Реферат: Расчёт и выбор микропроцессорных блоков защитной автоматики

--PAGE_BREAK--1.2 Выбор каналов связи между полукомплектами защит


Для работы абсолютно селективных защит, которые должны достоверно различать к.з. внутри защищаемого объекта и вне его, необходима информация о значениях электрических величин одновременно во всех присоединениях элемента к системе. Поэтому абсолютно селективные защиты используют специальные каналы связи, объединяющие все стороны защищаемого объекта. В качестве каналов связи используются проводные, высокочастотные, радиоканалы, а также оптоволоконные каналы связи[2].

В проекте в качестве каналов связи между полукомплектами установленных на линиях защит принимаем оптоволоконные каналы связи. Данный выбор можно обосновать (не беря во внимание высокую стоимость) тем, что ВОЛС (волоконно-оптические линии связи) не подвержены внешним электромагнитным воздействиям (в отличии от проводных линий связи и радиоканалов), что, например, сводит к минимуму возможность ложного срабатывания защиты от воздействий коммутационных и атмосферных перенапряжений.

В качестве схемы подключения терминалов защиты к ВОЛС примем двухконцевую схему подключения. Схема представлена на рисунке 1.2.






<img border=«0» width=«526» height=«140» src=«ref-1_1742178678-9676.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_4»>

Рисунок 1.2 Двухконцевая схема подключения терминалов к ВОЛС[3]
1.3 Выбор терминалов защиты для рассматриваемых линий, архитектура комплекса защит и автоматик
Шкаф продольной дифференциальной защиты линии ШДЗЛ 110 кВ на базе терминалов серии «siprotec» фирмы Siemens AG[4]

Назначение

Шкаф предназначен для выполнения защиты от коротких замыканий воздушных и кабельных линий, с односторонним и многосторонним питанием в радиальных, кольцевых или сложных системах, с любым типом заземления нейтрали.

Шкаф обладает универсальными функциями, которые позволяют реализовать требуемую защиту линии электропередачи напряжением 35 – 220 кB и может использоваться в качестве основной быстродействующей защиты.

Основным преимуществом функции дифференциальной защиты является мгновенное отключение в случае короткого замыкания в любой точке введенной защищаемой зоны.

Внешний вид терминала защиты представлен на рисунке 1.3






<img border=«0» width=«403» height=«295» src=«ref-1_1742188354-15856.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_1»>

Рисунок 1.3 Внешний вид терминала дифференциальной защиты линии ШДЗЛ
Дифференциальная защита линии выполнена на терминале серии «siprotec» с использованием следующих функций:

1.                 Продольная дифференциальная токовая защита (основной комплект) c использованием канала связи ВОЛС (вне зависимости от типа заземления нейтрали).

2.                 Внешнее прямое и удаленное отключения;

3.                 Максимальная токовая защита с выдержкой времени;

4.                 Быстродействующая защита максимального тока без выдержки времени при включении на повреждение;

5.                 АПВ;

6.                 УРОВ;

7.                 Защита от термической перегрузки.

Особенности:

·                   защита от всех типов коротких замыканий в системе вне зависимости от типа заземления нейтрали;

·                   надежное различие между условиями перегрузки и коротких замыканий, даже в случае повреждений с большим сопротивлением и малыми токами;

·                   высокая чувствительность в условиях слабой нагруженности, высокая устойчивость к скачкам нагрузки и качаниям мощности;

·                   благодаря пофазным измерениям чувствительность срабатываний не зависит от типа повреждения;

·                   нечувствительность к броскам токов и зарядным токам — даже при наличии трансформаторов в защищаемой зоне — и высокочастотным переходным процессам;

·                   высокая устойчивость при различной насыщенности трансформатора тока;

·                   адаптивная стабилизация, которая получается автоматически на основе замеряемых величин и сконфигурированных данных трансформатора тока;

·                   небольшая зависимость от частоты благодаря частотному слежению;

·                   связь между терминалами с помощью определенных подключений (в основном оптоволоконных) или системы коммуникаций;

·                   связь возможна через ISDN-сети или двухпроводные телефонные подключения (приблизительно до 8 км);

·                   быстрое пофазное отключение даже слабых или нулевых вводов;

·                   устойчивый контроль линий связи и сигнализация с выдержкой времени при автоматической подрегулировке;

·                   автоматическая замена линий связи в случае их повреждения или нарушении передачи;

·                   отключение терминалов на удаленных концах от внутренних функций защиты или внешнего устройства через бинарный вход;

·                   передача замеряемых величин от всех концов защищаемого объекта;

·                   передача до 4 быстрых команд на все удаленные концы защищаемого объекта;

·                   передача до 24 дополнительных бинарных сигналов на все удаленные концы защищаемого объекта.

Дополнительно в терминале предусмотрены:

1.                 Измерение режимных параметров;

2.                 Осциллографирование переходных процессов и регистрация аварийных событий.



    продолжение
--PAGE_BREAK--2. Зоны контроля и действия защит


Зоны контроля и действия защит должны распространяться на весь защищаемый объект. Защищаемыми объектами выбранных защит являются линии, т.е. основные зоны действия защит распространяются на участки линий: W3D, W6D, W3C, W4C.

Также защиты должны обладать свойством дальнего резервирования, т.е. обеспечивать резервирование основной защиты ближайшего присоединения. Если рассматривать принятый к установке вид защиты (шкаф ДЗЛ), то в нём функцию дальнего резервирования будет играть максимальная токовая защита с выдержкой времени, именно она обеспечит отключение при длительном протекании тока к.з. (либо недопустимой перегрузки) в случае отказа защиты присоединения. В качестве примера линий, подпадающих под резервирование установленных защит, будут являться:

1.                 Для комплекта линии W3D – линия W1D;

2.                 Для комплекта линии W6D – линия W7D;

3.                 Для комплекта линии W3С – линия W1С;

4.                 Для комплекта линии W4С – линия W2С.





3. Определение мест расстановки измерительных трансформаторов 3.1 Места установки измерительных трансформаторов тока


Трансформаторы тока, как и трансформаторы напряжения, служат для разделения первичных и вторичных цепей, а также для приведения величин тока и напряжения к значению, удобному для измерения.

Для обеспечения выбранных защит всеми необходимыми данными по току в защищаемых линиях необходимо установить измерительные трансформаторы тока в цепи распределительных устройств 110-220 кВ за выключателями отходящих линий.

Для обеспечения работы защит основного оборудования подстанции измерительные трансформаторы также необходимо установить в следующих местах:

1.                 В цепи секционных выключателей рабочих шин 110-220 кВ – для автоматического управления секционными выключателями;

2.                 В цепи трансформаторов со стороны РУ 110 кВ и РУ 220 кВ – для обеспечения защиты трансформаторов.
3.2 Места установки измерительных трансформаторов напряжения
микропроцессор трансформатор ток релейное

Для обеспечения защит требуемыми данными по напряжению достаточно установки трансформаторов напряжения на каждую секцию РУ 110-220 кВ.

Требуемые места расстановки измерительных трансформаторов тока и напряжения представлены на полной схеме ПС Е формата А1 курсового проекта.





4. Распределение функций релейной защиты и автоматических устройств по измерительным трансформаторам


Распределение функций защит и автоматик по измерительным трансформаторам наглядно иллюстрирует рисунок 4. На рисунке в качестве примера приведена одна рабочая система шин с отходящей линией.

Распределение функций задано в табличной форме где изображены: название функции защиты (автоматики) и её номер по международному стандарту IEEE.
<img border=«0» width=«393» height=«457» src=«ref-1_1742204210-14133.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

Рисунок 4 Распределение функций релейной защиты и автоматики по измерительным трансформаторам





5. Объём и места снятия информации в автоматизированную систему управления подстанции


Автоматизированная система управления (АСУ-ТП) является универсальной системой, позволяющей производить автоматический контроль режимов работы всего оборудования подстанции, как основного силового, так и вторичных цепей РЗА и оперативного тока.

Необходимой информацией для АСУ-ТП является:

·                   Информация о положениях коммутационных устройств во вторичных цепях РЗА;

·                   Информация о положении автоматов оперативного тока;

·                   Информация о положении блок контактов всех выключателей ПС, а также разъединителей;

·                   Показания напряжения и тока с измерительных трансформаторов;

·                   Информация о перетоках мощности по подходящим (отходящим) линиям и загрузки трансформаторов.

Информация в АСУ-ТП поступает: от измерительных трансформаторов напряжения, установленных на рабочих секциях; счетчиков электрической энергии, установленных на подходящих линиях; непосредственно с блок-контактов выключателей и т.п.





    продолжение
--PAGE_BREAK--6. Адреса действия защит и автоматик


Адреса действия защиты разделяются на два режима работы схемы, при которых защита должна работать.

1.                 Нормальный рабочий режим (секционные выключатели со стороны 110-220 кВ включены, выключатели в цепи трансформаторов и отходящих линий включены, линии в работе):

·                   Основные и резервные комплекты действуют на отключение выключателя отходящей линии и на пуск сигнала передачи телеотключающего импульса на противоположный конец ЛЭП;

·                   При отказе выключателя УРОВ действует через дифференциальную защиту ошиновки на отключение секционного выключателя и отключение автотрансформатора со стороны возникновения повреждения;

·                   АПВ (ОАПВ для случая ВЛ 220 кВ) с заданной выдержкой действует на повторное включение выключателя отходящей линии;

·                   Подаётся сигнал на сохранение отслеживаемой информации, записываемой автоматикой регистрации аварийных событий.

2.                 Ремонтный режим (секционные выключатели со стороны 110 (220) кВ отключен, выключатели в цепи трансформаторов и отходящих линий включены, линии в работе):

·                   Основной и резервный комплексы защит действуют аналогично нормальному режиму;

·                   УРОВ действует только на отключение выключателя автотрансформатора;

·                   Работа АПВ аналогична нормальному режиму работы;

·                   Подаётся сигнал на сохранение отслеживаемой информации, записываемой автоматикой регистрации аварийных событий.





7. Расчёт токов короткого замыкания


Расчёт токов к.з. необходимо производить для правильной настройки релейной защиты. Настройку РЗ необходимо производить по максимальному и минимальному току к.з. в данном пункте надо рассчитать токи трёхфазного к.з: <img border=«0» width=«32» height=«34» src=«ref-1_1742218343-321.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">.
7.1 Выбор линий и трансформаторов, расчёт параметров линий и трансформаторов


Для расчёта к.з. в зоне действия установленных защит необходимо произвести выбор автотрансформаторов, установленных на ПС Е, трансформаторов ПС Д и ПС К, а также всех линий.

На ПСЕ в качестве силового трансформатора необходимо установить автотрансформатор, т.к. основное назначение ПС – связь двух систем напряжениями 110 и 220 кВ.

Для выбора проводов и трансформаторов произведём потокораспределение максимальной мощности в режимах, при которых отключены линии W3D и W4D. Потокораспределение будем производить из условия максимальной загрузки линий W1С и W2С.

Потокораспределение мощности при отключении линии W3D представлено на рисунке 7.1.1.






<img border=«0» width=«431» height=«194» src=«ref-1_1742218664-2882.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">

Рисунок 7.1.1 Потокораспределение мощности при отключении линии W3D
Потокораспределение мощности при отключении линии W4D представлено на рисунке 7.1.2.
<img border=«0» width=«561» height=«253» src=«ref-1_1742221546-4319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">

Рисунок 7.1.2 Потокораспределение мощности при отключении линии W4D
Расчёт проводов ЛЭП сведён в таблицу 1
Таблица 1 Расчёт проводов ЛЭП

<img border=«0» width=«46» height=«25» src=«ref-1_1742225865-454.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">

Линия

<img border=«0» width=«57» height=«23» src=«ref-1_1742226319-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">

<img border=«0» width=«29» height=«23» src=«ref-1_1742226827-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">

<img border=«0» width=«60» height=«23» src=«ref-1_1742227096-521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">

<img border=«0» width=«39» height=«23» src=«ref-1_1742227617-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">

<img border=«0» width=«34» height=«25» src=«ref-1_1742228047-404.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">

Тип провода

115

W1C, W2C

109

0,85

128,24

608

610

АС-240/39

W3C, W4C

75

0,85

88,24

420

610

АС-240/39

230

W1D, W2D

210

0,85

247,06

586

945

АС-500/64

W3D

334

0,85

392,94

933

945

АС-500/64

W4D

334

0,85

392,94

933

945

АС-500/64

W5D

212

0,85

249,41

592

690

АС-300/48

W6D

301

0,85

354,12

840

860

АС-400/69

W7D, W8D

122

0,85

143,53

341

610

АС-240/39

Расчётные параметры проводов представлены в таблице 2.
Таблица 2 Расчётные параметры проводов

Линия

Тип провода

<img border=«0» width=«28» height=«23» src=«ref-1_1742228451-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">

<img border=«0» width=«37» height=«38» src=«ref-1_1742228713-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

<img border=«0» width=«37» height=«38» src=«ref-1_1742229206-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">

<img border=«0» width=«32» height=«23» src=«ref-1_1742229700-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">

<img border=«0» width=«30» height=«23» src=«ref-1_1742229990-394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">

W1C, W2C

АС-240/32

65

0,118

0,405

7,67

26,33

W3C

АС-240/32

51

0,118

0,405

6,02

20,66

W4C

АС-240/32

49

0,118

0,405

5,78

19,85

W1D, W2D

АС-500/64

60

0,059

0,413

3,54

24,78

W3D

АС-500/64

85

0,059

0,413

5,02

35,11

W4D

АС-500/64

25

0,059

0,413

1,48

10,33

W5D

АС-300/48

110

0,096

0,429

10,56

47,19

W6D

АС-400/69

38

0,073

0,42

2,77

15,96

W7D, W8D

АС-240/32

51

0,118

0,435

6,02

22,19



Выбор трансформаторов:

Приняв за <img border=«0» width=«37» height=«35» src=«ref-1_1742230384-328.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044"> всех потребителей <img border=«0» width=«97» height=«35» src=«ref-1_1742230712-514.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> получим:
<img border=«0» width=«460» height=«59» src=«ref-1_1742231226-2030.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
К установке принимаем автотрансформатор типа: АТДЦТН-63000/220/110/0,4. Автотрансформатор специально предназначен для связи электрических сетей напряжением 220 и 110 кВ и питания собственных нужд ПС мощностью 0,63 и 1,25 МВА напряжением 0,4 кВ.[5].

Проверка по коэффициенту загрузки:

<img border=«0» width=«193» height=«53» src=«ref-1_1742233256-861.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

Данный автотрансформатор к установке на ПС Е подходит.

Номинальные данные автотрансформаторов представлены в таблице 3.
Таблица 3 Номинальные данные автотрансформатора АТДЦТН-63000/220

Тип

Пределы регулирования

<img border=«0» width=«36» height=«23» src=«ref-1_1742234117-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">

Каталожные данные

<img border=«0» width=«53» height=«23» src=«ref-1_1742234423-475.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">

<img border=«0» width=«50» height=«23» src=«ref-1_1742234898-463.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">

<img border=«0» width=«31» height=«23» src=«ref-1_1742235361-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">



 
ВН

СН

НН

ВН- СН

ВН- НН

СН- НН

 
АТДЦТН-63000/220/110/0,4

<img border=«0» width=«62» height=«23» src=«ref-1_1742235758-377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">

230

121

0,4

145

11

--

--

315

 


К установке на ПСК и ПСД принимаем трёхфазные трёхобмоточные трансформаторы типа ТРДН-63000/220, номинальные данные трансформатора представлены в таблице 4.
Таблица 4 Номинальные данные трансформатора ТРДН-63000/220

Тип

<img border=«0» width=«46» height=«23» src=«ref-1_1742236135-463.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">

Рег. напряж.

<img border=«0» width=«36» height=«23» src=«ref-1_1742234117-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">

<img border=«0» width=«31» height=«23» src=«ref-1_1742235361-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">

<img border=«0» width=«50» height=«23» src=«ref-1_1742234898-463.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">

<img border=«0» width=«53» height=«23» src=«ref-1_1742234423-475.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">

<img border=«0» width=«38» height=«23» src=«ref-1_1742238239-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">

<img border=«0» width=«37» height=«23» src=«ref-1_1742238660-417.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">

 
ВН

НН



ТРДН-63000/220

63

<img border=«0» width=«59» height=«23» src=«ref-1_1742239077-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">

230

11/11

11,5

82

504

3,9

96,7
    продолжение
--PAGE_BREAK--