Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрических станций, сетей и систем
Допускаю к защите________
Руководитель Висящев А.Н.
ПРОЕКТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫСЕТИ 220 кВ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Релейная защита станций и подстанций»
Разработал студент АР-10-2 ___________ Р.Е. Тимонин
Нормоконтроль ___________ А.Н. Висящев
Курсовой проект защищён с оценкой___________________
Иркутск 2012 г.
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Особенности расчета ступенчатой токовой (направленной) защиты нулевой последовательности ……………………………………….……….....4
1.1 Расчет токов короткого замыкания для выбора уставок земляной защиты....................................................................................................................12
1.2 Расчет уставок ступенчатой токовой защиты нулевой последовательности от замыканий на землю………………………………………………………….14
2. Дистанционная защита параллельных линий……….………………….18
3. Блокировка при качаниях ………………………………………………….26
4. Расчет уставок дистанционной защиты ………...………………………..28
5. Расчет устройства блокировки при качаниях (УБК) ……………...……36
Заключение……………………………………………………………………….37Список использованной литературы…………………………………………...38
Введение
Резкое ухудшение условий нормального функционирования электрооборудования электроэнергетических систем (ЭЭС), вызванное ростом доли физически устаревшего оборудования, вызывает увеличение количества повреждений и ненормальных режимов работы основных энергоустановок. Обеспечение надежной и безопасной работы энергооборудования в максимальной степени определяется правильным выбором и настройкой устройств релейной защиты и автоматики.
Основная цель релейной защиты оборудования - это предотвращение развития повреждений, значительных разрушений защищаемых машин, нарушений устойчивости в системе при любых ненормальных режимах и повреждениях.
Современное оборудование - это сложные, дорогостоящие машины, имеющие часто большой единичный удельный вес по мощности. При повреждениях в оборудовании большой мощности велики абсолютные значения токов. Поэтому к релейной защите предъявляются требования повышенной чувствительности, увеличения быстродействия, уменьшения или полного устранения "мертвых зон".
В ходе выполнения курсового проекта рассматривается проектирование основных, резервных и дополнительных защит линий в целом.
Кроме резервирования основных защит линий, предусматривается выбор устройств, обеспечивающих дальнее резервирование (резервирование защит линий, отходящих от шин высшего напряжения блока).
Производится определение уставок защит. Оценивается чувствительность защиты. Для этого определяются параметры схем замещения элементов рассматриваемой ЭЭС. Производится необходимый расчет токов короткого замыкания.
Особенности расчета ступенчатой токовой (направленной) защиты нулевой последовательности (при отсутствии ответвлений)
Особенности расчета ступенчатой токовой (направленной) защиты нулевой последовательности, предусматриваемой на параллельных линиях, возникают как вследствие конфигурации сети (наличие параллельных линий), так и в результате взаимоиндукции между линиями.
При выборе токов срабатывания защит параллельных линий следует учитывать особенности токораспределения при каскадном отключении одной из них обусловленные наличием взаимоиндукции между линиями.
Рис.1 Исходная схема
При каскадном отключении замыкания на землю на одной из параллельных линий в случае наличия между ними значительной взаимоиндукции ток в неповрежденной линии может возрастать по мере перемещения места замыкания на землю к отключенному концу линии.
Возможность такого изменения тока в неповрежденной линии вытекает из следующего выражения для тока нулевой последовательности в неповрежденной линии.
Рис 2. Схема замещения нулевой последовательности
(1)
По мере удаления места замыкания на землю ток IОК убывает, а коэффициент токораспределения КТ как видно из выражения (1), растет (величина п возрастает). При малой величине сопротивления нулевой
последовательности системы со стороны, противоположной месту установки защиты (Z0II) и сильной взаимоиндукции между линиями, рост коэффициента токораспределения КT может превалировать над уменьшением тока IОК, вследствие чего с удалением места короткого замыкания ток в неповрежденной линии может возрастать.
Рис.3 Пример изменения токов в поврежденной и неповрежденной линиях
Ток срабатывания первой ступени защиты параллельных линий должен быть отстроен от тока в месте установки защиты при внешних замыканиях на землю в следующих режимах:
а) при работе одной линии и заземлении второй линии на обоих ее концах в целях учета взаимоиндукции, если предусматривается такой режим работы линий;
б) в режиме каскадного отключения параллельной линии при повреждении последней на конце, ближайшем к месту установки рассматриваемой защиты, так как при наличии взаимоиндукции ток замыкания на землю в этом случае может
быть больше, чем в предыдущем случае
в) при работе одной линии, если взаимоиндукцией можно, пренебречь за ее малостью, а также если заземление отключенной линии предусматривается не более, чем в одной точке.
Ток срабатывания второй ступени защиты параллельных линий должен быть отстроен от тока в месте установки защиты при замыкании на землю:
а) в конце защищаемой зоны первой ступени защиты предыдущего участка сети, при работе одной из параллельных линий рассматриваемого участка и за
б) на параллельной линии и каскадном отключении повреждения на ней в условиях, когда ток в поврежденной линии меньше тока срабатывания первой ступени ее защиты
Для цепочки параллельных линий согласование по чувствительности защит смежных участков следует производить при работе на данном участке одной линии и обеих параллельных линий на предыдущем участке сети. Это согласование целесообразно выполнять графическим способом, так как коэффициент токораспределения для линии п/ст. А—п/ст. Б обычно существенно меняется при перемещении точки замыкания вдоль линии п/ст. Б — п/ст. В и, следовательно, применение аналитического способа расчета затруднительно
На рис.4 даны кривые токов в параллельных линиях при каскадном отключении замыкания на одной из них и разных значениях взаимоиндукции между этими линиями.
Рис.4 Токи нулевой последовательности в параллельных линиях при каскадном отключении замыкания на землю одной из них
Рис.5 Токи нулевой последовательности в параллельных линиях при каскадном отключении замыкания на землю одной из них
В соответствии с различным характером изменения кривых тока в неповрежденной линии при каскадном отключении замыкания на землю на параллельной линии выбор тока срабатывания второй ступени защиты должен производиться с учетом следующего:
а) для случаев, указанных на рис. 4 и 5, когда в режиме каскадного отключения первая ступень защиты 2 охватывает всю линию, расчет производится (независимо от значения взаимоиндукции между линиями) в предположении замыкания на землю в конце линии по выражению:
(2)
Выражение дано применительно к схемам рис. 4 и 5 в предположении замыкания на землю через переходное сопротивление;
Рис.6 Токи нулевой последовательности в параллельных линиях при каскадном отключении замыкания на землю одной из них
б) для случаев, указанных на рис. 6 и 7, когда в режиме каскадного отключения первая ступень защиты 2 охватывает только часть линии, выбор способа расчета тока срабатывания второй ступени защиты 1 зависит от характера изменения тока в неповрежденной линии:
- при изменении тока в неповрежденной линии, характеризуемом условием I0(K1)> I0(K2) (рис. 6), аналитическое определение тока срабатывания защиты 1 применимо только при отсутствии взаимоиндукции между линиями; при наличии взаимоиндукции аналитический способ расчета дает преувеличенное значение расчетного тока, если коэффициент KT найден по замыканию в точке K2; в этом случае точное значение расчетного тока (Iрасч), может быть определено графически, как это показано вертикальным пунктиром на рис.6,
Рис.7 Токи нулевой последовательности в параллельных линиях при каскадном отключении замыкания на землю одной из них
- при изменении тока в неповрежденной линии, характеризуемом условием I0(K1)< I0(K2) (рис. 7), ток срабатывания второй ступени защиты 1 должен быть отстроен от тока в линии при замыкании в точке K2 и определяется по выражению:
(3)
Следует отметить, что для выяснения возможности расчета в указанных случаях не требуется построения кривых рис. 4-7. Для этого достаточно лишь выяснить, что 3I0к(K2)≥ Iс.з2(I) [рис. 4,5], а при условии 3I0к(K2)<Iс.з2(I), что I0(K1)<I0(K2) [рис.7]. Если же при условии 3I0к(K2)<Iс.з2(I) имеет место I0(K1)>I0(K2) (рис.6), то расчет может быть произведен только при допустимости неучета взаимоиндукции.
В тех случаях, когда вторая ступень защиты параллельных линий не удовлетворяет требованию чувствительности (например, при выборе ее тока срабатывания по условию, приведенному на рис.7), чувствительность данной ступени может быть повышена:
а) путем увеличения ее выдержки времени и выбора тока срабатывания по условию согласования со вторыми ступенями защит предыдущих участков сети и защиты на противоположном конце параллельной линии;
б) при недопустимости увеличения выдержки времени второй ступени защиты согласно п. «а», из-за применения защиты в качестве основной при работе одной линии, путем использования поперечной дифференциальной направленной защиты нулевой последовательности и согласования с ней по времени второй ступени защиты, с учетом режима каскадного отключения одной из параллельных линий.
В тех случаях, когда вторая ступень защиты параллельных линий в режиме каскадного отключения замыкания на землю в конце линии (рис. 5, защита 2) не удовлетворяет требованию чувствительности, третья ступень защиты, установленная на противоположном конце линий, при выдержке времени ее равной или меньше выдержки времени третьей ступени защиты 2, должна быть согласована по чувствительности с указанной второй ступенью защиты. При этом защиту 1 следует выполнять четырехступенчатой, если это требуется для обеспечения необходимой чувствительности при повреждении в зоне резервирования. Указанное выше загрубление третьей ступени защиты в ряде случаев можно избежать путем снижения выдержки времени третьей ступени защиты 2 при направлении мощности в параллельной линии к шинам, а в данной линии от шин п/ст. Б. Такое снижение выдержки времени третьей ступени защиты может быть достигнуто использованием в схеме дополнительно реле направления мощности параллельной линии. При этом реле направления мощности должны быть приняты двустороннего действия. Следует отметить, что при выполнении защиты четырехступенчатой ее третья ступень должна быть также согласована со вторыми ступенями защит предыдущих участков сети.
Для выбора тока срабатывания второй ступени защиты, установленной на одиночной линии, при наличии параллельных линий на предыдущем участке сети расчетным может явиться режим как обеих параллельных линий, так и одной из них. Режим работы обеих параллельных линий является расчетным, если в этом режиме при замыкании в конце защищаемой зоны первой ступени защиты 2 ток 3I0 в неповрежденной линии направлен от шин п/ст. Б в линию; при противоположном направлении указанного тока расчетным является режим работы одной линии.
Ступень защиты с наибольшей выдержкой времени целесообразно включить на сумму токов параллельных линий, если это требуется по условиям чувствительности защиты к повреждениям в зоне резервирования. При этом индивидуальные ступени защиты с учетом каскадного их действия должны надежно обеспечивать отключение повреждения на защищаемой линии.
В случае включения ступени защиты с наибольшей выдержкой времени на сумму токов обеих линий:
а) выдержка времени этой ступени, должна быть отстроена от времени каскадного отключения повреждения на своем участке линии индивидуальными ступенями защиты линии;
б) при определении тока небаланса Iнб.уст в качестве Iрасч следует принимать суммарный ток линий, при этом малая вероятность совпадения по фазе основных гармоник токов небаланса двух групп трансформаторов тока может быть учтена коэффициентом kодн несколько меньшим, чем для одиночной линии.
Проверка чувствительности ступени с наибольшей выдержкой времени защиты параллельных линий к повреждениям на предыдущем участке в конце зоны резервирования должна производиться:
а) при включении защиты на ток одной линии в режиме работы обеих параллельных линий на данном участке;
б) при включении защиты на сумму токов обеих линий и наличии, на предыдущем участке:
- одной линии — в режиме работы на данном участке одной линии;
- двух параллельных линий — в режиме отключения одной из линий на данном или на предыдущем участке в зависимости от того, в котором из двух рассматриваемых режимов коэффициент чувствительности защиты будет меньше.
Далее, для упрощения обозначений, вместо обозначения названий станций, будем использовать соответствующие номера узлов, изображенные на исходной схеме.
Список обозначений, принятых в настоящем курсовом проекте:
ГЭС-1 – 203;
КЭС-3 – 207;
ТЭЦ-3 – 211.