Проектирование релейной защиты понижающих трансформаторов

ВВЕДЕНИЕ

Устройства релейной защиты являются одним из основных видов противоаварийной автоматики современных электроэнергетических систем (ЭЭС). Они обеспечивают ликвидацию аварийных ситуаций путем быстрого выявления и отключения поврежденных элементов ЭЭС, а также сигнализируют о ненормальных режимах работы различного оборудования. Поэтому нормальное функционирование ЭЭС без устройств релейной защиты невозможно.

Создание линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжений, электростанций с агрегатами большой мощности, развитие магистральных и распределительных сетей усложняет процесс управления ЭЭС в аварийных режимах, что в свою очередь требует постоянного совершенствования устройств релейной защиты на базе новых технических средств.

В курсовой работе по дисциплине «Релейная защита» описываются типы релейных защит, применяемых на понижающих трансформаторах, их назначение и выполняемые действия. Проводится расчет параметров следующих защит понижающих трансформаторов: дифференциальной защиты, максимальной токовой защиты с пуском по напряжению от коротких замыканий, максимальной токовой защиты от перегрузок.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Рис.1.1. Схема сети

На рис.2.1 представлена схема сети. В узле №10 установлены 2 трансформатора ТРДН 25000/110 с исходными данными:

-S_ном =25 МВА,

-U_вн =115 кВ,

-U_нн =10,5 кВ,

-x_т = 55,55 Ом,

-пределы регулирования: ±9ּ1,78%,

- Х_С =10 Ом, Uc=115кВ

Задачи при выполнении курсового проекта:

- познакомиться с принципами работы типичных схем релейной

защиты;

- ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к релейной защите;

- рассчитать токи короткого замыкания трансформатора;

- выполнить выбор установленных типовых схем релейной защиты трансформатора;

- выполнить расчет выбранных защит;

- выполнить принципиальную схему релейной зашиты.

2. НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЭС И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ

Нормальная работа электроустановок и потребителей электроэнергии нарушается при возникновении повреждений и ненормальных режимах, которые сопровождаются возрастанием тока, снижением или повышением напряжения и частоты. В этом случае возможны повреждения оборудования и нарушения синхронизма в электроэнергетической системе (ЭЭС). В связи с этим возникает необходимость в создании и применении различных автоматических устройств, защищающих ЭЭС и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. Большинство повреждений в ЭЭС приводит к возникновению различного вида коротких замыканий (к.з.) - наиболее опасных и тяжелых видов повреждений, которые сопровождаются значительным возрастанием тока, снижением напряжения и сопротивления. Ток короткого замыкания (I_кз ), протекая по элементам ЭЭС, может вызвать разрушения, размеры которых тем больше, чем больше величина I_кз и время его протекания. Последнее следует из электродинамического и термического действия.

Снижение напряжения при к.з. нарушает работу потребителей и может вызвать оста­новку асинхронных двигателей, что приводит к расстройству технологического процесса на предприятиях. Снижение напряжения может вызвать нарушение устойчивости в ЭЭС и привести к дальнейшему тяжелому развитию аварии.

Релейная защита (РЗ) представляет собой автоматическое устройство, предназначенное для защиты ЭЭС и ее элементов от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. РЗ производит автоматическую ликвидацию аварии (при возникновении ненормальных режимов) или ее локализацию (отключение поврежденного элемента).

В ЭЭС действие РЗ тесно связано с устройствами автоматики, предназначенными для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей. Например, устройство АПВ силового трансформатора запускается при срабатывании его максимальной токовой защиты и блокируется при срабатывании основных защит трансформатора (дифференциальной и газовой).

РЗ должна удовлетворять следующим требованиям:

Селективность (избирательность) - основное требование к РЗ. Заключается в спо­собности РЗ отключать при к.з. только поврежденный элемент, хотя ток к.з. протекает и по другим неповрежденным элементам ЭЭС. Для различных типов защит селективность обеспечивается различными способами. При селективной работе РЗ не происходит излишних отключений оборудования и потребителей, темсамым минимизируется ущерб от аварийной ситуации.

Быстродействие - способность работать с минимально допустимой выдержкой вре­мени. Без выдержки времени могут работать только защиты, обладающие абсолютной селективностью (дифференциальные, высокочастотные, первые ступени токовых защит – токовые отсечки). Для сетей с уровнем номинального напряжения 110-220 кВ предельное время отключения коротких замыканий составляет 0,3-0,5 с, а для сетей 330-500 кВ - 0,15 с. Такие жесткие ограничения по скорости отключения коротких замыканий в сетях высокого напряжения определяются в первую очередь условиями обеспечения динамической устойчивости в энергосистеме. На низких напряжениях (6-35 кВ) время отключения к.з. может достигать нескольких секунд. Быстродействие РЗ находится в противоречии с их селективностью.

Чувствительность