Введение
В настоящее время модернизация устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) объектов электроэнергетики России связана с внедрением микропроцессорных (МП) устройств РЗА. Успешные результаты ввода в работу МП устройств РЗА иностранного производства на российских объектах, а также опыт разработки цифровых регистраторов аварийных процессов, привели к освоению массового производства отечественных специализированных терминалов РЗА и их внедрению.
Преимуществом отечественных МП терминалов защит является то, что фирмы-разработчики постоянно работают в России и имеют возможность оперативно реагировать на требования заказчика, не учтённые в типовых версиях защит. Зарубежные производители предлагают для этих целей возможности свободно конфигурируемой логики, но при этом зачастую неясно, кто отвечает за достаточность и правильность конфигурации, полноту её проверки и конечный результат. В отечественных МП обеспечивается дополнительная техническая экспертиза вносимых изменений, квалифицированная проверка и ответственность за результат. Причём допускается корректировка требований не только на стадии проектирования, но и в процессе эксплуатации.
Начальный период массового внедрения МП шкафов РЗА на базе отечественных терминалов поставил ряд общих вопросов, решение которых возможно только при совместном участии всех организаций и предприятий, работающих в этой области. Это скорейшее внедрение в учебный процесс вузов преподавания отечественной МП техники РЗА, разработка типовых проектных решений с применением новой техники, новых методик расчёта уставок, доработка правил технического обслуживания устройств РЗА. Возможности новой техники поднимают также на новый уровень проблему усовершенствования алгоритмов работы защит.
1 Характеристика защищаемого объекта
В дипломном проекте рассчитан комплекс релейной защиты воздушной линии электропередачи напряжением 110 кВ, который включает в себя защиты типа ШЭ2607 011 и ШЭ2607 031. Комплекс защит предназначен для замены существующих защит ШДЭ 2802 и ПДЭ 2802 (НВЧЗ), которые физически и морально устарели.
Основные подстанции (ПС) рассматриваемого участка электрической сети – Камала-1, Бородинская, а так же близь лежащие ПС: Камала-2 Т. и Канская опорная.
Для дипломного проектирования предложено рассмотреть линию ПС Камала-1 – ПС Бородинская протяжённостью 38 км, выполненную проводом АС-240/39.
Для упрощения вычислений проектируемой РЗ примем, что со стороны ОРУ 500 кВ ПС Камала-1, ОРУ 220 кВ ПС Камала-1, ПС Камала-2т и ПС Канская опорная находятся системы. Система со стороны ОРУ 500 кВ ПС Камала-1 будет определяться сопротивлениями линий между ПС Красноярская и ПС Тайшет 500. Система со стороны ОРУ 220 кВ ПС Камала-1 будет определяться сопротивлением линий ПС Камала-1 – Красноярская ГРЭС 2. Система со стороны ПС Камала-2 Т. будет определяться сопротивлением линий ПС Камала-2 Т. – ПС Камарчага и ПС Камала-2 Т. – ПС Бородинская. Система со стороны ПС Канская опорная будет определяться сопротивлениями генераторов, трансформаторов и реакторов канской ТЭЦ, и связующими линими.
2 Составление схемы замещения электрической сети и определение её параметров
На основе принципиальной схемы электрической сети составлена электрическая схема замещения. Все элементы системы (линии, трансформаторы, автотрансформаторы, источники питания) заменены их сопротивлениями, которые были даны в исходных данных или рассчитаны по соответствующим формулам. Сопротивления даются в омах.
Расчёты токов коротких замыканий выполняются без учёта нагрузочных ветвей для начальных моментов переходных процессов. Поэтому динамические цепи (генераторы) вводятся в схему замещения сверхпереходными параметрами.
Схемы прямой и обратной последовательностей аналогичны по структуре, поскольку пути циркуляции токов прямой и обратной последовательностей одинаковы. Примем равенство сопротивлений в схемах прямой и обратной последовательностей.
Схема замещения нулевой последовательности определяется схемой соединения обмоток трансформаторов.
Сопротивления линий в схеме замещения нулевой последовательности отличаются от сопротивлений в схеме прямой последовательности. Для одноцепных линий сопротивления нулевой последовательности в три раза больше сопротивления прямой последовательности.
Реактивное сопротивление турбогенераторов, Ом [1]
где
–
сверхпереходное сопротивление генератора,
выраженное в о. е. при номинальных
условиях.
Реактивное сопротивление двухобмоточных трансформаторов, Ом [1]
,
где uк – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
Sном,Т – номинальная мощность трансформатора, МВ∙А.
Реактивное сопротивление трёхобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов определяется аналогично сопротивлению двухобмоточного трансформатора, предварительно определив напряжение короткого замыкания для каждой обмотки (ВН, СН, НН)
,
,
,
где
,
,
– величины напряжения
короткого замыкания на каждую пару
обмоток, %.
Реактивное сопротивление линии, Ом [2]
,
где Х0 – погонное реактивное сопротивление линии, Ом/км;
l – длина линии, км;
ср,ном
– среднее номинальное напряжение
линии, кВ;
ср – среднее номинальное напряжение ступени приведения линии, кВ.
Параметры схем замещения всех последовательностей представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Параметры схемы замещения
В омах
Обозначение |
Узлы |
Сопротивление |
|||
Номер |
прямой и обратной последовательностей |
нулевой после-довательности |
|||
G1 |
0-11 |
Z1 |
0,001+j9,68 |
0,001+j0,001 |
|
G2 |
0-12 |
Z2 |
0,001+j9,68 |
0,001+j0,001 |
|
G4 |
0-1 |
Z3 |
0,001+j9,68 |
0,001+j0,001 |
|
G5 |
0-3 |
Z5 |
0,001+j34,4 |
0,001+j0,001 |
|
G6 |
0-2 |
Z4 |
0,001+j15,0 |
0,001+j0,001 |
|
G7 |
0-4 |
Z6 |
0,001+j15,0 |
0,001+j0,001 |
|
G8 |
0-5 |
Z7 |
0,001+j15,0 |
0,001+j0,001 |
|
GS1 |
0-6 |
Z8 |
max |
0,104 + j1,33 |
0,762 + j2,99 |
min |
0,208+ j2,66 |
1,52+ j5,98 |
|||
GS2 |
0-8 |
Z10 |
max |
0,480 + j9,15 |
0,278 + j4,48 |
min |
0,960+ j18,3 |
0,555+ j8,95 |
|||
GS3 |
0-9 |
Z11 |
max |
14,8 + j38,2 |
1,20 + j20,6 |
min |
29,6+ j76,4 |
2,40+ j41,2 |
|||
GS4 |
0-10 |
Z12 |
max |
7,32 + j46,8 |
0,87 + j13,4 |
min |
14,6+ j93,6 |
1,74+ j26,8 |
|||
Продолжение таблицы 2.1
Обозначение |
Узлы |
Сопротивление |
||
Номер |
прямой и обратной последовательностей |
нулевой после-довательности |
||
AT1
|
6-42 |
Z22 |
0,001+j7,25 |
0,001+j7,25 |
42-18 |
Z23 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
|
42-53 |
Z24 |
0,001+j10,8 |
0,001+j10,8 |
|
АТ2
|
6-43 |
Z25 |
0,001+j7,25 |
0,001+j7,25 |
43-25 |
Z26 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
|
43-54 |
Z27 |
0,001+j10,8 |
0,001+j10,8 |
|
AT3 |
6-44 |
Z28 |
0,001+j7,25 |
0,001+j7,25 |
44-25 |
Z29 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
|
44-55 |
Z30 |
0,001+j10,8 |
0,001+j10,8 |
|
AT4 |
6-45 |
Z31 |
0,001+j7,25 |
0,001+j7,25 |
45-25 |
Z32 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
|
45-56 |
Z33 |
0,001+j10,8 |
0,001+j10,8 |
|
AT7 |
8-46 |
Z34 |
0,001+j7,94 |
0,001+j7,94 |
46-25 |
Z35 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
|
46-57 |
Z36 |
0,001+j16,4 |
0,001+j16,4 |
|
AT8 |
8-47 |
Z37 |
0,001+j7,94 |
0,001+j7,94 |
47-25 |
Z38 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
|
47-58 |
Z39 |
0,001+j16,4 |
0,001+j16,4 |
|
T11 |
35-49 |
Z40 |
0,001+j8,68 |
0,001+j8,68 |
49-59 |
Z41 |
0,001+j121,4 |
0,001+j121,4 |
|
49-61 |
Z42 |
0,001+j121,4 |
0,001+j121,4 |
|
T12 |
35-50 |
Z43 |
0,001+j6,94 |
0,001+j6,94 |
50-60 |
Z44 |
0,001+j97,1 |
0,001+j97,1 |
|
50-62 |
Z45 |
0,001+j97,1 |
0,001+j97,1 |
|
Т1 |
13-11 |
Z13 |
0,001+j7,33 |
0,001+j7,33 |
Т2 |
14-12 |
Z14 |
0,001+j7,33 |
0,001+j7,33 |
Т4 |
19-1 |
Z15 |
0,001+j7,33 |
0,001+j7,33 |
Т5 |
17-3 |
Z17 |
0,001+j18,8 |
0,001+j18,8 |
Т6 |
27-2 |
Z16 |
0,001+j6,81 |
0,001+j6,81 |
Т7 |
99-4 |
Z18 |
0,001+j6,81 |
0,001+j6,81 |
Т8 |
32-5 |
Z19 |
0,001+j6,81 |
0,001+j6,81 |
Т9 |
25-51 |
Z20 |
0,001+j43,7 |
0,001+j43,7 |
Т10 |
25-52 |
Z21 |
0,001+j43,7 |
0,001+j43,7 |
T13 |
74-85 |
Z102 |
0,001+j86,8 |
0,001+j86,8 |
T14 |
75-86 |
Z103 |
0,001+j86,8 |
0,001+j86,8 |
T15 |
76-87 |
Z104 |
0,001+j220,4 |
0,001+j220,4 |
Продолжение таблицы 2.1
Обозначение |
Узлы |
Сопротивление |
||
Номер |
прямой и обратной последовательностей |
нулевой после-довательности |
||
T16 |
77-88 |
Z105 |
0,001+j86,8 |
0,001+j86,8 |
T17 |
82-89 |
Z106 |
0,001+j138,9 |
0,001+j138,9 |
T18 |
83-90 |
Z107 |
0,001+j138,9 |
0,001+j138,9 |
C-909 |
36-38 |
Z46 |
4,48+j15,4 |
10,18+j72,4 |
C-910 |
37-39 |
Z47 |
4,48+j15,4 |
10,18+j72,4 |
Д-35 |
25-33 |
Z52 |
9,12+j40,8 |
23,4+j191,8 |
Д-36 |
25-34 |
Z53 |
9,12+j40,8 |
23,4+j191,8 |
С-811 |
33-10 |
Z54 |
0,204+j0,420 |
0,354+j1,97 |
С-812 |
34-48 |
Z55 |
0,204+j0,420 |
0,354+j1,97 |
С-51 |
35-9 |
Z50 |
2,07+j5,37 |
4,02+j25,2 |
С-52 |
35-40 |
Z51 |
2,07+j5,37 |
4,02+j25,2 |
С-63 |
9-18 |
Z48 |
2,85+j16,0 |
8,55+j75,2 |
С-64 |
41-18 |
Z49 |
2,85+j16,0 |
8,55+j75,2 |
С-122 |
25-84 |
Z63 |
11,8+j30,1 |
22,8+j141,5 |
С-123 |
25-97 |
Z64 |
11,8+j30,1 |
22,8+j141,5 |
С-101 |
15-18 |
Z58 |
0,15+j2,06 |
0,90+j6,18 |
С-102 |
16-18 |
Z59 |
0,15+j2,06 |
0,90+j6,18 |
С-104 |
19-23 |
Z60 |
0,12+j0,836 |
0,72+j2,51 |
С-106 |
27-23 |
Z61 |
0,12+j0,836 |
0,72+j2,51 |
С-105 |
17-30 |
Z62 |
0,472+j1,62 |
1,07+j4,86 |
С-107 |
25-31 |
Z56 |
0,18+j1,25 |
1,08+j3,76 |
С-108 |
25-32 |
Z57 |
0,18+j1,25 |
1,08+j3,76 |
С-128 |
25-73 |
Z65 |
1,68+j3,30 |
2,88+j9,90 |
С-133 |
25-72 |
Z66 |
1,68+j3,30 |
2,88+j9,90 |
С-917 |
35-74 |
Z70 |
0,996+j1,58 |
1,60+j4,74 |
С-918 |
35-75 |
Z71 |
0,747+j1,18 |
1,20+j3,54 |
С-920 |
35-76 |
Z72 |
2,54+j6,61 |
4,94+j19,8 |
С-911 |
35-77 |
Z73 |
3,02+j7,85 |
5,87+j23,6 |
С-915 |
35-82 |
Z74 |
0,204+j0,420 |
0,354+j1,26 |
С-916 |
35-83 |
Z75 |
0,204+j0,420 |
0,354+j1,26 |
H-2 |
25-71 |
Z77 |
1,26+j2,48 |
2,16+j7,44 |
Окончание таблицы 2.1
Обозначение |
Узлы |
Сопротивление |
||
Номер |
прямой и обратной последовательностей |
нулевой после-довательности |
||
LR1 |
18-21 |
Z78 |
0,001+j15,8 |
0,001+j15,8 |
LR2 |
18-22 |
Z79 |
0,001+j15,8 |
0,001+j15,8 |
LR3 |
25-24 |
Z80 |
0,001+j15,8 |
0,001+j15,8 |
LR4 |
25-29 |
Z81 |
0,001+j15,8 |
0,001+j15,8 |
LR5 |
20-23 |
Z82 |
0,001+j6,87 |
0,001+j6,87 |
LR6 |
23-30 |
Z83 |
0,001+j6,87 |
0,001+j6,87 |
ШП-7 |
21-20 |
Z84 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
ШП-6 |
22-20 |
Z85 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
ШП-15 |
24-23 |
Z86 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
ШП-16 |
29-23 |
Z87 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
ШП-17 |
25-30 |
Z88 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
ШП-18 |
25-30 |
Z89 |
0,001+j0,001 |
0,001+j0,001 |
- |
53-0 |
Z90 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
54-0 |
Z91 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
55-0 |
Z92 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
56-0 |
Z93 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
57-0 |
Z94 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
58-0 |
Z95 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
51-0 |
Z96 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
52-0 |
Z97 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
59-0 |
Z98 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
61-0 |
Z99 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
60-0 |
Z100 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
62-0 |
Z101 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
85-0 |
Z108 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
86-0 |
Z109 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
87-0 |
Z110 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
88-0 |
Z111 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
89-0 |
Z112 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |
- |
90-0 |
Z113 |
9,999+j9,999 |
0,001+j0,001 |