1 2
Содержание
Введение.
1. Общая характеристика объекта проектирования.
1.1. Общая характеристика проектируемого объекта.
1.2. Исходные данные для проектирования.
2. Расчет системы электроснабжения.
2.1. Расчет распределительных сетей и выбор схемы электроснабжения.
3. Релейная защита и автоматика.
3.1. Защита линий электропередач.
3.2. Защита трансформаторов.
3.3. Микропроцессорные защиты.
4. Заземление и молниезащита.
5. Расчёт и исследование переходных процессов в системе электроснабжения объекта
6. Рекомендации по технике безопасности.
6.1. Безопасность работающих.
6.2. Защита окружающей среды.
6.3 Чрезвычайные ситуации.
Заключение.
Список использованных источников.
Введение
В выпускной квалификационной работе решаются вопросы проектирования питающей подстанции 110/10 кВ для электроснабжения потребителей жилого района города Москва.
Актуальность темы обусловлена тем фактом, что любой жилой район требует наличия энергоресурсов. Система энергоснабжения состоит из энергопотребляющих, трансформаторных и генераторных установок, связанных с сетями энергоснабжения района, а также сетей и распределительных устройств.
В рамках энергосбережения функционально выделяются следующие подсистемы: генерация (электростанции, котельные, газогенераторные и компрессорные станции, насосные агрегаты и т. д.); передача и распределение (трубопроводы и сети, распределительные устройства и трансформаторные подстанции); потребление (основные и вспомогательные электрические приемники).
Системы электроснабжения (СЭС), как и другие объекты должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям. Они должны обладать минимальными затратами при обеспечении всех технических требований, обеспечивать требуемую надежность, быть удобными в эксплуатации и безопасными в обслуживании, обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальный режим эксплуатации в нормальных условиях и близких к ним в послеаварийных ситуациях.
В выпускной квалификационной работе приводится попытка оптимального проектирования электроснабжения предприятия на основе существующих нормативных документов, как базы накопленного интеллектуального, эксплуатационного, организационного и технологического опыта предыдущих поколений энергетиков.
1. Общая характеристика объекта проектирования
1.1. Общая характеристика проектируемого объекта
Исходным материалом для проектирования нового жилого района служит план района города. Планируемым источником электроснабжения района является подстанция 110/10 кВ с двумя трансформаторами. В проектируемом жилом районе имеются кроме жилых домов продуктовые, промтоварные, универсальные магазины, общественные предприятия и объекты коммунального хозяйства.
1.2. Исходные данные для проектирования
Исходные данные для проектирования собраны в ходе прохождения практик и представляют собой данные суточных графиков в разные периоды времени года.
2. Расчет системы электроснабжения
2.1. Расчет распределительных сетей и выбор схемы электроснабжения
Принцип выполнения городской электрической сети выбирается применительно к основной массе электроприемников рассматриваемого района города. При этом выполняются следующие требования: нагрузочная способность линий и трансформаторов должна определяться принятым способом построения распределительной сети, расчетными режимами ее работы, с учетом перегрузочной способности оборудования и кабелей в послеаварийном режиме;
Основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроприемников второй категории является сочетание петлевых схем 10 кВ, обеспечивающих двухстороннее питание каждой ТП, и петлевых схем 0,38 кВ для питания потребителей.
Целесообразность принятия той или иной схемы обосновывается технико-экономическим сравнением.
Однолинейная схема электроснабжения ЗРУ-10 кВ №1,2 представляют собой распределительное устройство с 4-мя секциями шин. На НПС-1,2 ЗРУ-10кВ №1,2 , четыре ввода, 2 секционных выключателя, запитаны токопровод №1 (ввод №1, отпайка №6В-1 — запараллелены), токопровод №2 (ввод №2, отпайка №7В-2 — запараллелены) токопровод №3 (ввод №3 и ввод №8В-3 – запараллелены кабельной вставкой), токопровод №4 (ввод №4 и №5В-4 – запараллелены кабельной вставкой).
На всех КТП выполнено по 2 секции шин, два ввода, по одному секционному выключателю.
На ЩСУ выполнено по 2 секции шин, три ввода (ввод 1, ввод 2, ввод 3 (от ДЭС), по одному секционному выключателю.
Автоматическое включение резерва (АВР) предназначено для быстрого восстановления энергоснабжения потребителей при отключении рабочего источника питания или находящегося в работе оборудования путем автоматического включения резервного источника питания или резервного оборудования. Автоматическое повторное включение (АПВ) служит для быстрого восстановления нормальной схемы электроснабжения после восстановления напряжения до ввода. Происходит АПВ с выдержкой времени.
Всего существует четыре категории электроснабжения:
1-я – перерыв электроснабжения допустим на время срабатывания АВР, необходима установка двух независимых источников, и установка ДЭС.
2-я – перерыв электроснабжения допустим на время ручного ввода резерва (до 2-х часов).
3-я – перерыв электроснабжения допустим до 24 часов (жилые массивы (кроме лифтного хозяйства), гаражи и т.д.)
4-я имеет название особая – перерыв электроснабжения не допускается совсем (опасные производства, требующие безостановочного снабжения энергией).
Перенапряжение и защита от них, грозозащита, защита от статического электричества. Перенапряжения – грозовые (атмосферные) и коммутационные обусловленные процессами происходящими при коммутациях (включениях или отключениях) мощных электроприемников. В качестве защиты устанавливаются разрядники на линиях питания, на секциях шин 10 кВ, устанавливаются ограничители перенапряжения в ячейках в которых используются вакуумные выключатели.
К установке на подстанции предлагается следующее высоковольтное оборудование:
— в ЗРУ-10 кВ -ячейки КРУ-10 кВ — К-63 с выключатели 10 кВ -ВВУ-СЭЩ-П3-10/20- 1000(1600)УХЛ2 изготовления Самарского завода «Электрощит»
Для компенсации емкостных токов замыкания на землю в сети 10 кВ проектом предусматривается установка четырех комплектов автоматически регулируемых дугогасящих реакторов РУОМ-480/11/√3 У1 в комплекте с ФМЗО и САНК, которые устанавливаются на каждую секцию шин 10 кВ.
Оперативный ток на подстанции 110/10/10 кВ – постоянный 220В от АУОТ-16/20-110/220 УХЛ4 установленном в ОПУ в отдельной комнате. Подключение потребителей постоянного тока предусматривается к распределительной панели с автоматическими выключателями, входящей в комплект ЗВУ.
Релейная защита разработана в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (раздел 3) и «Руководящими указаниями по релейной защите».
На трансформаторах установим комплект защиты трансформатора — основная защита трансформатора (ДЗТ — терминал Т35, резервная защита трансформатора МТЗ с пуском по напряжению — терминал F35).
Комплект защиты шин и отходящих присоединений 10 кВ — терминал F650 защита, управление, текущий контроль, анализ и учет электроэнергии, терминал MIV II — защита ТН 10 кВ
Комплект защиты линии 110 кВ — основная защита линии (Дистанционная защита — терминал D30).
Терминал D30 -это микропроцессорный терминал дистанционной защиты линий, предназначенный для защиты ЛЭП до 220 кВ включительно. Логика отключения и АПВ, имеет трехфазное исполнение. Терминал D30 может применяться в качестве основной, резервной защиты ЛЭП (в зависимости от проекта) и в качестве резервной защиты генераторов и трансформаторов. Являясь представителем серии UR, терминал D30 имеет следующие усовершенствованные функции защиты и управления:
Дистанционная защита. Имеются три зоны дистанционной фазной и земляной защит. Оба элемента могут работать при близких КЗ (работа защиты по памяти). Характеристика дистанционной защиты может быть:
— круговая;
— в форме эллипса;
— четырехугольная;
— прямоугольная.
Для каждой ступени ДЗ, могут выбираться любые характеристики срабатывания.
Направление срабатывания каждой ступени ДЗ можно задавать: вперед; назад; или делать ненаправленным.
Также, ненаправленную ступень ДЗ можно применять: для защиты шин; в качестве сигнала блокировки для смежных защит.
При коротких замы каниях на землю в сильно нагруженных линиях, обе характеристики защиты (круговая и четырехугольная), используют контроль реактивного сопротивления, поляризуемого током нулевой последовательности. Дополнительные функции направленной защиты интегрированы с основными дистанционными компараторами с целью повышения целостности направленности защиты. При использовании емкостных трансформаторов напряжения фильтрация цепей напряжения обеспечивает погрешность при переходном процессе не более 5%.
В системах с небольшим углом сопротивления линий или с высокой степенью неоднородности эквивалентов нулевой и обратной последовательности с разных концов ЛЭП используют четырехугольную характеристику земляной дистанционной защиты D30. В терминале D30 пользователю предоставляется выбор для поляризации между током нулевой последовательности и током обратной последовательности, что очень удобно для стандартных случаев применения в распределительных сетях низкого напряжения или подземных кабельных линиях. Четырехугольная характеристика использует правый и левый наклоны, которые настраиваются относительно сопротивлений и положений углов.
Дистанционная земляная защита учитывает взаимоиндукцию между параллельными ЛЭП. Коэффициенты компенсации собственной и взаимной индукции током нулевой последовательности устанавливаются отдельно для каждой зоны.
Все зоны фазной и земляной дистанционной защиты могут быть обратнонаправленными и настраиваются индивидуально.
Терминал D30 можно использовать для линий с продольной компенсацией или в непосредственной близости от таких линий. Для обеспечения надежности направленной защиты, в терминале используется встроенная функция поляризации памяти напряжения до КЗ. Используется смещение поляризующего напряжения, для безошибочного функционирования ТНЗНП. Терминал можно настроить для работы в линии без компенсации, и тогда встроенный в функции дистанционной защиты адаптивный механизм отрегулирует уставку сопротивления. Такой механизм обеспечивает безопасность, невзирая на подсинхронные колебания и влияние последовательно включенных емкостей на кажущееся полное сопротивление.
Дистанционная фазная защита может использоваться для выявления КЗ «за» трехфазными трансформаторами любого типа, соединенными по схеме «звезда»/»треугольник», что позволяет применять терминал D30 в качестве резервной защиты на генераторах. Трансформаторы напряжения и трансформаторы тока можно установить независимо друг от друга с любой стороны силового трансформатора. Терминал автоматически компенсирует соединения трансформатора для обеспечения точной уставки сопротивления при КЗ любого типа. Элементы фазной дистанционной защиты компенсируют влияние силового трансформатора в зоне действия защиты.
Функция блокировки при качаниях мощности (БК) блокирует срабатывания дистанционной защиты. Отключение от АЛАР можно установить без выдержки времени или с выдержкой. В режиме с выдержкой времени отключение происходит при слабом токе, чтобы избежать повреждения выключателей большим током.
В защите от включения на повреждение используется комбинация защит от понижения тока и понижения напряжения для того, чтобы определить обесточенную линию (один конец линии разомкнут). Для выявления включения на КЗ предварительно обесточенной линии.
Направление I и II ступени ДЗ сквозь трансформатор используются три элемента токовой отсечки. Повреждения, отличные от включения на КЗ, могут быть распознаны дистанционными элементами.
Элементы контроля синхронизма стандартно используются для коммутации двух частей системы с помощью выключателя. Терминал D30 имеет необходимые входы источников напряжения, дискретные входы и выходы, и элементы контроля разности величин напряжений, фазных углов и частот для выполнения функции контроля синхронизма.
С помощью терминала D30 можно осуществлять управление линейным выключателем.
Функция автоматического повторного включения применяется на ЛЭП и распределительных линиях для схем управления одним выключателем в трехфазном исполнении. Схема АПВ имеет четыре программы с различными периодами срабатывания, которые зависят от типа КЗ. Каждую из этих четырех программ можно настроить для инициирования до четырех попыток АПВ.
Терминал D30 имеет высокоточное измерение и регистрацию всех сигналов переменного тока. В терминал встроены стандартные функции измерения напряжения, тока и мощности. Значения тока доступны в виде действующего значения полного тока или действующего значения тока промышленной частоты в виде величины и угла (в векторном виде).
Такие свойства самодиагностики, как осциллографирование, регистрация событий и регистрация данных, совместно с программным обеспечением EnerVista сокращают время поиска и устранения КЗ и упрощают выработку отчетов о повреждениях.
Для контроля любого входа/выхода или внутренних цифровых и аналоговых параметров имеется до 64 каналов осциллографирования. Записи осциллограмм и дискретных состояний обеспечивают визуальное отображение зарегистрированных параметров энергосистемы и эксплуатационных параметров. Частота выборки составляет до 64 точек за период. В память записывается до 64 записей.
Терминал регистрирует последние 1024 события, сканируя состояние дискретных входов каждые 0.5 мс, и имеет функции регистраторапоследовательности событий. Использование синхронизации по времени через вход IRIG_B для синхронизации всех событий в системе защит, выполненной на терминалах серии UR, и программного обеспечения EnerVista, группирующего записи о событиях с различных терминалов, обеспечивает более точный анализ, поиск и устранение повреждений.
Возможность терминала D30 отслеживать пофазный износ (от тока дуги) контактов выключателя, отслеживать состояние вспомогательных систем выключателя (аналоговые входы), и возможность учитывать число включений/отключений (цифровые счетчики), обеспечивает основные функции мониторинга состояния выключателя. Терминал D30 имеет сигнализацию или даже блокирование управления по срабатыванию максимальных уставок, устанавливаемых в соответствии с требованиями производителя выключателя. В частности, результаты измерения тока дуги
Типовая схема подключения выключателя (I2t) по каждой фазе, доступны как локально, так и дистанционно, и могут сохраняться в файле осциллограмм или в регистраторе данных.
Лицевая панель терминала D30 представляет локальный человеко- машинный интерфейс. Локальный дисплей используется для текущего контроля, отображения сообщений о состоянии, диагностирования неисправностей и конфигурирования терминала. При выполнении задаваемых условий, на дисплее отображаются программируемые пользователем сообщения, в которых оперативные данные объединены с текстовой информацией. С помощью клавиш на лицевой панели авторизованный пользователь получает доступ к терминалу и может изменить настройки терминала.
Для отображения на лицевой панели важнейших данных о состоянии, используются 48 программируемых пользователем светодиодов (не требуется установка внешних индикаторных ламп). Подписи 14 предварительно запрограммированных светодиодов уже выполнены. Подписи 48 программируемых пользователем светодиодов могут меняться пользователем.
Для удобного доступа к терминалу с помощью программы EnerVista LaunchPad используется порт RS232, расположенный на лицевой панели терминала. Еще более быстрый доступ к терминалу по сети обеспечивает порт Ethernet.
Программируемые пользователем кнопки предназначены для ручного управления, управления выключателями и вывода (блокировки) функций. Использование программируемых пользователем кнопок и контактных выходов с механическим удержанием позволяет заменить дополнительные внешние кнопки, ключи управления, переключатели и двухпозиционные реле. Лицевую панель терминала D30 можно заказать с семью программируемыми кнопками (три стандартно, четыре — дополнительно) и двенадцатью большими кнопками управления (в сумме — девятнадцать). Операции с кнопками полностью программируемые и могут фиксироваться в регистраторе событий. Для облегчения эксплуатации предусмотрена возможность изменения надписей кнопок управления пользователем.
Терминал D30 обеспечивает выбор языка. Дисплей лицевой панели и программа EnerVista поддерживают английский, русский, французский и китайский язык. Выбор языка определяется при заказе. На этих же языках предоставляются руководства пользователя. Дисплей легко переключается с английского языка на другие и обратно.
В энергонезависимую память терминала D30 записываются шесть независимых групп уставок. Функция мгновенного переключения действующих уставок полностью программируемая и проста в применении. Несколько групп уставок могут применяться в зависимости от различных режимов работы линии в системе.
В терминале D30 имеется широкий выбор каналов связи и протоколов, поддерживающих новые и уже существующие инфраструктуры связи.
Возможности передачи данных включают оптоволоконный интерфейс по сети Ethernet с возможностью резервирования и порт интерфейса RS485. С появлением локальных высокоскоростных одноранговых вычислительных сетей (ЛВС), можно значительно сократить количество проводов между устройствами, передавая устройствам внутренние управляющие сигналы с помощью удаленных входов/выходов через ЛВС.
Терминал D30 поддерживает протоколы связи МЭК 61850, DNP 3.0, Modbus RTU, Modbus TCP/IP и МЭК 60870-5-104. Эти протоколы обеспечивают легкое встраивание в систему автоматизированного управления.
Перечисленные протоколы интегрированы в терминал, что исключает необходимость применения внешних конвертеров протоколов.
Протокол связи МЭК 61850 — это новый международный стандарт для обмена данными и совместной работы интеллектуальных электронных устройств на подстанции/станции. Использование терминала D30 с протоколом связи МЭК 61850 позволяет снизить затраты и упрощает проектирование, пусконаладочные работы, эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт системы защит и управления подстанции/станции. Протокол связи МЭК 61850 разрабатывался на основе протокола UCA 2.0, который успешно используется в терминалах General Electric более 7 лет.
Протокол связи МЭК 61850 позволяет интегрировать интеллектуальные электронные устройства разных производителей. Этот стандарт разработан не только для организации взаимодействия терминалов между собой, но и для управления оборудованием по ЛВС вместо традиционной передачи сигналов по проводам. Одноранговая связь через сеть Ethernet позволяет организовать распределенную схему защиты и управления на нескольких терминалах и исключает необходимость использования контроллера сбора данных (или конвертера протоколов) для системы SCADA верхнего уровня.
Высокоскоростная передача команд по ЛВС устраняет необходимость использования большого количества дорогостоящих кабелей.
Эта функция обеспечивает обмен бинарными данными между несколькими терминалами серии UR по выделенному оптоволокну (одномодовому или многомодовому), через порт RS422, интерфейс G.703 или С37.94. Не требуется дополнительного коммутационного оборудования, так как терминалы непосредственно соединяются в кольцо или дублированное кольцо.
Пакет программ EnerVista™ — это ведущий промышленный пакет программ, который упрощает все аспекты использования терминала D30. Пакет EnerVista™ имеет программные средства для контроля состояния линии в режиме реального времени и просмотра любых параметров, измеренных терминалом D30. Пакет EnerVista™ предоставляет возможность анализа причины повреждения с помощью эффективных программ просмотра осциллограмм в формате COMTRADE, анализа последовательности зарегистрированных событий, и многое другое.
Резервная защита линии (Токовая защита — терминал F60). Система защиты фидера F60 — это микропроцессорный терминал, предназначенный для комплексного, экономичного и компактного обеспечения защиты, управ¬ления, мониторинга и измерения параметров фидера. Являясь представителем серии UR, F60 обеспечивает превосходную защиту, возможности для расширения входов/выходов, комплексного мониторинга и измерения, быстродействующей связи и широкие возможности для программирования и конфигурирования.
Устройство F60 обеспечивает быстрое и четкое выполнение программируемой логики, необходимое для АСУ подстанции. Графические программные средства, которые поддерживаются библиотекой логических компонентов, упрощают использование и настройку устройства F60 В качестве системы защиты и управления, F60 идеально подходит и применяется для:
- основной защиты питающих линий распределительных сетей;
- автоматических схем передачи данных по информационной шине;
- схем частотной разгрузки на уровне распределения;
- выявления замыканий с высоким полным сопротивлением в распределительных сетях.
F60 имеет различные защитные элементы, применение которых проверено многолетней эксплуатацией. К функциям защиты и управления устройства F60 относятся:
Элемент HI-Z, уникальный элемент, разработанный компанией GE Multilin, обеспечивает быструю и надежную защиту от замыканий с высоким полным сопротивлением. Такие типы замыканий не могут быть выявлены традиционной функцией МТЗ из-за низкого уровня тока замыкания. Уникальные, проверенные в эксплуатации алгоритмы с технологиями искусственного интеллекта обеспечивают безопасную работу и в то же время повышают надежность срабатывания в опасных ситуациях благодаря более быстрому выявлению замыкания. Эту функцию можно также использовать для выявления замыканий через дугу. Проверки на основе эксплуатационных данных показывают высокую степень безопасности (90% правильно выявленных замыканий с высоким полным сопротивлением) и достаточную надежность (60% случаев выявления).
Устройство F60 имеет функции токовой отсечки и МТЗ с выдержкой времени для токов фаз, нулевой последовательности, тока в нейтрали/чувствительной МТЗ нейтрали. Имеется возможность использовать разнообразные виды стандартных времятоковых характеристик срабатывания и четыре программируемые пользователем кривые. Элементы фазных МТЗ также имеют функции торможения по напряжению, если требуется.
Модуль измерительных входов / выходов ТТ/ТН можно дополнить чувствительным входом по току 3I0 для обеспечения защиты от замыканий на землю в системах с нейтралью, заземленной через высокое сопротивление. Это особенно важно при использовании обратного провода в схеме соединения ТТ для выявления замыканий на землю.
Устройство F60 обеспечивает следующие элементы защиты по напряжению:
От понижения/повышения фазного напряжения (каждый элемент имеет три отдельных пофазных компонента защиты от понижения/повышения напряжения).
От понижения и повышения вспомогательного напряжения.
От повышения напряжения нулевой последовательности.
Устройство F60 имеет четыре элемента защиты от повышения частоты и шесть идентичных элементов защиты от понижения частоты, которые можно использовать для частотной разгрузки.
Четыре элемента защиты по скорости изменения частоты (df/dt) обеспечивают защиту от возмущений в энергосистеме при частотной разгрузке и обеспечивают защиту от деления системы при аварии.
Эти элементы отслеживают скорость изменения частоты в любом направлении, путем контроля напряжения, тока и частоты.
Чувствительный элемент с двумя зонами защиты по направлению мощности реагирует на трехфазную активную мощность и разработан для выявления обратной мощности и снижения прямой мощности в синхронных электрических машинах или для взаимосвязей (схем соединений) для комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Регулируемые характеристические углы и минимальная эксплуатационная мощность предлагают различные характеристики срабатывания.
Пуск «холодной» нагрузки. Эта функция может изменять группу уставок защитного элемента, если ожидается пуск «холодной» нагрузки (с достаточно давно отключенным питанием). Условие «холодной» нагрузки может быть вызвано продолжительным отключением нагрузки, размыканием выключателя или потерей питания, даже если выключатель остается замкнут. В устройстве F60 предоставляются два идентичных элемента пуска «холодной» нагрузки.
АПВ. Эту характеристику используют для распределительных сетей в схемах трехфазного отключения с одним выключателем. Имеется возможность осуществить до четырех циклов АПВ до блокировки.
Встроенная функция УРОВ выявляет невыполнение команды отключения выключателя в течение установленной выдержки времени и определяет операции, которые требуется выполнить для ликвидации КЗ. Устройство F60 содержит необходимые входы для сигналов тока, дискретные входы и выходы, логические элементы, необходимые для работы двух независимых функций УРОВ. Эту функцию можно запустить и блокировать через контактные входы, а также по внешним каналам связи. С помощью устройства F60 можно осуществить полностью независимую функцию УРОВ линейных выключателей на подстанции, схема которой может быть выполнена как полтора выключателя на присоединение или многоугольная система шин.
Устройство F60 поддерживает схемы шин с несколькими выключателями, такие как полтора выключателя на присоединение или многоугольная система шин. Токи двух ТТ могут быть индивидуально измерены или просуммированы в каждом устройстве.
Схема обеспечивает надежное функционирование при внешних КЗ, с учетом возможного насыщения ТТ.
Элементы контроля синхронизма стандартно используются для коммутации двух частей системы с помощью одного или нескольких выключателей. Устройство F60 имеет необходимые входы источника напряжения, дискретные входы и выходы, и элементы контроля разности величин напряжений, фазных углов и частот для выполнения функции контроля синхронизма двух выключателей. С помощью устройства F60 можно осуществить полный независимый контроль используемых выключателей. При совместном использовании с автоматизированной системой можно использовать устройство F60 как вспомогательное средство независимого контроля синхронизатора.
Для управления одним или двумя выключателями в устройстве предоставляются кнопки на лицевой панели, удаленные каналы связи или контактные входы. Терминал имеет функцию отслеживания пофазного износа (от токов КЗ) контактов несовпадения полюсов выключателя). Светодиод на лицевой панели указывает положение выключателя.
Шестнадцать универсальных компараторов FlexElementsTM можно запрограммировать для реагирования на любое значение, измеренное терминалом (токи и напряжения фаз, нулевой и обратной последовательности, мощность, частота, cos(f) и др.) Эти элементы реагируют на изменение входящего сигнала. Примеры применения: максимальная защита по току прямой/обратной последовательности, максимальная защита по напряжению обратной последовательности, перегрузка по мощности, снижение коэффициента мощности, разность температур, скорость изменения частоты и др. ТТ и ТН
Устройство F60 можно конфигурировать для различных случаев применения защиты выключателя. Модуль ТТ с входом для чувствительной защиты от замыканий на землю обеспечивает защиту от замыканий на землю в системах с нейтралью, заземленной через высокое сопротивление. Имеется также модуль выявления замыкания с высоким полным сопротивлением, который обеспечивает быструю и надежную защиту от замыканий, вызванных падением напряжения.
До 80 дискретных входов (с напряжением оперативного тока до 250 В) и до 56 дискретных выходов терминала можно использовать для контроля и управления различным вспомогательным оборудованием в пределах подстанции или в случае другого применения защиты. Устройство имеет платы дискретных входов/выходов типа Form-A, Form-C, быстродействующих типа Fast Form-C, с фиксацией, твердотельные выходы, с функцией контроля тока и напряжения постоянного тока и без функции контроля. Выходы с механической фиксацией можно использовать для организации блокировок повышенной надежности и замены механических переключателей. Все дискретные входы/выходы имеют скорость активации менее 4 мс в качестве как потенциальных, так и «сухих» контактов.
Модули для подключения термосопротивлений и сигналов dcmA ( унифицированные миллиамперные аналоговые сигналы постоянного тока) можно использовать для контроля таких параметров системы, как температура, вибрация, давление, скорость ветра и расход. Аналоговые выходы можно использовать для проводных соединений терминала с системой SCADA, с програмируемым логическим контроллером (ПЛК) или другим устройством пользовательского интерфейса (например, дисплейная панель).
Функции входов/выходов удаленных устройств обеспечивают обмен дискретными данными между терминалами защиты серии UR и контроллерами или другими микропроцессорными электронными устройствами, поддерживающими МЭК 61850. Выходы удаленных устройств взаимодействуют с другими терминалами UR, используя протокол связи МЭК 61850, GSSE или GOOSE (или протокол UCA 2.0 для ранних версий универсальных терминалов). Для сложных схем распределенной логики и входов/выходов следует использовать надежную одноранговую связь.
В терминал встроена стандартная функция измерения напряжения, тока и мощности. Значения тока доступны в виде величины действующего значения полного тока (кривая тока) или действующего значения первой гармоники в виде величины и угла (в векторном виде). Гармонические составляющие напряжения и измерение полного коэффициента гармонических составляющих также встроены в терминал.
Такие свойства диагностики, как осциллографирование, регистрация событий и регистрация данных, совместно с программным обеспечением EnerVista, сокращают время поиска и устранения неисправностей и упрощают выработку отчетов о повреждениях.
Для контроля любого физического входа/выхода и внутренних дискретных и аналоговых величин доступно до 64 каналов осциллографирования. Записи осциллограмм и дискретных состояний обеспечивают визуальное отображение зарегистрированных параметров энергосистемы и эксплуатационных параметров.
Частота осциллографирования составляет до 64 выборок за период. В память записывается до 64 записей.
Терминал регистрирует последние 1024 события, сканируя состояние дискретных входов каждые 0,5 мс, и тем самым обеспечивает функции регистратора последовательности событий. Использование синхронизации по времени через вход IRIG_B для синхронизации всех событий в системе защит, выполненной на терминалах серии UR, и программного обеспечения EnerVista, группирующего записи о событиях с различных терминалов, обеспечивает более точный анализ, поиск и устранение повреждений.
Регистрируется совокупность эксплуатационных параметров (до 16 каналов регистрации данных) с задаваемой пользователем скоростью выборки в диапазоне от 1 секунды до 1 часа. Все данные записываются в
энергонезависимую память таким образом, что информация сохраняется даже при пропадании питания. Просмотр и анализ всех зарегистрированных данных производится с помощью программного обеспечения EnerVista.
Можно использовать терминал F35 для выполнения основных функций мониторинга состояния выключателя, поскольку он способен отслеживать пофазный износ контактов выключателя (электрическая дуга), для каждой группы ТТ, контролировать вспомогательные системы выключателя через аналоговые входы/выходы и контролировать срабатывание выключателя через дискретные счетчики. Терминал F60 может заблаговременно выдавать предупредительные сигналы или выполнять операции, основанные на максимальных пороговых значениях, определенных фирмой-производителем выключателей. В частности, пофазное измерение тока дуги выключателя (I2t) возможно локально и дистанционно и результаты измерений можно записать в осциллограф или регистратор данных.
В терминале F60 поддерживается один отчет об аварии и соответствующее ОМП на каждую группу ТТ, в которой может быть максимально до 5 записей. Отчет об аварии сохраняет в памяти данные, относящиеся к регистрируемому событию. Пользователь определяет источник сигнала и условия запуска. ОМП определяет расстояние до места повреждения.
Лицевая панель терминала F60 представляет собой локальный человеко- машинный интерфейс. Встроенный дисплей используется для текущего контроля, сообщений о состоянии, диагностирования неисправностей и конфигурирования терминала. При выполнении определяемых пользователем условий, на дисплее отображаются предварительно запрограммированные сообщения, в которых оперативные данные объединены с текстовой информацией. С помощью кнопок на лицевой панели осуществляется доступ к терминалу и изменение уставок терминала.
Кроме того, для отображения важнейших данных о состоянии терминала используются 48 программируемых пользователем светодиодов (не требуется установка внешних индикаторных ламп). Надписи на вкладках для 14 предварительно запрограммированных светодиодов выполнены. Пользователь может менять надписи для всех 48 программируемых светодиодов.
Для удобного доступа к терминалу с помощью программы EnerVista LaunchPad используется порт RS232, расположенный на лицевой панели терминала. Помимо этого, доступ к терминалу по сети обеспечивает порт Ethernet.
Программируемые пользователем кнопки предназначены для ручного управления, управления выключателями и блокировки программных функций. Использование программируемых кнопок и контактных выходов с механическим удерживанием позволяет заменить дополнительные внешние кнопки, ключи управления, переключателии двухпозиционные реле. Лицевую панель терминала F60 можно заказать с семью программируемыми кнопками (три стандартно, четыре — дополнительно) и двенадцатью большими кнопками управления (всего — девятнадцать). Операции с кнопками полностью программируются и могут фиксироваться в регистраторе событий. Для облегчения эксплуатации предусмотрена возможность изменения пользователем надписей на кнопках управления.
Терминал F60 обеспечивает выбор языка. Дисплей лицевой панели и программа EnerVista поддерживают русский, французский и китайском языки поддержка выбирается при заказе. На этих же языках предоставляются и руководства пользователя. Дисплей легко можно переключить с английского языка на другие и обратно.
Комплект защиты трансформатора. Основная защита трансформатора (ДЗТ — терминал Т35). Система защиты трансформатора T35 — это терминал защиты силового трехфазного трансформатора любой мощности, имеющий до шести групп трехфазных аналоговых входов/тормозных обмоток. Терминал обеспечивает выравнивание коэффициентов трансформации на разных сторонах автоматически или посредством задания пользователем группы соединений обмоток трансформатора, а также автоматическую компенсацию угла сдвига фаз для обмоток трансформатора с любой группой соединения. Алгоритмы терминала T35 позволяют пользователю принудительно устранять ток нулевой последовательности даже с обмоток трансформаторов, соединённых по схеме «треугольник», что облегчает применение устройства на трансформаторах с подключением кабелей или другими заземленными устройствами в зоне защиты. Являясь представителем серии UR, T35 обеспечивает превосходную защиту и управление, а именно:
Терминал Т35 обеспечивает усовершенствованную надежность при функционировании дифференциальной защиты с торможением и дифференциальной отсечки.
Функционирование органа дифференциальной защиты с торможением основано на использовании конфигурируемой двухнаклонной дифференциальной тормозной характеристики с двумя точками перегиба с блокировкой от пускового броска тока намагничивания и перенапряжения при насыщении ТТ. Для обеспечения лучшей устойчивости к сквозным коротким замыканиям в случае, когда трансформатор тока находится в режиме насыщения, в качестве сигнала торможения используется максимальный ток в обмотке.
Терминал Т35 осуществляет фильтрацию дифференциальных токов по основной, второй и пятой гармоникам. Используемая при условиях броска тока намагничивания, функция запрета по второй гармонике выбирается как дополнительная для правильной работы дифференциальной защиты при включении под напряжение силовых трансформаторов разных типов. Пользователь выбирает уставку по второй гармонике, и в зависимости от этого функция блокировки может быть установлена в традиционный либо в адаптивный режим. Адаптивный режим максимально увеличивает чувствительность дифференциальной защиты при внутренних КЗ и обеспечивает отстройку от броска тока намагничивания даже при небольшом уровне второй гармоники. Благодаря наличию блокировки по гармоникам, терминал Т35 имеет следующие возможности:
Адаптивный режим блокировки от броска тока по второй гармонике — запатентован GE.
Выборочное применение блокировки при низком уровне второй гармоники — пользователь может выбрать алгоритм сравнения сигнала: пофазный, по критерию «две фазы из трех» или по усредненной величине фазных сигналов.
Гибкое применение с выборочной блокировкой и контро лем (FlexElements, FlexLogic)
Уникальный алгоритм для расчета тормозных токов обеспечивает хорошие характеристики при внешних КЗ.
Алгоритм блокировки по пятой гармонике интегрирован в функцию дифференциальной защиты с торможением для блокировки защиты в режимах перевозбуждения (насыщения магнитопроводов измерительных ТТ), вследствие чего увеличивается значение отношения U/f. Блокировка от перевозбуждения работает пофазно и уставка выбирается пользователем.
Орган дифференциальной отсечки действует как орган токовой отсечки, который реагирует на измеряемое значение дифференциального тока (отфильтрованный компонент основной частоты) и использует задаваемое пользователем пороговое значение уставки пуска. Этот элемент обеспечиваетбыстрое отключение при мощных внутренних КЗ.
Кроме функции дифференциальной токовой защиты, терминал также обеспечивает следующие функции резервной защиты от междуфазных КЗ и КЗ на землю:
МТЗ: имеются функции фазной МТЗ и МТЗ нейтрали. Используются различные виды время-токовых характеристик срабатывания: три кривые IEEE, четыре кривые МЭК, четыре кривые GE IAC, кривая I2t, характеристика с независимой выдержкой времени и четыре программируемые пользователем кривые.
Дальнее резервирование: если в терминале Т35 происходит срабатывание одной из его резервных функций, то он может отправить сигнал телеотключения (если выбрана такая опция) на другие терминалы серии UR по одноранговой связи, которая имеется в устройствах семейства UR.
Резервный источник питания (дополнительно): Для повышения надежности в особых случаях применения можно оборудовать терминал защиты Т35 дублированным резервным модулем питания.
Можно запрограммировать 16 определяемых пользователем функций (FlexElements™), которые реагируют на любые измеренные или вычисленные терминалом защиты значения токов и напряжений фаз, тока нейтрали, мощности, частоты, коэффициента мощности и т.д. Эти функции реагируют на изменения входного сигнала.
Функции применяются для выполнения защит от повышения напряжения, повышения мощности, понижения cos , разности температур и др.
Терминал Т35 можно применять при наличии схем конфигурации шин ПС с несколькими выключателями на присоединение, такими как полуторная, квадрат или кольцевая схема шин. Конструкция терминала Т35 обеспечивает надежное несрабатывание при внешних КЗ с возможным насыщением ТТ.
Терминал Т35 можно использовать для контроля шести групп трехфазных токовых входов (шести контуров торможения) или для того, чтобы включить в зону дифференциальной защиты несколько выключателей или ошиновок.
Терминал T35 обеспечивает высокоточное измерение и регистрацию всех аналоговых величин переменного тока. В терминал встроена стандартная функция измерения напряжения, тока и мощности. Значения тока доступны в виде величины действующего значения полного тока (кривая тока) или действующего значения первой гармоники в виде модуля и угла (в векторном виде). Терминал Т35 также обеспечивает функцию измерения дифференциального и тормозного токов, а также дифференциальных токов второй и пятой гармоник, что облегчает ввод в эксплуатацию и анализ повреждений.
Для мониторинга реле давления газа и масла, положения выключателей, разъединителей, переключателя отпаек трансформатора, передачи сигналов в систему и других случаев применения используются дополнительные входы/выходы SCADA.
Такие свойства самодиагностики, как осциллографирование, регистрация событий и регистрация данных совместно с программным обеспечением EnerVista, сокращают время поиска и устранения неисправностей и упрощают выработку отчетов о повреждениях.
Для контроля любого физического входа/выхода и внутренних дискретных и аналоговых величин доступно до 64 каналов осциллографирования. Записи осциллограмм и дискретных состояний обеспечивают визуальное отображение зарегистрированных параметров энергосистемы и эксплуатационных параметров. Частота осциллографирования составляет до 64 выборок за период. В память записывается до 64 записей.
Терминал регистрирует последние 1024 события, сканируя состояние дискретных входов каждые 0,5 мс, и обеспечивает функции регистратора последовательности событий.
Использование синхронизации по времени через вход IRIG_B для синхронизации всех событий в системе защит, выполненной на терминалах серии UR, и программного обеспечения EnerVista, группирующего записи о событиях с различных терминалов, обеспечивает более точный анализ, поиск и устранение повреждений.
Регистрируется совокупность эксплуатационных параметров (до 16 каналов регистрации данных) с задаваемой пользователем скоростью выборки в диапазоне от 1 секунды до 1 часа. Все данные записываются в энергонезависимую память таким образом, что информация сохраняется даже при пропадании питания. Просмотр и анализ всех зарегистрированных данных производится с помощью программного обеспечения EnerVista.
Автоматика, управление, сигнализации, измерение и учет электроэнергии на подстанции. Управление выключателями вводов 10 кВ предлагаем осуществлять с панелей управления, расположенных в помещении панелей ОПУ, и посредством системы АСУТП. Для предотвращения одновременной подачи команд «включить/отключить» от разных систем управления на панелях управления предусмотрены переключатели выбора режима управления. Управление выключателями присоединений 10 кВ — местное из ЗРУ 10 кВ и посредством системы АСУТП. Выбор режима управления производится переключателем на дверце релейного шкафа ячейки ЗРУ. Также предусмотрено дистанционное управление выключателями 10 кВ в ЗРУ от переносного пульта.
По данному проекту предусматривается следующий объем автоматики:
— индивидуальное регулирование коэффициентов трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Устанавливаются шкафы регулирования напряжения трансформаторов типа ШЭРА-РН-2051-2.
— охлаждение силовых трансформаторов;
— АВР на шинах 10 кВ и на шинах 0,4 кВ собственных нужд;
— автоматика обогрева шкафов наружной установки, помещений ЗРУ 10 кВ, помещения панелей защит;
— контроль уровня жидкости в маслосборнике, емкости пожаротушения и в выгребе;
— автоматика вентиляции ЗРУ 10 кВ, камер силовых трансформаторов;
Питание цепей оперативного тока и цепей сигнализации подстанции постоянным током 220 В выполняется от зарядно-выпрямительных устройств АУОТ-16/20-110/220 УХЛ4 .
Питание цепей электромагнитной оперативной блокировки всех присоединений выпрямленным током 220 В выполняется с панели, расположенной в помещении панелей, от блока питания типа БПЗ 401.
Помещения закрытой подстанции оборудуются автоматической 20 пожарной сигнализацией:
— в пространстве двойного пола помещения панелей;
— в кабельных каналах ЗРУ 10 кВ;
— в помещении кабельного этажа;
— в камерах трансформаторов Т1, Т2;
— в венткамерах вытяжных ;
Автоматическая пожарная сигнализация выполняется с применением адресных дымовых пожарных извещателей, дымовых, тепловых и ручных пожарных извещателей в комбинации с адресуемыми сигнальными и исполнительными блоками. Сигналы от извещателей подаются на приемно-контрольный пожарный блок типа «С-2000», установленный в помещении панелей на панели № 9. Приемно-контрольный прибор через промежуточные реле формирует командные импульсы на запуск системы звукового оповещения, а также на отключение вводных автоматов (путем воздействия на независимый расцепитель автомата) силовых сборок, питающих системы вентиляции и отопления.
Для звукового оповещения при пожаре применена система речевого оповещения «Орфей» на втором этаже здания и в помещениях ЗРУ 10 кВ.
Для звукового оповещения венткамер и камер трансформаторов Т1, Т2 применены звуковые оповещатели «Свирель-2».
В помещении панелей предусмотрены резервные места для установки панелей.
Нетиповые и блочные панели, нетиповые ящики, серийные шкафы релейной защиты и автоматики, а также необходимая по проекту аппаратура, учтена в спецификации оборудования (0115-2.2-ССО Том 11).
Предусматривается следующий объем измерений электрических величин:
— измерение активной и реактивной мощности — на вводах 10 кВ силовых трансформаторов;
— измерение тока — на вводах 10 кВ силовых трансформаторов, на линиях 10 кВ, на секционных выключателях 10 кВ, на вводах 0,4 кВ собственных нужд, в нейтрали ДГР 10 кВ;
— измерение напряжения — на сторонах 10 кВ собственных нужд.
Учет активной и реактивной энергии выполнен на сторонах 10 кВ силового трансформатора и на линиях 10 кВ.
Счетчики типа СЭТ-4ТМ.03.01 стороны 10 кВ — в ячейках ЗРУ 10 кВ.
Учет активной энергии выполнен на стороне 0,4 кВ трансформаторов собственных нужд.
Счетчики типа СЭТ-4ТМ.03.01 находятся на панелях собственных нужд, расположенных в помещении панелей.
Предусматривается защита цепей измерения от несанкционированного доступа.
К основному оборудованию подстанции, являющемуся объектом оперативно-диспетчерского управления и контроля, относятся:
— коммутационные аппараты 10 кВ (выключатели и разъединители);
— силовое оборудование (силовые трансформаторы, трансформаторы собственных нужд, трансформаторы тока и напряжения, устройства РПН);
— низковольтное оборудование (устройства РЗА, устройства технологической автоматики, устройства телемеханики и связи, системы собственных нужд, оперативного тока, аварийной и предупредительной сигнализации, охранно-пожарной сигнализации).
В качестве аппаратно-программных средств системы сбора информации и управления для АСДУ предусматривается аппаратура контролируемого пункта типа «Исеть» и объектовый сервер «ОИК Диспетчера» производства ООО «НТК Интерфейс» г.Екатеринбург. Объектовый сервер представляет собой необслуживаемый контроллер, выполняющий функции коммуникаций.
Для автоматизированного оперативного наблюдения и управления нормальными и утяжеленными режимами подстанции (АСДУ) предусматривается ввод следующих параметров.
Телесигнализация
От датчиков типа «сухой контакт» в контроллер «Исеть» должен обеспечиваться ввод следующих сигналов:
— работа предупредительной и аварийной сигнализации;
— работа основных и резервных защит 1Т и 2Т;
— сигнализация неисправностей 1Т и 2Т, неисправности автоматики В110 1Т и 2Т;
— сигнализация неисправности защит В-10 кВ;
— земля в сети 10 кВ;
— сигнализация неисправности АБ;
— положение выключателей 10 кВ, главных и заземляющих ножей разъединителей;
— положение «дистанционное» переключателей режимов управления всеми и выключателями вводов 10 кВ;
— охранной и пожарной сигнализации;
— положение автоматов 0,4 кВ ЩСН и т.д. согласно перечня сигналов ТС.
Для возможности дистанционного управления оперативному персоналу должна быть предоставлена достоверная информация о состоянии коммутационных аппаратов. С этой целью формируется двойное (двубитовое) сообщение, которое позволяет отобразить два определенных состояния коммутационных аппаратов («включен» и «отключен») и два неопределенных состояния (неправильные коммутационные положения), то есть выполнить проверку достоверности сообщения, готовности цепей управления и выявить неправильное коммутационное положение или неисправность оборудования.
Телеизмерения:
Настоящим проектом предусматриваются измерения:
— трехфазных токов по вводам 10 кВ трансформаторов;
— активных и реактивных мощностей по вводам 10 кВ трансформаторов;
— токов по фидерам и ДГР 10 кВ и секционным выключателям 10 кВ;
— линейное и фазное напряжение и напряжение на разомкнутой обмотке ТН на стороне 10 кВ;
— линейных напряжений на секциях 0,4 кВ ЩСН;
— температуры в ОПУ, ЗРУ, камерах трансформаторов, наружного воздуха.
Измерение токов, напряжений и мощностей по вводам трансформаторов 10 кВ. Выполняется с помощью преобразователей МИР ПТ, МИР ПМ, МИР ПН с унифицированными выходными сигналами в диапазоне 4-20 мА, подключенными к обмотке трансформаторов тока с классом точности 0,5.
Унифицированные выходные сигналы с преобразователей вводятся в контроллер «Исеть».
Команды телеуправления выключателями должны выполняться с помощью релейных контактов контроллера «Исеть».
Управление любыми коммутационными аппаратами должно осуществляться через переключатель выбора режимов «местное/дистанционное» с отображением его положения в системе АСУТП. Такое подключение позволит обеспечить безопасность работ при ремонте или опробовании, а также зафиксировать в системе АСУТП (с целью дополнительного контроля несанкционированных включений) возможность доступа от местной системы управления.
В качестве средств релейной защиты на ПС 110/10 кВ предусматривается установка микропроцессорных защит для защиты и автоматики ячеек 10 кВ и шинных ТН 10 кВ.
1 2