Розрахунок релейного захисту блока генератор-трансформатор

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

 

 

Кафедра “Електричні станціі”

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

Тема: “Розрахунок релейного захисту блока генератор-трансформатор”

Пояснювальна записка до курсової роботи

з дисципліни “Основи релейного захисту і автоматики”

КР 6.050701-2010-888.08.00.00.ПЗ

 

 

Виконала
студентка гр. ЗИУ-09			К.В.Федорова
	(підпис, дата)		(П.І.Б.)
Перевірив
асистент каф. ЕС			С.В.Деркачев
	(підпис, дата)		(П.І.Б.)
Нормоконтролер
асистент каф. ЕС			С.В.Деркачев
	(підпис, дата)		(П.І.Б.)

 

 

Донецьк , 2013 р.

 

ЗМІСТ
				стор.
Перелік умовних позначень і скорочень…………………………………				5
Вступ………………………………………………………………………..				6
1	Коротка характеристика об’єкта, що захищається………………….			7
2	Аналіз видів пошкоджень і анормальних режимів роботи…………			8
	2.1	Пошкодження і анормальні режими роботи повітряної ЛЕП
		напругою 110 кВ…………………………………………………		8
	2.2	Пошкодження і анормальні режими роботи силового транс-
		форматора типа ТРДНС-40000/110/10…………….……………		10
3	Попередній вибір релейного захисту згідно рекомендацій ПУЕ….			12
	3.1	Захист повітряної ЛЕП напругою 110 кВ………………………		12
	3.2	Захист силового трансформатора потужністю 40 МВА…..….		16
4	Розрахунок струмів КЗ в електромережі………………………………			20
5	Захист знижувального трансформатора типа ТРДНС-40000/110/10..			23
	5.1	Подовжній диференційний захист……………………….……		23
	5.2	Максимальний струмовий захист сторони ВН………………		27
	5.3	Максимальний струмовий захист сторін НН1 і НН2….………		28
	5.4	Захист від перевантаження……………………………………		29
	5.5	Газовий захист…………………………………………………		31
6	Захист повітряної ЛЕП напругою 110 кВ……………………………			32
	6.1	Ступінчатий струмовий захист…………………………………		32
		6.1.1	Струмова відсічка без витримки часу…………………	32
		6.1.2	Максимальний струмовий захист……………………	34
	6.2	Ступінчатий струмовий захист нульової послідовності………		34
		6.2.1	Струмова відсічка НП без витримки часу……………	34
		6.2.2	Максимальний струмовий захист НП………………...	37
7	Опис взаємодії захистів ………………………………………………			42
Висновки……………………………………………………………………				44
Перелік посилань…………………………………………………………				45
Додаток А. Перелік зауважень нормоконтролера………………………				46
Додаток Б. Специфікація…………………………………………………				47

 

 

 

 

 

1. КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ’ЄКТА, ЩО ЗАХИЩАЄТЬСЯ

1.1 Турбогенератори

Таблиця 1.1 – Параметри турбогенераторів

	Тип	Рном,МВт	cosφ	Статор		Ротор		Схема
				Uном,кВ	Iном,кА	Ifном, А	Ifx, А
G1	ТВВ-160-2ЕУ3	160	0,85	18	5,67	2020	814	Y
G2	ТГВ-300-2УЗ	300	0,85	20	10,2	3050	1060	YY

 

Продовження таблиці 1.1- Параметри турбогенераторів

 

	ОКЗ	Реактивний опір, від.од.				Постійна часу, с
		Xd	Xd’	Xd”	X2	Td0	Td2’	Td3’
G1	0,615	1,713	0,304	0,213	0,25	5,42	1,55	0,96
G2	0,505	2,195	0,3	0,195	0,238	7	1,55	0,96

 

Таблиця 1.2 - Коефіцієнти трансформації трансформаторів струму.

Генератор	Коефіцієнти трансформації трансформаторів струму
	Лінійні виводи	Виводи з боку нейтралі	Поперечний дифзахист
G1	8000/5	8000/5
G2	12000/5	12000/5	1500/5

 

Рисунок 1.1 – Схема головних електричних з’єднань станції

 

На станції об’єкт захисту – блок трансформатор – турбогенератор.

а) турбогенератор типу ТГВ-300-2УЗ.

1. Система охолодження – безпосереднє водневе.
2. Схема з’єднання обмоток статора з трансформаторами струму.

Рисунок 1.1 - Схема з’єднання обмоток статора з трансформаторами струму 

3. Система збудження. ТН – тиристорна система збудження, тиристорний збудник підключається по схемі самозбудження, вона характеризується тим, що змінний струм тиристори подається від виводів статора турбогенератора через трьохфазний трансформатор (ще називають його випрямляючим трансформатором).

Системи збудження мають забезпечувати збудження турбогенераторів автоматично регульованим постійним струмом в нормальних та аварійних режимах.

Основні системи збудження повинні працювати з автоматичним регулюванням збудження (АРЗ).

Рисунок 1.2 – Принципова схема системи збудження турбогенераторів

4. Турбогенератор працює в блоці з трансформатором.
5. Встановлено генераторний вимикач.

  Генераторний вимикач, що дозволяє установити окремо подовжню дифзащиту генератора і трансформатора. Він може відключати як робочі струми, так і струми КЗ. Наявність генераторного вимикача в блоці   знижує кількість операцій з вимикачами в РУ підвищеної напруги, збільшуючи тим самим його надійність. Пуск і остановка блоку виконуються за допомогою робочого ТСН і генераторного вимикача. Знижуються вимоги до кількості і потужності ПРТСН.

 

2. Трансформатори

Найбільш вживаними є трифазні двохобмоткові підвищуючі трансформатори потужністю 80-1250 МВА з вищою напругою 110-500 кВ.

Трансформатори потужністю 80-200 МВА з вищою напругою (ВН) 110-220 кВ мають на стороні ВН регулювання напруги (ПБВ) в межах ±5%. Усі інші двохобмоткові трансформатори для енергоблоків випускаються без відгалужень для регулювання напруги.

У трансформаторів на напругу більш 220 кВ нейтралі обмоток ВН мають бути заземлені. У трансформаторів на 110-220 кВ допускається розземлення нейтралі (з метою зниження рівня струмів К.З.), якщо випробувальна напруга її ізоляції не нижче 100 кВ.

В трансформатори енергоблоків із сторони НН встановлюють по два трансформатора струму на вводах кожної фази та нейтралі.  Трансформатор на стороні ВН має регулювання напруги (ПБВ) у межах 5%. Обмотки  трансформатора, що захищається, з'єднані за схемою трикутника на напрузі 20кВ і за схемою зірки на вищій напрузі 330кВ.

Таблиця 1.3 – параметри блочних трансформаторів

	Тип	S, МВт	Uном,кВ		Uk,%	Схема	Втрати, кВт		Потуж-ність генератора	Вбуд.ТА
			ВН	НН			Рх	Рк
Т1	ТДЦ	200	121	18	10,5	Υ/Δ	170	550	160	F
Т4	ТДЦ	400	347	20	11,5	Υ/Δ	320	900	300	K,G,H

 

Таблиця 1.4 – параметри трансформаторів власних потреб

	Тип трансформатора	Повна потужність, МВА	Напруга на високій стороні, кВ	Напруга на низькій стороні, кВ	Uk, %	Втрати,кВт
						Рх	Рк
ТВП 1	ТДНС-16000/35	16	18	6,3	11	17	85
ТВП 4	ТРДНС-32000/35	32	20	6,3	12,7	29	145

 

Таблиця 1.5 – параметри резервних трансформаторів

Тип трансформатора	Повна потужність, МВА	Напруга на високій стороні, кВ	Напруга на низькій стороні, кВ	Uk, %	Втрати,кВт
					Рх	Рк
ТДТН-16000/20	16	18	6,3	12,7	17	85
ТДТН-16000/110	16	115	6,6	10,5	21	100

 

 

Таблиця 1.6 – параметри автотрансформаторів

Тип автотрансформатора	Повна потужність, МВА	Uk, %
		ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
АТДЦН-200000/330/110	200	10,5	38	25

 

Таблиця 1.7 – параметри вимикачів

Тип вимикача	Номінальна напруга, кВ	Найбільша робоча напруга, кВ	Номінальний струм, А	Номінальний струм вимкнення, кА
ВНВ-330А-63/4000У1	330	363	3150	63
ВВУ-110Б-40/2000 У1	110	126	2000	40

 

 

 

 

 

 

 

2. АНАЛІЗ ВИДІВ ПОШКОДЖЕНЬ І АНОРМАЛЬНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ

2.1 Аналіз видів пошкоджень  турбогенераторів

2.1.1 Виткові замикання

Одним з найбільш вірогідних та небезпечних видів пошкоджень генераторів, що призводять до великих руйнувань, є виткові замикання в обмотці статора. Вони характеризуються великими струмами в місці пошкодження при незначній зміні струму в непошкодженій частині обмотки.

Замикання між витками звичайно супроводжуються замиканням на землю і в більшості випадків виникають у результаті розвитку пошкодження, що виникло при однофазному замиканні на землю.

2.1.2 Замикання на землю

К найчастішим пошкодженням обмотки статора відносяться замикання на землю.

При струмі замикання на землю менш ніж 5 А, вимкнення генераторів потужністю менш 150 МВт не обов’язикове і вони можуть залишатися у роботі. Але у зв’язку із можливістю переходу однофазного замикання у багатофазне К.З. у наслідок підвищення напруги на ізоляції непошкоджених фаз чи виткове замикання у наслідок пошкодження ізоляції сусідніх витків турбогенератори потужністю 160 МВт и вище при замиканнях на землю в колі статора повинні вимикатися автоматично.