Лектор: Шалимов А.С., ведущий инженер
DESCRIPTION
ООО «Научно-производственное предприятие Селект». Лекционный курс по программе повышения квалификации «Выбор уставок и обслуживание устройств релейной защиты и автоматики ». - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Методики расчёта параметров срабатывания Методики расчёта параметров срабатывания микропроцессорных устройств релейной защиты и микропроцессорных устройств релейной защиты и
автоматики подстанционного оборудования автоматики подстанционного оборудования 110-750 кВ110-750 кВ
Лектор: Шалимов А.С., ведущий инженер
Чебоксары, 2013
Лекционный курспо программе повышения квалификации
«Выбор уставок и обслуживание устройств релейной защиты и автоматики »
ООО «Научно-производственное предприятие Селект»
Обучение, курсы повышения квалификации и переподготовки специалистов электротехнических предприятий, учреждений и организаций энергетики типовым методикам расчёта параметров срабатывания микропроцессорных (МП) устройств РЗА основного электрооборудования подстанций (ПС) 110-750 кВ и линий электропередачи с односторонним питанием 110-330 кВ.
Цель курса:Цель курса:
Задачи курса:Задачи курса:
1. Рассмотреть функциональное описание РЗА объектов с учётом возможностей современных МП аппаратов РЗА.
2. Проанализировать схемы привязки РЗА объектов.3. Изучить методические указания по выбору параметров срабатывания
МП устройств РЗА.4. Практическая работа с методиками расчёта уставок.
2
Цели и задачиЦели и задачи
Содержание учебного курсаСодержание учебного курса
1. РЗА линий электропередачи с односторонним питанием 110-330 кВ
2. РЗА трансформаторов 110-220 кВ
3. РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ
4. РЗА шунтирующих реакторов 110-750 кВ
5. Дифференциальная защита шин 110-750 кВ
6. РЗА управляемых шунтирующих реакторов 110-750 кВ
7. РЗА батарей статических конденсаторов 110-330 кВ
3
1.1 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним 1.1 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним питанием (тупиковых) 110-330 кВ питанием (тупиковых) 110-330 кВ
Рассматриваемые функции РЗА:-Дистанционная защита от всех видов КЗ (ANSI 21, 21N);-Токовая защита нулевой последовательности (ANSI 50, 67N);-Максимальная токовая защита (аварийная или резервная, ANSI 50, 50N);-Устройство резервирования при отказе выключателя (ANSI 50BF);-Автоматическое повторное включение (ANSI 79).
4
1.2 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним 1.2 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним питанием (тупиковых) 110-330 кВ питанием (тупиковых) 110-330 кВ
5
1.3 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним 1.3 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним питанием (тупиковых) 110-330 кВ питанием (тупиковых) 110-330 кВ
6
2.1 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ 2.1 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ
Рассматриваемые функции РЗА:-Дифференциальная защита трансформатора (ANSI 87T);-Ограниченная токовая защита от КЗ на землю в обмотке/на ошиновке ВН трансформатора (ANSI 87N);-Дифференциальная защита ошиновки ВН трансформатора (ANSI 87B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне НН трансформатора (ANSI 87B);-Максимальная токовая защита на стороне ВН/СН/НН трансформатора (ANSI 50);-Токовая защита обратной последовательности на стороне ВН/СН/НН трансформатора (ANSI 46);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне ВН трансформатора (ANSI 50N);-Устройство резервирования при отказе выключателя ВН/СН/НН;-Токовая защита от перегрузки на стороне ВН/СН/НН (ANSI 49);-Автоматическое повторное включение выключателя СН/НН трансформатора (ANSI 79);-Орган напряжения нулевой последовательности защиты от замыкания на землю в сети СН/НН (ANSI 64, 59). 7
2.2 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ 2.2 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ
8
Дифференциальная защита трансформатора (ANSI 87T)
,)5,02,0()( НОМ.ОРЕГ IIDIFFI
.2,0)( НОМ.ОIDIFFI
,)1,0(5,1)( НОМ.ОРЕГ IUDIFFI
.85,1
5,1,37501
РЕГТОК
РЕГТОК
UK
UKSLOPE
.1ТОРМ.НАЧ SLOPE
DIFFII
)о.е.(5,02 SLOPE
)о.е.(5)ТОРМ.НАЧ(2 I
.76)( НОМ.OIDIFFI
МАКС.ВНЕШ)( IDIFFI
Начальный ток срабатывания:
Коэффициенты торможения:
Дифференциальная отсечка:
2.3 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ 2.3 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ
9
НОМ.C5,1)( IREFI
Ограниченная токовая защита от КЗ на землю в обмотке/на ошиновке ВН трансформатора (ANSI 87N)
)о.е.(0SLOPE
,3
;3
3210
0
LLL
N
IIII
II
|3| 0ОТКЛ II
|33||33| 0000ТОРМ IIIIkI
Ток отключения:
Ток торможения:
2.4 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ 2.4 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ
10
Начальная точка 2Ток дополнительного
торможенияНачальная точка 1 Угол наклона 1
Угол наклона 2
i
i
f
fSLOPE
95,1
075,031
Дифференциальная отсечка 87B (I‑DIFF>>), не определяется ввиду практической невозможности выбора критерия срабатывания.
Дифференциальная токовая защита ошиновки на стороне ВН трансформатора (ДЗО ВН), использующая характеристики стабилизации (торможения) (ANSI 87B)
.MAX.ДЛ.ДОП.MAX.ДЛ.ДОПОТСТР 2,1)( IIKDIFFI
87(SLOPE1) ≥ 0,5 (о.е.)
ПРИСНАГР.МАКС.ШИННАГР.МАКС. 2,1 II
)о.е.(/2)STAB ON ADD-I(87 ШИННАГР.МАКС. NObjIIB
Дополнительное торможение:
ОТКЛ.ПРИССЗ.ПРИСДОП.ТОРМ ТТT
3.1 Методика расчёта уставок РЗА3.1 Методика расчёта уставок РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ автотрансформаторов 220-750 кВ
Рассматриваемые функции РЗА:-Дифференциальная защита АТ (ANSI 87Т);-Ограниченная токовая защита от КЗ на землю в обмотке/на ошиновке ВН/СН АТ (ANSI 87N);-Дифференциальная защита ошиновки ВН/СН АТ (ANSI 87B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне НН АТ (ANSI 87B);-Контроль изоляции вводов ВН АТ 330-750 кВ;-Дистанционная защита на стороне ВН/СН АТ;-Токовая защита нулевой последовательности на стороне ВН/СН АТ (ANSI 50N, 67N);-Максимальная токовая защита на стороне ВН/СН/НН АТ (ANSI 50);-Токовая защита обратной последовательности на стороне НН АТ (ANSI 46);-Устройство резервирования при отказе выключателя ВН/СН/НН;-Токовая защита от перегрузки на стороне ВН/СН/НН (ANSI 49);-Автоматическое повторное включение выключателя ВН/СН/НН АТ);-Функция контроля наличия/отсутствия и синхронизма напряжений шин ВН/СН и АТ (ANSI 25);-Орган напряжения нулевой последовательности защиты от замыкания на землю в сети НН (ANSI 64, 59). 11
3.2 Методика расчёта уставок РЗА3.2 Методика расчёта уставок РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ автотрансформаторов 220-750 кВ
12
Дифференциальная защита автотрансформатора (ANSI 87T)
,)1,0(5,1)( НОМ.ОРЕГ IUDIFFI
1) для варианта: автотрансформатор, работающий в продолжительном режиме средней загрузки (порядка 50% от SНОМ АТ):
,
21,95
)1,0()05,02(5,1)1торм(87
РЕГТОК
РЕГРЕГТОК
I
I
KUK
UKUKKT
.
21,85
)1,0()25,0(5,1)1торм(87
РЕГТОК
РЕГРЕГТОК
I
I
KUK
UKUKKT
.95,1
5,1075,03)(87
РЕГТОК
РЕГТОК1торм UK
UKKT
.85,1
5,1,3750)1торм(87
РЕГТОК
РЕГТОК
UK
UKKT
Коэффициент торможения
При условии, что :1,0
2) для варианта: автотрансформатор, работающий в продолжительном режиме максимальной загрузки (порядка 100% от SНОМ АТ).
3.3 Методика расчёта уставок РЗА3.3 Методика расчёта уставок РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ автотрансформаторов 220-750 кВ
13
Дифференциальная защита автотрансформатора (ANSI 87T)
Параметры дополнительной (второй) характеристики торможения:
)о.е.(5,0)2торм(87 KT
)о.е.(5)ТОРМ.НАЧ(2 I
,торм2
2-ДИФ.1)ТОРМ.НАЧ(2)Б.Т.ТОРМ(2 K
III
].[торм1 )Б.Т.ТОРМ(1)ТОРМ.НАЧ(22-ДИФ.1 IIKI
Дифференциальная отсечка:
87 ( ) 7 ,NObjT I DIFF I
ВНЕШ.МАКС87 IDIFFIT
87 ( ) (1 / ),NObj KT I DIFF I U
.2ТОРМ.НАЧ NObjII
,1,05,1
2ТОРМ
РЕГ1Б.Т.ТОРМ K
UI
14
3.4 Методика расчёта уставок РЗА3.4 Методика расчёта уставок РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ автотрансформаторов 220-750 кВ
Дистанционная направленная защита на стороне ВН (СН) АТ (ANSI 21, 21N)
00 3IKI
ZZ
L
L
21
21
LL
LL
II
UUZ
Комбинированный пуск ДЗ:
2
12
1
2
10
2
100
3
1
XR
RRXXK
1
1
10
100 arctanarctan Угол
R
X
RR
XXK
,13
1
1
0
L
Е
R
R
R
R
.13
1
1
0
L
Е
X
X
X
X
15
3.5 Методика расчёта уставок РЗА3.5 Методика расчёта уставок РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ автотрансформаторов 220-750 кВ
Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТЗНП) на стороне ВН(СН) АТ (ANSI 50N, 67N)
Выбор уставок токовой защиты нулевой последовательности соответствует условиям и принципам, изложенных в «Руководящих указаниях по релейной защите. Выпуск 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и АТ 110-500 кВ. Расчеты. – М.: Энергия, 1985», с учетом особенностей выполнения токовой защиты от КЗ на землю в микропроцессорных устройствах релейной защиты.
Например, несимметричные условия нагрузки в многосторонне заземленных сетях или различные погрешности ТТ могут вызывать ток небаланса нулевой последовательности и излишним срабатываниям ступеней ТЗНП с малыми значениями уставок по току срабатывания. Чтобы этого избежать, ступени ТЗНП МП устройствах выполняют с торможением от величины фазных токов.
4.1 Методика расчёта уставок РЗА4.1 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
Рассматриваемые функции РЗА:-Продольная дифференциальная защита реактора (ANSI 87R);-Продольная дифференциальная защита реактора и ошиновки ВН (ANSI 87R&B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 87B);-Поперечная дифференциальная защита реактора (ANSI 50);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 50N);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне нейтрали реактора (ANSI 50N);-Максимальная токовая защита на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 50);-Токовая защита обратной последовательности на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 46);-Контроль изоляции вводов ВН реактра 330-750 кВ;-Устройство резервирования при отказе выключателя реактора (ANSI 50BF);-Защита минимального напряжения шин (автоматика ограничения снижения напряжения, ANSI 27). 16
Рассмотрены следующие возможности МП устройств: - продольная дифференциальная защита реактора с применением функции эффективного торможения током для отстройки от броска тока включения, которая позволяет обеспечить лучшую чувствительность в диапазоне малых токов КЗ, по сравнению с классической дифзащитой ШР (без токового торможения), применяемой ранее;
;)(87 НОМВЫРОДНПЕРОТС IfKKKDIFFIR )о.е.(46,04,0)(87 DIFFIR
;)(87 НОМВЫРОДНОТС IfKKDIFFIR )о.е.(15,0)(87 DIFFIR
4.2 Методика расчёта уставок РЗА4.2 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
17
- МТЗ и ТЗОП реактора для частичного резервирования быстродействующих защит от всех видов КЗ и витковых замыканий в обмотке.
4.3 Методика расчёта уставок РЗА4.3 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
18
19
4.4 Методика расчёта уставок РЗА4.4 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
.0,270,1352,01,0 НОМ.РНОМ.Р IIKI UCЗ
.ЗАПСЗ.СМ.ПРСЗ ТТT
,1,8 НОМ.РНОМ.РОТСCЗ IIKKI U
сек1,00,8СЗ T
Ток срабатывания ТЗОП выбирается по условию отстройки от тока небаланса в реакторе при нарушении симметрии напряжений в сети высокого напряжения (ВН):
Выдержка времени ТЗОП на отключение и пуск УРОВ ШР:
Ток срабатывания МТЗ выбирается по условию отстройки от возможных перегрузок реактора по току в симметричных режимах повышения напряжения в сети ВН:
Выдержка времени МТЗ на отключение и пуск УРОВ ШР:
Динамическая уставка МТЗ:
20
- четыре варианта реализации поперечной токовой дифзащиты реактора:1) обычный (классический);2) с применением дифференциального трансформатора тока (ДТФ);3) с динамической коррекцией уставок при холодном пуске;4) дифференциальной защиты с торможением;
Подключение комплектов ПДЗ c функцией МТЗ к ТТ в расщеплённых обмотках ШР
НОМ.РНОМ.Р
НОМ.РНБПЕРОДНОТС
СЧНБ.МАКС.РАСЧНБ.МАКС.РАОТСCЗ1
3403501005025051
350
)(250
I,I,,,,,
I,IKKK
IIKII''
'''
с.1,00 IСЗТ
4.5 Методика расчёта уставок РЗА4.5 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
21
4.6 Методика расчёта уставок РЗА4.6 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
НОМ.РНОМ.Р
НОМ.РНБОДНОТССЧНБ.МАКС.РА'
СЧНБ.МАКС.РАОТСCЗ2
13,035,150100505051
50)(150
II,,,,,
IK,IKKIIKII U''''
с.5,0IСЗТ
Временная диаграмма
работы МТЗ с динамической
коррекцией уставок:
5.1 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой 5.1 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой защиты шин 110-750 кВ защиты шин 110-750 кВ
22
Рассматривается дифференциальная токовая защита шин 110-750 кВ в двух вариантах исполнения:1) централизованная;2) децентрализованная.
Централизованная дифференциальная токовая защита одиночных секционированных систем шин (трехфазная/однофазная):- при трехфазном исполнении ДЗШ в каждом отдельном комплекте защиты шин измерение (сравнение) трехфазных систем токов присоединений защищаемой секции шин производится одним устройством (отдельное устройство для каждой секции шин);- при однофазном исполнении ДЗШ, в каждом отдельном комплекте защиты шин измерение (сравнение) одноименных фаз токов присоединений защищаемой секции шин производится тремя устройствами (отдельное устройство для каждой фазы секции шин).
Децентрализованная дифференциальная токовая защита и УРОВ одиночных (секционированных) и двойных систем шин Децентрализованная ДЗШ является интегрированной системой защиты секций или систем шин (как правило 2 или 4, всего до 12 отдельных секций шин), включающей индивидуальные устройства ДЗШ для каждого присоединения шин (до 48-ми ячеек), установленных, в основном, в шкафах защиты присоединений и соединенных радиальными волоконно-оптическими связями (локальная сеть ДЗШ) с центральным устройством (координатором) дифзащиты шин.
5.2 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой 5.2 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой защиты шин 110-750 кВ защиты шин 110-750 кВ
23
Дифференциальная токовая защита шин 110-750 с присоединением ячеек без изменения фиксации, использующая характеристики стабилизации
(торможения), ANSI 87В.
Возможности: до 7-12 ячеек (присоединения данной секции (системы) шин, имеющие комплект (керн) измерительных ТТ для подключения в токовые цепи ДЗШ).
Расчёт параметров аналогичен расчёту ДЗО Т(АТ).
Начальная точка 2Ток дополнительного
торможенияНачальная точка 1 Угол наклона 1
Угол наклона 2
5.3 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой 5.3 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой защиты шин 110-750 кВ защиты шин 110-750 кВ
24
Состав:– центральный
терминал, – терминалы ячейки.
Децентрализованная дифференциальная токовая защита и УРОВ одиночных (секционированных) и двойных систем шин
14
2,1):(87ob
ob
KKBZFACSTABB
MINSCCIBZIdB 5,0)(87
LOADMAXIBZIdB 2,1)(87
MINSCCIEFBZIdB 7,0)(87
5.4 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой 5.4 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой защиты шин 110-750 кВ защиты шин 110-750 кВ
25
Децентрализованная дифференциальная токовая защита и УРОВ одиночных (секционированных) и двойных систем шин
ЗСТОРМНАЧIEFBZIsB ..05,1)(87
5,0):(87 CZFACSTABB
):(878,0):(87 CZFACSTABBCZFACSTABB
Характеристика срабатывания функции ДЗШ при КЗ на «землю» (чувствительный орган ДЗШ):
5.5 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой 5.5 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой защиты шин 110-750 кВ защиты шин 110-750 кВ
26
Уставки УРОВ:
MINSCCIBFI 5,0)(50
Характеристика срабатывания функции УРОВ:
TCUTRIPTCUXXrepeatTRIPTPBFT MIN )/6106()/25(1
TCUTRIPTCUXXrepeatTRIPTmPBFT MIN )/6106()/25(
TCUTRIPTCUXXrepeatTRIPTIBFT MIN )/6106()/25(
6.1 Методика расчёта уставок РЗА управляемых6.1 Методика расчёта уставок РЗА управляемыхшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
27
РОДУ – однофазная электромагнитная часть реактораСО – сетевая обмоткаКО – компенсационная обмоткаОУ – обмотка управленияТМП – трансформаторно-преобразовательный блокПП – полупроводниковые трёхфазные преобразователиСАУ – система автоматического управленияУЗП – устройство защиты от перенапряженийДПТ – датчик постоянного токаTV – трансформатор напряженияTA – трансформатор тока
Рассматривается МП РЗА, управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов, конструкция которых представляет собой двухобмоточный трансформатор с возможным расщеплением фаз первичной (сетевой) обмотки, а также некоторыми другими конструктивными особенностями.
6.2 Методика расчёта уставок РЗА управляемых6.2 Методика расчёта уставок РЗА управляемыхшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
28
Электромагнитная схема трехфазного трехобмоточного УШР 220 – 750 кВ.
%5060К U
Эксплуатационные особенности УШР:
Напряжение КЗ
Величина броска тока включения НОМ2 I
Система РЗА СО УШР аналогична РЗА неуправлямых ШР.ОУ и КО имеют свой состав защит.
6.3 Методика расчёта уставок РЗА управляемых6.3 Методика расчёта уставок РЗА управляемыхшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ
29
Дополнительные варианты исполнения поперечной дифзащиты сетевой обмотки УШР
ПДЗР с ДТФПДЗР в общем комплекте с ДЗР
ПДЗР с независимым измерением токов
7.1 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических 7.1 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических конденсаторов 110-330 кВ конденсаторов 110-330 кВ
30
Рассматриваемые функции РЗА:-Продольная дифференциальная защита БСК (ANSI 87C);-Продольная дифференциальная защита БСК и ошиновки ВН БСК (ANSI 87R&B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне высоковольтных вводов БСК (ANSI 87B);-Дифференциальная защита нулевой последовательности БСК (ANSI 87N);-Небалансная дифференциальная токовая защита БСК;-Токовая защита нулевой последовательности на стороне высоковольтных вводов БСК (ANSI 50N);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне нейтрали БСК;-Максимальная токовая защита на стороне высоковольтных вводов БСК;-Токовая защита обратной последовательности на стороне высоковольтных вводов БСК (ANSI 46);-Устройство резервирования при отказе выключателя реактора (ANSI 50BF);-Защита минимального напряжения шин (автоматика ограничения снижения напряжения, ANSI 27);-Защита от повышения напряжения шин (автоматика ограничения повышения напряжения) ЗПН/АОПН (ANSI 59).
7.2 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических 7.2 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических конденсаторов 110-330 кВ конденсаторов 110-330 кВ
31
Конструкция БСК 110-330 кВ:
Схема единичного конденсатора:
,14-1Б
N
CMC
,0
1n
CmC
.2
2 04-1Б
1Ф
nN
CmMC
N
CMC
7.3 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических 7.3 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических конденсаторов 110-330 кВ конденсаторов 110-330 кВ
32
Ток батареи в переходном режиме включения:
Н.БСК
КЗНОМ.БСКВКЛ.БСК 2
Q
WKII U
3
10 3НОМФ
НОМ.БСК
UCIгде – номинальный ток БСК, кА;
РС
2C
КЗ XX
EW
– трехфазная мощность КЗ на шинах, в месте установки БСК, МВА;
62НОМФН.БСК 10 UCQ – номинальная трехфазная мощность БСК, МВАр;
Н.К
РАСЧ
3 Un
UKU
- коэффициент загрузки конденсаторов по напряжению.
При наличии на ПС нескольких БСК, необходимо учитывать взаимное влияние конденсаторных батарей, предварительно подключенных к шинам. В этом случае ток определяется по формуле:
CLpLCCX
СUI
0
2100
1РВКЛ 314
1
3
2
CX
1
0где
.10
10
CC
CCC
– эквивалентное расчетное реактивное сопротивление ранее включенных БСК, Ом;
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ