Релейная защита

 

Министерство  образования РФ

Новосибирский государственный  технический университет

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

по курсу: “Релейная защита ЭЭС ”

 

 

 

 

 

Расчет уставок микропроцессорной релейной защиты блока генератор-трансформатор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Группа: ЭнМ-71

  Студент:  Власюк А.Ю.

  Преподаватель:  Глазырин В.Е.

  Дата:   

  Отметка о  защите:

 

 

 

Новосибирск 2012г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 5

ЗАДАНИЕ 6

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 6

_{Схема на стороне 220 кВ} 6

_{Схема на стороне 110 кВ} 6

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ 8

1.1  Определение параметров генератора 8

1.2 Определение сопротивлений линий L1, L2, L3, L4 9

1.3 Определение сопротивлений трансформаторов 9

1.4 Определение параметров систем С1, С2, С3, С4 11

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЭДС И ЭКВИВАЛЕНТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ШИН 220 КВ ДЛЯ РЕЖИМОВ АСИНХРОННОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 13

2.1 Определение эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления относительно шин 220 кВ для режима короткого замыкания 13

2.2 Определение эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления относительно шин 220 кВ для режима асинхронного хода 15

3. РАСЧЕТ УСТАВОК ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА 17

3.1 Определение минимального тока срабатывания 17

3.2 Определение тока блокировки 17

3.3 Определение коэффициента торможения 18

3.4 Определение тока начала торможения 18

3.4 Определение тока срабатывания дифференциальной отсечки (ДО) генератора 18

4. РАСЧЕТ УСТАВОК ПОПЕРЕЧНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА 19

5. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ СТАТОРА 20

5.1 Расчет уставок органа напряжения основной гармоники 20

5.2 Уставки органа напряжения третьей гармоники 21

6. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ СТАТОРА ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК 22

6.1 Расчет уставки сигнального органа 22

6.2 Расчет уставки пускового органа 22

6.3 Расчет уставки интегрального органа 22

6.4 Расчет уставки токовой отсечки 22

7. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ СТАТОРА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК 23

7.1 Расчет уставки сигнального органа 23

7.2 Расчет уставки пускового органа 23

7.3 Расчет уставок интегрального органа 23

8. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ РОТОРА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК 24

8.1 Расчет уставки сигнального органа 24

8.2 Расчет уставки пускового органа 25

8.3 Расчет уставок интегрального органа 25

9. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ 26

9.1 Расчет уставок основного канала 26

9.2 Расчет уставок дополнительного канала 26

9.3 Расчет блокировки по скорости 27

10. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА БЕЗ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ 27

10.1 Расчет уставок измерительного органа Z₁ 27

10.2 Расчет уставок измерительного органа Z₂ 27

10.3 Расчет уставок фазочувствительного органа W 28

10.4 Расчет уставок счетчика циклов асинхронного режима 28

11. РАСЧЕТ УСТАВОК РЕЗЕРВНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КЗ 29

11.1 Расчет сопротивления срабатывания защиты 29

11.2 Расчет сопротивления смещения защиты 29

12. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ 30

12.1 Напряжение срабатывания 30

12.2 Ток срабатывания блокирующих реле 30

13. РАСЧЕТ УСТАВОК ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА 30

13.1 Определение номинальных токов плеч 30

13.2 Определение коэффициента торможения 32

13.3 Определение минимального тока срабатывания 33

13.4 Определение тока начала торможения 33

13.5 Определение тока блокировки 33

13.6 Определение тока срабатывания отсечки 33

14. РАСЧЕТ УСТАВОК ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА СОБСТВЕННЫХ НУЖД 36

14.1 Определение номинальных токов плеч 36

14.2 Определение коэффициента торможения 37

14.3 Определение минимального тока срабатывания 38

14.4 Определение тока начала торможения 38

14.5 Определение тока блокировки 38

14.6 Определение тока срабатывания отсечки 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 43

 

ВВЕДЕНИЕ

В релейной защите в последнее десятилетие произошли  качественные изменения, вызванные широким использованием цифровой (микропроцессорной) техники. Указанное обусловлено,  в первую очередь, существенными преимуществами релейной защиты на микропроцессорной основе по сравнению с электромеханической и полупроводниковой защитами. Новые возможности  цифровой обработки сигналов и обмена информацией, позволяют реализовать целый ряд защитных функций, которые невозможно было осуществить ранее.

В данной работе будет произведен расчет уставок релейной защиты блока  генератор-трансформатор на основе терминала защит ШЭ111х фирмы  «ЭКРА».

 

ЗАДАНИЕ

Защитить блок генератор-трансформатор, работающий на сборные шины 220 кВ.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

_{ГРЭС  – 880}

_{Генераторы 8 х 110 МВт.}

_{Рабочие ТСН типа ТДНС-16.}

_{Повышенные  напряжения 110 кВ и 220 кВ.}

_{Связь осуществляется двумя  автотрансформаторами связи типа АТДЦТН-250, к обмоткам низшего  напряжения которых  подключено по одному генератору.}

_{Схема на стороне 220 кВ}

Двойная система сборных  шин с обходной.

Связь с системой осуществляется двумя двухцепными линиями связи (одна линия длиной 100 км, , а вторая длиной 120 км, ). Линии связи выполнены проводами АС-300/39.

К ОРУ-220 подключено четыре блока  с трансформаторами ТДЦ-125.

_{Схема на стороне 110 кВ}

Двойная система сборных  шин с обходной.

Связь с системой осуществляется  по двум двухцепным линиям связи (одна линия длиной 40 км, , а вторая длиной 60 км, ). Линии связи выполнены проводами АС-185/29.

К ОРУ-110 подключено два блока  с трансформаторами ТДЦ-125 и резервные  ПРТСН типа ТРДНС-25.

 

На рисунке 1приведена  упрощенная электрическая схема  станции.

 

 

Рисунок 1 – Упрощенная электрическая  схема станции

 

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ

Расчет будем производить  в относительных базисных единицах. За базисную мощность примем мощность генератора. ( ). Активными сопротивлениями в расчетах пренебрежем.

Базисные напряжения равны  средним номинальным значениям:

,

,

,

.

Базисные токи:

,

,

,

.

1.1  Определение параметров генератора

При выборе генератора будем  исходить из активной мощности, заданной в исходных данных.

Выберем в качестве генераторов  генераторы ТВФ-110-2ЕУ3. Это генератор с водородным охлаждением (непосредственное охлаждение обмотки ротора и косвенное охлаждение обмотки статора). Некоторые его данные [1], необходимые для дальнейших расчетов, приведены ниже в таблице.

Таблица 1 – Номинальные  параметры генератора ТВФ-110-2ЕУ3

Тип генератора	Sном МВА	Pном МВт	Uном кВ	Iном кА	cos*ном о.е.	x"d о.е.	x'd о.е.	xd о.е.	x2 о.е.
ТВФ - 110	137.5	110	10.5	7.56	0.8	0.189	0.271	2.04	0.23

 

 

1.2 Определение сопротивлений линий L1, L2, L3, L4

Параметры проводов по [1]

АС – 300

где – удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км.

АС–185

Определим сопротивления  линий L1, L2, L3, L4 по реактивной составляющей

,

,

,

1.3 Определение  сопротивлений трансформаторов

Параметры автотрансформатора связи по [1]:

U_ВН = 230 кВ, U_СН = 121 кВ, U_кВ-С = 11 %, U_кВ-Н = 32 %, U_кС-Н = 20 %.

Параметры трансформатора блока на напряжении 110 кВ по [1]:

U_ВН = 121 кВ, U_НН = 10.5 кВ, U_к = 10.5 %.

Параметры трансформатора блока на напряжении 220 кВ по [1]:

U_ВН = 242 кВ, U_НН = 10.5 кВ, U_к = 11 %.

Параметры трансформатора собственных нужд по [1]:

U_ВН = 10.5 кВ, U_НН = 6.3 кВ, U_к = 10 %.

Определим сопротивления  трансформаторов

а) расчет сопротивлений  автотрансформатора

Исходные выражения:

,

,

,

где – сопротивление высокой стороны автотрансформатора, о.е.;

– сопротивление средней стороны автотрансформатора, о.е.;

– сопротивление низкой стороны  автотрансформатора, о.е.; 

– напряжение КЗ высокой стороны  автотрансформатора, %;

– напряжение КЗ низкой стороны  автотрансформатора, %;

 – номинальная мощность  автотрансформатора, МВА;

Определим ,

,

,

,

б) расчет сопротивления трансформатора блока 110 кВ

в) расчет сопротивления трансформатора блока 220 кВ

г) расчет сопротивления трансформатора собственных нужд

1.4 Определение  параметров систем С1, С2, С3, С4

ЭДС систем ( ) принимаются в относительных единицах равными 1 о.е.

а) системы на напряжении 110 кВ

,

_{б) системы на напряжении 220 кВ}

Схема замещения по рассчитанным параметрам приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема замещения  станции

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЭДС И ЭКВИВАЛЕНТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ШИН 220 КВ ДЛЯ РЕЖИМОВ АСИНХРОННОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 

Для каждого из этих режимов  у генераторов будут разные ЭДС  и сопротивления. Для режима АХ и . Для режима КЗ и . Поэтому необходимо рассмотреть каждый режим отдельно.

2.1 Определение эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления относительно шин 220 кВ для режима короткого замыкания 

В данном режиме и .

Определение эквивалентного сопротивления :

,

,

,

,

,

,

,

,

,

После этих преобразований получим схему, приведенную на рисунке  3.

Выполняя дальнейшие преобразования, находим:

,

,

 

Рисунок 3 – Преобразованная  схема замещения станции. Режим КЗ

 

,

,

,

,

Определение эквивалентной ЭДС :

,

,

Таким образом, и .

2.2 Определение эквивалентной ЭДС и эквивалентного сопротивления относительно шин 220 кВ для режима асинхронного хода 

В данном режиме и .

Определение эквивалентного сопротивления :

,

,

,

,

,

После этих преобразований получим схему, приведенную на рисунке  4.

Выполняя дальнейшие преобразования, находим:

,

,

,

,

 

 

 

Рисунок 4 – Преобразованная  схема замещения станции. Режим АХ

 

Определение эквивалентной ЭДС :

,

,

Таким образом, и .

3. РАСЧЕТ УСТАВОК ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА

3.1 Определение минимального тока срабатывания

Ток небаланса, возникающий  в нормальном режиме работы защищаемого  генератора:

,

здесь – полная максимальная погрешность трансформаторов тока (ТТ) (для отечественных ТТ );

– коэффициент однотипности ТТ (в данном случае, , так как для генератора применяется такая схема установки ТТ , в которой через окно ТТ проходят обе параллельные ветви обмотки статора. [1]).

Минимальный ток срабатывания защиты:

,

здесь – коэффициент надежности.

Определим уставку защиты в относительных единицах:

Принимаем уставку по минимальному току срабатывания защиты .

3.2 Определение  тока блокировки