нормального до деякого мінімального значення. Зростання струму викликає нагрівання устаткування, а зменшення напруги порушує роботу всіх споживачів системи.

          Підвищення напруги небезпечно для ізоляції. Воно може виникнути при однобічному відключенні або включенні довгих ліній електропередач з великою ємнісною провідністю, а також виникає, як правило, на гідрогенераторах при раптовому відключенні їхнього навантаження.

2.2.3 Основні вимоги, пропоновані до захисту

а) від ненормальних режимів.

Ці захисти, також як і захисту від КЗ, повинні володіти селективністю, достатньою чутливістю і надійністю. Але швидкості дії від цих захистів, як правило не потрібно. Часто ненормальні режими носять короткочасний характер і ліквідуються самі. У таких випадках швидке відключення не тільки не є необхідним, але може завдати шкоди споживачам. Тому відключення устаткування при ненормальному режимі повинне вироблятися тільки тоді, коли настає дійсна небезпека для устаткування, що захищається, тобто в більшості випадків з витримкою часу. У тих випадках, коли усунення ненормальних режимів може зробити черговий персонал, захист від ненормальних режимів може виконуватися з дією тільки на сигнал.

б) від КЗ

Селективність – це здатність захисту відключати при КЗ тільки ушкоджена ділянка мережі. Таким чином, якщо підстанція зв'язана з мережею декількома лініями, то селективне відключення КЗ на одній з ліній дозволяє скоротити зв'язок цієї підстанції з мережею, забезпечивши тим самим безперебійне харчування споживачів. Селективне відключення є основною умовою для забезпечення надійного електропостачання споживачів.

Страницы: 1, 2