Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Маруда Иван Федорович. Повышение эффективности релейной защиты электрических распределительных сетей 110-220 кВ при несимметричных повреждениях : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.02 : Новочеркасск, 2003 183 c. РГБ ОД, 61:04-5/1693

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

Глава 1. Анализ технических решений релейной защиты

электрических распределительных сетей энергосистем 13

  1. Характеристика защищаемого объекта 13

  2. Режимы в электрической распределительной сети 17

  3. Анализ технических решений защиты и пути ее совершенствования 20

1.4. Выводы 39

Глава 2. Токовые защиты нулевой последовательности линий 110-

220 кВ 41

  1. Способ обеспечения селективности токовых защит нулевой последовательности 41

  2. Релейная защита линий 110-220 кВ при разрывах фаз 59

  3. Токовая защита нулевой последовательности радиальных линий 110-220 кВ с взаимоиндукцией 75

2.4. Выводы 82

Глава 3. Способ выполнения селективных защит нулевой

последовательности при наличии трансформаторов и

автотрансформаторов 84

  1. Токовая защита нулевой последовательности линий проходных подстанций распределительной сети 110 кВ 84

  2. Релейная защита понижающих трансформаторов в режимах продольно-поперечной несимметрии 97

  3. Токовые защиты нулевой последовательности автотрансформаторов с селективным органом 101

  4. Выводы 115

Глава 4. Совершенствование релейной защиты от междуфазных
коротких замыканий распределительной сети ПОкВ 118

4.1. Дистанционная защита линий проходных подстанций ПО

кВ 118

  1. Резервирование отказа выключателя в цепи трансформатора 131

  2. Релейная защита и автоматика ответвительной однотрансформаторной подстанции ПО кВ 132

4.4. Выводы 140

Заключение 142

Список литературы 144

Приложение 1 152

П 1.1. Акты об использовании патентов РФ № 2120163, №

2143164 и полезных моделей РФ '№№ 3512, 5776, 6474, 3667 в проекте
КБ Волгоградэнергоналадка «ПС ПО кВ Клетская Михайловских
электрических сетей Волгоградэнерго 152

П. 1.2. Акт об использовании чертежей в проекте 158

П. 1.3. Подстанция ПО кВ. Принципиальные схемы включения
защит линий 110 кВ на ПС без трансформаторов напряжения 110 кВ для
ПС Клетская 159

Приложение 2. Использование полезной модели РФ № 3512
«Устройство с избирательностью действия для релейной защиты» на С
Бубновская ОАО Волгоградэнерго в защитах линий ПО кВ № 605, №
606 164

Приложение 3. О релейной защите линий 110 кВ при разрывах фаз
на Камышинской ТЭЦ ОАО Волгоградэнерго 168

Приложение 4. Об использовании «Усовершенствованной схемы
питания цепей напряжения дистанционных защит

линий: 171

Акт об использовании схемы в проектах ПС ПО кВ Зензеватка, ПС 171

зеватка, ПС 220/110 кВ Иловля-2 (институт «Волгоградэнерго
сетьпроект»); -.

Информационное письмо ОАО Волгоградэнерго №31-
29-25 от 04.2002 г.; 172

О техусловиях на проектирование (письмо главному инженеру института «Волгоградэнергосетьпроект» № 31-29-19 от

29.06.2002 г.); 176

Проект «Внешнее электроснабжение тяговой ПС ПО кВ Колоцкий. ПС 220/110 кВ Рїловля», листы чертежей 36, 37, 119 177

Приложение 5. Об использовании полезной модели РФ №
5891 «Электрическая подстанция» 180

Приложение 6. Решение главного инженера ОАО Волго
градэнерго о выполнении проекта «Подстанция 110 кВ с упро
щенной схемой электрических соединений с выключателем вы
сокого напряжения в цепи трансформатора» 181

Приложение 7. Технические условия по РЗА при рекон
струкции подстанции 110/35/10 кВ Карповка 182

Введение к работе:

Электроэнергетика является одной из базовых отраслей экономики любой страны, в том числе и Российской Федерации. Каждому этапу развития энергетики соответствует адекватная ей идеология построения систем релейной защиты (РЗ) и автоматики (РЗА), в том числе и противоаварийной автоматики (ПА), обеспечивающие надежную работу энергообъектов и снабжение электроэнергией потребителей.

В период широкого сетевого строительства (с начала 60-х годов прошлого столетия) создавались как сети сверхвысокого напряжения 500 - 750 -1150 кВ, позволившие объединить отдельно работающие энергосистемы в единую энергосистему "ЕЭС СССР" ("ЕЭС России") и способные передавать большие потоки мощности на значительные расстояния, так и распределительные сети более низкого напряжения 110 - 220 кВ.

Это был период стремительного развития РЗА и ПА больших
энергосистем и их объединений, как с точки зрения теории построения
релейной защиты, так и создания новых более совершенных устройств. В их
создании участвовали многие ученые: A.M. Федосеев, В.М. Ермоленко, С.Я.
Петров, А.Б. Чернин, Е.Д. Сапир, Г.В. Микуцкий, М.И. Царев, А.В. Барзан,
М.А. Беркович,

А.Д. Дроздов, М.И. Сирота, В.Л. Фабрикант, А.И. Левиуш, В.К. Ванин и в дальнейшем представители школы релейной защиты профессора А.Д. Дроздова: В.В. Платонов, А.С. Засыпкин, Э.В. Подгорный, С.Л.Кужеков, Г.В. Бердов, М.М. Середин; представители Чебоксарской школы релейной защиты: Ю.Я. Лямец, Г.С. Нудельман, Н.А. Дони, Ю.Н. Алимов, а также учебные, научно-исследовательские институты и производственные объединения: Энергосетьпроект, ВНИИЭ, ВНИИР, ЮРГТУ (НПИ), МЭИ, ЧЭАЗ и в последние годы НПП «Экра», НПП «Бреслер» и другие организации.

В настоящее время все оборудование распределительных устройств подстанций, линий электропередачи имеют основную и резервную защиты. Последние, кроме защиты своего участка, осуществляют резервирование защит

дальнего резервирования разработаны устройства ближнего резервирования, позволяющие локализовать повреждение в пределах одного объекта. Например, устройство резервирования отказа выключателя при срабатывании защиты и отказе выключателя присоединения производит отключение всех присоединений на этом объекте, исключая отключения на смежных объектах. Электрификация больших территорий осуществлялась как развитием распределительных сетей низшего уровня напряжений 6-10-35 кВ, так и более высокого напряжения 110-220 кВ. Распределительные электрические сети напряжением 110-220 кВ являются одними из главных в электроснабжении потребителей и от их надежности зависит устойчивое, бесперебойное их функционирование. Поэтому повышению надежности работы сетей, упрощению схем подстанций, уделяется постоянное внимание. Институтом "Энергосетьпроект" разработаны отвечающие этим требованиям и нашедшие широкое применение в энергосистемах проходные подстанции 110-220 кВ с упрощенными схемами первичных соединений. Проходные подстанции содержат минимальное число выключателей для линий, отделители и короткозамыкатели в цепях трансформаторов. Разработки источников переменного оперативного тока и использование их вместо аккумуляторных батарей на подстанциях распределительной сети 110 кВ значительно снизили затраты на строительство подстанций. Комплексный подход в построении РЗА распределительных сетей напряжением 6-110 кВ содержится в работах Я.С. Гельфанда, М.Л. Голубева, М.И. Царева, М.А. Шабада, В.А. Ру-бинчика, А.В. Богдана, М.Я.Клецеля В.И. Нагая и др.

Схемы проходных подстанций содержат также высоковольтные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения для защит линий. Существующие принципы построения релейной защиты линий не позволяют произвести упрощение схемы в этом звене подстанции. Разработка токовых защит нулевой последовательности (НП) линий, использующих токовый принцип обеспечения селективности без информации о напряжении сети, позволяет исключить трансформаторы напряжения высшей стороны и упростить схемы подстанций распределительной сети 110 кВ.

7 В эксплуатации обозначились проблемы с релейной защитой при разрывах фаз линий, что обусловлено:

неселективным отключением линий 110-220 кВ; отсутствием защит от сверхтоков нулевой последовательности у трансформаторов распределительной сети 110 кВ, работающих с заземленной нейтралью, в режимах продольно-поперечной несимметрии - при разрывах фаз и замыканием их на землю (чаще одной фазы и падением провода на землю). По фазам трансформаторов в этих режимах протекают токи нулевой последовательности в несколько раз превышающие номинальные. Защиты трансформаторов этих токов не выявляют и на них не реагируют, поэтому они могут протекать длительно и составлять угрозу целости трансформаторов и другого оборудования подстанции.

Теоретические основы неполнофазных режимов и режимов продольно-поперечной несимметрии, поведение защит в них глубоко разработаны и изучены в работах С.А.Ульянова, А.Б.Чернина, Н.Н.Щедрина, С.Б.Лосева, А.М.Авербуха и других авторов. Разработаны вопросы построения защит в электрических сетях высокого напряжения 330-500-750 кВ в режимах однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), перевода линии на работу двумя фазами. Но в распределительных сетях 110-220 кВ этим знаниям следует уделить большее внимание. Распознавание этих режимов защитами линий в них затруднено. Использование чувствительных ступеней токовых защит нулевой последовательности, в том числе и дополнительно устанавливаемых, не всегда эффективны, т.к. их диапазоны и чувствительность ограничиваются. Вопросам построения релейной защиты элементов распределительных сетей при различных видах неполнофазных режимов уделяется внимание в ЮРГТУ (НПИ) и им посвящены работы В.И. Нагая.

В последние годы в распределительной сети 110 кВ наметилась тенденция замены отделителей и короткозамыкателей в цепях трансформаторов на выключатели ПО кВ. Надежность электроснабжения потребителей от этого повышается. Но в схемах этих подстанций проявился недостаток - не обеспечива-

8 ется ликвидация коротких замыканий на низшей стороне в случаях отказа в отключении выключателя (его привода) со стороны высшего напряжения трансформатора. Такая замена должна сопровождаться совершенствованием ближнего и дальнего резервирования при возможном отказе в отключении выключателя 110 кВ трансформатора.

Таким образом, решение актуальных проблем совершенствования релейной защиты распределительных сетей 110-220 кВ представляет собой важную научно-техническую задачу.

Цель работы: разработка способов, алгоритмов и устройств релейной защиты для их реализации, позволяющих обеспечить селективное действие при более высокой чувствительности, упростить схемы соединения подстанций ПО кВ; совершенствование технических решений по релейной защите линий 110-220 кВ и трансформаторов (автотрансформаторов); разработка эффективного ближнего резервирования на подстанциях с выключателем 110 кВ в цепи трансформатора распределительной сети 110 кВ.

Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:

- разработка способов обеспечения селективности токовых защит ну
левой последовательности повышенной чувствительности в распределительной
сети без использования информации о напряжении сети, оценка области их
применяемости;

разработка алгоритмов функционирования и техническая реализация селективного органа токовых защит;

обоснование необходимости выполнения и разработка способов построения релейной защиты линий 110-220 кВ при разрывах фаз;

разработка защит понижающих трансформаторов распределительной сети 110 кВ от коротких замыканий на линиях при разрывах фаз;

обоснование принципов построения и практической реализации схем дистанционных защит линий проходных подстанций 110 кВ при питании их от трансформаторов напряжения низшей стороны трансформатора;

разработка мероприятий ближнего резервирования защит трансфор-

9 маторов подстанций с выключателем 110 кВ в цепи трансформатора распределительной сети 110 кВ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы физического моделирования, теоретической электротехники, алгебры логики, лабораторные исследования и натурные испытания.

Научная новизна выполненных исследований и разработок состоит в следующем:

  1. предложен способ обеспечения селективности токовых защит нулевой последовательности на основе контроля токов присоединений, обеспечивающий ее повышенную чувствительность без использования информации о напряжении сети;

  2. определена область применения токовых избирателей поврежденного присоединения предложенного способа и способа на основе контроля направления мощности построения токовых защит нулевой последовательности трансформаторов, автотрансформаторов, радиальных линий при наличии взаимоиндукции между цепями, линий 110-220 кВ кольцевых сетей;

  3. разработаны алгоритмы функционирования специальной защиты от неполнофазных режимов на линиях 110-220 кВ и понижающих трансформаторах распределительной сети 110 кВ;

  4. определено влияние регулирования напряжения под нагрузкой трансформаторов проходных подстанций 110 кВ на зоны действия дистанционных защит линий при включении защит на трансформаторы напряжения стороны низшего напряжения.

Практическая ценность работы.

1. Разработаны устройства, обеспечивающие селективность токовых защит нулевой последовательности, устройства применены в защитах следующих объектов: автотрансформаторов; линий 110-220 кВ при разрывах фаз; радиальных линий 110-220 кВ с взаимоиндукцией; линий проходных подстанций распределительной сети 110 кВ, что позволило упростить первичные схемы соединений подстанций.

  1. Обоснована необходимость дополнения Правил устройства электроустановок и Руководящих указаний по релейной защите положениями о выполнении на линиях 110-220 кВ специальной селективной релейной защиты при разрывах фаз. Предложены и разработаны защиты: линий 110-220 кВ при разрывах фаз; радиальных линий с взаимоиндукцией при недостаточной чувствительности токовых защит нулевой последовательности; понижающих трансформаторов распределительной сети 110 кВ от сверхтоков нулевой последовательности в режимах продольно-поперечной несимметрии.

  2. Разработаны мероприятия по модернизации и алгоритмы функционирования дистанционных защит линий проходных подстанций 110 кВ с использованием трансформаторов напряжения стороны низшего напряжения.

  3. Разработаны схемо-технические решения устройств ближнего резервирования ПС с выключателем 110 кВ в цепи трансформатора распределительной сети 110 кВ.

  4. Предложена схема питания цепей напряжения дистанционной защиты линии с минимальным количеством реле-повторителей положения разъединителей и малой потребляемой мощностью.

Реализация результатов работы. На основе разработанных автором и реализованных АО «РЕОН» (г.Чебоксары) токовые селективные органы включены в проект защит линий 110 кВ ПС «Клетская», в проект защит радиальных линий 110 кВ ПС 500 кВ Балашовская - ПС Бубновская (Волгоградэнерго). Проект реализован на ПС Бубновская, в защите при разрывах фаз линий связи 110 кВ Камышинской ТЭЦ с системой ОАО Волгоградэнерго.

Автором или при его участии для ОАО Волгоградэнерго:

разработаны и внедрены технические решения выполнения схемы организации выпрямленного оперативного тока защит трансформаторов 10 MB-А ПС ПО кВ Заводская и Деминская с использованием одной фазы трансформатора напряжения 110 кВ;

при проектировании подстанций ПО кВ предложено институтам «Энергосетьпроект» и «Тяжпромэлектропроект» (г.Волгоград) использовать

10 MB-А ПС ПО кВ Заводская и Деминская с использованием одной фазы трансформатора напряжения 110 кВ;

при проектировании подстанций 110 кВ предложено институтам «Энергосетьпроект» и «Тяжпромэлектропроект» (г.Волгоград) использовать схему ПС с отделителем и выключателем в цепи трансформатора и УРОВ ПОкВ;

совместно с институтом «Энергосетьпроект» (г.Волгоград) разработаны для дистанционных защит линий схемы панелей реле-повторителей положения разъединителей присоединений двойной системы шин ПО кВ в проекте ПС 220 кВ Иловля 2. Проект реализован и панели включены в работу.

Апробация работы: основные результаты работы докладывались на Первой научно-технической конференции Чебоксарского центра РЗА "Релейная защита и автоматическое управление электроэнергетическими системами" (г. Чебоксары, 1997 г.), на научно-технической конференции "Релейная защита и автоматика энергосистем-2000" (г. Москва, 2000 г.), на XXII сессии Всероссийского семинара РАН "Кибернетика электрических систем" (г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2000 г.), на научно-технической конференции "Релейная защита и автоматика энергосистем-2002" (г. Москва, 2002 г.), на технических советах ОАО Волгоградэнерго (г. Волгоград 1995-2000 гг.).

Публикации. По результатам работ опубликовано без соавторов 22 печатные работы, из них статей - 10, свидетельств на полезные модели - 7, патентов РФ — 2.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, списка литературы и изложена на 183 с. и содержит: 97 с. текста, 46 с. рисунков, 32 с. приложений, 8 с. списка литературы из 80 названий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее цель и приведена структура, отмечен вклад ученых и специалистов в развитие

12 рателей по большему току поврежденного присоединения из нескольких кон-

тролиреумых для обеспечения селективности токовых защит нулевой последовательности; выявлены и исследованы причины неселективной работы токовых защит нулевой последовательности на линиях 110-220 кВ при разрывах фаз и предложены использования принципов токовых защит нулевой последовательности и токовых защит с использованием селективного органа для построения селективных защит линий при разрывах фаз; на параллельных радиальных линиях с взаимоиндукцией при использовании типовых токовых защит нулевой последовательности выявлены зоны, при КЗ на землю в которых защиты линий работают неселективно. Предложены селективные защиты.

В третьей главе разработаны: способы обеспечения селективности и схемы включения токовых защит нулевой последовательности линий проходных подстанций 110 кВ с селективным органом; использование селективного органа в защитах автотрансформаторов; обоснована необходимость выполнения защиты от сверхтоков нулевой последовательности в режимах продольно-поперечной несимметрии для понижающих трансформаторов, работающих с заземленной нейтралью, и предложены схемы выполнения защиты.

В четвертой главе разработаны: для дистанционных защит линий проходных подстанций ПО кВ схемы включения к трансформатору напряжения стороны низшего напряжения, методика расчета и согласование уставок; схе-мо-технические решения для ответвительной однотрансформаторной подстанции ПО кВ с выключателем ПО кВ в цепи трансформатора, обеспечивающие упрощение ее схемы и повышение надежности защиты оборудования путем установки отделителя 110 кВ вместо разъединителя в цепи трансформатора, выполнения автоматики резервирования отказа выключателя - УРОВ-110 кВ, использования для максимальных токовых защит трансформатора (основной и резервной) собственного оперативного тока.

Автор выражает благодарность доктору технических наук В.И.Нагаю за методическую помощь и научные консультации при подготовке диссертации.

Подобные работы
Баяр Бат-Эрдэнэ
Разработка методов повышения эффективности определения мест повреждения воздушных линий электропередачи 110-220 кв
Богдан Владимир Александрович
Повышение эффективности защит сети 0.4 кВ при однофазных замыканиях
Жамсран Арслан
Исследование и разработка метода повышения точности двухстороннего определения мест повреждения воздушных линий 110 кВ и выше
Задкова Елена Александровна
Повышение эффективности функционирования релейной защиты и автоматики с целью обеспечения устойчивости нагрузки предприятий непрерывного производства
Дмитриев Михаил Викторович
Методика выбора ОПН для защиты оборудования сетей 110 - 750 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений
Баланцев Григорий Андреевич
Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы
Коротченко Василий Викторович
Разработка мероприятий по повышению эффективности работы синхронных турбогенераторов в электроэнергетической системе при потреблении реактивной мощности
Полянина Ирина Николаевна
Повышение эффективности функционирования распределительных сетей районов с малой плотностью нагрузок (На примере Йошкар-Олинских электрических сетей)
Таламанов Олег Викторович
Разработка и исследование способов повышения эффективности функционирования установок межсистемной связи на основе ферромагнитных управляемых элементов
Лосев Виктор Григорьевич
Повышение эффективности молниезащиты тяговых сетей переменного тока

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net