Расчет и проектирование теплоэлктроцентрали (ТЭЦ) 400 МВт

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Содержание
• Аннотация
• Введение
• 1. Выбор основного оборудования
• 1.1 Выбор генераторов
• 1.2 Выбор блочных трансформаторов
• 1.3 Выбор трансформаторов связи
• 2. Выбор трансформаторов собственных нужд
• 3. Выбор схем распределительных устройств всех напряжений
• 3.1 Схема РУВН 110 кВ
• 3.2 Схема ГРУ
• 4. Выбор выключателей
• 4.1 Выбор выключателей на РУВН-110 кВ
• 4.2 Выбор выключателей на ГРУ, цепь ввода генератора 63МВт
• 5. Выбор разъединителей
• 5.1 Выбор разъединителей на РУВН-110кВ
• 5.2 Выбор разъединителей на ГРУ, цепь ввода генератора 63МВт
• 6. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения
• 6.1 Выбор трансформаторов тока на РУВН-110кВ
• 6.2 Выбор трансформаторов тока на РУ-10кВ
• 6.3 Выбор сборных шин и ошиновки на ОРУ-110кВ
• 7. Выбор трансформаторов напряжения
• 7.1 Выбор трансформаторов напряжения на РУВН-110кВ
• 7.2 Выбор трансформаторов напряжения для РУ 10кВ
• 8. Расчет токовой отсечки линии 110 кВ
• 8.2 Определение расчетных токов КЗ первого комплекта защиты
• 8.3 Определение расчетных токов КЗ второго комплекта защиты
• 9. Расчет защиты нулевой последовательности от однофазных КЗ на землю линии 110 кВ
• 9.1 Расчет первой ступени первого комплекта защиты нулевой последовательности
• 9.2 Расчет второй ступени первого комплекта защиты нулевой последовательности
• 9.3 Расчет четвертой ступени первого комплекта (1) защиты нулевой последовательности
• 10. Защита генератора
• 10.1 Продольная дифференциальная токовая защита генератора
• 10.2 Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита генератора
• 10.3 МТЗ с пуском минимального напряжения для защиты от внешних коротких замыканий
• 10.4 Ступенчатая токовая защита обратной последовательности от внешних К.З. и несимметричных перегрузок
• 10.5 Защита напряжения нулевой последовательности от замыканий на землю на стороне генераторного напряжения
• 10.6 Защита от внешних К.З. на землю в сети с большим током замыкания на землю
• 10.7 Максимальная токовая защита от симметричных перегрузок
• 10.8 Защита от перегрузки ротора генератора
• 10.9 Защита от замыкания на землю в 2-х точках цепи возбуждения
• 10.10 Устройство автоматического гашения поля генератора (АГП)
• Список литературы

Аннотация

В данном курсовом проекте рассчитываем и проектируем ТЭЦ 400 МВт.

В соответствии с заданием на курсовой проект произвели выбор основного оборудования: генераторов, блочных трансформаторов и трансформаторов связи.

Затем произвели расчёт токовой отсечки и токовой защиты нулевой последовательности линии W5. Также произвели расчёт релейной защиты генератора, работающего на сборные шины.

На основе выбранных схем РУ была сделана полная принципиальная схема станции и схема РЗА генератора, работающего на сборные шины.

теплоэлектроцентраль генератор трансформатор замыкание

Введение

В электрической части энергосистем могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций и подстанций, линий электропередачи и электроустановок потребителей электроэнергии.

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу.

Релейная защита осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов электростанций энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений релейная защиты должна выявить поврежденный участок и отключить его от энергосистемы, воздействуя на соответствующие специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов релейная защита также должна выявлять их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима, либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры к ликвидации ненормального режима.

В современных энергетических системах значение релейной защиты особенно возрастает в связи с бурным ростом мощностей энергосистем, объединением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств. Характерным для современных энергосистем является развитие сетей высокого и сверхвысокого напряжения, с помощью которых производится объединение энергетических систем и передача больших потоков электрической энергии от мощных электростанций к крупным центрам потребления.

В России строятся крупнейшие тепловые, гидравлические и атомные электростанции, увеличивается мощность энергетических блоков. Соответственно растет мощности электрических подстанций, усложняется конфигурация электрических сетей и повышается их нагрузка.

Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к ее быстродействию, чувствительности и надежности.

В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты для дальних линий электропередач сверхвысокого напряжения, для крупных генераторов, трансформаторов и энергетических блоков. Совершенствуются способы резервирования отказа защит и выключателей. Все более определенной становится тенденция отказа от электромеханических реле и переход на статические, бесконтактные системы.

Широкое распространение в связи с этим получает применение в устройствах релейной защиты полупроводниковых приборов, микросхем и микропроцессоров. Используются ЭВМ для расчета уставок защиты, поскольку такие расчеты в современных энергосистемах очень трудоемки и занимают много времени.

1. Выбор основного оборудования

1.1 Выбор генераторов

Генераторы выбираем серии Т3В - 63 - 2, и серии ТЗВ-220-2 Т

Серия турбогенераторов Т3В с полным водяным охлаждением взрыво- и пожаробезопасна, так как не содержит масла и водорода. Внутренний объем генератора заполнен под небольшим избыточным давлением воздухом , циркулирующим через осушительную установку. Основной особенностью этой серии является «самонапорная» система охлаждения ротора, которая позволяет существенно снизить давление циркулирующей в роторе воды. Это исключает разгерметизацию ротора, а следовательно, повышает надежность работы.

Турбогенераторы Т3В отличаются доступностью внутренних элементов для осмотра и ремонта из-за большого числа люков в обшивке, просторных концевых частей корпуса статора, отсутствие жестких требований к герметичности корпуса. Они по всем параметрам соответствуют мировому уровню, а по ряду характеристик (КПД, устойчивость, запасы мощности, безопасность, простота обслуживания) превосходит его.

Таблица 1.1 Технические данные генераторов

Тип генератора	Рн.г. МВт	Sном МВ*А	Cos ц	Uн кВ	Xd'' о.е	Сист. возб.
Т3В-63-2	63	78,75	0,8	10,5	0,153	Тир.
Т3В-220-2	220	258,82	0,85	15,75	0,191	Тир.

1.2 Выбор блочных трансформаторов

Условия выбора блочных трансформаторов:

1) U_н,вн U_уст

2) U_н,нн = U_н,г

3) S_н,т S_бл.тр

Найдем реактивную мощность генератора Q, МВАр:

Q = Р ,

где Р - номинальная мощность генератора, МВт. Паспортные данные.

cos - коэффициент мощности генератора.

Q_{нг 220}= 220 = 136,34 МВАр

Расход активной и реактивной мощности на собственные нужды Р , МВт и Q , МВАр:

Р =,

где n% - процентный расход на собственные нужды, зависит от вида топлива и мощности генератора, для угля n% = 6,8.

Р_{сн 60} = = 14,96 МВт

Q = ,

Q_{сн 220} = = 9,27 МВАр

Мощность проходящая через блочный трансформатор S, МВА:

S_бл = ,

S_{бл 220} = = 241,22 МВА

Выбираем трансформатор:

В блоке с генератором Т3В-220-2 подходит трансформатор типа ТДЦ-250000/110

1) 121 кВ > 110кВ

2) 15,75 кВ = 15,75 кВ

3) 250 МВА > 241,22 МВА.

1.3 Выбор трансформаторов связи

Трансформаторы связи выбирают по условиям:

1) U_н.вн U_уст

2) U_н.нн U_гру

3) 2S_нт S_тр.св

Определим суммарную активную мощность собственных нужд на ГРУ , МВт:

= ,

где - активная суммарная мощность генераторов работающих на ГРУ, МВт.

==189 МВт

= = 12,86 МВт

Найдём суммарную реактивную мощность генераторов работающих на шины ГРУ :

= ,

= = 141,75 МВАр

Определим суммарную реактивную мощность собственных нужд на ГРУ , МВАр

= ,

= = 9,94 МВАр

P =110 МВт

P = 94 МВт

Q = P ,

где сos - коэффициент мощности потребляемой нагрузки с шин ГРУ.

Q = 94 =48,16 МВАр

Рассчитаем мощность проходящую через трансформаторы S_т, МВА:

2S_т = ,

2 S_т =117,24 МВА,

1) 115 кВ > 110 кВ

2) 10,5 кВ > 10 кВ

3) 63 МВА > 58,62 МВА

Выбираем трансформатор связи типа: ТРДЦН-63000/110.

Выбираем трансформаторы на ПС:

1) U_н.вн U_уст.вн

2) U_н.нн U_уст.нн

3) S_нт S_ф.т

S_ф.т = 0,7 S_max =0,7

S_ф.т1 = 0,7 S_max =0,7 =21,34

S_ф.т2 = 0,7 S_max =0,7 =21,22

1) 115 110 кВ

2) 10,5 10 кВ

3) 25 21,34 22,22 МВА

Для обоих ПС подходит трансформатор типа ТРДН-25000/110.

2. Выбор трансформаторов собственных нужд

Трансформаторы собственных нужд в блочной части выбираются по условиям:

1)

2) кВ

3)

МВА ,

Для генератора Т3В-220-2 принимаем трансформатор типа: ТРДНС- 25000/35

1) 35 кВ = 15,75 кВ

2) 6,3 кВ = 6,3 кВ

3) 25 МВА > 17,59 МВА .

Трансформаторы собственных нужд в неблочной части выбираются по условиям:

1)

2) кВ

3)

Определим мощность проходящую через трансформатор собственных нужд , МВА.

Р =,

Р_{сн 63} = = 4,28 МВт

Q = ,

Q_{сн 63} = = 3,21 МВАр

,

где n - количество рабочих секций

к - количество секций СН запитываемых с одной секции ГРУ

МВА

Подходит трансформатор типа:

ТМ-6300/10

1) 10,5 кВ=10,5 кВ

2) 6,3 кВ=6,3 кВ

3) 6,3 МВА > 5,35 МВА

Так же на ТЭЦ предусматривается резервные ТСН, которые должны быть такими же как и самый мощный рабочий включая блочную часть.

Принимаем резервные ТСН: ТРДНС- 25000/35

Резервный трансформатор подключаем к низкой обмотки трансформатора связи до выключателя.

В цепи резервного трансформатора со стороны шин предусматривается выключатель.

Таблица 1.2 Технические данные трансформаторов

Тип трансф.	Sнт, МВА	Uн, кВ	Потери, кВт	Uкз , %
		ВН	НН	Рхх	Ркз
ТДЦ 250000/110	250	121	15,75	200	640	10,5
ТРДЦН 63000/110	63	115	10,5	59	260	10,5
ТРДН 25000/110	25	115	10,5	27	120	10,5
ТРДНС- 25000/35	25	35	6	25	115	10,5
ТМ-6300/10	6,3	10	6,3	7,4	46,5	7,5

3. Выбор схем распределительных устройств всех напряжений

3.1 Схема РУВН 110 кВ

Для РУВН-110 кВ выбираем схему с двумя рабочими и одной обходной системами шин с одним обходным и с одним шиносоединительными выключателями. Эта схема применяется при числе присоединений до 14, в данном случае на РУ-110кВ 9 присоединений (1 блочный трансформатор, 2 трансформатора связи и 6 системных линий) .

Схема РУ:

3.2 Схема ГРУ

На генераторное распределительное устройство применим трех секционированную системную сборных шин. Шины ГРУ секционируются по количеству генераторов.. Для ограничения токов которого замыкания на шинах в цепи секционного выключателя применяются секционные реакторы.

4. Выбор выключателей

4.1 Выбор выключателей на РУВН-110 кВ

Условия выбора выключателей:

1) U_Н,ВЫКЛ U_УСТ ;

2) I_Н,ВЫКЛ I_{НОМ.ЦЕПИ} ;

3) I_Н,ВЫКЛ I_MAX.ЦЕПИ.

I_{НОМ.ЦЕПИ} =,

где S_НОМ -мощность проходящая через присоединение генератор-трансформатор.

I_{НОМ.ЦЕПИ} =,

I_MAX.ЦЕПИ = I_{НОМ.ЦЕПИ} =1,266кА

Выбираем элегазовый выключатель ВГБУ-110

1) 110кВ=110кВ;

2) 2000А>1266А;

3) 2000А>1266А.

Выбираем секционный реактор

1) U_Н,LR U_УСТ ;

2) I_Н,LR I_MAX ;

I_MAX=

1) 10кВ 10кВ ;

2) 4кА 3,031кА;

Выбираем реактор РГБД-4000-0,18УЗ.

4.2 Выбор выключателей на ГРУ, цепь ввода генератора 63МВт

Наибольший ток нормального режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности P_НОМ, при номинальном напряжении и cos

I_{НОМ.ЦЕПИ} =,

где P_НОМ - номинальная активная мощность генератора.

I_{НОМ.ЦЕПИ} =

Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима определяется при условии работы генератора при снижении напряжения на 5%

I_MAX.ЦЕПИ =

I_MAX.ЦЕПИ =

Выбираем выключатель HGI-2

Генераторный выключатель HGI-2. Производства ABB подходит как для замены, так и для модернизации оборудования на уже существующих электростанциях. Конструкция представляет собой три полюса, смонтированной на общей раме, с установленным на ней пружинно-гидравлическим приводом, элементами контроля и управления.

1) 17,5кВ>10кВ;

2) 6300А>4330А;

3) 6300А>4558А.

5. Выбор разъединителей

Разъединители выбираются по условиям:

1) U_Н.РАЗU_УСТ

2) I_Н.РАЗI_Н.ЦЕПИ

3) I_Н.РАЗI_MAX.ЦЕПИ

5.1 Выбор разъединителей на РУВН-110кВ

Выбираем разъединитель РГ-126-1600УХЛ1

1) 110кВ=110кВ

2) 1600А>1266А

3) 1600А>1266А

5.2 Выбор разъединителей на ГРУ, цепь ввода генератора 63МВт

Выбираем разъединитель РРЧЗ-1а-20/6300МУ3

1) 20кВ>10кВ;

2) 6300А>4330А;

3) 6300А>4558А

6. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Трансформаторы тока выбираются по условиям:

1) U_Н.ТАU_УСТ;

2) I_1Н.ТАI_{НОМ.ЦЕПИ};

6.1 Выбор трансформаторов тока на РУВН-110кВ

Трансформаторы тока устанавливаются на каждом выключателе. Выбираем трансформатор тока ТВ - 110-ІІ-2000/5-У2,ХЛ2, встроенный в выключатель.

6.2 Выбор трансформаторов тока на РУ-10кВ

1) 10кВ=10кВ;

2) 5000А>4330 А.

Выбираем трансформатор тока ТШЛ-10-У3.

6.3 Выбор сборных шин и ошиновки на ОРУ-110кВ

В РУ-110кВ применяются гибкие шины, выполненные проводами АС.

Сечение гибких шин и токопроводов выбирается по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, то есть по току наиболее мощного присоединения (в данном случае по блочному трансформатору ТДЦ-250000/110).

==1266 А

Выбираем для 0РУ-110кВ сталеалюминевые провода марки АС-95/16.Принимаем четыре провода.

q=4*95=380мм2;

d=4*16=64 мм2;

=4*330=1320А;

Расстояние между фазами D=300см. Фазы расположены горизонтально.

7. Выбор трансформаторов напряжения

7.1 Выбор трансформаторов напряжения на РУВН-110кВ

Трансформаторы напряжения выбирают только по номинальному напряжению.

U_ном=110кВ

Выбрали трансформатор серии НКФ - 110-83ХЛ1.

Т а б л и ц а 7.1 - Технические данные трансформатора НКФ-220-58 У1

Тип	Uном	Sном, ВА в классе точности	Smax, ВА
	ВН, кВ	НН, В	0,2	0,5	1	3
НКФ - 110-83ХЛ1	110	126/v3	200	400	600	1200	2000

7.2 Выбор трансформаторов напряжения для РУ 10кВ

Трансформаторы напряжения выбирают только по номинальному напряжению.

Выбрали трансформатор серии ЗНОЛ-10 (трансформатор напряжения, заземленный, однофазный, с литой изоляцией).

Т а б л и ц а 7.2 - Технические данные трансформатора ЗНОЛ-10

Тип	Uном	Sном, ВА в классе точности	Smax, ВА
	ВН, кВ	НН, В	0,2	0,5	1	3
ЗНОЛ-10			50	75	150	300	630

8. Расчет токовой отсечки линии 110 кВ

Для расчета токовой отсечки необходимо схему замещения прямой последовательности преобразовать относительно расчетной линии (Л5).

При преобразовании схемы не учитываются сопротивления тупиковых подстанций, так как они не будут подпитывать точку короткого замыкания (трёхфазного).

Путем постепенного преобразования схема замещения приводится к наиболее простому виду так, чтобы расчетная линия была связана с энергосистемами через одно сопротивление.

Рассчитаем сопротивления элементов схемы замещения.

Рисунок 8.1 - Схема замещения

Рисунок 8.2 - Схема замещения



Рисунок 8.3 - Схема замещения

Рисунок 8.4 - Схема замещения



Рисунок 8.5 - Схема замещения

Для расчета токовой отсечки параллельная линия Л6 отключается.

Рисунок 8.6 - Схема замещения для ТО

На линиях с двух сторонним питанием отсечка устанавливается с обеих сторон. Для расчета нужно знать, как изменяется ток КЗ по линии от системы 1 и от системы 2.

Селективность отсечки достигается отстройкой от 3^х режимов:

1 от максимального тока КЗ в конце линии

для первого комплекта - это ток;

для второго комплекта - это ток ;

2 отстройка от тока КЗ за спиной защиты

для первого комплекта - это ток ;

для второго комплекта - это ток;

3 отстройка от качаний. качание , - это ненормальный режим, возникающий на линиях с 2^х сторонним питанием после отключения КЗ на смежном участке. При этом ток периодически увеличивается и уменьшается.

Расчетным для определения тока срабатывания отсечки является наибольший из трех токов.

8.2 Определение расчетных токов КЗ первого комплекта защиты

Расчетные токи КЗ определяются по формулам

,

,

,

.

где I_Б - базовый ток, А;

S_Б - базовая мощность, МВА;

U_СР.КЗ - среднее напряжение в точке КЗ, кВ;

Х_экв1 ,Х_экв2, Х_Л3 - сопротивления прямой последовательности.

;

;

;

.

Определяется ток срабатывания токовой отсечки того комплекта защит, который установлен со стороны Х_экв1 , это первый комплект защит.

Ток срабатывания отсечки I_сз1, А, отстраивается от максимального тока - тока

,

где К_отс -коэффициент отстройки,

К_отс =1,3,

.

Рассчитываются ток КЗ в начале линии

;

Проверка чувствительности защиты

Проверка чувствительности защиты при КЗ в начале линии осуществляется по формуле

,

что больше допустимого К_ч =1,2.

Токовая отсечка первого комплекта защиты по чувствительности проходит.

8.3 Определение расчетных токов КЗ второго комплекта защиты

Расчетные токи КЗ определяются по формулам

,

,

где S_Б - базовая мощность, МВА;

U_СР.КЗ - среднее напряжение в точке КЗ, кВ;

Х_экв1 ,Х_экв2, Х_Л3 - сопротивления прямой последовательности.

- сопротивления прямой последовательности.

;

;

.

Определяется ток срабатывания токовой отсечки того комплекта защит, который установлен со стороны Х_экв2 , это второй комплект защит.

Ток срабатывания отсечки I_сз2, А, отстраивается от максимального тока - тока

,

где К_отс -коэффициент отстройки,

К_отс =1,3,

.

Рассчитываются ток КЗ в начале линии



;

Проверка чувствительности защиты

Проверка чувствительности защиты при КЗ в начале линии осуществляется по формуле

,

что меньше допустимого К_ч =1,2.

Защита не чувствительна. Применяем блокировку при качании. Тогда отстраиваемся от максимального тока - тока

что больше допустимого К_ч =1,2.

Токовая отсечка первого комплекта защиты по чувствительности проходит.

9. Расчет защиты нулевой последовательности от однофазных КЗ на землю линии 110 кВ

Для защиты линий от КЗ на землю (однофазных и двойных замыканий на землю) применяется защита, реагирующая на ток и мощность нулевой последовательности. Необходимость специальной защиты от КЗ на землю объясняется тем, что этот вид повреждений является преобладающим, и защита, включаемая на ток и напряжение нулевой последовательности, осуществляется более просто и имеет ряд преимуществ по сравнению с токовой защитой, реагирующей на фазные токи.

Защита нулевой последовательности выполняется в виде токовых максимальных защит и отсечек как простых, так и направленных.

В проекте защита нулевой последовательности выполнена 3^Х ступенчатой.

Схема замещения нулевой последовательности изображена на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 -Схема замещения нулевой последовательности

Расчет сопротивлений нулевой последовательности

Сопротивление энергосистем определяем по формуле

Х_ос =2Х_экв1 ;

где Х_экв -сопротивление системы прямой последовательности.

Х_оэкв1 = Х₁2 = 20,75 = 1,5;

Х_оэкв1 = Х₂2 = 20,55 = 1,1.

Сопротивление линий (для двух параллельных) определяется по формуле

Х_ол=3Х_л,

где Х_л -сопротивление линии прямой последовательности.

Х_ол1= Х_0л2 = Х_0л3 = Х_0л4 =33,02 = 9,06;

Х_ол5 = Х_ол6=32,42 = 7,26;

Х_ол7 = Х_ол8=31,81 = 5,43.

Сопротивление трансформаторов определяется по формуле

,

Преобразуем схему замещения нулевой последовательности относительно линии Л5.

Рисунок 9.2 - Преобразование схемы замещения нулевой последовательности

Рисунок 9.3 - Схема замещения нулевой последовательности

9.1 Расчет первой ступени первого комплекта защиты нулевой последовательности

Первая ступень земляной защиты отстраивается от тока КЗ на землю на шинах противоположной подстанции.



Рисунок 9.4 -Схема замещения

0,5; 2,42; 1,45 - сопротивления прямой последовательности в относительных единицах, берутся из предыдущих преобразований для расчета токовой отсечки.

0,3; 7,26; 1,93 - сопротивления нулевой последовательности в относительных единицах.

Расчет суммарного тока КЗ на землю в точке А , производится по формуле

,

где - результирующие сопротивления прямой и нулевой последовательности.

Они определяются по следующим формулам

А.

А.

Расчет суммарного тока КЗ на землю в точке К2 , А, производится аналогично расчету тока

А.

т.к 3I₀ на шинах Б меньше чем на шинах А второй комплект защит выполняется направленной.

Определяем ток срабатывания ,А, первой ступени первого комплекта зашиты

где К_ОТС- коэффициент отстройки, принимается 1,3.

Первый комплект защиты от замыканий на землю выполняется не направленным.

Определяется ток срабатывания ,А, первой ступени второго комплекта

=

Определяются токи за спиной защиты по формулам

Осуществляется проверка чувствительности по формуле

,

Что больше допустимого К_Ч 1,5.

9.2 Расчет второй ступени первого комплекта защиты нулевой последовательности

Для расчета второй ступени первого комплекта (1) необходимо рассчитать первую ступень четвертого комплекта (4) и пятого комплекта (5).

Определяется первая ступень четвертого комплекта (4) защиты

Для расчета первой ступени пятого комплекта (5) защиты преобразуем расчетную схему прямой и нулевой последовательности относительно линии 2.

Для преобразования схемы прямой последовательности частично используем предыдущие преобразования, из расчетов токов коротких замыканий.

Схема замещения прямой последовательности

Рисунок 9.5 - Схема замещения прямой последовательности

Рисунок 9.6 - Схема замещения нулевой последовательности

1,71; 1,81; 0,55 - сопротивления прямой последовательности в относительных единицах.

3,93; 5,443; 0,87 - сопротивления нулевой последовательности в относительных единицах.

Находятся суммарные сопротивления прямой и нулевой последовательности в точке К3 по формулам

.

Определяется суммарный ток ,А, протекающий по линии при КЗ в точке К3 по формуле

А.

Определяется ток 3I_0ЛВ, А, протекающий по линии 7 при КЗ в точке К3 по формуле

А.

Ток срабатывания первой ступени комплекта (5) отстраивается от выше найденного тока

А.

Для расчета второй ступени первого комплекта (1) защиты необходимо ее согласовать с первой ступенью четвертого (4) и пятого (5) комплектов.

а) Согласование второй ступени первого комплекта (1) линии 5 с первой ступенью четвертого комплекта (4) линии 6. Согласование производится при каскадном отключении линии 6.

Рисунок 9.7

Определяется ток срабатывания защиты ,А, второй ступени первого комплекта (1) по формуле

,

где К_С- коэффициент согласования, принимается равным 1,1;

К_Т1-4- коэффициент токораспределения.

Коэффициент токораспределения К_Т1-4 находится по формуле

,

б) Согласование второй ступени первого комплекта (1) линии 5 с первой ступенью пятого комплекта (5) линии 7.



Рисунок 9.8

Проверка чувствительности второй ступени первого комплекта (1)

Выбирается максимальный ток срабатывания защиты

.

Рассчитывается коэффициент чувствительности по формуле

1,5,

1,5

Следовательно, по чувствительности вторая ступень комплекта (1) проходит.

Проверка необходимости третей ступени первого комплекта (1)

Проверка чувствительности второй ступени при КЗ на шинах Б, в самых неблагоприятных условиях:

Рисунок 9.9

,

что больше допустимого К_Ч 1,5.

Следовательно, третья ступень не нужна.

9.3 Расчет четвертой ступени первого комплекта (1) защиты нулевой последовательности

Четвертая ступень земляной защиты, отстраивается:

- от тока небаланса I_нб, А, в 0-проводе трансформатора тока при трехфазном КЗ за трансформатором подстанции;

- от тока небаланса в 0-проводе трансформатора тока при трехфазном КЗ за трансформатором подстанции;

Отстройка от тока небаланса в 0-проводе ТА при трехфазном КЗ за трансформатором подстанции

Рисунок 9.10

,

,

,

К_нб - коэффициент небаланса, принимается 0,05;

К_ОТС - коэффициент отстройки, принимается 1,25.

Проверка чувствительности четвертой ступени при КЗ в конце линии 7

Рисунок 9.11

Коэффициент чувствительности определяется по формуле

1,2,

Для определения тока 3I_0Л5 необходимо найти суммарный ток КЗ в точке К4 и коэффициент токораспределения по линии 5.

Определяются сопротивления в точке КЗ К4

Находится суммарный ток однофазного тока КЗ в точке К4 по формуле

Находится ток, протекающий по линии 7, по формуле

Находится ток, линий 5 и 6 путем токораспределия

Находится ток, протекающий по линии 5

Находим коэффициент чувствительности

1,2.

Четвертая ступень земляной защиты по чувствительности проходит.

10. Защита генератора

На генераторе в соответствии с Правилами устройств электроустановок предусматриваются следующие защиты:

а)от многофазных коротких замыканий в обмотке статора генератора и на его выводах - отдельная продольная дифференциальная токовая защита генератора;

б)от коротких замыканий между витками одной фазы в обмотке статора генератора - односистемная поперечная дифференциальная токовая защита ;

в)от внешних симметричных коротких замыканий и для резервирования основных защит - максимальная токовая защита с пуском минимального напряжения, устанавливаемая в начале генератора;

г)от внешних несимметричных коротких замыканий и несеммитричных коротких перегрузок - ступенчатая токовая защита обратной последовательности с сигнальным элементом, устанавливаемая в начале генератора;

д)от замыканий на землю - защита напряжения нулевой последовательности;

е)от симметричных перегрузок генератора - максимальная токовая защита с использованием тока одной фазы;

ж)от перегрузки ротора турбогенератора - защита, реагирующая на повышение напряжения ротора;

з)от замыканий на землю в двух точках цепи ротора турбогенератора - токовая защита с четырехплечим мостом;

10.1 Продольная дифференциальная токовая защита генератора

Защита осуществляется с помощью реле типа РНТ-565 с насыщающимися трансформаторами тока. Защита предусмотрена в 3-х фазном 3-х релейном исполнении.

P=63 МВт

Uном=10,5 кВ

х_d''=0,153

cosц=0,8

-намагничивающая срабатывания реле =100 А

Принимается

10.2 Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита генератора

Защита от коротких замыканий между витками одной фазы в обмотке статора выполняется с помощью реле тока, приложенного к ТА, установленному в соединении между нейтралями параллельных ветвей обмотки статора. В целях повышения надежности КА присоединяется к трансформатору тока через фильтр предотвращающий попадание в реле внешних гармоник ( реле типа РТ-40/Ф ). Защита выполняется без выдержки времени.

Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального тока небаланса.

С учетом отсутствия тока в нейтрали в нормальных условиях коэффициент трансфрмации ТА выбирается по условию:

Принимаем трансформатор тока типа ТЛ-10 с коэффициентом трансформации

Ток срабатывания реле

10.3 МТЗ с пуском минимального напряжения для защиты от внешних коротких замыканий

Защита устанавливается со стороны генераторного напряжения и выполняется при помощи реле тока РТ-40 и реле напряжения РН-54, подключаемого к трансформатору напряжения в цепи генератора.

а)Ток срабатывания защиты:

где: = 1,1 1,2 - коэффициент надежности

= 0,80- Коэффициент возврата реле РТ-40

- номинальный ток генератора

Устанавливается реле тока РТ-40/10.

б)Напряжение срабатывания минимального реле напряжения, включаемого на между фазное напряжение, определяется, исходя из условия обеспечения возврата реле после отклонения внешнего К.З. ориентировочно можно принять:

Чувствительность защиты определяется по току К.З. в конце зоны резервирования

Где - междуфазное напряжение в месте установки защиты при металлическом 3-х фазном К.З. на стороне 121 кВ тр. реле

т.е, зашита достаточно чувствительна.

10.4 Ступенчатая токовая защита обратной последовательности от внешних К.З. и несимметричных перегрузок

На генераторах с непосредственным охлаждением обмоток устанавливается ступенчатая токовая защита обратной последовательности. Защита выполняется с использованием 2-х устройств фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-7/1 и с дополнительным токовом реле РТ-40 и имеет 4 отключающих ступени и 1 ступень действующую на сигнал.

а) Первая ступень защиты, предназначенная для ликвидации К.З. на выводах генератора блока, выполняется на дополнительном токовом реле РТ- 40/0,6

б) Вторая ступень защиты, предназначенная для действия при К.З. за трансформатором, выполняется на грубом элементе устройства РТФ-7/1, к которому подключено дополнительное токовое реле.

Уставки по току 1 и 2 ступеней выполняется так, чтобы при 2-х фазном К.З. соответственно на выводах генератора и за трансформатором блока в условиях сверхпроводного режима обеспечивалось действие защиты с коэффициентом надежности не ниже 1,2.

Для генератора в соответствии с эксплуатационным циркуляром рекомендуются следующие уставки 1 и 2 ступеней.

1 ступень

2 ступень

Выдержки времени 1 и 2 ступеней должны устанавливать равными допустимой для генератора длительности 2-х фазного К.З., определенной с учетом переходного режима соответственно при повреждениях на выводах генератора и за трансформатором в случае работы на К.З. генератора, отключенного от сети, когда токи обратной последовательности в его статоре имеют наибольшее значение.

в) Третья ступень защита, предназначенная для отклонения удаленных несимметричных К.З., а также для отключения несимметричных режимов, выполняется на грубом элементе устройства РТФ-7/1, используется без дополнительного токового реле.

Уставки 3 ступени по току и времени для генератора принимаются равными и

г) Четвертая ступень, предназначенная для защиты генератора от несимметричных режимов, выполняется на чувствительном элементе устройства РТФ-7/1,к которому подключено дополнительное реле, сигнализация возникновения несимметричного режима выполняется на чувствительном элементе устройства РТФ-7/1, используемого без дополнительного токового реле.

Уставка 4 ступени по току выбрана равной из расчета обеспечения времени, необходимого персоналу для устранения несимметрии или разгрузки генератора при действии сигнализации о несимметричной перегрузке не менее 3 мин.

Уставка 4 ступени по времени для генераторов выбрана равной 40 сек.

Уставки по времени на проскальзывающих контактах реле времени 2,3,4 ступеней должны быть не менее 0,3-0,5 сек меньше уставок этих ступеней, выполненных на упорных контактах этих реле времени.

Уставка по току сигнального элемента принимается равной

10.5 Защита напряжения нулевой последовательности от замыканий на землю на стороне генераторного напряжения

Зашита от К.З. на землю на стороне генераторного напряжения выполняется в виде защиты напряжения нулевой последовательности и предусматривается с действием на сигнал с выдержкой времени.

Зашита выполняется с помощью реле типа РН-53/60Д, присоединенного к трансформатору напряжения, соединенного в разомкнутый треугольник.

В схеме предусмотрен вольтметр, предназначенный для ориентировочного выявления места К.З. на землю и для периодического замера напряжения небаланса в нормальном рабочем режиме.

10.6 Защита от внешних К.З. на землю в сети с большим током замыкания на землю

Защита предназначена для резервирования отключения К.З. на землю на стороне трансформатора, примыкающей к сети с большим током замыкания на землю.

Защита подключается к ТА, встроенным со стороны нейтрали силового трансформатора и действует на отключение выключателя блока.

Защита имеет специальное исполнение, обеспечивающее возможность работы трансформаторов на станции как с заземленной так и с незаземленной нейтралью. Принята схема с суммарной токовой защитой нулевой последовательности, как обладающая относительно большой чувствительностью, и по аналогии с защитами, установленными на существующих трансформаторах связи. Пуск защиты, действующей на отключение блока при работе его трансформатора с незаземленной нейтралью, обеспечивается путем подачи оперативного тока на общую для всех защит станции шину при действии токовых защит нулевой последовательности трансформаторов, работающий с заземленной нейтралью.

Ток срабатывания защиты выбирается из условия согласования по чувствительности с защитами линий, отходящих от шин 110 кВ.

Ввиду отсутствия проекта защиты линии 110 кВ выбор уставок токовой защиты нулевой последовательности от замыканий на землю в записке не приводится.

10.7 Максимальная токовая защита от симметричных перегрузок

МТЗ от симметричных перегрузок выполнена с использованием тока одной фазы и действует на сигнал времени. Защита выполняется при помощи реле РТ- 40 и устанавливается со стороны генератора.

Ток срабатывания защиты:

= 1,05 - коэффициент надежности

= 0,8 - Коэффициент возврата

Вторичный ток срабатывания защиты

Реле РТ-40/10

10.8 Защита от перегрузки ротора генератора

Для ограничения форсировки возбуждения во всех случаях, когда возможные перегрузки ротора превышают допустимые, предусмотрена защита с реле, включенным через делитель напряжения и контролирующим напряжение ротора.

В качестве пускового органа используется реле PH 53/400. Защита должна быть постоянно включена при работе как в основном, так и в резервном возбуждении.

С первой выдержкой времени защита действует на снятие форсировки. С основной - на отключение выключателя блока, на отключение АГП и на останов турбины. Уставка срабатывания реле напряжения с учетом коэффициента возврата и надежности и с учетом допустимой в условиях эксплуатации перегрузки ротора, принимается порядка:

- номинальный ток ротора,

- сопротивление обмотки ротора в горячем состоянии при длительно допустимой максимальной температуре.

, ,

и определяются по справочнику

Конечная выдержка времени действия защиты, с которой происходит отключение выключателя генератора и гашения его поля, для генератора принимается равной 30 сек. Выдержка времени на проскальзывающем контакте реле времени, с которой защита действует на ограничение форсировки 25 сек.

10.9 Защита от замыкания на землю в 2-х точках цепи возбуждения

Устройство защиты предназначено для действия на отключение турбогенератора при К.З. на землю (корпус) в 2-х точках цепи возбуждения. Защита предусматривается в одном комплекте на всю станцию, выполненном переносным: устройство включается в работу только при появлении замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения.

Используется устройство типа КЗР-2, представляющее собой 4-х плечий мост с поляризованным реле в его диагонали. Возникновение К.З. во второй точке обмотки возбуждения генератора приводит к нарушению равновесия моста. Комплект КЗР-2 может быть использован для защиты цепи возбуждения существующих генераторов.

10.10 Устройство автоматического гашения поля генератора (АГП)

Гашение поля генератора осуществляется разрывом одного полюса цепи возбуждения с переключением его на гасительное сопротивление без разрыва цепи тока и с одновременным вводом сопротивления в цепь обмотки возбуждения возбудителя.

Список литературы

1. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред.проф.образования /Л.Д.Рожкова, Л.К.Корнеев, Т.В.Чиркова.-М.: Издательский центр “Академия”, 2004. - 448с.

2.Электрооборудование станций и подстанций (справочные материалы)/ Под ред. Б.Н.Неклепаева - Москва:”Энергия”, 1978.

3.Расчет КЗ и выбор электрооборудования: Учеб.пособие для студ.высш.учеб.заведений /И.П.Крючков, Б.Н.Неклепаев, В.А.Старшинов.- М.:Издательский центр “Академия”, 2005.- 416с.

4. Релейная защита синхронных генераторов: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию./ Худугуев И., Данеев В.В. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2002. - 32 с. Для специальности 100200 - "Электроэнергетические системы и сети".

Размещено на Allbest.ru

...