Реферат: Релейная защита и автоматика

Релейная защита и автоматика параллельной линии с двухсторонним питанием, и

блока мощностью 200 Мвт.

Введение.

Энергетическая программа на длительную перспективу предусматривает дальнейшее

развитие ЕЭС. Ввод в эксплуатацию линий электропередачи высокого и

сверхвысокого напряжения, электростанций большой мощности, интенсивное

развитие основных и распределительных сетей чрезвычайно усложнили проблему

управления

В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники

релейной защиты. Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты для дальних

ЛЭП, для крупных генераторов, трансформаторов и энергоблоков. Разрабатываются

новые виды полупроводниковых дифференциально-фазных защит, которые проще и

надежнее в эксплуатации.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой

невозможна надежная работа современных энергетических систем. Она

осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех

элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и

ненормальных режимов. При возникновении повреждений защита выявляет и

отключает от системы поврежденный участок. При возникновении ненормальных

режимов защита выявляет из и в зависимости от характера нарушения производит

операции необходимые для восстановления нормального режима или подает сигнал

дежурному персоналу.

В современных электрических системах релейная защита тесно связана с

электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического

восстановления нормального режима и питания потребителей.

Основные требования, предъявляемые к релейной защите:

Селективность.

Быстрота действия.

Чувствительность.

Надежность.

2. Защита линии 220 кВ.

Согласно ПУЭ раздела релейной защиты, параграф 3.4.115 - “на параллельных

линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в

качестве основной целесообразно использовать ДФЗ от междуфазных коротких

замыкании и коротких замыканий на землю”. Согласно ПУЭ раздел 3.2.116 - ”на

параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной

120 км, в качестве резервных защит целесообразно поставить трех ступенчатую

защиту от коротких междуфазных замыканий и ступенчатую токовую защиту нулевой

последовательности от замыканий на землю”.

Перечень защит линии с двухсторонним питанием с напряжением 220 кВ и длинной

120 км.

Основная: Дифференциально-фазная защита от коротких междуфазных замыканий и

коротких замыканий на землю, типа ДФЗ-201

Резервные: Дистанционная от коротких междуфазных замыканий. Токовая защита

нулевой последовательности типа КЗ-15.

Токовая отсечка.

Автоматика “АПВ”

Расчетная схема.

Дифференциально-фазная защита с ВЧ блокировкой.

Данная защита работает на линиях любой, длинны в сетях любой конфигурации и

отключает мгновенно любой вид короткого замыкания в пределах защищаемой

линии. Принцип действия основан на сравнении фаз по концам защищаемой линии,

при помощи ВЧ (высоко частотного сигнала).

Схема ВЧ обработки линии.

ВЧ обработке подвергается одна фаза линии и ВЧ сигнал замыкается по контуру

фазфземля. В комплект ВЧ аппаратуры входит: генератор ВЧ (ГВЧ), приемник ВЧ

(ПВЧ), загороди тельный фильтр, который представляет собой колебательный

контур, он настраивается в резонанс с частотой ВЧ сигнала по этому ВЧ сигнал

не может сквозь этот фильтр пройти. С - конденсатор связи устанавливается для

того, чтобы отделить ГВЧ и ПВЧ от высокого напряжения и не пропустить ток

промышленной частоты в ВЧ аппаратуру.

ВЧ сигнал = (50¸300) кГц.

Считаем ток положительным, если он идет от шин своей подстанции в защищаемую

линию.

Особенности работы ВЧ аппаратуры.

ГВЧ управляются токами промышленной частоты, причем ГВЧ начинает вырабатывать

ВЧ сигнал только в том случае, когда на его вход подается положительная

полуволна тока промышленной частоты.

ПВЧ принимают ВЧ сигналы и от своего генератора и от генератора стоящего на

противоположном конце линии.

Если на вход приемника сплошной ВЧ сигнал, то на выходе ПВЧ ток равен нулю. А

если на входе сигнал отсутствует или идет прерывистый ВЧ сигнал то на выходе

ПВЧ появляется ток, вызывающий работу реагирующего органа защиты.

Глядя, на диаграммы токов при коротком внешнем замыкании можно сделать вывод

что, если токи по концам линии находятся в противофазе, то ГВЧ работают

поочередно по этому в ВЧ канале идет сплошной сигнал и на выходе ПВЧ ток

равен нулю, следовательно, защита не работает.

При коротком внутреннем замыкании ток по концам линии совпадает по фазе,

поэтому в ВЧ канале идет прерывный сигнал, а значит, на выходе ПВЧ появляется

импульсный ток, который сглаживается и подается в реагирующий орган а,

следовательно, защита срабатывает.

Принципиальная схема ДФЗ-201

Схема каждого из полукомплектов состоит из трех органов:

Пусковой орган.

Орган манипуляции (управление ГВЧ)

Орган сравнения фаз.

Пусковые органы подразделяются на:

Пусковые органы, работающие при несимметричных коротких замыканиях, это реле

КА1, КА2.

Пусковые органы, работающие при симметричных коротких замыканиях, реле KAZ1,

KAZ2, которые стоят на выходе фильтра токов обратной последовательности

(ФТОП).

Пусковые органы также подразделяются на:

чувствительные KA1, KAZ1

и грубые KA2, KAZ2. Установки грубых реле в 1.5¸2 раза выше, чем у

чувствительной.

Эта разделения необходимы, для того чтобы защита ложно не работала при

коротких внешних замыканиях. Чувствительные пусковые органы запускают ГВЧ, а

грубые собирают цепочку на реагирующий орган реле KL3 на выходе ПВЧ.

Чувствительный пусковой орган обладает большей чувствительностью, чем грубый

пусковой орган на противоположном конце.

Орган манипуляции состоит из комбинировании фильтра токов прямой и обратной

последовательности. Он необходим, для того чтобы преобразовать трехфазную

систему токов в однофазную. И еще состоит из органа управления ГВЧ.

Орган сравнения фаз находиться на выходе ПВЧ в него входит реагирующий орган

KL3 контакт, которого, замыкаясь, отключает выключатель при повреждениях на

линии.

Расчет ДФЗ-201

Расчет пусковых органов реагирующие на симметричные короткие замыкания.

Ток срабатывания защиты реле КА1

Iсз,ка1 = Котс/Кв*Iраб.max

Котс = 1.2 - коэффициент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и

погрешность в расчете.

Кв. = 0.8 - коэффициент возврата реле.

Iраб.mах = Smax/(Ö3*Uном)

Smax = P/cos a

P = 150 (Мвт) - переток мощности по линии электропередач в нормальном режиме.

Smax = 150/0.8 = 187500 (кВ*А)

Iраб.max = 187500/(Ö3*220) = 492 (А)

Iсз,ка1 = 1.2/0.8*492 = 738 (А)

Ток срабатывания защиты реле КА2

Iсз,ка2 = 2*Iсз,ка1 = 1467 (А)

Кч = Iкз(кз-1)/Iсз(ка1) ³ 1.5

Если Кч£ то используется реле сопротивления, которое входит в комплект

ДФЗ-201

Iср(ка1) = Iсз(ка1)/Ki ном * Ксх

Кi ном = Iном/5 - коэффициент трансформации.

Для расчета Iкз, min возьмем точку короткого замыкания К-2 при отключенной

линии подпитки и одного генераторного блока.

Iкз,min = (E’*Uср)/(Ö3*(Xл+X7)

Е’ = 1.13 для G = 100 и 200 (Мвт.)

Iкз,min = (1.13*280)/Ö3*56.5 = 2.6 (кА)

Кч = 2600/738 = 3.5

Защита прошла по чувствительности, т.е. реле сопротивления в схеме не

используется.

Расчет пусковых органов реагирующих на несимметричные короткие замыкания.

Ток срабатывания защиты реле KAZ1.

Iсз,kaz1 > Iнб,фтоп

Iнб,фтоп = I’нб+I”нб

I’нб = 0.02*Iраб,max - обусловлено погрешностями самого фильтра.

I’нб = 0.02*492 = 9.84 A - обусловлено не симметрией токов в фазах.

I”нб = 0.01*Iраб,max

I”нб = 0.01*492 = 4.92 А

Iсз,kaz1 = (Kотс/Кв)*(0.02+0.01)*Iраб,max

Котс = 1.2 - коэффициент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и

погрешность в расчете.

Кв = 0.5 - коэффициент возврата для поляризованного реле

Iсз,kaz1 = (1.2/0.5)*0.03*492 = 35.42 A

Ток срабатывания защиты реле KAZ2.

Iсз,kaz2 = 2*Iсз,kaz1

Iсз,kaz2 = 2*35.42 = 70.8 A

Кч = (0.5*Iном)/Iсз,kaz1 ³ 1.5

Если Кч£1.5 то помимо фильтра токов обратной последовательности подключаем

фильтр токов нулевой последовательности.

Iном = Iраб,max/1.5

Iном = 492/1.5 = 328 А

Кч = (0.5*328)/35.42 = 4.6

Защита прошла по чувствительности, т.е. в схеме ФТНП не используется.

Фазная характеристика защиты.

Расчет КЗ-15

I ступень: Токовая отсечка мгновенного действия

tсз,I £ 0.1 (сек)

I. Режим короткого замыкания.

Пояснительная схема.

Для расчета максимального тока одну линию отключают выключателями

Q1 и Q2.

Для расчетного режима составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой

последовательностей.

Хт1 = Хт2 = Хт,0 (Ом)

Хл1 = Х л2 = 24 (Ом)

Хл,0 = 5*Хл1 = 5*24 = 120 (Ом)

Хs = 1.5*Xs1 = 1.5*9 = 13.9 (Ом)

Определяем результирующие сопротивления.

Х1S ; Х2S ; Х0S

Схема замещения прямой и обратной последовательности.

Х1S = Х2S = Хs+Хл = 9+24 = 33 (Ом)

Схема замещения нулевой последовательности.

Х’0S = Xs,0 = 14 (Ом)

Х’’0S = Xл,0 = 120 (Ом)

Xтр,2 = 14 (Ом)

Х0S = 14½½120½½14 = 6.6 (Ом)

Х0S = 6.6 < Х1S = 33 (Ом) - следовательно, расчетным является ток короткого

двухфазного замыкания на землю.

Составляем схему замещения для короткого двухфазного замыкания на землю.