Производство, распределение и потребление электрической энергии обеспечивается совокупностью элементов – генераторов, трансформаторов, линий электропередачи и т.п. называемых электроэнергетической системой (ЭС).

В процессе функционирования ЭС могут возникать короткие замыкания (к.з.), сопровождаемые увеличением токов через отдельные элементы ЭС. Без принятия специальных мер могут возникнуть режимы, способные повредить элементы ЭС и нарушит электроснабжение потребителей.

Под необходимыми мерами в этом случае следует понимать отключение к.з., переключение потребителей на другие цепи питания, автоматические повторные включения ранее отключенных элементов и т.п. Т.к. все процессы, связанные с электрическим током скоротечны, необходимо использовать автоматические устройства. В качестве которых в электроэнергетике используются устройства релейной защиты и автоматики.

Данный курсовой проект представляет собой задание, в процессе выполнения которого необходимо произвести расчёт токов к.з., выбор и обоснование вариантов защит и автоматик в соответствии с заданием.

1. Определение вариантов защит и каналов связи

1.1 Определение вариантов защит

Согласно главе 3.2 ПУЭ для ВЛ в сетях 110-500 кВ с эффективно заземленной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю.

При выборе типа защит, устанавливаемых в линиях 110-220 кВ, должно быть учтено следующее:

1. Должны учитываться требования к сохранению устойчивости работы ЭС;

2. Повреждения, отключение которых с выдержкой времени может привести к нарушению работы ответственных потребителей, должны отключаться без выдержки времени;

3. При необходимости осуществления быстродействующего АПВ на линии должна быть установлена быстродействующая защита, обеспечивающая отключение повреждённой линии без выдержки времени с обеих сторон.

4. При отключении с выдержкой времени повреждений с токами, в несколько раз превосходящими номинальный, возможен недопустимый перегрев проводников;

5. Допускается применение быстродействующих защит в сложных сетях если это необходимо для обеспечения селективности.

По данным пункта 2 задания можно следующим образом характеризовать рассматриваемые линии:

1. W3D, W6D – одиночные линии напряжение 220 кВ, имеют питание с двух сторон (входят в кольцо 220 кВ «ПСЕ-ПС3-ПСД-ПСВ»), с выключателями на обоих концах;

2. W3C, W4C – параллельные линии 110 кВ, имеющие питание с двух сторон.

Для линий W3D, W6D, W3C, W4C от многофазных замыканий в качестве основной защиты необходимо принимать к установке продольную дифференциальную защиту линий; в качестве резервной - трёхступенчатую дистанционную защиту; от замыканий на землю – ступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности.

Выбор в качестве основной защиты ДЗЛ можно обосновать тем, что это защита с абсолютной селективностью. Она обеспечивает отключение защищаемого объекта только при «внутреннем» к.з., не реагируя на «внешние» к.з. Принцип действия защиты основан на сравнении тока (геометрической разности) в начале и конце защищаемой линии. На примере продольной дифференциальной защиты линии W3C: с двух сторон линии установлены трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Условные положительные направления первичных токов каждой стороны приняты от шин, где установлена защита, в линию. Измерительный орган тока защиты включен на геометрическую сумму вторичных токов трансформаторов тока. В нормальном режиме, внешних к.з. и в режиме качаний сумма вторичных токов измерительных трансформаторов будет равна «0» (т.к. вторичные токи

по модулю и противоположны по фазе ток в измерительном органе:

). При к.з. в защищаемой линии в общем случае токи по концам линии будут не равны и в измерительном органе защиты появится отличный от ноля ток, что приведет к срабатыванию защиты.

В качестве автоматических устройств на линиях W3C, W4C необходима установка АПВ, а на линияхW3D, W6D – ОАПВ. Учитывая установку ОАПВ защиты линий W3D, W6D должны выполняться так, чтобы:

1. При замыканиях на землю одной фазы было обеспечено отключение только одной фазы (с последующим её автоматическим повторным включением);

2. При неуспешном повторном включении на повреждения, указанные в п. 1, производилось отключение одной или трёх фаз в зависимости от того, предусматривается длительный неполнофазный режим работы линии или не предусматривается;

3. При других видах повреждения защита действовала на отключение трёх фаз[1].

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.

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

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;

Расчёт и выбор микропроцессорных блоков защитной автоматики (стр. 1 из 4)

Введение

1. Определение вариантов защит и каналов связи

1.1 Определение вариантов защит

1.2 Выбор каналов связи между полукомплектами защит