Выбор и расчет уставок релейной защиты

ВЫБОР И РАСЧЕТ УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

БЛОКА№4 (G4,T4) НА ТЭЦ-3

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

Релейная защита и автоматика

 

 

Выполнил: студент группы АР – 05 ­– 1 Павлов Д. А

 

подпись

 

 

Руководитель: Висящев Александр Никандрович

 

подпись

 

Курсовой проект защищен

с оценкой:

 

Иркутск 2009

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрических станций, сетей и систем

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

 

По курсу: Релейная защита и автоматизация.

Студенту группы АР-05-1: Павлову Д. А.

 

Тема проекта: ВЫБОР И РАСЧЕТ УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

БЛОКА№4 (G4,T4)НА ТЭЦ-3

Исходные данные:

1.Расчетная схема приведена на рисунке 1.

2. Данные по типам оборудования электростанции приведены в таблице 1.

 

Дата выдачи задания «»2009 г.

Дата представления проекта руководителю «»2009 г.

Руководитель курсового проектирования профессорВисящев А.Н.

(Ф.И.О.)

 

 

Примечание:

1. Все трансформаторы и автотрансформаторы имеют схему соединения Y/D-11.

2. Нейтрали всех трансформаторов, кроме Т2 и Т3, заземлены.

 

Данные по оборудованию, установленному на станции представлены в таблице 1.

 

Оборудование станции ТЭЦ-3

Таблица 1

Обозначение на схеме	Индекс оборудования (Вариант № 2)	Тип оборудования
G1	Г5	ТГВ-200М
T1	Т9	ТДЦ-250000/110
G2, G3	Г4	ТВВ-160-2
T2, T3	Т7	ТДЦ-200000/110
LR	Р2	РБДГ10-4000-0,18
G4, G5	Г5	ТГВ-200М
T4, T5	Т10	ТДЦ-250000/220
AT1, AT2	А2	АТДЦТН-200000/220/110

 

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 генератора, трансформатора и блока генератор-трансформатор в целом.

Кроме резервирования основных защит блока, 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.

Для каждой из защит определяется тип датчиков информации и источников оперативного тока. Наиболее нагруженный трансформатор тока проверяется по условию допустимой погрешности.

 

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

 

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ

 

Для расчета уставок устройств релейной защиты необходимо определить параметры режима.

Составляется схема замещения исследуемой ЭЭС. Определяются параметры схемы замещения в относительных единицах.

 

 

Рисунок 2.1. Схема замещения прямой последовательности.

Рисунок 2.2. Схема замещения обратной последовательности.

 

 

Генератор G1 ТГВ-200М:

 

=210 МВт; 0,85; =15,75 кВ;

=0,19 о.е.; =0,232 о.е.

 

кА

Трансформатор Т4. ТДЦ-250000/220.

 

МВА; кВ; кВ;

;

 

 

Расчет трехфазного КЗ на шинах 220 кВ (К1).

Сворачиваем схему замещения относительно точки КЗ.

кА

Расчет трехфазного КЗ на шинах 15,75 кВ (К2).

 

кА

 

Расчет двухфазного КЗ на шинах 220 кВ.

Сворачиваем схему замещения относительно места возникшей несимметрии.

кА

Расчет двухфазного КЗ на шинах 15,75 кВ.

кА

 

Расчет однофазного КЗ на шинах 220 кВ.

кА

 

 

Воздействие защит

 

На блоке генератор – трансформатор предусматриваются следующие действия защит:

1) Продольная и поперечная дифференциальная защита генератора и защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора без выключателя в цепи генератора действуют:

· На отключение выключателей блока, обеспечивающих отсоединение поврежденного генератора от системы и от собственных нужд;

· На гашение поля генератора и возбудителя;

· В схему технологических защит на останов блока;

· В блок релейной форсировки регулирования;

· В схему УРОВ 220 кВ;

2) Защита от асинхронных режимов при потере возбуждения генератора и при допустимости асинхронного режима действует:

· На отключение выключателей, обеспечивающих отсоединение собственных нужд от блока;

· На гашение поля генератора и возбудителя;

· На включение шунтирующего контура в системе возбуждения;

· В систему технологических защит на разгрузку блока по активной мощности;

· В блок релейной форсировки регулирования турбины.

При недопустимости асинхронного режима защита действует в тех же направлениях, что и дифференциальная защита генератора за исключением останова турбины.

3) Дифференциальная защита трансформатора, газовая защита, действуют:

· Аналогично дифференциальным защитам генератора в блоках без выключателя в цепи генератора;

· В схему пуска устройства тушения пожара трансформатора блока и трансформатора собственных нужд (ТСН), если последнее предусмотрено на ТСН.

Газовая защита выполняется с возможностью перевода ее действия отключением на сигнал.

4) Резервная дифференциальная защита блока действует на отключение и останов поврежденного блока аналогично основной дифференциальной защите трансформатора, кроме воздействия на пуск устройства тушения пожара.

5) Защита от внешних симметричных к.з. действует:

· Сигнальный орган – на сигнал;

· С 1-ой выдержкой времени на деление шин высшего напряжения блока;

· С 2-ой выдержкой времени на отключение выключателя высшего напряжения блока и в схему УРОВ 220 кВ;

· В блок релейной форсировки турбины.

6) Защита от внешних несимметричных к.з. и несимметричных перегрузок генератора с интегрально-зависимой выдержкой времени действует:

· Сигнальный орган – на сигнал с независимой от тока выдержкой времени;

· Интегральный орган – на отключение блока от сети, в которой находится причина недопустимой перегрузки генератора;

· Орган “отсечка” – аналогично защите от внешних симметричных к.з..

7) Защита от внешних к.з. на землю в сети с большими токами замыкания на землю действует:

· При работе грубого органа ТЗНП на трансформаторах блоков с заземленной нейтралью – аналогично 2-ой ступени защиты от внешних симметричных к.з.;

· При работе чувствительного органа защиты на трансформаторах с заземленной нейтралью обеспечивается действием на деление шин высшего напряжения блока и ускорении защиты при неполнофазном отключении выключателя 220 кВ;

· При работе специальной защиты нулевой последовательности на трансформаторе блока 220 кВ с незаземленной нейтралью – аналогично 2-й ступени защиты от внешних симметричных к.з.

8) Защита от симметричных перегрузок генератора действует на:

· сигнал с выдержкой времени;

· сигнал о пуске с выдержкой времени;

· отключение с зависимой от тока статора выдержкой времени.

9) Защита от повышения напряжения на генераторе и трансформаторе действует на гашение поля генератора и возбудителя.

10) Защита ротора генератора от перегрузки с интегрально-зависимой выдержкой времени действует:

· Сигнальный орган – на сигнал с независимой выдержкой времени;

· Интегральный орган – двумя степенями и интегрально-зависимой выдержкой времени при работе блока как с основным, так и с резервным возбуждением:

– с 1-ой выдержкой времени – на развозбуждение генератора;

– с 2-ой выдержкой времени – аналогично дифференциальной защите генератора за исключением останова турбины.

11) Защита от замыканий на землю в одной точке цепи ротора генератора действует на сигнал с выдержкой времени.

12) На электростанциях с подключением элементов к двойной системе шин 220 кВ УРОВ выключателей должен действовать:

· При к.з. в блоке генератор – трансформатор в зоне действия основных защит блока с отказом выключателей блока на стороне 220 кВ – на выходные реле защит шин;

· При к.з. на шинах с отказом выключателя блока – на выходные реле защиты блока, осуществляющие полный останов блока по цепям электрических и технологических защит.

 

ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА

Выбор и расчет защит генератора, проводится с учетом особенности выбора и расчета защит генераторов, обусловленных их работой в блоке генератор – трансформатор.

 

Выбор уставок.

1) Сигнальный орган.

Орган БЭ1101 имеет уставку срабатывания по току , регулируемую дискретно в диапазоне 0,05÷0,35 с минимальной ступенью регулирования не более 0,025.

Принимаем =0,075.

Номинальный ток статора генератора Iном.ген = 8845 А.

Значение тока обратной последовательности, протекающего в цепях статора генератора, при котором сработает сигнальный орган БЭ1101:

=0,075×8845=663,38 А.

Коэффициент возврата органа не ниже 0,95.

Уставка выдержки времени органа регулируется дискретно в диапазоне (0,4÷12,8) сек с минимальной ступенью регулирования не более 0,25 сек.

Выбираем уставку выдержки времени 6.6 секунд.

2) Пусковой орган

Орган БЭ1101 имеет уставку срабатывания по току регулируемую дискретно в диапазоне 0,08÷0,53 с минимальной ступенью регулирования не более 0,035.

Принимаем =0,115.

Номинальный ток статора генератора Iном.ген = 8845 А.

Значение тока обратной последовательности, протекающего в цепях статора генератора, при котором сработает пусковой орган БЭ1101:

=0,115×8845=1017,18 А.

Коэффициент возврата органа не ниже 0,95.

3)Орган токовой отсечки.

Орган БЭ1101 имеет уставку срабатывания по току регулируемую дискретно с минимальной ступенью регулирования не более 0,12 от 0,4 до 1,9.

Принимаем =1,24.

Номинальный ток статора генератора Iном.ген = 8845 А.

Значение тока обратной последовательности, протекающего в цепях статора генератора, при котором сработает пусковой орган БЭ1101:

=1,24×8845=10967,8 А.

Уставка выдержки времени органа регулируется дискретно в диапазоне (0,4÷12,8) сек с минимальной ступенью регулирования не более 0,25 сек.

Защита, установленная на отходящих линиях шин блока имеет уставку времени, равную 1,1 сек.

ОТО осуществляет функции резервирования защит, смежных с генератором элементов.Выбираем уставку выдержки времени 1,6 секунд.

4) Интегральный орган.

Для защищаемого генератора постоянная“A“ равна 12.

Интегральный орган БЭ1101 имеет уставку по постоянной “A“, регулируемую дискретно с минимальной ступенью регулирования не более 12% от максимальной уставки. Максимальная уставка, для диапазона уставки по постоянной “A“, равна 20.

Выбор уставок.

1) Сигнальный орган.

Орган БЭ1102 имеет уставку срабатывания по току , регулируемую дискретно в диапазоне 1,0÷1,35, с минимальной ступенью регулирования не более 0,06

Принимаем =1,12.

Номинальный ток ротора генератора I_{рот ном} = 1880А.

Значение тока, протекающего в цепях ротора генератора, при котором сработает сигнальный орган БЭ1102:

=1,12×1880=2105,6 А.

Коэффициент возврата органа не ниже 0,98.

Уставка выдержки времени органа регулируется дискретно в диапазоне (0,4÷12,8) сек с минимальной ступенью регулирования не более 0,25 сек.

Выбираем уставку выдержки времени 5,15секунд.

2) Пусковой орган.

Орган БЭ1102 имеет уставку срабатывания по току , регулируемую дискретно в диапазоне 1,0÷1,35, с минимальной ступенью регулирования не более 0,06

Принимаем =1,18.

Номинальный ток ротора генератора Iрот ном = 1880 А.

Значение тока, протекающего в цепях ротора генератора, при котором сработает пусковой орган БЭ1102:

=1,18×1880=2218,4А.

Коэффициент возврата органа не ниже 0,98.

3) Интегральный орган.

Интегральный орган БЭ1102 имеет плавную регулировку коэффициента “В“ в диапазоне 0,8÷1,0 и плавно ступенчатую регулировку коэффициента “С” в диапазоне 3÷40. В заводской поставке БЭ1102 настраивается на значение коэффициентов В = 0,9, С = 19,4, что соответствует следующей характеристике срабатывания (табл. 6).

 

Таблица 6. Характеристика срабатывания реле БЭ1102

Относительный ток ротора,	1,1	1,2	2,0
Время срабатывания На развозбуждение, сек

 

Интегральный орган имитирует процесс охлаждения генератора после устранения перегрузки по экспоненциальному закону. При этом, промежуток времени, за который перегрев обмотки ротора генератора снижается от максимально допустимой величины до 0,135 от этой величины, условно называется временем “полного охлаждения“ и равен (600 ± 90) сек или (1200±180) сек. В состоянии поставки с завода эта величина равна (600 ± 90) сек.

В блоке защиты предусмотрен отдельный контактный вход для запрета повторной форсировки возбуждения генератора после действия защиты на развозбуждение на время “полного охлаждения“.

 

Выбор уставок.

1) Сигнальный орган.

Орган БЭ1103 имеет уставку срабатывания по току , регулируемый дискретно в диапазоне 1÷1,35 с минимальной ступенью регулирования не более 0,06.

Принимаем =1,12.

Номинальный ток статора генератора I_{ном.ген} = 8845 А.

Значение тока, протекающего в цепях статора генератора, при котором сработает сигнальный орган БЭ1103:

=1,12×8845=9906,4 А.

Коэффициент возврата органа не ниже 0,98.

Уставка выдержки времени органа регулируется дискретно в диапазоне (0,4÷12,8) сек с минимальной ступенью регулирования не более 0,25 сек.

Выбираем уставку выдержки времени 6,6 секунд.

2) Пусковой орган.

Орган БЭ1103 имеет уставку срабатывания по току , регулируемый дискретно в диапазоне 1÷1,35 с минимальной ступенью регулирования не более 0,06.

Принимаем =1,18.

Номинальный ток статора генератора Iном.ген = 8845 А.

Значение тока, протекающего в цепях статора генератора, при котором сработает пусковой орган БЭ1103:

=1,18×8845=10437,1 А.

Коэффициент возврата органа не ниже 0,98.

3) Интегральный орган.

Интегральный орган блока защиты имеет плавную регулировку коэффициента “В“ в диапазоне от 0,8 до 1,0 и плавно ступенчатую регулировку коэффициента “С” в диапазоне от 3 до 50. В состоянии поставки блок защиты настраивается на значения коэффициентов В = 0,91 и С = 19,2, что соответствует характеристике срабатываний, приведенной в табл. 7.

 

Таблица 7. Характеристика срабатывания реле БЭ1103

Относительный ток статора	1,15	1,2	1,3	1,4	1,5
Время срабатывания, сек

 

Интегральный орган БЭ1103 имитирующий процесс охлаждения генератора после устранения перегрузки по экспоненциальному закону. При этом, промежуток времени, за который перегрев обмотки статора снижается от максимально допустимой величины до 0,135 от этой величины, условно называется временем “полного охлаждения“ и равняется (600 ± 90)сек.

 

Защита трансформатора

ВЫБОР И РАСЧЕТ УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

БЛОКА№4 (G4,T4) НА ТЭЦ-3

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине