Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Институт
Энергетический (ЭНИН)
Направление: Электроэнергетика и электротехника – 13.03.02
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕТЕВОЙ АВТОМАТИКИ
Отчёт по лабораторной работе № 2 Вариант 12,13
по дисциплине:
Автоматика управления режимами энергосистем
|
Исполнитель:
|
| ||||
|
студент группы |
5А1Г |
|
Ибраимов К.Т. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Дата сдачи |
|
Руководитель:
|
| ||||
|
преподаватель |
|
|
Абеуов Р. Б. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск – 2015
Цель работы: Исследовать принцип работы автоматики повторного включения (АПВ) ВЛ и автоматики ввода резерва (АВР) на подстанции.
Исходные данные:
|
№ варианта |
12,13 |
|
Длина ВЛ 35 кВ, км Провод марки АС-70 |
85 |
|
Мощность нагрузки Н-1, МВт |
9 |
|
Мощность нагрузки Н-2, МВт |
9 |
|
Время действия релейной защиты воздушной линии, с |
0,04 |
|
Время отключения выключателей воздушной линии и трансформаторов, с |
0,08 |
|
Время действия АПВ, с |
2 |
|
Время действия релейной защиты трансформаторов, с |
0,05 |
|
Уставка по напряжению и время действия защиты минимального напряжения, кВ/с |
0,1/0,5 |
|
Время действия АВР |
1 |
Примечание. Коэффициент мощности нагрузок Н-1 и Н-2 принять равными 0,93
Принципиальная схема электрической сети
Рисунок 1. Принципиальная схема исследуемой электрической сети
Рисунок 2. Схема замещения моделированной электрической сети в программе Mustang.Win
Результаты расчета установившихся режимов:
Нормальный установившийся режим
Моделирование АПВ и АВР:
|
Время |
Действие |
Объяснение |
|
- |
Шунт |
Происходит КЗ в узле 6 |
|
|
Отключить связь |
Процесс работы РЗ, выключателя отключения ВЛ |
|
|
Шунт |
Отключить КЗ в узле 6 одновременно отключить ВЛ |
|
|
Включить связь |
Процесс работы АПВ, выключателя повторно включить ВЛ под напряжением |
Расчет времени последовательности действий в программе при моделировании неуспешного АПВ
|
Время |
Действие |
Объяснение |
|
- |
Шунт |
Происходить КЗ в узле 6 |
|
|
Отключить связь |
Процесс работы РЗ, выключатели отключения ВЛ 6-8 |
|
|
Шунт |
Отключить КЗ в узле 6 одновременно отключить ВЛ 6-8 |
|
|
Включить связь |
Процесс работы АПВ, выключателя повторно включить ВЛ под напряжением |
|
|
Шунт |
Снова происходит КЗ при повторном включении ВЛ 7-9 |
|
|
Отключить связь |
Отключить ВЛ релейной защитой |
|
|
Шунт |
Отключить шунт при отключении ВЛ |
|
|
Включить связь |
Процесс работы защитного снижения напряжения, АВР, выключателя |
Расчет времени последовательности действий в программе при моделировании работы АВР при отключении трансформатора
|
Время |
Действие |
Объяснение |
|
- |
Шунт |
Происходит КЗ в узле 8 |
|
|
Отключить связь |
Процесс работы РЗ, выключателя, отключение трансформатора |
|
|
Шунт |
Отключить КЗ в узле 8 одновременно отключить трансформатора |
|
|
Включить связь |
Процесс работы АВР, секционного выключателя |
Графики изменения во времени параметров при моделировании автоматики:
Моделирование успешного АПВ
На расстоянии, близком к началу ЛЭП (принимаем узел 6), происходит короткое замыкание, которое отключается релейной защитой, через паузу АПВ происходит повторное включение линии, КЗ устранено, линия работает.
Рисунок 3. Изменения во времени активной и реактивной мощностей, передаваемых по ВЛ 35 кВ
Рисунок 4. Изменения во времени токов по ВЛ 35 кВ
Рисунок 5. Изменения во времени напряжений на шинах 10 кВ ПС-2
Исходя из полученных графиков можно сделать вывод: при возникновении на линии неустойчивого короткого замыкания ток, мощность и напряжение на первой СШ-10 кВ. После устранения КЗ и успешном автоматическом повторном включении линии все эти величины принимают прежние значения.
На неповрежденной линии значения I, Р и Q и напряжение на СШ-2 остаются неизменными на всем рассматриваемом промежутке времени.
Моделирование неуспешного АПВ при включении секционного выключателя 10 кВ ПС-2
После повторного включения линии и сохранения КЗ линия отключается, все потребители же, благодаря кольцевой конфигурации сети, питаются через второй трансформатор.
Рисунок 6. Изменения во времени активной и реактивной мощностей передаваемых по ВЛ 35 кВ при включенного секционного выключателя 10 кВ ПС-2
Рисунок 7. Изменения во времени токов по ВЛ 35 кВ при включении секционного выключателя 10 кВ ПС-2
Рисунок 8. Изменения во времени напряжений на шинах 10 кВ ПС-2 при включении секционного выключателя 10 кВ ПС-2
По графику изменения тока по ветвям «ЛЭП-трансформатор» видно, что с момента наступления короткого замыкания до момента его устранения ток значительно возрастает (напряжение уменьшается), так как по второй ветви происходит подпитка точки КЗ, чего не происходит при разомкнутом секционном выключателе. Напряжения во всех рассматриваемых узлах в это время, наоборот, снижаются. После отключения поврежденной линии ток и переток мощности по второй увеличивается примерно в 2 раза, так как вся нагрузка СШ-10 кВ осуществляется теперь через нее.
Моделирование неуспешного АПВ при выключении секционного выключателя 10 кВ ПС-2 и вводе резерва после неспешного АПВ
На ЛЭП вблизи шин 35кВ ПС-1 (приняли узел 6), происходит устойчивое короткое замыкание, которое отключается релейной защитой (время действия РЗ + время отключения выключателей), через паузу АПВ происходит однократное повторное включение линии, КЗ не устранено, снова срабатывает релейная защита. Линия и трансформатор отключены. Для того, чтобы потребители СШ-2 не потеряли питание, по факту исчезновения напряжения в этом узле по сигналу ЗМН происходит АВР - включение связи 10-11, соответственно.
Рисунок 9. Изменения во времени активной и реактивной мощностей, передаваемых по ВЛ 35 кВ при выключенного секционного выключателя 10 кВ ПС-2
Рисунок 10. Изменения во времени токов по ВЛ 35 кВ при выключенного секционного выключателя 10 кВ ПС-2
Рисунок 11. Изменения во времени напряжений на шинах 10 кВ ПС-2 при выключенного секционного выключателя 10 кВ ПС-2
Исходя из полученных графиков можно сделать вывод: при возникновении на линии неустойчивого короткого замыкания ток, мощность по поврежденной линии снижается до нуля, и вследствие неуспешного АПВ не восстанавливаются.
На неповрежденной линии значения I, Р и Q остаются неизменными до ввода резерва, а после увеличиваются примерно в 2 раза, вследствии того, что теперь все потребители питаются от второй СШ-10 кВ.
Напряжение на первой СШ-10 кВ, питающейся через поврежденную линию, в момент КЗ снижается до нуля, на второй - остается неизменным до срабатывания АВР. В момент срабатывания АВР СШ приобретают одинаковое напряжение (между ними включается связь), чуть ниже, чем на второй СШ до КЗ, ввиду увеличения потока мощности и, соответственно, падения напряжения.
Моделирование АВР
С использованием цифровой модели исследуемой электрической сети выполнено моделирование автоматики ввода резерва на шинах 10кВ ПС-2, действующей при трёхфазном коротком замыкании на вводах трансформатора по факту отключения его действием релейной защиты.
Рисунок 12. Изменения во времени активной и реактивной мощностей, передаваемых по ВЛ 35 кВ
Рисунок 13. Изменения во времени токов по ВЛ 35 кВ
Рисунок 14. Изменения во времени напряжений на шинах 10 кВ ПС-2
Исходя из полученных графиков можно сделать вывод: в момент возникновения на вводах трансформатора КЗ ток (и перетоки мощностей) через питающую этот трансформатор линию резко возрастает (происходит подпитка точки КЗ). Напряжение на СШ-2 снижается до нуля, пока не сработало АВР. После срабатывания релейной защиты по факту исчезновения напряжения на СШ-2 ЗМН подает сигнал на включение секционного выключателя. На СШ-2 напряжение восстанавливается, обе шины питаются через ВЛ-1 и Т-1, падение напряжения в которых увеличиваются ввиду возрастания перетока мощностей через них.