Методические указания к курсовой рботе

УДК 621.316.925

Релейная защита систем электроснабжения: Методические указания к выполнению курсового проекта. - Вологда, ВоГТУ, 2005. - 40 с.

Приводятся задания и методические указания к выполнению контрольной работы и курсового проекта по дисциплине «Релейная защита систем электроснабжения», краткая программа курса, темы практических и лабораторных занятий, темы рефератов для самостоятельной проработки, список учебной и методической литературы, примеры выполнения контрольных заданий.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ.

Рецензент: Несговоров Е.В., канд. техн. наук, доц. каф. управляющих и вычислительных систем.

3

ВВЕДЕНИЕ

Электрические системы, в соответствии со своим назначением, должны обеспечивать потребителей качественной электрической энергией. Но, какими бы надежными не были энергосистемы, в них неизбежно возникают ненор­ мальные режимы работы и повреждения.

Подавляющее большинство повреждений в энергетических системах свя­ зано с нарушениями изоляции. Нарушения изоляции, в свою очередь, приводят к замыканиям разного вида. Наиболее опасны короткие замыкания, которые вызывают появление больших токов, могут сопровождаться разрушением элек­ трооборудования и значительным ухудшением качества электроэнергии, а также приводить к нарушению устойчивой работы всей энергосистемы или ее части.

При возникновении повреждения или другого нежелательного режима управление энергосистемами должно осуществляться по особым алгоритмам. Это необходимо чтобы и в экстремальных условиях все же обеспечить нормаль­ ное электроснабжение хотя бы части потребителей, предотвратить развитие аварий и снизить возможные объемы разрушения поврежденного электрооборудования"

Для реализации этих особых алгоритмов управления энергосистемами используются средства противоаварийной автоматики. Основу их составляю! средства релейной защиты [1-4, 23-26], под которыми понимается комплекс со­ гласованных автоматических устройств, обеспечивающих в аварийных ситуациях быстрое выявление и отделение от электрической сети поврежденных элементов с целью сохранения в работоспособном состоянии исправной части этой сети.

Для успешного освоения дисциплины «Релейная защита систем электро­ снабжения» необходимо иметь ясное представление об электрических системах, электрических машинах, электрической части станций и подстанций в объеме требований образовательного стандарта специальности 140211 - «Электро­ снабжение», а также обладать навыками расчетов токов коротких замыканий.

Учебным планом предусмотрено несколько видов занятий по этой дисци­ плине: лекции, лабораторные и практические занятия, а также самостоятельное выполнение контрольной работы и курсового проекта.

1.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1.Программа дисциплины

1.Противоаварийная автоматика и релейная защита. Основные понятия, тер­ мины и определения, характеризующие свойства систем релейной защиты.

4

2.Основные параметры систем электроснабжения в нормальных режимах. Оп­ ределение максимальных токовых нагрузок элементов систем электроснаб­ жения в нормальных режимах.

3.Основные виды повреждений элементов систем электроснабжения. Вектор­ ные диаграммы и расчет токов короткого замыкания.

4.Однофазные замыкания в цепях с глухозаземленной и изолированной ней­ тралью. Векторные диаграммы и расчет токов.

5.Трансформаторы тока и напряжения для релейной защиты. Конструкция и маркировка выводов. Схемы замещения и векторные диаграммы. Погрешно­ сти трансформаторов.

6.Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и катушек ре­ ле. Коэффициент схемы.

7.Токовые защиты. Общие принципы построения токовых защит. Способы обеспечения селективной работы токовых защит.

8.Токовая отсечка. Зона действия. Схемы токовых отсечек на постоянном опе­ ративном токе. Ток срабатывания отсечки.

9.Неселективиые токовые отсечки.

10.Максимальная токовая защита со ступенчатой характеристикой. Способы обеспечения селективной работы. Схемы максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени срабатывания на постоянном оперативном токе. Чувствительность максимальной токовой защиты.

11.Максимальная токовая защита с плавно-зависимой от тока характеристикой срабатывания. Способы обеспечения селективной работы защиты. Схемы максимальной токовой защиты с зависимой от тока выдержкой времени срабатывания.

12.Особенности токовых защит на переменном оперативном токе.

13.Выбор тока срабатывания и выдержек времени срабатывания максимальных токовых защит.

14.Токовая трехступенчатая защита. Выбор уставок трехступенчатой защиты. Оценка чувствительности трехступенчатой токовой защиты.

15.Токовая направленная защита. Назначение. Реле направления мощности.

16.Схема и выбор уставок максимальной токовой направленной защиты. Токо­ вая направленная отсечка.

17.Дистанционная защита. Зоны действия. Схема трехступенчатой дистанци­

18.Выбор сопротивления срабатывания и оценка чувствительности дистанци­ онной защиты.

19.Дифференциальные защиты. Назначение. Принципы действия продольной и поперечной дифференциальных защит.

20.Защиты трансформаторов от внутренних междуфазных замыканий. Газовая защита. Токовая отсечка и максимальная токовая защита трансформатора.

21.Дифференциальная защита трансформатора. Токи небаланса в дифференци­ альной защите трансформатора. Выбор уставок срабатывания.

22.Защита трансформаторов от внешних КЗ и перегрузок. Выбор уставок ера батывания защит.

23.Защита линий электропередачи. Виды защит, устанавливаемых на линиях электропередачи с напряжением 6-10 кВ, 35 кВ и 110-220 кВ.

24.Защита электродвигателей. Виды защит, устанавливаемых на электродвига­ телях с номинальным напряжением выше 1 кВ. Схемы защит, выбор уста­ вок срабатывания и проверка чувствительности защит.

25.Защита электродвигателей с номинальным напряжением ниже 1000 В. Схе­ мы защит и выбор уставок срабатывания.

26.Защиты генераторов. Особенности защит генераторов, работающих в блоке

странсформатором, и генераторов, работающих на сборные шины.

27.Автоматическое повторное включение на линиях электропередачи. Назна­ чение. Выбор параметров срабатывания.

28.Автоматическое включение резервного питания. Выбор параметров сраба­ тывания.

29.Автоматическая частотная разгрузка.

30.Микроэлектронные средства защиты систем электроснабжения. Тенденции развития методов и технических средств релейной защиты.

1.2.Перечень лабораторных работ

1.Трехступенчатая токовая защита линий с односторонним питанием.

2.Двухступенчатая токовая защита линий с односторонним питанием.

3.Направленная максимальная токовая защита линий.

4.Автоматическое включение резервного питания (АВР).

5.Автоматическое повторное включение (АПВ) линий электропередачи.

6.Дифференциальная зашита трансформатора.

7.Поперечная дифференциальная защита параллельных линий.

8.Микропроцессорная защита присоединений 6-35 кВ «СИРИУС-Л».

1.3.Перечень тем практических занятий

1.Расчет уставок и разработка схем токовых защит линий электропередачи с номинальными напряжениями 6-10 кВ, 35 кВ, 110-220 кВ.

2.Расчет уставок и разработка схем продольных дифференциальных защит.

6

3.Расчет уставок и разраоотка схем защит двухоом оточи ого и трехобмоточного трансформаторов.

4.Расчет уставок и разработка схем защиты крупных электродвигателей с но­ минальными напряжениями б-10 кВ.

5.Расчет уставок и разработка схем защиты электродвигателей с номинальны­ ми напряжениями до 1000 В.

6.Расчет уставок и разработка схем устройств АВР и АПВ.

7.Выбор и согласование устройств релейной защиты и автоматики участка электрической сети 6-35 кВ.

1.4.Перечень тем рефератов

1.Повреждения в энергосистемах. Анализ видов повреждений и последствий для энергосистемы.

2.Короткие замыкания в ЛЭП (воздушных и кабельных) разных уровней на­ пряжения от 0,4 кВ до 110 кВ.

3.Замыкания в обмотках генераторов. Анализ видов повреждений и последст­ вий для энергосистемы и генератора.

4.Замыкания в обмотках силовых и измерительных трансформаторов.

5.Замыкания в обмотках электродвигателей.

6.Ненормальные режимы работы энергосистем и их отдельных элементов, ко­ торые должны выявляться средствами РЗА.

7.Трансформаторы тока (ТТ) для релейной защиты. Расчеты вторичных нагру­ зок ТТ.

8.Трансформаторы напряжения (ТН). Схемы. Расчеты вторичных нагрузок.

9.Токовые отсечки. Схемы. Примеры применения на разных элементах энерго­ систем.

10.Максимальные токовые защиты. Схемы. Примеры применения.

11.Токовые защиты, включаемые на симметричные составляющие. Примеры.

12.Токовые направленные защиты. Примеры.

13.Реле направления мощности (электромеханические и микроэлектронные).

14.Дистанционные защиты. Схемы. Примеры применения.

15.Реле сопротивления. Назначение. Конструкции. Принцип действия.

16.Дифференциальные токовые защиты. Принципы действия.

»17. Дифференциальные защиты трансформаторов. Примеры расчета и реализации. (^^Дифференциальные зашиты генераторов. Примеры расчета и реализации.

19.Дифференциальные защиты электродвигателей. Примеры расчета и реализации.

20.Поперечные дифференциальные защиты ЛЭП. Примеры.

21.Способы снижения токов небаланса в дифференциальной защите.

22.Торможение в дифференциальных защитах.

23.Продольные дифференциальные зашиты линий с высокочастотными и ра­ дио каналами связи. Примеры.

24.Способы выявления однофазных замыканий на землю в электрических се­ тях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю.

25.Способы определения поврежденного присоединения при однофазных за­ мыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью.

26.Особенности защит от однофазных замыканий на землю, устанавливаемых на генераторах, работающих на сеть и в блоке с трансформатором.

27.Защиты, устанавливаемые в цепях возбуждения синхронных генераторов. Примеры.

28.Зашиты, устанавливаемые на генераторах, работающих на сборные шины. Примеры расчета и реализации комплектов защит генераторов ТЭЦ.

29.Защиты, устанавливаемые на генераторах, работающих в блоке с трансфор­ матором. Примеры расчета и реализации защит блочного генератора.

30.Защиты, устанавливаемые на трансформаторах мощностью до 6,3-МВЛ. Примеры.

31.Защиты, устанавливаемые на трансформаторах мощностью более 6,3 МВД Примеры.

32.Газовые защиты трансформаторов.

33.Особенности зашит трансформаторов, работающих без выключателей со стороны источника питания. Примеры расчета и реализации.

34.Особенности защит блоков генератор-трансформатор. Примеры.

35.Защиты шин электростанций и подстанций. Примеры.

36.Защиты, устанавливаемые на асинхронных и синхронных электродвигате­ лях с номинальным напряжением выше 1 кВ. Примеры.

37.Защиты, устанавливаемые на электродвигателях с номинальным напряже­ нием ниже 1000 В.

38.Защиты, устанавливаемые на линиях электропередачи с номинальным на­ пряжением от 0,4 кВ до 35 кВ.

39.Защиты, устанавливаемые на линиях электропередачи с номинальным на­ пряжением 110 кВ и выше. Примеры.

40.Регистрация аварийных процессов для анализа функционирования релейной защиты. Светолучевые и цифровые регистраторы аварийных процессов зару­ бежных и отечественных фирм (ABB, Бреслер, НТЦ Госан, Парма, Радиус и др.).

41.Микропроцессорные средства релейной защиты. Особенности обработки сигналов аналоговыми и цифровыми устройствами релейной защиты.

42.Микропроцессорные средства релейной защиты зарубежных производите­ лей (фирмы ABB, Siemens, GEC Alsthom и др.).

s

43.Микропроцессорные средства релейной защиты отечественных производи­ телей (фирмы Радиус, АВВ-реле-Чебоксары, ВНИИР, Экра, Механотроника. Чебоксарский электроаппаратный завод и др.).

44.Компьютерные испытания систем релейной зашиты. Реле-томографы фир­ мы «Динамика» (серия «РЕТОМ»).

45.Испытательные установки для проверки устройств релейной защиты и ав­ томатики (серии «УРАН», «НЕПТУН», «САТУРН»).

46.Многоуровневые системы контроля, управления и защиты энергосистем (SCADA) зарубежных и отечественных фирм (ABB, Siemens, НИИ постоянного тока и др.).

47.Согласование микроэлектронных средств защиты с силовым оборудованием энергосистем. Электромагнитная совместимость.

48.Управление приводами выключателей. Приводы масляных выключателей 10-35 кВ.

49.Источники оперативного тока для релейной защиты.

50.Фильтры симметричных составляющих для релейной защиты. Выделение прямой, обратной и нулевой последовательностей сигналов. Примеры.

51.Частотные фильтры для релейной защиты. Фильтры нижних и верхних час­ тот. Полосовые и режекторные фильтры. Примеры.

52.Автоматическое повторное включение (АПВ). Примеры.

53.Автоматическое включение резервного питания (АВР). Примеры.

54.Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) в энергосистемах. Примеры.

55.Управление энергосистемами и системами электроснабжения в нормальных режимах. Телемеханизация и диспетчеризация.

56.История электрификации Вологодской области (по материалам периодиче­ ских и специальных изданий).

57.Особенности выбора уставок и согласования цифровых защит фирмы «Механотроника».

58.Особенности выбора уставок и согласования цифровых защит фирмы «Радиус».

59.Особенности выбора уставок и согласования цифровых защит фирмы ABB.

60.Особенности выбора уставок и согласования цифровых защит фирмы «Экра».

61.Релейная защита на учебной подстанции «Политехническая» кафедры «Электроснабжение» ВоГТУ.

62.Особенности выбора уставок и согласования максимальных токовых защит, выполненных на микроэлектронной и электромеханической элементных базах.

63. Особенности выбора уставок и согласования максимальных токовых защит с зависимыми времятоковыми характеристиками на электромеханической элементной базе.

64.Вторичные электромагнитные (кроме БНТ) и индукционные реле тока (кроме комбинированных РТ-80, РТ-90) и напряжения косвенного действия (РТ-40/х; РН-50, РН-53, РН-54 и т.п.): типы, конструкция, принцип деист вия, область применения, справочные характеристики. Герконовые, магни­ тоэлектрические, поляризованные реле: назначение, достоинства, недостатки

65.Комбинированные токовые реле типов РТ-80, РТ-90 (и их разновидности), электромагнитные токовые реле с быстронасыщающимися трансформато­ рами (РНТ-565, РНТ-566, РНТ-567; ДЗТ-11): назначение, конструкция, принцип действия, справочные характеристики.

66.Реле времени (ЭВ-100, ЭВ-200; РВМ-12, РВМ-13; ВЛ-27, ВЛ-29, ВЛ-37; РВ01, РВ-03), указательные реле: назначение, принцип действия, конструкция область применения, справочные характеристики.

67.Промежуточные реле (РП-11, РП-12; РП-23, РП-24; РП-211-РП-215; Р11- 251-РП-256; РП-321, РП-341; РП-351, РП-352; РМУГ; РЭС8, РЭС22): пизначение, принцип действия, особенности конструкции, справочные данные.

68.Защита предохранителями: принцип действия, область применения, выбор предохранителей (расчёт защиты).

69.Защита автоматическими выключателями: принцип действия, область ис­ пользования, защитные характеристики автоматических выключателей, их выбор, согласование.

70.Резервирование отказов в действии релейной защиты и выключателей.

71.Защита и автоматика вторичных цепей электростанций и подстанций.

1.5. Самостоятельное выполнение контрольной работы и курсового проекта

Контрольная работа и курсовой проект выполняются с целью приобрете­ ния навыков комплексного решения задач построения систем релейной защиты

идругих видов противоаварийной автоматики на объектах электроэнергетики.

Иконтрольная работа, и курсовой проект оформляются в виде расчётнопояснительных записок (РПЗ). В РПЗ следует привести все расчётные формулы

снеобходимыми комментариями и пример расчёта для одного или нескольких рассчитываемых параметров по каждому пункту. Результаты всех расчётов в пределах пункта или раздела (результаты однотипных расчётов) для наглядно сти следует объединять в таблицы. Объёмные результаты расчётов, а также сложные электрические схемы необходимо представить в виде приложении.

При оформлении следует руководствоваться стандартами и методиче­ скими пособиями по оформлению [20].