Релейний захист для автотрансформатора підстанції 750/330/15,75 кВ 'Київська'

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Украинский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    638,33 Кб
  • Опубликовано:
    2016-02-13
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Релейний захист для автотрансформатора підстанції 750/330/15,75 кВ 'Київська'

Перелік умовних скорочень

АЕС - атомна електростанція

АТ - автотрансформатор

ВН - строна високої напруги

ВП - власні потреби

ВРУ - відкрита розподільча установка

ДЗТ - диференційний захист трансформатора

ДЗШ - диференційний захист шин

ЗРУ - закрита розподільча установка

ІЕП - інтелектуальний електронний пристрій

ІЛМ - інтерфейс «людина - машина»

КЛ - кабельна лінія

ЛЕП - лінія електропередач

МЕК - міжнародна електротехнічна комісія

МСЗ - максимальний струмовий захист

НН - строна низької напруги

ОЕС - об’єднана енергосистема

ПЛ - повітряна лінія

ПРВВ - пристрій резервування відмови вимикача

ПС - підстанція

ПУЕ - правила влаштування електроустановок

РЗ- релейний захист

РПН - регулювання під напругою

СВ - струмова відсічка

СН - строна середньої напруги

ТВП - трансформатор власних потреб

ТН - трансформатор напруги

ТПР - трансформатор поперечного регулювання

ТС - трансформатор струму

Вступ

В 2004 році було введено в експлуатацію два енергоблоки потужністю по 1000 МВт - блок №4 Рівненської атомної електростанції (з доведенням сумарної потужності станції до 2800 МВт) і блок №2 Хмельницької атомної електростанції (зі збільшенням встановленої потужності до 2000 МВт).

Розширення Рівненської та Хмельницької АЕС призвело до збільшення генерованої потужності Західного регіону ОЕС України, на території якого розташовані станції потужністю понад 5000 МВт. Існуючі зв’язки не мають відповідну пропускну здатність, тому атомні станції працюють не на повну потужність. Також відповідне нарощування генерації на АЕС західної частини ОЕС України призвело до збільшення завантаження зв’язків 220 кВ, 330 кВ та 750 кВ Західного регіону. При цьому, вивід в ремонт високовольтного обладнання в даному регіоні може призвести до необхідності додаткового розвантаження атомних станцій.

Актуальним було спорудження ПЛ 750 кВ РАЕС - ЧАЕС. Але ВРУ 330 та 750 кВ Чорнобильської АЕС було побудовано більш ніж 30 років тому відповідно до існуючих тоді нормативних документів. Оцінка інвестицій для реалізації реконструкції даної ПС показала, що витрати на забезпечення працездатності ВРУ 330 та 750 кВ більші в порівнянні зі спорудженням нової підстанції 750/330 кВ.

Як наслідок, для використання повної потужності Рівненської та Хмельницької АЕС і забезпечення зростаючого попиту на електроенергії в Центральній частині України і, зокрема, в м. Києві, Національна енергетична компанія «Укренерго» прийняла рішення почати будівництво підстанції 750 кВ «Київська» в Центральній електроенергетичній системі.

Окрім вище вказаної причини, спорудження даного об’єкту дозволило вирішити комплекс проблем:

«посилити підпір» мережі «Київського кільця 330 кВ» та підвищити його надійність;

підвищити надійність, гнучкість та диспетчерське керування мереж 750-330 кВ ОЕС України шляхом заведення на ПС повітряних ліній цих класів напруги;

в майбутньому ліквідувати розподільчій пристрій 750 кВ на Чорнобильській АЕС.

РОЗДІЛ 1. Опис встановленого обладнання та розрахунок струмів короткого замикання підстанції «Київська»

1.1 Опис встановленого обладнання на ПС 750 кВ «Київська»

Підстанція «Київська» споруджена для енергопостачання споживачів Центральної електроенергетичної системи НЕК «Укренерго».

ПС живиться по лініях ПЛ-750 кВ Вінниця, ЧАЕС та РАЕС, які приєднані до шин через лінійні роз’єднувачі типу РПГ2-750, для створення видимого розриву. Для прийому та розподілу електроенергії на ПС використовуються п’ять розподільчих установок - ВРУ 750 кВ, 330 кВ та 35 кВ, закриті розподільчі установки 15,75 кВ та 10 кВ, які включають в себе електричні апарати, шини та допоміжні пристрої.

ВРУ 750 кВ виконано схемою з двома системами шин та трьома вимикачами на два приєднання (схема 3/2). Кожне приєднання підключено через двоколонкові елегазові вимикачі типу GL318FK3,4 фірми AREVA. В нормальному режимі всі вимикачі увімкнені, обидві системи шин знаходяться під напругою. Для ревізії будь-якого вимикача виконують його відключення та від’єднують від частин, що залишилися під напругою, двома роз’єднувачами типу РПГ2-750, які встановлені по обидва боки від вимикача. Роз’єднувачі слугують тільки для виводу вимикача в ремонт, ніяких оперативних переключень ними не виконують. Схема 3/2 дозволяє проводити ремонт та ревізію вимикачів, шин та роз’єднувачів без порушення роботи приєднань, що забезпечує високу надійність роботи ПС. Схема має 4 приєднання: ПЛ-750 кВ ЧАЕС, ПЛ-750 кВ Вінниця, ПЛ-750 кВ РАЕС та автотрансформатор АТ-2 типу АОДЦТН-333000/750/330/15,75 кВ. Розглянемо його основні характеристики більш детально: автотрансформатор силовий, однофазний, трьохобмотковий, з регулюванням напруги під навантаженням у нейтралі, заповнений трансформаторним маслом, стаціонарний, з примусовою циркуляцією масла і дуттям, зовнішньої установки призначений для зв'язку з енергосистемою по електромережам 750 та 330 кВ. Основні параметри АТ АОДЦТН-333000/750/330/15,75 кВ:

номінальна (прохідна) потужність у режимі ВН-СН - 333 МВА;

номінальна потужність обмотки НН - 120 МВА;

напруги обмоток у режимі холостого ходу - ВН-750 кВ, СН-330 кВ, НН-15,75 кВ;

номінальний струм сторін автотрансформатора - ВН-768 А; СН-1750 А; НН-7620 А;

схема і група з'єднання обмоток автотрансформатора в трьохфазній групі - Y авто / Δ-0-11;

режим нейтралі - глухе заземлення;

номінальна частота - 50 Гц;

струм холостого ходу - 0,35%;

втрати холостого ходу - 250 кВт;

втрати короткого замикання у режимі ВН-СН АТ 550 кВт;

напруга короткого замикання у режимі ВН-СН АТ - 9,95%.

Регулювання напруги під навантаженням у нейтралі автотрансформатора виконується перемикаючим пристроєм типу РНОА - 35/1000 ступенями ± 20 ступенів.

Для регулювання струморозподілу активних потужностей в обмотку ВН АТ-2 підключається трансформатор поперечного регулювання (ТПР) типу ОДТНП-92000/110-У1. Також паралельно до кожної лінії 750 кВ через вимикач та роз’єднувач відповідного класу напруги підключається шунтуючий реактор РОМ-110000/750 для компенсації ємнісного струму. В свою чергу в нейтраль шунтуючого реактора підключається компенсаційний реактор РОМ-270/35 з метою обмеження струмів замикання на землю при пошкодженні мережі. Компенсаційний реактор шунтується вакуумним вимикачем ВР35НС-35-20/1600. Також в коло реактора РОМ-270/35 включені ТН типу ЗНОЛ-35, трансформатори струму ТФЗМ-35 та обмежувачі перенапруг PEXLIM PO60-XV 052. До шин ВРУ приєднані трансформатори напруги TEIMF-765, а біля кожного вимикача встановлені трансформатори струму типу SAS800/1G італійської фірми Trench, які призначені для передачі сигналу вимірювальної інформації вимірювальним приладам і пристроям захисту і автоматики.

ВРУ 330 кВ також представлено у вигляді схеми 3/2. Схема має три приєднання: АТ-2, ПЛ-330 кВ Північна, ПЛ-330 кВ Новокиївська. Кожне приєднання підключено через колонкові елегазові вимикачі типу 3AP2F1-420 фірми Siemens. По обидва боки від кожного вимикача встановлені роз’єднувачі типу РПГ2-330 для створення видимого розриву при проведені ревізії чи ремонтів. Аналогічно ВРУ 750 кВ до шин 330 кВ приєднані трансформатори струму типу SAS362/5G, трансформатори напруги типу TEIMF-362 фірми Trench (Італія).

ВРУ 35 кВ призначено для резервного живлення власних потреб підстанції. В розподільчій установці встановлено наступне обладнання: трансформатор типу ТМН-2500/35, вакуумні вимикачі ВР35НС-35-20/1600, роз’єднувачі типу РНДЗ3.2-35, трансформатори струму ТФЗМ-35, трансформатори напруги ЗНОМ-35-65.

В ЗРУ 15,75 кВ встановлено наступне обладнання: обмежуючий реактор РТСА-15 для обмеження струмів короткого замикання, роз’єднувач РРЗ-1-35, вакуумний вимикач 3АН-5-214-1, два ТС типу ТПЛ-20 та KOKS-24 та ТН типу ЗНОЛ-0,6-15.

Закрита розподільча установка 10 кВ виконана як трисекційна система шин. Секціонування виконано вакуумними вимикачами серії ВР1-10-20 між першою і третьою секціями та третьою і другою секціями. Також даними вимикачами виконано відповідні приєднання до даної системи шин. До РУ 10

кВ приєднані трансформатори напруги типу НАМИТ-10-2, які використовуються для живлення кіл напруги вимірювальних пристроїв та приладів релейного захисту. До шин через вакуумні вимикачі типу ВР1-10-20 приєднано 11 фідерів. На кожному фідері встановлені трансформатори струму ТОЛ-10-ІМ-4, які призначені для передачі сигналу вимірювальної інформації приладам вимірювання, для живлення пристроїв захисту, автоматики, сигналізації та керування. На підстанції встановлені комірки типів КУ-10Ц, які призначені для прийому і розподілу електроенергії трифазного змінного струму з частотою 50 і 60 Гц і номінальною напругою 6-10 кВ в системах з ізольованою нейтралю.

Для живлення ланцюгів дистанційного керування вимикачами, оперативних ланцюгів релейного захисту та автоматики, телемеханіки і різних видів сигналізації на підстанціях використовують джерела оперативного струму. Живлення оперативних ланцюгів, а особливо тих елементів, від яких залежить відключення пошкоджених ліній і устаткування, повинно відзначатись особливою надійністю. Оперативний струм на даній ПС постійний 220 В, джерелом живлення якого є акумуляторна батарея.

         Для живлення установок ВП підстанції (електродвигуни системи охолодження трансформаторів, пристрої обігріву масляних вимикачів і шаф розподільних пристроїв з встановленими в них апаратами та приладами, електричне освітлення та опалення приміщень і освітлення території підстанцій) споруджено розподільчий пристрій власних потреб 0,4 кВ. Для забезпечення власних потреб ПС встановлені: трансформатор ТВП-2 типу ТМН-4000/20, ТВП-3 типу ТМН-2500/35, ТВП-4 типу ТМ-2500/10, а також десять трансформаторів Т-1…Т-10 типу TS 630 потужністю 630 кВА кожний.

Прямий удар блискавки в установку чи лінію являється найбільш небезпечним, йому піддаються всі відкриті частини підстанції та підходи до них. Тому відповідно керуючих вказівок захист підстанції від прямих ударів блискавки забезпечується існуючими блискавковідводами.

Захист ізоляції електрообладнання від атмосферних або комутаційних перенапруг здійснюється за допомогою розрядників і обмежувачів перенапруги MWK-41, PolimD-12N, PEXLIM PO60-XV 052, 3EQ3-612, 3EQ4-288, які встановлені на підстанції.

Трансформатори власних потреб і трансформатори напруги захищені від струмів КЗ плавкими запобіжниками.

1.2 Розрахунок струмів короткого замикання

Коротким замиканням (КЗ) є всяке непередбачене нормальними умовами роботи з'єднання точок електричного кола (безпосередньо або через малий опір). Причинами КЗ є помилкові дії обслуговуючого персоналу, обриви проводів, перекриття ізоляторів, механічні пошкодження, зчеплення та перекриття проводів. Внаслідок коротких замикань в колах виникають небезпечні для елементів мережі струми, які можуть вивести їх з ладу. Тому для забезпечення надійної роботи електроустаткування, пристроїв релейного захисту і автоматики (РЗА), електричній мережі в цілому проводиться розрахунок струмів КЗ.

У трифазних мережах і пристроях розрізняють трифазні (симетричні), двофазні і однофазні (несиметричні) КЗ. Можуть мати місце також двофазні КЗ на землю, КЗ з одночасним обривом фаз. Найбільш частими є однофазні КЗ.

на землю (до 65% від загального числа КЗ), значно рідше трапляються двофазні КЗ на землю (до 20% від загальної кількості КЗ), двофазні КЗ (до 10% від загальної кількості КЗ) і трифазні КЗ (до 5% від загальної кількості КЗ).

При розрахунках струмів короткого замикання для полегшення обчислення приймаються наступні допущення:

всі джерела, що беруть участь в живленні даної точки КЗ, працюють одночасно і з номінальним навантаженням;

напруги джерел живлення при короткому замиканні залишаються незмінними;

розрахункова напруга кожного рівня схеми електропостачання приймається на 5 % вище за номінальне значення;

коротке замикання настає в той момент часу, при якому ударний струм КЗ матиме найбільше значення;

опір місця КЗ вважається рівним нулю;

не враховуються ємності а, отже, і ємнісні струми в повітряних і кабельних мережах;

не враховуються струми намагнічування трансформаторів.

Розрахунок струмів короткого замикання автотрансформатора

Паспортні дані автотрансформатора АОДЦТН-330000/750/330/15,75 для розрахунку представлені у Таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Паспортні дані автотрансформатора

Номінальна потужність трансформатора

333 МВА

Номінальна напруга сторони ВН

750/ кВ

Номінальна напруга сторони СН

330/ кВ

Номінальна напруга сторони НН

15,75 кВ

Напруга UкВН-СН для середнього положення перемикача РПН

13%

Напруга UкВН-НН для середнього положення перемикача РПН

36,7%

Напруга UкСН-НН для середнього положення перемикача РПН

20,8%.


Визначимо струми короткого замикання в т. К1 , К2 , К3 (Рисунок 1.1).

Визначимо струм трифазного короткого замикання в т. К1 :

Рисунок 1.1- Вихідні параметри схеми автотрансформатора

Опір трансформатора (без врахування РПН) приведений до напруги 770 кВ становить:

Визначимо струм трифазного короткого замикання в т. К2 (приведений до напруги ВН):


Визначимо струм трифазного короткого замикання в т. К2 (приведений до напруги НН):


Визначимо струм трифазного короткого замикання в т. К3 (приведений до напруги ВН):


Визначимо струм трифазного короткого замикання в т.К3 (приведений до напруги СН):


Висновок по розділу 1

В даному розділі був виконаний детальний опис схеми підстанції 750 кВ «Київська» та встановленого на ній обладнання. Також був виконаний розрахунок струмів короткого замикання на кожній із сторін автотрансформатора для подальшого обчислення уставок спрацювання диференційного струмового захисту автотрансформатора та побудови гальмувальної характеристики спрацювання захисту.

Розділ 2. Основні підходи до релейного захисту автотрансформатора 750/330/15,75 кВ

2.1 Основні відомості

При проектуванні та експлуатації будь-якої електричної системи доводиться враховувати можливість виникнення в ній пошкоджень та неправильних режимів роботи, які згодом можуть привести до виникнення аварій в системі, і, як наслідок, до недостачі електроенергії споживачам, погіршення її якості або навіть руйнування обладнання.

Пошкодження в більшості випадків супроводжуються значним збільшенням сили струму й призводить до зниження напруги на елементах енергосистеми.

Підвищене значення струму призводить до виділення великої кількості тепла, що викликає руйнування в місці пошкодження та небезпечне нагрівання непошкоджених ліній, через які цей струм проходить.

Зниження напруги порушує нормальну роботу споживачів електроенергії й стійкість паралельної роботи генераторів і енергосистеми в цілому. Ненормальні режими звичайно приводять до відхилення величин напруги, струму й частоти від номінальних значень. При зниженні частоти й напруги створюється небезпека порушення нормальної роботи споживачів і стійкості енергосистеми, а підвищення напруги й струму може призвести до пошкодження обладнання та ліній електропередачі.

Таким чином, пошкодження обладнання порушує роботу енергосистеми й споживачів електроенергії, а ненормальні режими створюють можливість виникнення пошкоджень або порушення роботи енергосистеми.

Запобігання виникненню аварії або її розвитку може бути забезпечено

швидким відключенням пошкодженого елемента. При цьому, відповідно до умов забезпечення безперебійної роботи непошкодженої частини системи, час відключення пошкодженого елемента має бути невеликим і складає долі секунди.

Для забезпечення нормальної роботи енергетичної системи й споживачів електроенергії необхідно якнайшвидше виявити й відокремити місце пошкодження від робочої частини мережі, відновлюючи таким шляхом нормальні умови роботи енергосистеми й споживачів. Небезпечні наслідки ненормальних режимів також можна запобігти, якщо вчасно виявити відхилення від нормального режиму й вжити необхідні заходи що до його усунення (наприклад: знизити струм при його зростанні, підвищити напругу при її зниженні і т.д. ).

У зв'язку із цим і виникає необхідність у створенні й застосуванні автоматичного обладнання, що виконує зазначені операції й для захисту системи і її елементів від небезпечних наслідків пошкоджень і ненормальних режимів. Спочатку в якості захисного обладнання застосовувалися плавкі запобіжники. Однак у міру зросту потужності й напруги електричних установок і ускладнення їхніх схем комутації, такий спосіб захисту став недостатнім, внаслідок чого було створено захисне обладнання, яке одержало назву релейного захисту. Релейний захист - це комплекс автоматичного обладнання, призначеного для швидкого виявлення й відокремлення від електроенергетичної системи пошкоджених елементів цієї системи.

Призначення релейного захисту

Електричні машини та апарати, лінії електропередачі та інші частини електричних установок та електричних мереж постійно знаходяться під напругою і протікає струм, що викликає їх нагрівання. Тому в процесі експлуатації можуть виникати пошкодження, що призводять до коротких замикань (КЗ).

Короткі замикання виникають через пробій або перекриття ізоляції, обривів проводів, помилкових дій персоналу (включення під напругу заземленого обладнання, відключення роз'єднувачів під навантаженням) та ряду інших причин.

У більшості випадків у місці КЗ виникає електрична дуга з високою температурою, що призводить до руйнувань струмоведучих частин, ізоляторів та електричних апаратів. При КЗ в місці пошкодження виникають великі струми (струми КЗ), що вимірюються тисячами ампер, які призводять до перегріву непошкоджених струмопровідних частин і можуть викликати додаткові пошкодження, тобто, розвиток аварії. Одночасно в мережі, електрично зв'язаної з місцем пошкодження, відбувається зниження напруги, що може призвести до зупинки електродвигунів і порушення паралельної роботи генераторів.

У більшості випадків розвиток аварії може бути попереджено швидким відключенням пошкодженої ділянки електричної установки або мережі за допомогою спеціальних автоматичних пристроїв, що одержали назву релейний захист, і діють на відключення вимикачів.

При відключенні вимикачів пошкодженого елемента гасне електрична дуга в місці КЗ, припиняється проходження струму КЗ і відновлюється нормальна напруга непошкодженій частині електричної установки або мережі. Завдяки цьому зменшуються збитки або навіть зовсім запобігають пошкодження обладнання, на якому виникло КЗ, а також відновлюється нормальна робота непошкодженого обладнання.

Таким чином, основним призначенням релейного захисту є швидке відключення пошкодженого елемента або ділянки енергосистеми від її непошкоджених частин. Якщо ж пошкодження не загрожує швидким руйнуванням об'єкту, що захищається, не становить загрози згідно умов техніки безпеки і не порушує безперервності електропостачання, то пристрої релейного захисту можуть не відключати установку, а лише діють на сигнал.

Крім пошкоджень електричного обладнання, можуть виникати такі порушення нормальних режимів роботи, як перевантаження, замикання на землю однієї фази в мережі з ізольованою нейтралями, виділення газу в результаті розкладання масла в трансформатора або пониження рівня масла в його розширнику та ін.

У зазначених випадках немає необхідності негайного відключення обладнання, так як ці явища не становлять небезпеки для обладнання. Тому при порушенні нормального режиму роботи на підстанціях з постійним обслуговуючим персоналом, як правило, досить дати попереджувальний сигнал персоналу підстанції. На підстанціях без постійного обслуговуючого персоналу і в окремих випадках на підстанціях з постійним обслуговуючим персоналом проводиться відключення обладнання, але обов'язково з витримкою часу.

Таким чином, другим призначенням релейного захисту є виявлення порушень нормальних режимів роботи обладнання і подача попереджувальних сигналів для обслуговуючого персоналу або відключення устаткування з витримкою часу.

Основні пошкодження автотрансформатора

У процесі експлуатації можливі пошкодження в трансформаторах і на їхніх з'єднаннях з комутаційними апаратами. Можуть бути також небезпечні ненормальні режими роботи, незв'язані з пошкодженнями трансформатора чи його з'єднань. Можливість пошкоджень і ненормальних режимів обумовлює необхідність установки на автотрансформаторах пристроїв захисту.

Найбільш частим ненормальним режимом роботи трансформаторів є поява в них струмів вищих від номінальних, тобто струмів, що перевищують номінальний струм обмоток автотрансформаторів. Струми, вищі від номінальних в автотрансформаторі виникають при зовнішніх КЗ, коливаннях напруги і перевантаженнях. Останні виникають внаслідок самозапуску електродвигунів, збільшення навантаження в результаті відключення паралельнопрацюючого автотрансформатора, автоматичного підключення навантаження при дії автоматичного включення резерву і т.п.

При зовнішньому КЗ, що викликано пошкодженням на шинах автотрансформатора або пошкодженням що не відключилося на відходячому від шин приєднанні, поАТ проходять струми КЗ Ікз > Іном, що нагрівають його обмотки понад допустиме значення, що може привести до його пошкодження. Оскільки зовнішнє КЗ супроводжується зниженням напруги в мережі, захист повинен діяти з мінімальною витримкою часу, необхідної для селективності.

Перевантаження трансформаторів не впливає на роботу системи електропостачання в цілому, тому що вона звичайно не супроводжується зниженням напруги. Крім того, струми перевантаження відносно не великі і їхнє проходження допустиме протягом деякого часу, що достатньо для того, щоб було вжито заходів до розвантаження. Найбільш часто виникають короткочасні перевантаження що самоусуваються, небезпечні для трансформатора через їхню нетривалість. На підстанціях відключення тривалого перевантаження повинно проводитися автоматично від захисту, відключенням менш відповідальних споживачів або трансформатора, що перевантажується.

Таким чином, захист трансформатора від перевантаження повинен діяти на відключення тільки в тому випадку, коли перевантаження не може бути усунено автоматично. В усіх інших випадках захист повинен діяти на сигнал або автоматично проводити його розвантаження. Захист від перевантажень виконується, як правило, таким що реагує на струм.

До ненормальних режимів роботи трансформаторів відноситься так само зниження рівня масла до певного значення, що може відбутися, наприклад, внаслідок пошкодження бака.

Основні пошкодження :

багатофазні КЗ в обмотках і на виводах автотрансформатора;

Таблиця 2.1 - Характерні пошкодження трансформаторів

Елементи трансформатора

Пошкодження

Можливі причини

 

Обмотки

Міжвиткове замикання

Природнє старіння і зношення ізоляції; систематичні перевантаження трансформатора; динамічні зусилля при наскрізних коротких замикань

 


Замикання на корпус (пробій); міжфазне замикання

Старіння ізоляції, зволоження масла; внутрішні і зовнішні  перенапруги; деформація обмоток внаслідок динамічних навантажень при коротких замиканнях

 


Обрив проводу

Відгоряння відводів обмотки внаслідок низької якості з’єднання чи електродинамічних навантажень при коротких замиканнях

 

Перемикачі напруги

Відсутність контакту

Порушення регулювання перемикаючого пристрою

 


Плавлення контактної поверхні

Термічний вплив надструмів на контакти

 


Перекриття на корпус

Тріщини в ізоляторах; зниження рівня масла

 


Перекриття між вводами окремих фаз

Пошкодження ізоляції відводів

 

Магнітопровод

Збільшення струму холостого ходу

Послаблення шихтованного пакета магнітопровода

 


«Пожежа сталі»

Порушення ізоляції між окремими пластинами сталі чи ізоляції стяжних болтів; слабка пресовка пластин; при пошкодженні ізоляційних прокладок між ярмом і магнітопроводом; під час заземлення магнітопровода із боку вводів обмоток

Бак і арматура

Протікання масла з зварних швів, кранів і фланцевих сполук

Порушення зварнго шову від механічних та температурних впливів; погано притерта пробка крана; пошкоджена прокладка підфланцем.


«пожежа сталі» магнітопроводу;

однофазні пошкодження бувають двох видів: на землю та міжвиткові замикання. Найбільш ймовірні однофазні і багатофазні КЗ на виводах трансформаторів і однофазні міжвиткові замикання в обмотках. Захист на КЗ виконується з дією на відключення ушкодженого трансформатора. Для обмеження розмірів руйнувань її виконують швидкодіючої.

Замикання однієї фази на землю небезпечно для обмоток, приєднаних до мереж із глухозаземленими нейтралями. У цьому випадку захист повинен відключати трансформатор і при однофазних КЗ у його обмотках на землю. При віткових замиканнях у замкнених витках виникає значний струм, що руйнує ізоляцію і магнитопровід трансформатора, тому такі ушкодження повинні відключатися швидкодіючим захистом.

Небезпечним внутрішнім пошкодженням також є «пожежа сталі» магнітопровода, що виникає при порушенні ізоляції між листами магнітопроводу, що веде до збільшення втрат на перемагнічування і вихрові струми. Втрати викликають місцеве нагрівання сталі, що веде до подальшого руйнування ізоляції. Захист, принцип дії якого заснований на використанні електричних величин, на цей вид пошкодження не реагує, тому виникає необхідність у застосуванні спеціального захисту від виткових замикань і від «пожежі сталі».

Для обмеження розміру руйнування захист від пошкоджень у трансформаторі повинен діяти швидко. Пошкодження, що супроводжуються великими струмами КЗ, повинні відключатися без витримки часу з t=0,05-0,1 с.

.2 Вимоги до релейного захисту та побудова захистів

До релейного захисту пред'являються вимоги по селективності, чутливості, швидкодії та надійності:

Швидкодія - швидке відключення пошкодженого обладнання або ділянки електричного установки запобігає або зменшує розміри пошкоджень, зберігає нормальну роботу споживачів непошкодженої частини мережі, запобігає порушення паралельної роботи генераторів. Тривале протікання струму короткого замикання може призвести до пошкодження робочих ділянок обладнання, ліній, трансформаторів по яких протікає струм короткого замикання через перегрів обладнання. Допустимий час протікання струму через обладнання, що не викликає його пошкодження вказуються в ДСТУ на обладнання. Наприклад, допустимий час КЗ для трансформатора визначається за формулою:

 (2.1)

де К - відношення струму КЗ до номінального струму трансформатора. І в цей час відключення струму КЗ згідно інструкції по експлуатації трансформатора не повинні перевищувати 4 - 5 сек.

Приблизно мінімальний переріз проводів повітряних і кабельних ліній

повинен складати:

 (2.2)

де,- мінімальний допустимий переріз провода;max - струм КЗ в максимальному режимі на початку лінії;

С - стала проводу, залежить від конструкції лінії, наявності оболонки, натяжки провода, умови тепловіддачі. Для розрахунків приймемо С = 69,5;

 - корінь квадратний із часу відключення КЗ при даному струмі.

 (2.3)

де,відк. - повний час відключення КЗ;сз1 - час спрацювання захисту до АПВ;сз2 - час спрацювання захисту після АПВ;відк.вим. - час відключення вимикача.

При цьому вважається , що за час АПВ температура провідника істотно не знизиться і час дії струму на нагрів провідник підсумовується . Для більш точних розрахунків слід використовувати спеціальні методики. Для забезпечення стійкості паралельної роботи генератори, трансформатори, лінії електропередачі, за якими здійснюється паралельна робота і всі інші частини електроустановки або електричної мережі повинні оснащуватися швидкодіючим релейним захистом. Сучасні пристрої швидкодіючого релейного захисту мають час дії 0,02 - 0,1 с. Для розподільних мереж така швидкодія необов'язкова. Воно визначається термічною стійкістю, але і в цьому випадку слід прагнути до мінімально можливої витримці часу. Час спрацювання швидкодіючого ступеня захисту повинно складати 0,05 - 0,1 с.

Селективність - здатність релейного захисту виявляти місце ушкодження і відключати його тільки найближчими до нього вимикачами .

Застосовується кілька способів забезпечення селективності.

Захист принципово не спрацьовує при короткому замиканні поза зоною дії, наприклад, зона дії диференціального захисту знаходиться між її трансформаторами струму.

Селективність по чутливості. Струм, напруга або опір спрацьовування вибирається таким чином, щоб захист не діяв при короткому замиканні на суміжній лінії, або за трансформатором - відсічка.

Селективність по часу. Чим ближче пошкодження до джерела живлення, тим більша витримка часу. Тому вона не встигає спрацювати, так як її випереджає захист подальшої лінії при короткому замиканні на ній. Цей принцип найбільш простий, проте має істотний недолік полягає в тому, що витримка часу зростає в міру наближення до джерела живлення, а значить зростання струму. Це суперечить принципу швидкодії, тому доводиться визначати, який принцип важливіший - швидкодії або селективності. Значно покращує ситуацію застосування ступінчастих захистів або захистів з залежною витримкою часу. Величина ступеню селективності визначається точністю захисту, швидкодією вимикача і для сучасних мікроелектронних або мікропроцесорних захистів становить 0,2 - 0,3 сек.

Захист повинен володіти такою чутливістю до тих видів пошкоджень і порушень нормального режиму роботи в даній електричної установці або електричної мережі, на які вона розрахована, щоб було забезпечено її дію на початку виникнення пошкоджень, ніж зменшуються пошкодження обладнання в місці КЗ. Чутливість захисту повинна також забезпечувати її дію при пошкодженнях на суміжних ділянках

Струм спрацьовування повинен бути менше струму короткого замикання на величину, яку називають коефіцієнтом чутливості (Кч), напруга та опір спрацьовування більше напруги і опору спрацьовування на таку ж величину. Коефіцієнт спрацювання враховує похибки реле, вплив перехідного опору та електричної дуги в місці КЗ. Коефіцієнти чутливості нормуються в ПУЕ і величина їх становить для КЗ в захищається зоні Кч = 1.5, в зоні резервування -

Кч = 1.2, для швидкодіючих диференціальних захистів Кч = 2.

Вимога надійності полягає в тому, що захист повинен правильно і безвідмовно діяти на відключення вимикачів обладнання при всіх його пошкодженнях і порушення нормального режиму роботи, для дії яких він призначений, і не діяти в нормальних умовах, а також при таких пошкодженнях і порушеннях нормального режиму роботи, при яких дія даного захисту не передбачена, і повинен діяти інший захист. Вимога надійності забезпечується досконалістю принципів захисту і конструкцій апаратури, добротністю деталей, простотою виконання, а також рівнем експлуатації.

Необхідний стан пристроїв захисту підтримується плановими перевірками релейного захисту, при яких необхідно виявити і усунути виявлені дефекти. У сучасних мікропроцесорних та мікроелектронних пристроїв захисту існують вбудовані системи автоматичної і тестової перевірки, які дозволяють швидко виявити неполадки і тим самим запобігти відмову або неправильну роботу захисту. Наявність тестових перевірок або автоматичного контролю не виключає необхідності планових перевірок, але істотно зменшує частоту і обсяг їх проведення.

Для подальшого підвищення надійності застосовують принципи ближнього чи дальнього резервування. Ближнє резервування забезпечується встановленням на даному приєднанні другого, резервного захисту, а для резервування відмови вимикача - спеціального пристрою резервування відмови вимикача (ПРВВ). При дальньому резервуванні відмова захисту і вимикача резервується резервним захистом на вищестоящому елементі. Дальнє резервування забезпечити в ряді випадків принципово складно, а то й неможливо, тому ПУЕ допускає відмову від дальнього резервування захистами ліній, що живлять відгалуження трансформатора, а також за допомогою захисту вводів фідерів живлення, що відходять від шин НН, СН підстанцій. За відсутності такого резервування, наслідки відмови захистів що не резервуються дуже важкі: це вигоряння секцій шин і трансформаторів на живлячих

підстанціях. Тому слід застосовувати додаткові засоби ближнього і дальнього резервування, і відмовитися від нього тільки при повній технічної неможливості.

Висновок по розділу 2

В даному розділі було розглянуто причини виникнення необхідності захисту обладнання, основні призначення релейного захисту, проаналізовано характерні пошкодження, що можуть виникнути в процесі експлуатації та можливі причини їх виникнення. Також в розділі описано вимоги до релейного захисту та побудови захистів.

Розділ 3. Релейний захист автотрансформатора

3.1 Вибір типів захисту автотрансформатора

Згідно ПУЕ для автотрансформаторів повинні бути передбачені пристрої релейного захисту від наступних видів пошкодження та ненормальних режимів роботи:

багатофазних замикань в обмотках та виводах;

однофазних замикань на землю в обмотці та на виводах, які приєднані до мережі з глухозахемленою нейтраллю (для вводів зі всіх сторін, якщо в АТ напруга ВН становить 220 кВ та вище);

міжвиткових замикань;

струмів в обмотках, що обумовлені зовнішніми КЗ;

струмів в обмотках, обумовленими перевантаженнями;

зниження рівня масла;

часткового пробою ізоляції вводів 750 кВ;

Згідно рекомендацій Л[10] та Л[11] визначаємо:

Основні захисти автотрансформатора:

для захисту від пошкоджень на виводах, а також від внутрішніх пошкоджень має бути передбачений повздовжній диференційний струмовий захист автотрансформатора (два комплекти). Він має бути виконаний так, щоб в зону його дії входили з’єднання автотрансформатора з ошиновкою до ТС, які встановлені в його високовольтних вводах сторін, та/або кола вимикачів на сторонах ВН, СН та НН автотрансформатора.

диференційний струмовий захист нульової послідовності (два комплекти) в обмотці/на ошиновці ВН, СН та НН автотрансформатора.

Резервні захисти на стороні ВН(СН) автотрансформатора:

дистанційний направлений захист на стороні ВН(СН) для дії при зовнішніх багатофазних КЗ у випадках, коли це необхідно для забезпечення дальнього резервування або узгодження захистів суміжних напруг. Його можна використовувати для резервування захистів суміжних елементів і не передбачати для дії при відмові основних захистів, якщо це призведе до ускладнення захисту. При виконанні дистанційного захисту, повинні також розглядатися можливості доповнення її струмовою відсічкою, яка призначена для відключення з меншою витримкою часу КЗ на шинах низької напруги (виходячи із струмів КЗ, наявності окремої системи шин, можливості узгодження із захистами суміжних елементів).

диференційний струмовий захист ошинування ВН (СН) АТ (2 комплекти);

струмовий направлений захист нульової послідовності на стороні ВН(СН);

МСЗ ВН(СН);

МСЗНП ВН(СН);

пристрій резервування відмови окремого вимикача ВН(СН) АТ (ПРВВ, реалізується в мікропроцесорному пристрої захисту відповідної сторони АТ, або в пристрої ДЗШ цієї сторони, який має функцію ПРВВ приєднань шин). Особливості роботи ПРВВ:

має бути прийнято, що ПРВВ 330 кВ виконано діючим:

при КЗ в автотрансформаторі з відмовою його вимикача 330 кВ - на відключення всіх вимикачів системи шин, до якої він приєднаний;

при КЗ на шинах 330 кВ з відмовою вимикача 330 кВ - на відключення всіх вимикачів автотрансформатора (через вихідні проміжні реле захисту шин 750 кВ).

необхідно прийняти, що ПРВВ 750 кВ виконано діючим:

при КЗ в автотрансформаторі або на шинах 750 кВ з відмовою його вимикача 750 кВ - на відключення лінії, яка підключається до вимикача, що відмовив;

при КЗ на лінії з відмовою її вимикача - на відключення всіх вимикачів автотрансформатора (через вихідні проміжні реле захисту шин 750 кВ).

струмовий захист від перевантаження на стороні ВН АТ (СЗП ВН);

струмовий захист від перевантаження спільної частини обмотки ВН/СН АТ (СЗП ВН/СН);

пристрій автоматичного повторного включення вимикача ВН(СН) АТ (АПВ).

пристрій контролю ізоляції вводів (КІВ) 750 кВ повинен виконуватися з дією на сигнал при частковому пробої ізоляції, що не потребує миттєвого відімкнення, і на відключення при пошкодженні ізоляції вводу (до того як відбудеться повний пробій ізоляції). Також має бути передбачене блокування, яке попереджує хибні спрацювання пристрою КІВ при обривах в колах приєднання КІВ до виводів.

Резервні захисти на стороні НН автотрансформатора:

максимальний струмовий захист на стороні НН АТ з пуском по

мінімальній напрузі на стороні НН АТ (пуск МСЗ застосовується

при встановлені окремого ТН на ошиновці НН АТ);

струмовий захист зворотньої послідовності на стороні НН АТ;

захист мінімальної напруги на стороні НН АТ;

пристрій резервування відмови вимикачів на стороні НН АТ;

струмовий захист від перевантаження на стороні НН АТ;

контроль ізоляції ланцюгів НН.

Захист комірки вимикача автотрансформатора на стороні НН:

максимальний струмовий захист вимикача НН АТ з пуском по мінімальній напрузі;

струмовий захист зворотньої послідовності вимикача НН АТ;

захист мінімальної напруги вимикача НН АТ;

ПРВВ вимикача НН АТ;

пристрій АПВ вимикача НН АТ;

орган по напрузі нульової послідовності захисту від замикання на землю в мережі НН.

Автотрансформатор 750/330/15,75 кВ має бути обладнаний автоматичними системами пожежогасіння. При спрацюванні основних захистів АТ (таких як, повздовжній диференційний, газовий та інших захистів від внутрішніх пошкоджень) на повне відключення АТ, з пуском ПРВВ та забороною АПВ, одночасно здійснюється пуск системи пожежогасіння АТ. Коло автоматичного увімкнення насосів системи пожежогасіння контролюється схемою фіксації відключеного стану вимикачів на всіх сторонах АТ, а також системи перевірки відсутності струму в колі АТ на сторонах ВН та СН та відсутності напруги на стороні (ошиновці) НН.

Кола газового захисту мають бути виконані з врахуванням наявності:

газових реле, що реагують на пошкодження в баку кожної фази АТ та мають два контакти, які діють на відключення автотрансформатора та на сигнал;

газових реле, що реагують на пошкодження в РПН кожної фази АТ, в яких використовується тільки контакт, що діє на відключення.

газових реле, що реагують на пошкодження в контакторі РПН кожної фази АТ, в яких використовується тільки контакт, що діє на відключення.

Також в схемі має бути передбачено можливість переводу дії відключаючих контактів газових реле АТ на сигнал.

Ця група захистів діє при спрацюванні без витримки часу на:

вимкнення всіх вимикачів АТ з забороною АПВ;

пуск пожежогасіння пошкодженої фази АТ;

закриття відсічного клапана пошкодженої фази АТ.

Рисунок 3.1 - Схема розміщення захистів автотрансформатора

3.2 Вибір пристроїв релейного захисту автотрансформатора

Для забезпечення необхідних типів захисту автотрансформатора, описаних в попередньому пункті, в якості основного пристрою релейного захисту вибираємо сучасний мікропроцесорний пристрій захисту фірми ABB RET670. Інтелектуальний електронний пристрій RET670 являється швидкодіючим та селективним захистом, виконує моніторинг та управління, забезпечує захист трансформаторів, автотрансформаторів, фазозсувних трансформаторів та шунтуючих реакторів, включаючи управління РПН. Наявність до 6 трифазних струмових входи в функціональному блоці диференційного захисту трансформатора дозволяє виконати гальмування по максимальному із всіх струмів та виконувати захист в схемах з декількома вимикачами на будь-якій стороні автотрансформатора без зовнішнього сумування струмів. Реалізована підтримка стандартних протоколів зв’язку дозволяє організовувати їх підключення в систему АСУ або використовувати без АСУ в якості окремих багатофункціональних пристроїв.

Об’єднання функцій основної та великої кількості резервних захистів в даному пристрої підвищує продуктивність енергосистеми вцілому. Крім того, скорочується час на конфігурацію, наладку та введення пристроїв в експлуатацію, а також скорочується необхідний простір та число запасних частин.

Даний пристрій дозволяє виконати захист та управління декількох об’єктів в одному пристрої, що призводить до підвищення надійності та рентабельності енергосистеми.

Як дублюючий комплект захисту автотрансформатора було обрано пристрій фірми SIEMENS 7UT613. Таке рішення підвищить ефективність роботи, тому що RET670 та 7UT613 мають різні помилки алгоритмів спрацювання. Тобто, у випадках, коли один пристрій не спрацює, пристрій другої фірми, що має іншу конфігурацію спрацює та відключить пошкоджену ділянку, що підвищує надійність системи релейного захисту автотрансформатора.

В якості резервного захисту автотрансформатора використаємо пристрій фірми ABB REL670, тому що в ньому присутні майже всі необхідні функції захисту відповідно до рекомендацій для резервного захисту АТ. П’ять незалежних зон дистанційного захисту від міжфазних та однофазних замикань дозволяють реалізувати захист будь яких повітряних та кабельних ліній з різними способами заземлення нейтралі.

В пристрої REL670 відсутня функція диференційного захисту ошинування. Тому для захисту ошиновки всіх сторін автотрансформатора вибираємо пристрої фірми Siemens 7UT613 та ABB RED670. Захисти мають мінімальний час відключення та не реагують на насичення трансформатора струму, формування додаткових функцій резервування струмових захистів ошиновки 15,75 кВ і функції перевантаження ланцюгів НН АТ.

3.3 Перелік і короткий опис функцій пристрою релейного захисту RET670

Повздовжній диференційний струмовий захист 87Т T3WPDIF

Повздовжній диференційний струмовий захист 87Т T3WPDIF призначений для захисту від всіх видів КЗ в обмотках та на виводах при включенні на виносні або вбудовані ТС без витримки часу. Застосувати цю функцію терміналу до всіх типів трансформаторів та автотрансформаторів з пристроєм РПН або без нього, а також для шунтуючих реакторів або місцевих фідерів в межах підстанції. Дана функція забезпечує узгодження коефіцієнта трансформації ТС та компенсацію векторної групи. Завдяки вводу положення пристрою РПН спрацювання диференційного захисту може бути налаштовано на оптимальну чутливість, що дозволяє забезпечувати захист від пошкоджень з малими струмами КЗ. Гальмування використовується для відбудови від кидків струмів, та в особливості для режимів перезбудження. Також включається адаптивне гальмування для кидків струму при включенні трансформатора під напругу і для режимів насичення трансформаторів струму при зовнішніх пошкодженнях. Швидкодіючий диференційний струмовий захист без гальмування (диференційна відсічка) передбачена для максимально швидкого відключення при внутрішніх пошкодженнях з великими струмами КЗ. Функція диференційного захисту заснована на теорії симетричних складових, яка забезпечує максимально ефективне виявлення міжвиткових коротких замикань в обмотках силових трансформаторів.

Принцип дії захисту. Задача диференційного захисту полягає у визначенні того, чи знаходиться пошкодження в зоні що захищається чи поза нею. Дана зона обмежена розташуванням трансформаторів струму, і, в принципі, може вміщувати інші об’єкти окрім автотрансформатора. Якщо буде виявлено, що пошкодження внутрішнє, несправний силовий автотрансформатор необхідно швидко відключити.

Звичайно силові трансформатори струму з’єднанні по схемі «зірка». Вони можуть бути заземлені будь яким способом (тобто до об’єкту чи від нього). Однак всередині себе функція диференційного захисту завжди використовує опорний напрямок до автотрансформатора що захищається, як показано на рисунку. Таким чином IED завжди вимірює струми з будь якої сторони силового трансформатора, використовуючи один і той же опорний напрямок до обмоток силових трансформаторів.

Рисунок 3.2 - Прийняте розташування ТС і визначення напрямку струму

Спочатку вноситься поправка на коефіцієнт трансформації та групу з’єднання трансформатора що захищається, і тільки потім проводиться пофазне порівняння струмів. Це дозволяє обійтися без проміжних зовнішніх трансформаторів струму. Приведення цих величин струмів до однієї ж тієї сторони силового трансформатора виконується по раніше заданим матрицям коефіцієнтів, які визначаються коефіцієнтом трансформації та групою з’єднання захищаємого трансформатора. Після того, як користувач задав векторну групу, номінальні струми та напруги силового трансформатора, диференційний захист може сам розрахувати в автономному режимі матриці коефіцієнтів для виконання потрібного порівняння струмів в оперативному режимі у відповідності з певним рівнянням. Селектор внутрішніх або зовнішніх пошкоджень по струму зворотної послідовності визначає яке це пошкодження, внутрішнє чи зовнішнє.

Щоб зробити захист максимально чутливим та надійним, були розроблені диференційні захисти з гальмуванням, які тепер прийняті в якості базових стандартних елементів захисту силових трансформаторів. Захист повинен бути забезпечений пропорційним гальмуванням, яке дозволяє цьому захисту спрацьовувати при певному відсотковому відношенні диференційного струму відносно наскрізного струму, який протікає через трансформатор.

 

(3.1)


де,

- диференційні струми;

- складова диференційного струму зі сторони W1;

- складова диференційного струму зі сторони W2;

- складова диференційного струму зі сторони W3;..3 - диференційний струм основної частоти в фазах L1..3 (в амперах на стороні W1);_W1..3 - фазний струм основної частоти в фазі L1 на стороні W1;_W1..3 - номінальна між фазна напруга АТ на стороні W1..3 (уставка);

А, В та С - матриці 3х3 с числовими коефіцієнтами.

Диференційні струми основної частоти являються «звичайними» диференційними струмами, величини яких застосовуються пофазно відносно до робочої характеристики з гальмуванням диференційного захисту.

Диференційний струмовий захист нульової послідовності 87N REFPDIF

Низькоімпендансний диференційний захист від замикань на землю може використовуватися на всіх обмотках з глухим заземленням нейтралі або з нейтраллю, заземленою через малий опір. Функція REFPDIF забезпечує високу чутливість (до 5%) та високу швидкість відключення, так як вона вимірює струми в кожній окремій обмотці і тому не потребує блокування по гармонічним складовим. Дана функція дозволяє використовувати трансформатори струму з різними коефіцієнтами трансформації та характеристиками намагнічування. Так, як REFPDIF по принципу роботи заснована на вимірюванні струмів нульової послідовності, які практично є тільки при замиканні на землю, даний захист може забезпечити високу чутливість та незалежність від величини струмів навантаження.

Три струми фазних виводів силового автотрансформатора та струм, виміряний в нейтралі цього ж АТ, повинні незалежно підводитися до функції захисту. Потім ці вхідні струми обробляються в REFPDIF за допомогою математичних розрахункових процедур. Із всіх вхідних струмів розраховуються складові струмів основної частоти, тоді як інші вищі гармонічні складові струмів нульової послідовності виключаються. Потім струм нульової послідовності розраховується із трьох виміряних лінійних векторів струму. Далі цей вектор струму нульової послідовності геометрично просумовується з вектором струму нейтралі, в результаті чого отримується диференційний струм.

.4 Перелік і короткий опис функцій пристрою релейного захисту 7UT613

Цифровий пристрій диференційного захисту SIPROTEC 4 7UT613 являється швидкодіючим та селективним захистом при КЗ в трансформаторах всіх рівнів напруги, генераторах, шунтуючих реакторах, на коротких лініях та ошиновці. При використанні в якості захисту трансформатора пристрій нормально включається на трансформатори струму, які відділяють обмотки силового трансформатора від системи. Зсув фаз та потокозчеплення струмів, обумовлені з’єднанням обмоток трансформатора, обробляється в пристрої за допомогою розрахункових алгоритмів. Потрібний користувачу спосіб заземлення нейтралі задається пристрою і автоматично враховується в розрахункових алгоритмах.

Основні характеристики захистів терміналу:

Диференційний захист автотрансформатора:

характеристика спрацювання з струмом гальмування;

гальмування при кидку намагнічування з використанням 2-ї гармоніки;

гальмування при короткочасних та усталених струмах пошкодження, викликаних, наприклад, перезбудженням трансформаторів, з використанням гармонік (3-ї або 5-ї);

нечутливість до постійної складової струму і насичення ТС;

висока стійкість функціонування навіть при різних насиченнях ТС;

миттєве відключення при пошкодженнях, що супроводжуються великим струмом;

незалежність від виду заземлення нейтрал силового АТ;

висока чутливість до замикань на землю при обробці струму нейтралі, заземленої обмотки АТ;

вбудована обробка груп з’єднання обмоток трансформатора;

вбудована обробка Кт, включаючи обробку різних номінальних струмів автотрансформатора.

Диференційний захист ошиновки.

характеристика спрацювання з струмом гальмування;

мінімальний час відключення;

нечутливість до постійної складової струму та насичення ТС;

висока чутливість до замикань на землю при обробці струму нейтралі, заземленої обмотки АТ;

контроль справності струмових ланцюгів при робочому струмі.

Диференційний захист від КЗ на землю:

захист від КЗ на землю для заземлених обмоток АТ;

висока чутливість до коротких замикань на землю в захищаємій зоні;

висока стійкість до зовнішніх замикань на землю, завдяки відношенням амплітуд та фаз протікаючих струмів замикання на землю.

3.5 Перелік і короткий опис функцій пристрою релейного захисту REL670

Дистанційний захист ZDRDIR

Дистанційний захист лінії представляє собою повносхемний захист, який має до п’яти, з трьома контурами для міжфазних пошкоджень та трьома контурами для пошкоджень фаза-земля для кожної незалежної зони. Індивідуальні уставки для кожної зони в межах по активному та реактивному опору забезпечують достатню гнучкість для використання в якості резервного захисту автотрансформатора, що підключений до повітряних чи кабельних ліній різних типів та довжини.

Обробка різних контурів пошкоджень в пристрої відбувається по повносхемному типу. Це означає, що кожний контур замикання при прямих чи зворотніх пошкодженнях фаза-земля та фаза-фаза обробляється паралельно.

Використання цього методу дає більш швидше спрацювання в порівнянні з перемикаючими схемами, які в більшості випадків використовують пусковий орган для вибору відповідних напруг та струмів в залежності від типу пошкодження. Кожна зона дистанційного захисту діє подібно одному незалежному пристрою дистанційного захисту з шістьма органами вимірювання.

Струмовий направлений захист нульової послідовності на стороні ВН(СН) та захист по потужності 67N SDEPSDE

В ізольованих чи заземлених через великий опір мережах, струм замикання на землю значно менше струмів короткого замикання. Ще одна важкість полягає в тому, що струм фаза-земля майже не залежить від місця замикання в мережі. Для виявлення та селективного відключення у випадку виявлення пошкоджень фаза-земля у вище вказаних мережах, може використовуватися направлений струм нульової послідовності.

Захист використовує компонент струму нульової послідовності , де  - кут між струмом нульової послідовності та напругою нульової послідовності (), що компенсується характеристичним кутом.

Для визначення та селективного відключення у випадку однофазних замикань на землю, може використовуватися вимірювання напрямку потужності нульової послідовності. Захист використовує складову потужності нульової послідовності .

В заземлених через резистор мережах, для визначення замикання на землю повинна використовуватися активна складова струму нульової послідовності, яка співпадає по фазі з напругою нульової послідовності, тому характеристичний кут встановлюють 0.

Оскільки амплітуда струму нульової послідовності не залежить від місця пошкодження, то селективність захисту досягається за допомогою відстройки по часу.

Максимальний струмовий захист ВН(СН)

МСЗ без витримки часу PHPIOC Функція має низький рівень розширення зони в перехідному режимі та мінімальний час спрацювання, що дозволяє її використовувати в якості струмової відсічки.

Виміряні миттєві аналогові значення фазних струмів попередньо обробляються за допомогою дискретного перетворення Фур’є. Із складових основної частоти кожного фазного струму визначається середньоквадратичне значення кожного фазного струму, а також миттєві значення для кожного фазного струму. Ці значення подаються в функціональний блок PHPIOC. Для кожної фази середньоквадратичні значення порівнюються на компараторі із заданим значенням уставки по струму спрацювання функції . Якщо фазний струм перевищує встановлене значення струму спрацювання, сигнал від компаратора для цієї фази встановлюється в стан . Цей сигнал без витримки часу активує вихідний сигнал  для цієї фази та сигнал відключення , загальний для всіх трьох фаз.

Чотирьохступінчастий МСЗ OC4PTOC

Чотирьох ступінчастий МСЗ OC4PTOC має зворотньозалежну або незалежну витримку часу спрацювання по струму кожної з трьох фаз. Функція напрямленості використовує запам’ятовування поляризованої напруги. Кожна ступінь окремо може використовуватися в напрямленому або ненапрямленому режимі. Для кожного ступеня може індивідуально встановлюватися блокування по 2-й гармоніці.

Виміряні миттєві аналогові струми фаз обробляються в функціональному блоці попередньої обробки. Для всіх ступенів можна вибрати режим дискретного перетворення Фур’є або режим вимірювання середньоквадратичного або діючого значення.

Отримані струми подаються в блок OC4PTOC, де порівнюються з уставками струму спрацювання даної функції.

Функція може бути напрямленою. Визначення напрямленості пошкодження задається положенням кута вектору струму відносно кута вектора напруги. Струм і напруга пошкодження для напрямленої функції залежить від виду пошкодження.

Максимальний струмовий захист нульової послідовності ВН(СН)

МСЗ НП без витримки часу EFPIOC має низький рівень розширення зони в перехідному режимі і мінімальний час спрацювання, що дозволяє використовувати його від замикань на землю без витримки часу. При чому зона спрацювання цього захисту обмежена 80% довжини лінії при мінімальному опору джерела. Принцип дії полягає у тому, що виміряні миттєві значення струмів нульової послідовності і із виміряних миттєвих значень отримують еквівалентне середньоквадратичне значення. Це значення подається в функціональний блок EFPIOC. Воно порівнюється на компараторі із заданим значенням уставки по струму спрацювання функції . Якщо струм нульової послідовності перевищує встановлене значення струму спрацювання, сигнал від компаратора для цієї фази встановлюється в стан . Цей сигнал без витримки часу активує вихідний сигнал відключення .

Чотирьох ступінчастий МСЗ НП EF4PTOC має зворотньозалежну або незалежну витримку часу спрацювання по струму кожної фази окремо. Функція напрямленості використовує запам’ятовування поляризованої напруги, поляризованого струму або подвійну поляризацію. Кожна ступінь окремо може використовуватися в напрямленому або ненапрямленому режимі. Для кожного ступеня може індивідуально встановлюватися блокування по 2-й гармоніці.

Струм нульової послідовності попередньо обробляється методом дискретного перетворення Фур’є. Таким чином визначаються складові основної гармоніки вектору струму нульової послідовності.

Значення вектору використовується в функції захисту EF4PTOC для його порівняння із заданим значенням струму спрацювання чотирьох ступенів. Якщо струм нульової послідовності перевищує встановлене значення струму спрацювання і в даній ступені використовується ненаправлений режим, сигнал від компаратора для цього ступеню встановлюється в стан . Цей сигнал без витримки часу активує вихідний сигнал для цього ступеню і загальний сигнал .

Пристрій резервування відмови вимикача CCRBRF

Функція резервування відмови вимикача забезпечує швидке резервне відключення суміжних вимикачів при відмові відключення власного вимикача. Функція може базуватися контролюванні струму, контролі положення контактів або на адаптивному поєднанні цих двох принципів. У випадку протікання малих струмів через вимикач при короткому замиканні може використовуватися принцип контролю положення контактів. Функція CCRBRF може виконуватися з пуском по одній або трьох фазах. Критерії спрацювання по струму для 3-фазної версії CCRBRF можуть задаватися таким чином, що спрацювання буде відбуватися тільки у випадку пуску від двох із чотирьох струмів, наприклад від струмів двох фаз або від струму однієї фази і струму нульової послідовності. Це забезпечує більш високу надійність у відношенні команди резервного відключення. Функція запускається командою відключення від захистів, або від внутрішніх функцій захисту пристрою, або зовнішніх пристроїв захисту. Сигнали пуску можуть бути пофазні або трифазні. Пофазні сигнали пуску дозволяють функцію однофазного повторного відключення. Це означає, що робиться повторна спроба відключення вимикача. При використанні контролю струму повторне відключення відбудеться тільки в тому випадку, якщо струм через вимикач більше уставки по струму спрацювання. Сигнал пуску запускає таймер резервного відключення. Якщо відключення вимикача відбулося - це виявити функцією або шляхом визначення зменшення струму шляхом оцінки середньоквадратичного значення розімкнутого контакту. Цей спеціальний алгоритм дозволяє дуже швидко виявити відключення вимикача, тобто, швидко скидає результат вимірювання струму. Якщо контроль струму та/або положення контакту не виявили відключення вимикача до закінчення дії таймеру резервування, запускається резервне відключення.

Струмовий захист від перевантаження на стороні ВН АТ TRPTTR

Якщо температура силового трансформатора досягає високих значень, то це може призвести до пошкодження обладнання, прискорюється старіння ізоляції всередині трансформатора - підвищується ризик виникнення внутрішніх міжфазних замикань або замикань на землю, висока температура знижує якість масла трансформатора.

Вибірки струму аналогових сигналів фаз проходять попередню обробку, і для кожного фазного струму розраховується середньоквадратичне значення. Ці значення передаються в TRPTTR.

Підсумовуючи все вище сказане, можна зробити висновок, що для релейного захисту АТ 750/330/15,75 кВ ПС «Київська» передбачені наступні пристрої:

в якості основного захисту - взаєморезервуючі мікропроцесорні повздовжні струмові диференційні захисти типу RET670 (основний комплект) фірми ABB та 7UT613 (дублюючий комплект) фірми Siemens;

в якості резервних захистів по сторонам 750 кВ і 330 кВ - мікропроцесорний п’ятиступеневий дистанційний захист від усіх видів КЗ та чотирьохступеневий струмовий захист від КЗ на землю, захист від перевантаження та резервування відмови вимикача типу REL670 фірми ABB;

диференційні захисти ошиновки 750 кВ і 330 кВ мають два комплекти мікропроцесорних пристроїв типу 7UT613 фірми Siemens та RED670 фірми АВВ;

диференційні струмові захисти ошиновки 15,75 кВ АТ на базі мікропроцесорних захистів типу 7UT613 фірми Siemens та RED670 фірми АВВ і формування додаткових функцій резервування струмових захистів ошиновки 15,75 кВ і функції перевантаження ланцюгів НН АТ;

газове реле;

Автоматична установка пожежогасіння SERGI, ланцюги пофазного пуску якої виконані від усіх пристроїв захисту від внутрішніх пошкоджень, газових захистів, критичного рівня або тиску трансформаторного масла або газоутворення в баку;

Контроль ізоляції вводів фірми КИВ500Р - захист від пошкодження ізоляції вводів.

Розрахунок та вибір параметрів спрацювання пристрою RET670

Розрахунок та вибір параметрів спрацювання диференційного струмового захисту пристрою RET670

Функція диференційного струмового захисту в пристрої RET670 позначається PDIF (в кодуванні ANSI - 87T) і включає в себе диференційний захист з блокуванням та диференційну відсічку.

Захист виконується пофазнонезалежним та використовує струми із всих сторін об’єкту що захищається. З кожної сторони до захисту можуть підводитись одна або дві трифазні групи ТС.

В якості опорної (базисної) сторони при розрахунку первинних значень струмів використовується сторона, обмотка якої підключена до першого входу, який відповідає обмотці захищаємого трансформатора із схемою з’єднання «зірка», функціонального блоку диференційного захисту, тобто, сторона вищої напруги.

По осі ординат відкладається відносний диференційний струм (в долях від номінального струму базисної сторони).

По осі абсцис відкладається відносний гальмівний струм (в долях від номінального струму базисної сторони), який формується на базі діючих значень перших гармонік струмів фаз в первинних обмотках ТС.

Гальмівна характеристика складається з трьох ділянок (Рисунок 3.3):

Горизонтальний (Ділянка 1) - до гальмівного струму, який дорівнює EndSection1. На цій ділянці спрацювання захисту визначається параметром спрацювання по диференційному струму IdMin;

Рисунок 3.3 - Гальмівна характеристика функції диференційного захисту DIFP (87T) пристрою RET670.

Перший похилий (Ділянка 2) - до гальмівного струму, який рівний EndSection2 та має Нахил 1 з коефіцієнтом гальмування SlopeSection2;

Другий похилий (Ділянка 3) - до максимально можливого значення гальмівного струму і має Нахил 2 з коефіцієнтом гальмування SlopeSection3.

Початковий гальмівний струм EndSection1

Параметр EndSection1 (початковий гальмівний струм) визначає гальмівний струм, який відповідає кінцю Ділянки 1 гальмівної характеристики, і задається в долях від номінального струму базисної сторони (сторони ВН).

Параметр EndSection1 рекомендується примати рівним не більше 1,15.

Приймаємо EndSection1 = 0.6.

.6.1.2 Початковий диференційний струм спрацювання IdMin

Параметр IdMin визначає величину відносного диференційного струму спрацювання захисту на першій ділянці гальмівної характеристики, розраховується та задається в долях від номінального струму базисної сторони (сторони ВН) трансформатора.

Розрахунок IdMin виконується по умові відбудови від струмів небалансу в перехідних режимах роботи трансформатора:

 (3.2)

де,

- 1,1÷1,2 - коефіцієнт відбудови;

 - розрахунковий коефіцієнт небалансу, який визначається з виразу:

 3.3)

де,

 - коефіцієнт, який враховує перехідний процес;

- повна відносна похибка трансформаторів струму в усталеному режимі;

 - відносна похибка, викликана регулюванням напруги автотрансформатора;

  

.

Розрахунковий коефіцієнт небалансу згідно (3.3) становить:

,

Початковий диференційний струм спрацювання згідно (3.2) становить:


Отримане значення параметра спрацювання 0,164 менше мінімально рекомендованого значення 0,2. Параметр спрацювання  приймається рівним 0,3 для досягнення необхідної чутливості.

Гальмівний струм кінця другої (першої похилої) ділянки EndSection2

Параметр EndSection2 визначає гальмівний струм, який відповідає кінцю Ділянки 2 гальмівної характеристики, і задається в долях від номінального струму базисної сторони (сторони ВН).

В умовах експлуатації можливі перевантаження трансформаторів протягом відносно довгого часу. Наприклад, при відключенні одного від трансформаторів на двотрансформаторній підстанції. З ціллю виключення значного загрублення диференційного захисту в таких режимах рекомендується завжди приймати параметр EndSection2 рівним 2.

Коефіцієнт гальмування другої (першої похилої) ділянки SlopeSection2

Параметр SlopeSection2 визначає коефіцієнт гальмування першої похилої ділянки гальмівної характеристики (Ділянка 2 на рисунку 4.2). В пристрої захисту параметр задається у відсотках.

Значення SlopeSection2 обчислюється згідно виразу:

 (3.4)

де,

- розрахунковий диференційний струм;

 (3.5)

- 1,1÷1,2 - коефіцієнт відбудови;

 - розрахунковий коефіцієнт небалансу.

Визначається з виразу:

 (3.6)

де,

 - коефіцієнт, який враховує перехідний процес.

З виразу (3.6) отримаємо:


Розрахунковий диференційний струм згідно формули (3.5) становить:


- мінімальний диференційний струм спрацювання.

Визначаємо значення коефіцієнта гальмування Ділянки 2 згідно (3.4):

 %.

Значення кута нахилу на характеристиці становить:


Коефіцієнт гальмування третьої (другої похилої) ділянки SlopeSection3

Параметр SlopeSection3 визначає коефіцієнт гальмування другої похилої ділянки гальмівної характеристики (Ділянка 3 на рис. 2.1). В пристрої захисту параметр задається у відсотках.

Значення параметра SlopeSection3 рекомендується без розрахунків приймати рівним (50÷65) %. Це пов’язано з тим, що при струмі короткого замикання, який перевищує 2, блокування диференційного захисту при великих перехідних струмах небалансу здійснюється в основному за рахунок інших вимірювальних органів.

Значення параметра SlopeSection3 приймаємо рівним 65%.

Значення кута нахилу на характеристиці становить:


Перевірка чутливості диференційного захисту з гальмуванням

Перевірка чутливості захисту на похилих ділянках характеристики перевіряється виразом:

 (3.7)

Виконаємо перевірку згідно формули (3.7):


Умова виконується. Отже, можна зробити висновок що чутливість достатня.

Струм спрацювання диференційної відсічки IdUnre

Параметр IdUnre визначає величину диференційного струму спрацювання відсічки (захист без гальмування). Диференційна відсічка являється грубим органом без гальмування і реагує на першу гармоніку диференційного струму. Диференційна відсічка необхідна для підвищення швидкодії при великих значеннях струму КЗ у зоні захисту.

Параметр спрацювання струмового органу диференційної відсічки в пристрої позначається IdUnre та задається у в.о. від номінального струму базисної сторони.

При виборі параметра спрацювання IdUnre необхідно враховувати дві умови:

Забезпечення відбудови від режиму кидка струму намагнічування;

Забезпечення відбудови від небалансу в режимі максимального струму при зовнішньому КЗ.

По умові відбудови від режиму кидка струму намагнічення параметр спрацювання струмового органу диференційної відсічки повинен прийматись не менше 5:

 (3.8)

По умові відбудови від максимального струму небалансу при зовнішніх пошкодженнях, параметр спрацювання знаходиться по виразу:

 (3.9)

де,

- відношення амплітуди першої гармоніки струму небалансу до приведеної амплітуди періодичної складової струму. Приймається рівним 0,5.

- відносний максимальний струм при зовнішньому КЗ, який може бути розрахований згідно виразу:

 (3.10)

де,

 - максимальний струм при зовнішньому КЗ, приведений до опорної сторони;

 - номінальний струм базисної сторони трансформатора.

Згідно виразу (3.10):


Знайдемо значення параметра спрацювання струмової відсічки згідно (3.9):


Отримане значення параметра не задовольняє умові відбудови від режиму кидка струму намагнічування згідно формули (3.8):


Параметр спрацювання диференційної відсічки приймається 14,84.

Параметр спрацювання блокування диференційного захисту по другій гармоніці I2/I1Ratio

Блокування диференційного захисту по другій гармоніці реагує на відношення амплітуди другої та першої гармонічних складових диференційного струму. В пристрої параметр спрацювання блокування позначається I2/I1Ratio і задається у відсотках.

По умові відбудови від однополярного (або однополярного трансформованого) кидка струму намагнічення надійна робота диференційного захисту забезпечується при параметрі спрацювання I2/I1Ratio рівним 14%.

Таким чином, параметр спрацювання I2/I1Ratio приймається рівним 14%.

Параметр спрацювання блокування диференційного захисту по п’ятій гармоніці I5/I1Ratio

Блокування диференційного захисту по п’ятій гармоніці реагує на відношення амплітуд п’ятої та першої гармонік диференційного струму і призначена для відбудови від режиму перезбудження. В пристрої параметр спрацювання блокування позначається I5/I1Ratio і задається у відсотках 25%.

Розраховані параметри функції диференційного захисту зведені до таблиці 3.1.

Таблиця 3.1- Перелік параметрів спрацювання пристрою RET670

Позначення параметра

Одиниця вимірювання

Діапазон

Крок

По замовчу- ванню

Розрахункове значення

EndSection1

В частках від Іном.опор*

0,20-1,50

0,01

1,25

0.6

IdMin

В частках від Іном.опор*

0,10-0,60

0,01

0,30

0,3

EndSection

В частках від Іном.опор*

1,00-10,00

0,01

3,00

2,00

SlopeSection2

%

10,0-50,0

0,1

40,0

30.9

SlopeSection3

%

30,0-100,0

0,1

80,0

65,0

IdUnre

В частках від Іном.опор*

1,00-50,00

0,01

10,00

14,84

I2/I1Ratio

%

5-100

1

15

14

I5/I1Ratio

%

5-100

1

25

25


Отримана гальмівна характеристика зображена на Рисунку 3.5.

Розрахунок та вибір параметрів спрацювання диференційного струмового захисту нульової послідовності пристрою RET670

Диференційний струмовий захист нульової послідовності може бути передбачений для захисту однієї обмотки силового трансформатора, яка має бути заземлена.

Диференційний струмовий захист нульової послідовності використовується для захисту від замикань на землю в обмотці автотрансформатора з різними режимами роботи нейтралі (в нашому випадку, в автотрансформаторах з ефективно заземленою нейтралю).

Диференційний струмовий захист нульової послідовності по принципу дії нечутливий до міжфазних внутрішніх та зовнішніх пошкоджень, а також до зовнішніх відносно зони захисту замиканням на землю.

Диференційний струмовий захист нульової послідовності може бути

відбудований від перехідних значень струмів небалансу, як в режимі навантаження, так і при зовнішніх КЗ, що забезпечується вибором

Рисунок 3.4- Гальмівна характеристика функції диференційного захисту пристрою RET670

параметрів спрацювання гальмувальної характеристики. Робота захисту не чутливий до перемикань РПН і мало чуттєва до кидків струмів намагнічування, тому і нема необхідності враховувати дані режими.

Диференційний струмовий захист нульової послідовності в пристрої RET670 виконаний однаково за допомогою функції REF, методика розрахунку уставок для якої показана нижче.

За допомогою функції REF в пристрої RET 670 виконується

диференційний струмовий захист нульової послідовності з гальмуванням та з контролем напрямленості.

Диференійний струм формується як різниця струму в нейтралі та розрахункового струму нульової послідовності на виводах захищаємої обмотки автотрансформатора, якщо в якості позитивного вибрано напрямок в сторону захищаємої обмотки:

 (3.11)

де,  та  - вектори струму основної частоти в нейтралі на виводах захищаємої обмотки силового автотрансформатора. Для автотрансформатора в якості  використовується сума струмів Iвн + Iсн.

Звідси маємо:


В нормальному режимі і при КЗ на землю, зовнішніх по відношенню до зони дії диференційного захисту нульової послідовності диференційний струм становитиме 0. При КЗ на землю в зоні дії захисту диференційний струм дорівнюватиме струму нульової послідовності в місці КЗ.

В якості гальмівного струму використовується максимальний із всіх вхідних струмів, тобто, із струмів фаз, а також струму нейтралі:

 (3.12)

Характеристика гальмування (Рисунок 3.6) складається з трьох ділянок:

Горизонтальна (Ділянка 1) - до гальмівного струму, який становить 1.25. Спрацювання захисту на цій ділянці визначається уставкою по диференційному струму ();

Перша похила (Ділянка 2) - до значення диференційного струму 1,0 з фіксованим коефіцієнтом гальмування (тангенс кута нахилу) 70%;

Друга похила (Ділянка 3) - до максимально можливого значення гальмівного струму з коефіцієнтом гальмування 100%.

Початковий диференційний струм спрацювання Idmin розраховуємо по

Рисунок 3.5 - Гальмівна характеристика функції диференційного захисту нульової послідовності REF.

умові врахування струмів небалансу в перехідних режимах роботи автотрансформатора при малих наскрізних струмах і обчислюється за виразом:

 (3.13)

де,отс = 1,2 - коефіцієнт відбудови;нб.розр - розрахунковий коефіцієнт небалансу, що розраховується з виразу:

 (3.14)

де,

 - коефіцієнт, який враховує перехідний процес;

- повна відносна похибка трансформаторів струму в усталеному режимі.

  

.

Згідно виразу (3.14) маємо:


- відносний гальмівний струм, який відповідає струму автотрансформатора в перехідних режимах роботи при малих наскрізних струмах. Рекомендується приймати рівним границі першої горизонтальної ділянки гальмівної характеристики

Знайдемо значення початкового диференційного струму спрацювання згідно (3.13):


Значення кута нахилу на характеристиці становить:

Значення кута нахилу на характеристиці становить:

Згідно отриманих даних, побудуємо гальмівну характеристику диференційного струмового захисту нульової послідовності REF (Рисунок 3.7).

Рисунок 3.6 - Характеристика гальмування функції диференційного захисту нульової послідовності REF.

Розрахунок струму спрацювання МСЗ вводів автотрансформатора

Розрахунок струму спрацювання МСЗ вводу НН

Розрахуємо уставки спрацювання максимального струмового захисту з пуском по мінімальній напрузі та струмової відсічки.

Струм спрацювання максимального струмового захисту з пуском по мінімальній напрузі розраховується за формулою:

, (3.15)

де,

 - коефіцієнт відбудови, ;

 - коефіцієнт повернення, ;

 - номінальний струм навантаження:

 (3.16)

Обчислимо значення номінального струму навантаження згідно (3.16):

 А.

Згідно (3.15) струм спрацювання МСЗ вводу НН становить:

А.

Коефіцієнт чутливості обчислюється за формулою:         

 (3.17)

- тому що МСЗ в якості основного захисту.

Згідно формули (3.17) отримаємо:


Умова виконується.

Уставка по напрузі блокування максимального захисту може бути прийнята:

 кВ.

Струм спрацювання струмової відсічки (СВ) обчислюємо за формулою:

 (3.18)

Звідси маємо

 А.

Коефіцієнт чутливості обчислюється за формулою:         

 (3.19)

Розрахунок струму спрацювання МСЗ вводу СН

Розрахуємо уставки спрацювання максимального струмового захисту та струмової відсічки.

Струм спрацювання максимального струмового захисту розраховується за формулою (3.15):

А.

де,

 - номінальний струм навантаження:  А.

Коефіцієнт чутливості згідно (3.17):


- тому що МСЗ в якості резервного захисту.

Умова виконується.

Струм спрацювання струмової відсічки (СВ) знайдемо за (3.18):

 А.

Розрахунок струму спрацювання МСЗ вводу ВН

Розрахуємо уставки спрацювання максимально-струмового захисту та струмової відсічки.

Струм спрацювання максимального струмового захисту розраховується за формулою (3.15):

А.

 - номінальний струм навантаження:

 А.

Коефіцієнт чутливості за (3.17) становить:     


Умова виконується.

- тому що МСЗ в якості резервного захисту.

Струм спрацювання струмової відсічки (СВ) знайдемо за (3.18):

 А.

Висновок до розділу 3

В даному розділі було виконано опис функцій пристрою RET670, які використовуються для захисту автотрансформатора, більш детально розглянуто функцію повздовжнього диференційного струмового захисту автотрансформатора. Також проведено розрахунок та вибір параметрів спрацювання диференційного струмового захисту пристрою RET670, диференційного струмового захисту нульової послідовності REF на основі яких побудовано гальмівні характеристики спрацювання захистів.

Виконано розрахунок струмів спрацювання максимального струмового захисту вводів автотрансформатора.

Розділ 4. Охорона праці і безпека у надзвичайних ситуаціях при експлуатації пристроїв релейного захисту

4.1 Аналіз умов праці

Так як темою даного дипломного проекту є релейний захист автотрансформатора, то робочим місцем потрібно вважати приміщення лабораторії релейного захисту та приміщення релейного щита, пристроїв РЗ, автоматики та вторинної комутації ЗРУ, ВРУ.

Фактори, що визначають умови праці на робочому місці у даному випадку:

Локальні:

на робочому місці і біля нього мають бути вивішені плакати безпеки, встановлені захисні діелектричні килимки;

персонал має користуватися інструмент з ізольованими рукоятками.

Глобальні:

Стан вентиляції, освітлення та температури у виробничих приміщеннях.

Також до шкідливих факторів можна віднести статичне перевантаження - незручне положення тіла, тривале статичне навантаження на м’язи та суглоби.

За ступенем важкості робота в шафах релейного захисту відноситься до другої категорії, тобто, середньої важкості роботи: роботи, пов’язані з ходінням, переміщенням дрібних (до 1 кг), але іноді і більше 1 кг випробувальні установки, виробів або предметів у положенні стоячи або сидячи і потребують певного фізичного напруження.

Оцінку напруженості праці здійснюють через хронометраж спостереження впродовж робочого дня, тижня, місяця. Проаналізувавши таблицю 1.7 [Л13, стор.34] роботи в шафах релейного захисту можна віднести до малонапруженої роботи.

.2 Аналіз небезпечних і шкідливих чинників

При роботі в вторинних колах пристроїв релейного захисту, на працівника можуть впливати такі небезпечні та шкідливі виробничі фактори:

психофізіологічні - статичне перевантаження (при роботі у вторинних колах (підключення чи відключення проводів) доводиться довгий час стояти в одній позі), розумове перенапруження, монотонність праці (при роботі у вторинних колах присутня велика кількість проводів, потрібно бути уважним і сконцентрованим, щоб не помилитися);

фізичні - електромагнітне випромінювання (лінії електропередачі і відкриті розподільні пристрої, що включають комутаційні апарати, пристрої захисту та автоматики, вимірювальні прилади, збірні, з'єднувальні шини, допоміжні пристрої є джерелами електричних полів промислової частоти);

соціальні - понаднормова робота.

Виходячи з принципів Гігієнічної класифікації, дану роботу можна віднести до 2 класу - допустимі умови праці - характеризуються такими рівнями факторів виробничого середовища і трудового процесу, які не перевищують встановлених нормативів, а можливі зміни функціонального стану організму відновлюються за час регламентованого відпочинку або до початку наступної зміни та не чинять несприятливого впливу на стан здоров'я працюючих та їх потомство в найближчому і віддаленому періодах.

4.3 Вибір заходів і засобів з охорони праці

Організаційні заходи. До проведення робіт по перевірці та налагоджуванню пристроїв РЗА допускаються особи, які:

досягли 18-річного віку,

пройшли відповідний медичний огляд, інструктаж, навчання, перевірку знань нормативних документів з охорони праці, технічної експлуатації і пожежної безпеки;

атестовані кваліфікаційною комісією з присвоєнням не нижче II групи з електробезпеки;

пройшли навчання по проведенню перевірочних та налагоджувальних робіт;

мають чітке уявлення про небезпеку, яка може виникнути під час робіт в електроустановках і заходи попередження нещасних випадків від ураження електричним струмом;

вміють практично надати першу долікарняну допомогу потерпілому.

Працівники, які виконують роботи під робочою напругою в колах РЗА , повинні мати групу III. Керівником робіт призначається працівник з групою IV при роботах у ВРУ вище 1000 В, або групу III при роботах в електроустановках до 1000В.

Персонал повинен завжди мати на робочому місці посвідчення з перевірки знань, перебувати на робочому місці в спецодязі та спецвзутті.

Технічні заходи при роботі в релейних шафах.

Всі вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів струму і напруги повинні мати постійне заземлення. Не дозволяється знімати заземлення вторинних обмоток трансформаторів струму і напруги, якщо вони знаходяться під напругою. Не дозволяється знімати заземлення металевих корпусів пристроїв РЗА, які знаходяться в роботі.

При необхідності перемикань в колах вторинних обмоток трансформаторів струму при проходженні струму через його вторинну обмотку, вторинна обмотка повинна бути перед цим обов'язково закорочена на спеціальних виводах чи контрольних штекерах випробувальних блоків. Роботи повинні виконуватись на діелектричному килимку.

Вторинні струмові кола вимірювання і захисту повинні бути під'єднані до виводів вторинних обмоток трансформаторів струму тільки після повного закінчення монтажу всіх кіл.

Технічні заходи під час роботи в колах РЗА під напругою.

Для усунення можливих причин ураження струмом працівників, які виконують роботи, необхідно дотримуватись таких умов:

надійне ізолювання працівника від землі;

застосування електрозахисних засобів захисту: інструмент з ізолювальними рукоятками, показники напруги, ізолювальні кліщі, діелектричні килимки.

Перед початком роботи необхідно перевірити стан електрозахисних засобів захисту.

Виконання робіт під робочою напругою повинно контролюватися керівником робіт.

Контроль за правильністю використання засобів захисту веде керівник робіт.

4.4 Розрахунок технічних заходів з охорони праці

Раціональне освітлення приміщень промислових підприємств, робочих місць і території є суттєвим показником високого рівня культури праці та технічного прогресу, невід’ємною частиною наукової організації праці та виробничої естетики.

Забезпечення гігієнічно раціональних умов освітлення в виробничих

приміщеннях сприяє збереженню працездатності та запобіганню виробничого травматизму, а також підвищує продуктивність праці.

Раціональне електричне освітлення не можна вирішити довільним

розміщенням джерел світла. Для правильного вибору світлового режиму

необхідно знати норми освітлення, а також враховувати комплекс світлотехнічних гігієнічних питань.

Штучні джерела світла за способом перетворення електричної енергії

поділяються на джерела теплового випромінювання (лампи розжарення) та

газорозрядні (лампи люмінесцентні, ртутні високого тиску, ксенонові,

натрієві, галогенні).

Головною проблемою одержання штучного світла є підвищення

ефективності перетворення електричної енергії у світлову, підвищення

світлової віддачі джерел світла.

Найбільш поширеним у проектній практиці є розрахунок освітлення за

методом коефіцієнта використання світлового потоку.

Цей метод дає можливість визначати світловий потік ламп, необхідний для досягнення заданої освітленості, або при заданому світловому потоці знайти освітленість. Метод використовується для розрахунку повного освітлення при горизонтальній робочій поверхні з урахуванням світла, відбитого стінами, стелею та підлогою. Розрахунок виконується методом коефіцієнта використання світлового потоку.

Для освітлення використовувати люмінесцентні лампи загального

призначення.

Вихідні дані:

Таблиця 4.1 - Вихідні дані для розрахунку

Розряд та підрозряд зорової роботи

IVг

Розмір приміщення, м

Довжина а, м

28

Ширина b, м

18

Висота h, м

3,6

Коефіцієнти відбиття:

стелі

70

стіни

50

підлоги

10


. Приймаємо:

Висота звису світильників .

Коефіцієнт нерівномірності освітлення Z = 1,2.

Kоефіцієнт запасу

. Визначити:

За [Л3] встановив нормовану освітленість на робочій поверхні Е=150 лк.

Висота підвісу світильників над робочою поверхнею, м:

 

Індекс приміщення:


де, а - довжина приміщення;- ширина приміщення;

- розрахункова висота.

За табл.2.2. [Л8, стор.20] визначаємо коефіцієнт використання світлового потоку: .

Вибираємо тип лампи - GE F18W/54 613 потужністю P=18 Вт, тип світильника ЛВО (4 люмінесцентних лампи в світильнику).

Визначимо необхідну кількість світильників:


де Е - нормативна величина освітленості, лк;

К - коефіцієнт запасу вводять для компенсації зниження освітленості від старіння ламп.- площа поверхні, що освітлюється,  ;- відношення середньої освітленості до мінімальної. Цей коефіцієнт

вводять у зв’язку з тим, що нормується не середня, а мінімальна освітленість. Для ламп розжарення Z = 1 - 1,5, для люмінесцентних і ДРЛ - 1,1;

F - світловий потік однієї лампи;- число ламп у світильнику;

μ - коефіцієнт використання світлового потоку в частках одиниці, тобто відношення світлового потоку, що падає на розрахункову поверхню, до сумарного потоку.

Розрахуємо сумарну потужність освітлювальної установки:

.

Наведемо схему розміщення світильників з урахуванням забезпечення

найбільш рівномірного освітлення.

Рисунок 4.1 - Схема розміщення світильників

4.5 Аналіз та заходи з унеможливлення і ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій та структура забезпечення пожежної безпеки

Експлуатація релейних шаф може призвести до виникнення аварійних режимів, зумовлених:

обривом проводів і кабелів;

коротким замиканням між струмовідними частинами і землею;

пожежами.

При виникненні аварійної ситуації, керівник робіт повинен припинити роботу, вивести людей з робочого місця та повідомити про це безпосередніх керівників і діяти відповідно їх розпоряджень.

При враженні електричним струмом необхідно як можна швидше звільнити постраждалого від дії струму. Першою дією надання допомоги повинно бути швидке відключення тієї частини електроустановки, якої торкається потерпілий.

Відключити електроустаткування можна за допомогою вимикача, рубильника, або зняттям запобіжників, роз’єднання штепсельного розняття. Якщо відсутня можливість швидкого відключення електроустаткування, то необхідно прийняти заходи до від'єднання постраждалого від струмоведучих частин, до яких він торкається.

Для відокремлення постраждалого від струмоведучих частин в колах РЗА необхідно користуватись діелектричними рукавичками, палкою, дошкою, які не проводять електричний струм. Можна відтягнути постраждалого від струмоведучих частин за одяг (якщо вона суха і відстає від тіла), уникаючи при цьому дотику до металевих предметів і частин тіла постраждалого, які не прикриті одягом. Для ізоляції рук працівник, який надає допомогу, повинен одягнути діелектричні рукавички або замотати руку сухою ганчіркою. Можливо також ізолювати себе, ставши на гумовий килимок, суху дошку. При звільненні постраждалого від струму потрібно діяти однією рукою.

Якщо електричний струм проходить через постраждалого і він в судорозі тримає в руці провід, простіше перервати дію струму, відокремивши постраждалого від землі (підсунувши під нього суху дошку або відтягнувши ноги від землі мотузкою, одягом) дотримуючись при цьому заходів безпеки.

Порядок дій працівників у випадку виробничого травматизму:

. Звільнити потерпілого від дії шкідливих і небезпечних факторів, дбаючи про особисту безпеку.

. Оцінити стан здоров'я потерпілого.

. Визначити характер травми, що створює найбільшу загрозу лаптю і здоров'ю потерпілого, послідовність дій щодо надання допомоги.

. За необхідності відновити прохідність дихальних шляхів, розпочати штучне дихання, непрямий масаж серця, зупинити кровотечу, накласти пов'язки тощо.

. Викликати швидку медичну допомогу або організувати транспортування потерпілого до найближчого лікувального закладу. Не дозволяється транспортувати потерпілого при травмах хребта, відсутності сталого дихання або сталого пульсу. Якщо нещасний випадок стався на трасі ПЛ або в іншому місці, куди неможливо викликати швидку медичну допомогу (відсутня адреса, відсутня під'їзна дорога тощо), необхідно призначити місце зустрічі швидкої допомоги і направити в це місце автомобіль або працівника.

. Підтримувати основні життєві функції потерпілого до прибуття медичного персоналу.

. Терміново повідомити про нещасний випадок керівництво підприємства. При цьому необхідно чітко вказати місце і час нещасного випадку, прізвище, ім'я, по-батькові потерпілого, характер травми та стан потерпілого.

. Після прибуття швидкої медичної допомоги і надання потерпілому необхідної допомоги безпосередній керівник робіт (керівник підрозділу, об'єкта) повинен зберегти до прибуття комісії з розслідування нещасного випадку обстановку на робочому місці та устаткування у такому стані, в якому вони були на момент нещасного випадку (якщо це не загрожує життю чи здоров'ю інших працівників і не приведе до більш тяжких наслідків), а також вжити заходів до недопущення подібних випадків.

4.6 Безпека в надзвичайних ситуаціях

У випадку виникнення пожежі в релейному залі (категорія приміщення Д щодо вибухопожежної та пожежної небезпеки), працівник, що першим побачив загоряння, зобов'язаний негайно:

подати сигнал оповіщення про пожежу;

повідомити чергового і якщо є можливість - начальника об’єкту;

у разі нагальної (явної) необхідності терміново викликати органи пожежної охорони (телефон 101), при цьому назвати адресу об'єкту, місце виникнення пожежі, наявність людей та прізвище;

вжити всі можливі заходи (за обставинами) до евакуації людей, та зберігання матеріальних цінностей;

приступити до гасіння (локалізації) пожежі первинними засобами пожежогасіння, наявними поблизу зони виникнення пожежі, до прибуття пожежної команди:

) в електроустановках до 1000 В (панелях, щитах, шафах керування, релейних відсіках ЗРУ 10 та 0,4 кВ, на проміжних клемниках і т.п.) - вуглекислотними й порошковими вогнегасниками з дотриманням правил ОП, уважаючи, що електроустановка перебуває під напругою. Для цього:

щоб уникнути обмороження рук від розтрубу вуглекислотного вогнегасника тримати його за ручки й не наближати ближче, чим на їм до електроустановки. Після застосування вуглекислотного вогнегасника необхідно провітрити приміщення;

гасіння порошковим вогнегасником необхідно робити з навітряної сторони з відстані не менш 3-4 метри;

застосовувати діелектричне взуття й рукавички;

після прибуття на місце пожежі пожежної команди або чергового персоналу дати необхідну інформацію й надалі діяти за їх вказівкою.

Проникнення в сильно задимлені приміщення допускається тільки з використанням відповідних засобів захисту органів дихання (протигази).

Висновок по розділу 4

В даному розділі мною були проаналізовані умови праці, визначені небезпечні та шкідливі чинники під час роботи з вторинними колами релейного захисту та автоматики. Проаналізувавши шкідливі і небезпечні фактори на виробництві можемо зробити висновок, що для електроенергетичної галузі найбільш поширеними є фізичні і психофізіологічні шкідливі і небезпечні фактори.

Індивідуальним завданням було розрахувати штучне освітлення для забезпечення оптимальних умов праці в приміщенні релейного залу. В результаті розрахунку освітлення за методом коефіцієнта використання світлового потоку отримали, що в приміщенні необхідно встановити 48 світильників по 4 люмінесцентні лампи в кожному.

Також були проаналізовані основні положення електробезпеки та пожежної безпеки. З’ясовано, що найбільша частина нещасних випадків пов’язана з порушенням правил техніки безпеки. Для уникнення цього необхідно своєчасно проводити навчання, профілактику та перевірку знань з питань охорони праці, забезпечити персонал спецодягом, спецвзуттям та необхідними засобами захисту.

Розділ 5. Економічна частина

Релейний захист здійснює автоматичну ліквідацію пошкоджень і ненормальних режимів в електричній частині енергосистем.

Разом зі збільшенням довжини електричних мереж зростає частота спрацювань пристроїв релейного захисту та автоматики (РЗА), надійність якої в значній мірі залежить від якості проекту й рівня експлуатації. Водночас зі збільшенням числа пристроїв РЗА і їхнього ускладнення, зростають і пов'язані з ними витрати - капіталовкладення і щорічні витрати, пов'язані з експлуатацією.

Не можна не враховувати тієї обставини, що ускладнення РЗА має й свої недоліки: може зростати трудомісткість обслуговування, що призводить до збільшення чисельності обслуговуючого персоналу, а в ряді випадків - до збільшення кількості і тривалості відключень основного устаткування для проведення ремонтних робіт, зростає ймовірність випадків помилкових і зайвих спрацювань.

При проектуванні пристроїв релейного захисту й автоматики має бути розглянуто декілька варіантів комплектації (основна та резервна). Ці варіанти будуть відрізнятися за величинами одноразових затрат, або інакше - капіталовкладень (К), регулярних (щодобових, щомісячних, щоквартальних, щорічних і т.п.) витрат і за надійністю. Критерієм для вибору оптимального варіанту є мінімум приведених затрат:

З = ЕН ·К + В + ЗБ  (1)

де:

ЕН - норма прибутку (дисконту);

В - щорічні витрати (грн./рік);

ЗБ - величина очікуваного збитку, що забезпечує вартісну оцінку рівня надійності передбачуваного варіанту устаткування. Збиток, обумовлений виникненням ушкоджень на об'єктах, що захищаються, при неправильній роботі та у випадках помилкових і хибних спрацювань РЗА.

У цьому розділі дипломного проекту порівнюються кілька можливих альтернативних варіантів комплектації пристроїв основного диференційного захисту автотрансформатора.

Розглянуто три варіанти комплектації пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора:

Основний основний - RET670, основний дублюючий - 7UT613;

основний основний - RET670, основний дублюючий - RET670;

основний основний - 7UT613, основний дублюючий - 7UT613.

Варіант комплектації пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора №1.

Необхідні параметри пристроїв зведено в Таблицю 5.1.

Таблиця 5.1- Комплектація пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора (Варіант 1)

№ пп

Тип обладнання

Кількість

Вартість обладнання, грн

Потужність споживання, Вт

Кількість спожитої електроенергії, кВт·год/рік

1

ABB RET670

1

510 000

50

438

2

Siemens 7UT613

1

360 000

12

105,12

Всього:

2

870 000

62

543,12


Спочатку визначається величина щорічних витрат:

В = А + ВЕ + ВЕН (2)

де,

А- амортизаційні відрахування;

ВЕ - витрати на експлуатаційне обслуговування;

ВЕН - вартість споживаної пристроями релейного захисту й автоматики електроенергії.

Для цього обчислюється значення кожного доданку даного рівняння.

Амортизаційні відрахування А становлять:


де, ра - амортизаційні відрахування [%]:

ра = 100%/Тсл=100/18=5,556 %;

де, Тсл - строк служби устаткування (для електронної техніки строк морального старіння може бути набагато меншим фізичного).

Витрати на експлуатаційне обслуговування ВЕ розраховуються виходячи з величини річної заробітної плати одного працівника експлуатаційної служби РЗА і витрат праці на обслуговування кожного виду (комплекту) пристроїв РЗА (людино-годин):


де:

к = 0,5 - коефіцієнт, що відображає витрати на допоміжні матеріали, транспорт і накладні витрати;

ЗЗП - річні витрати на заробітну плату одного працівника експлуатаційної служби РЗА;

днів - число робочих днів у році;

годин - число робочих годин у день;

ЗТ - витрати праці на обслуговування кожного виду пристроїв РЗА (людино-годин).

Вартість електроенергії ВЕН, що споживається пристроями РЗА відповідних варіантів комплектації обчислено та зведено до Таблиці 5.2. Вартість електроенергії приймається такою, що дорівнює середньозваженому тарифу "на вході" в мережу. Для магістральних мереж НЕК "Укренерго" - середньозважена прогнозна ціна закупівлі електроенергії у виробників 0,4-0,5 гривень за 1 кВт×год. Прийнята вартість електроенергії 1 грн/кВт×год

Таблиця 5.2 - Вартість спожитої електроенергії пристроями РЗА

Найменування устаткування

Кількість спожитої за рік електроенергії, кВт·год/рік

Вартість електроенергії, ВЕН, грн./рік

Варіант комплектації РЗА №1

543,12

543,12

Варіант комплектації РЗА №2

876

876

Варіант комплектації РЗА №3

210,24

210,24


Розрахунок щорічних витрат, що відносяться на пристрої релейного захисту і автоматики може бути проведений за формулою:

В = А + ВЕ + ВЕН = 48337,2+1547,62+543,12=50437,84 (грн./рік)

Третім доданком у формулі приведених затрат є величина очікуваного збитку (ЗБ), що забезпечує вартісну оцінку рівня надійності порівнюваних варіантів РЗА в конкретних умовах їхнього застосування. Збиток, обумовлений виникненням ушкоджень на об'єктах, що захищаються, при неправильній роботі та у випадках помилкових і хибних спрацювань РЗА:

ЗБ = ωпро· Рвідкл ·τ ·уо (3)

де,

ωпро - середня частота (або так званий "параметр потоку відмов") перерв електропостачання споживачів, обумовлених відмовами пристроїв РЗА та їх помилковими спрацьовуваннями (1/рік);

ΔWн - недовідпуск електроенергії (Рвідкл · τ);

Рвідкл - середня величина потужності, що відключається в результаті перерви електропостачання;

τ - час ліквідації аварії або відключення споживачів (година, рік);

уо - питомий збиток від недовідпуску 1 кВт·год електроенергії (грн/кВт·год);

Значення перерахованих вище параметрів для кожного варіанту комплектації пристроїв релейного захисту автотрансформатора занесено до таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 - Значення параметрів для обчислення очікуваного збитку

Найменування устаткування

ωпро, 1/рік

Рвідкл, кВт

τ, год

уо, грн/кВт·год

Варіант комплектації РЗА №1

1/80

700000

0,75

15

Варіант комплектації РЗА №2

1/60

700000

0,75

15

Варіант комплектації РЗА №3

1/50

700000

0,75

15


Величина очікуваного збитку становить:

ЗБ = ωпро· Рвідкл ·τ ·уо=0,0125·700000·0,75·15 = 98438,5 (грн.)

Приведені затрати складають:

З = ЕН ·К + В + ЗБ = 0,3·870 000 + 50437,84 + 98438,5 = 409875,34 (грн)

де ЕН - норма прибутку (дисконту).Для електронної техніки строк морального старіння може бути набагато меншим фізичного, тому для електронних приладів РЗА ЕН приймається в діапазоні 0,3-0,35 [1/рік].

Варіант комплектації пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора №2.

Необхідні параметри пристроїв зведено в таблицю 5.4.

Виконується розрахунок щорічних витрат.

Амортизаційні відрахування А становлять:

Таблиця 5.4 - Комплектація пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора (Варіант 2)

№ пп

Тип обладнання

Кількість

Вартість обладнання, грн

Потужність споживання, Вт

Кількість спожитої електроенергії, кВт·год/рік

1

ABB RET670

2

 1 020 000

100

876



де, ра - амортизаційні відрахування [%]:

ра = 100%/Тсл=100/18=5,556 %;

Витрати на експлуатаційне обслуговування:


Вартість електроенергії ВЕН, що споживається пристроями РЗА можна визначати в Таблиці 2.

Щорічні витрати становлять:

В = А + ВЕ + ВЕН = 56671,2+1547,62+876=59094,82 (грн./рік)

Величина очікуваного збитку становить:

ЗБ = ωпро· Рвідкл ·τ ·уо=0,01667·700000·0,75·15= 131250 (грн.)

Приведені затрати складають:

З = ЕН ·К + В + ЗБ = 0,3·870 000 + 59094,82 + 131250 = 451344,82 (грн)

Варіант комплектації пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора №3.

Необхідні параметри пристроїв зведено в таблицю 5.5.

Виконується розрахунок щорічних витрат.

Амортизаційні відрахування А становлять:


Таблиця 5.5 - Комплектація пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора (Варіант 3)

№ пп

Тип обладнання

Кількість

Вартість обладнання, грн

Потужність споживання, Вт

Кількість спожитої електроенергії, кВт·год/рік

1

Siemens 7UT613

2

720 000

24

210,24


де ра - амортизаційні відрахування [%]:

ра = 100%/Тсл=100/18=5,556 %;

Витрати на експлуатаційне обслуговування:


Щорічні витрати становлять:

В = А + ВЕ + ВЕН = 40003,2+1547,62+210,24=41761,06 (грн/рік)

Величина очікуваного збитку становить:

ЗБ = ωпро· Рвідкл ·τ ·уо=0,02·700000·0,75·15= 157500 (грн.)

Приведені затрати складають:

З = ЕН ·К + В + ЗБ = 0,3·720 000 + 41655,94 + 157500 = 415261,06 (грн)

Всі отримані розрахунки зведемо в одну таблицю.

Таблиця 5.6 - Зведена таблиця порівняння варіантів розрахунку приведених затрат

№  вар

Вартість обладнання, грн

Амортизаційні відрахування, грн./рік

Витрати на експлуатацію, грн./рік

Щорічні витрати разом, грн./рік

Очікуваний збиток, грн./рік

Приведені затрати, грн

1

810 000

48337,2

1547,62

50437,84

98 437,50

409 875,34

2

1 020 000

56671,2

1547,62

59094,82

131 250,00

451 344,82

3

720 000

40003,2

1547,62

41761,06

157 500,00

415 261,06


З Таблиці 5.6 видно, що найбільш економічно вигідним є перший варіант комплектації пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора, а саме, коли в якості основного пристрою захисту використовується мікропроцесорний пристрій релейного захисту фірми ABB RET670, а в якості дублюючого - Siemens 7UT613.

Цей варіант комплектації також має переваги з технічної точки зору. По-перше, таке рішення підвищить ефективність роботи, тому що різні пристрої захисту мають різні алгоритми спрацювання. Тобто, у випадках, коли один пристрій не спрацює, другий, що має іншу конфігурацію та інші параметри що контролюються, спрацює та відключить пошкоджену ділянку. По-друге, ці пристрої мають різні помилки алгоритмів спрацювання, що підвищує надійність системи релейного захисту автотрансформатора. По-третє, технічна підтримка ABB в Україні більш потужна, оперативна та клієнтоорієнтована ніж аналогічна служба у Siemens. По-четверте, термінал RET670 має більш зручніший інтерфейс користувача, що забезпечує швидкий доступ до необхідної інформації.

Висновки

релейний захист автотрансформатор

В дипломному проекті було вибрано релейний захист для автотрансформатора підстанції 750/330/15,75 кВ «Київська».

При підготовці даного дипломного проекту були виконані наступні обов’язкові етапи :

опис однолінійної схеми підстанції 750/330/15,75 кВ, детально викладено параметри автотрансформатора АОДЦТН-333000/750/330/15,75 кВ;

складено схему заміщення та виконано розрахунок струмів короткого замикання на кожній стороні автотрансформатора;

розгляд загальні вимоги до релейного захисту автотрансформатора підстанції «Київська», проаналізовано характерні пошкодження, що можуть виникнути в процесі експлуатації АТ та можливі причини їх виникнення;

розкриття рекомендації Правил влаштування електроустановок та сучасних рекомендацій провідних фірм про виконання релейного захисту автотрансформатора, на основі яких визначено необхідні типи захисту та вибрано сучасні мікропроцесорні пристрої релейного захисту, які відповідають необхідним вимогам: в якості основного захисту - пристрій фірми ABB RET670, дублюючий захист - 7UT613 фірми Siemens, резервний - REL670;

опис функцій пристрою RET670, які використовуються для захисту автотрансформатора, більш детально розглянуто функцію повздовжнього диференційного струмового захисту автотрансформатора;

розрахунок та вибір параметрів спрацювання диференційного струмового захисту пристрою RET670, на основі яких побудовано гальмівну характеристику спрацювання захисту;

розділ охорони праці, в якому виконано аналіз умов праці приміщенні релейного залу підстанції, аналіз небезпечних та шкідливих чинників - психофізіологічні, нервово-психологічні перевантаження та соціальні, виходячи з яких дану роботу можна віднести до допустимих умов праці (2 клас), описано організаційні та технічні заходи щодо безпечного виконання робіт в приміщенні релейного залу, проведено розрахунок освітлення приміщення релейного залу методом використання світлового потоку, розглянуто можливі аварії та надзвичайні ситуації при роботі в приміщенні релейного залу та заходи щодо унеможливлення і ліквідації наслідків аварії.

економічна частина, в якій розглядалося три варіанти комплектації пристроїв основного релейного захисту автотрансформатора, було виконано розрахунок методом приведених затрат, виконано аналіз отриманих результатів і вибрано оптимальний варіант комплектації.

Робота містить пояснювальну записку та шість креслень.

Використана література

ГКД 34.20.507-2003 Технічна експлуатація електричних станцій та мереж. Правила.

ГКД 34.35.603-95. Технічне обслуговування пристроїв релейного захисту та електроавтоматики електричних мереж 0,4-35 кВ.

ДБН В.2.5-28-2006 Природне і штучне освітлення. - Київ: Мінбуд України, 2006. - 76 с.

НПАОП 40.1-1.02.97 Правила безпечної експлуатації електроустановок

Руководство по продукту [Електронний ресурс]: устройство защиты трасформатора REТ670. Техническое справочное руководство / 2015. - с.1212. - Режим доступу: URL:

http://www.abb.ua/product/db0003db004281/376080a3c5303e85c12577c40024bb3b.aspx

Руководство по продукту [Електронний ресурс]: дифференциальная защитa 7UT613/63x. Руководство по эксплуатации / 2008. - с.694. - Режим доступу: URL: http://w3.siemens.com/smartgrid/global/en/products-systems-solutions/protection/transformer-differential-protection/pages/7ut613.aspx

Руководство по продукту [Електронний ресурс]: устройство дистанцыонной защиты линии REL670. Техническое справочное руководство / 2015. - с.1190. - Режим доступу: URL:

http://www.abb.ua/product/db0003db004281/d8bc8bcbf74a8416c1257670003253f8.aspx

Сорочинська О.Л. Основи охорони праці: Методичні рекомендації до виконання практичних занять для студентів усіх спеціальностей денної форми навчання /Сорочинська О.Л. - К.: ДЕТУТ, 2013. - 67 с.

СОУ-Н ЕЕ 35.514:2007 Технічне обслуговування мікропроцесорних пристроїв РЗА, ПА, ЕА, дистанційного керування та сигналізації електростанцій і підстанцій від 0,4 до 750 кВ.

Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» [Електронний ресурс]: Методические указания по выбору параметров срабатывания устройств РЗА оборудования подстанций производства ООО «АББ Силовые и Автоматизировные Системы» / ОАО «ФСК ЕЭС». - 2011. - с.184. - Режим доступу: URL: ://www.fsk-ees.ru/upload/docs/STO_56947007-29.120.70.98-2011.pdf

Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» [Електронний ресурс]: Методические указания по выбору параметров срабатывания устройств РЗА серии SIPROTEC (Siemens AG) автотрансформаторов ВН 220-750 кВ/ ОАО «ФСК ЕЭС». - 2012. - с.450. - Режим доступу: URL:

http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/STO_56947007-29.120.70.135-2012.pdf

Сулейманов В.М. Електричні мережі та системи: підручн. [Текст] / В.М.Сулейманов, Т.Л. Кацадзе. - К.: НТУУ «КПІ», 2008. - 456 с.

Третякова Л.Д. Засоби індивідуального захисту: виготовлення та застосування / Литвиненко Г.Є., Третякова Л.Д. - К.: Лібра, 2008. - 317 с.

Похожие работы на - Релейний захист для автотрансформатора підстанції 750/330/15,75 кВ 'Київська'

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!