Разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ ее технического обслуживания
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафедра ЭЭС
Курсовой проект
по дисциплине: «Эксплуатация релейной защиты»
«Разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ её технического обслуживания»
Выполнил: Шапаренко И.М
Проверил: зав. кафедры
Углов А.В.
Севастополь
2005 г.
ЗАДАНИЕ
на выполнения курсового проекта по дисциплине “Эксплуатация релейной защиты”
Тема: Разработка системы релейной защиты блока генератор- трансформатор электрической станции и анализ её технического обслуживания
Исходные данные:
1. Тип генератора энергоблока ТВВ-800-2
2. Номинальное напряжение на сборных шинах электрической станции 500 кВ.
3. Максимальная мощность энергосистемы в режиме короткого замыкания
24 000 MB·A.
4. Минимальная мощность энергосистемы в режиме короткого замыкания
12000 MB·A.
5. Тип блочного трансформатора 2 ´ ТЦ-630 000/525.
6. Тип трансформатора собственных нужд энергоблока ТРДНС-63 000/35.
7. Номинальное напряжение на секциях нормальной эксплуатации энергоблока 6,3 кВ.
Введение
Основной задачей построения релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции является обеспечение ее эффективного функционирования по возможности при любых видах повреждений, предотвращение развития повреждений и значительных разрушений защищаемого оборудования, в также предотвращение нарушений устойчивости в энергосистеме.
Для этого устройства релейной защиты должны обладать необходимыми для них свойствами, соответствующими известным основным требованиям: быстродействию, чувствительности, селективности и надёжности.
Для достижения требуемой эффективности функционирования защиты энергоблоков необходимо выполнение следующих условий:
· основные защиты от внутренних КЗ должны обеспечивать быстрое отключение повреждений любого элемента блока. При этом не должно оставаться ни одного незащищённого (не входящего в зону действия защит) участка первичной схемы. Однако в ряде случаев приходится вынужденно допускать применение защит, неполностью охватывающих защищаемое оборудование (например, при витковых замыканиях);
· резервные защиты энергоблока также должны охватывать все его элементы и должны обеспечивать ближнее и дальнее резервирование соответственно основных защит блока и защит прилежащей сети (на АЭС ближнее резервирование должно быть быстродействующим);
· повреждения, не сопровождающиеся КЗ и не отражающиеся на работе энергоблока, также должны по возможности быстро отключаться, если их развитие может привести к значительным разрушениям оборудования;
· анормальные режимы (например, перегрузки, потеря возбуждения и др.) должны автоматически ликвидироваться защитой, если они недопустимы для оборудования или для энергосистемы. В случаях, когда не требуется немедленная ликвидация анормального режима, допускается только сигнализация о его возникновении;
· действие устройств релейной защиты должно быть увязано с технологическим;
· действие устройств релейной защиты должно быть увязано с технологическими защитами и автоматикой энергоблока.
Основные требования к выполнению релейной защиты, обязательные при проектировании и в эксплуатации, устанавливают Правила устройства электроустановок, Правила технической эксплуатации и другие директивные материалы на основе многолетнего опыта научно-исследовательских разработок, производства, проектирования и эксплуатации устройств релейной защиты.
1. Выбор необходимого состава системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции, обеспечивающего полноту его защищенности
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) для защиты блоков генератор-трансформатор при мощности генератора более 10 Мвт должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и анормальных режимов:
· от замыканий на землю в цепи генераторного напряжения;
· от многофазных коротких замыканий в обмотке статора генератора и на его выводах;
· от межвитковых коротких замыканий в обмотке статора генератора при наличии двух параллельных ветвей;
· от многофазных коротких замыканий в обмотках блочного трансформатора и на его выводах;
· от межвитковых коротких замыканий в обмотках блочного трансформатора;
· от внешних коротких замыканий;
· от перегрузки генератора токами обратной последовательности (при мощности генератора более 30 Мвт);
· от симметричной перегрузки генератора и трансформатора;
· от перегрузки ротора генератора током возбуждения;
· от повышения напряжения (для генераторов мощностью 100 Мвт и более);
· от замыканий на землю в одной точке обмотки возбуждения;
· от замыканий на землю во второй точке обмотки возбуждения (при мощности генераторов менее 160 Мвт);
· от перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;
· от понижения уровня масла в баке трансформатора;
· от повреждения изоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора (при напряжении 500 кВ и выше).
Для защиты от различных видов повреждений и анормальных режимов блоков генератор-трансформатор при мощности генератора 160 - 1000 Мвт должны быть предусмотрены следующие устройства релейной защиты:
· продольная дифференциальная защита генератора от многофазных коротких замыканий в обмотке статора и на его выводах;
· поперечная дифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке статора при наличии двух параллельных ветвей;
· от перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;
· дифференциальная защита блочного трансформатора от всех видов коротких замыканий;
· дифференциальная защита ошиновки напряжением 330 - 750 кВ;
· защита от внешних симметричных коротких замыканий;
· защита от несимметричных коротких замыканий с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания;
· защита от повышения напряжения;
· защита от внешних однофазных коротких замыканий с большим током замыкания;
· защита от перегрузки обмотки статора;
· защита от перегрузки ротора генератора током возбуждения с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания;
· газовая защита блочного трансформатора;
· защита от замыканий на землю в одной точке обмотки возбуждения;
· защита от замыканий на землю в цепи генераторного напряжения;
· защита от повреждения изоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора (при напряжении 500 кВ и выше).
2. Расчет уставок срабатывания и разработка схемы подключения выбранных устройств релейной защиты блока генератор-трансформатор
2.1Исходные данные для расчета
Трансформатор ЭБ 2 ´ ТЦ-630000/525: Генератор энергоблока ТВВ-800-2:
; Рном=800 МВт, xd'=0,313 о.е.;
; , xd"=0,223 о.е.;
; , x2=0,372 о.е.;
. Iном=21400 А хd=2,333 о.е.
Трансформатор СН ТРДНС 63000/35: Мощность энергосистемы 500 кВ:
Sном=63000 МВ·А; Sкзmax=24000 МВ·А;
; Sкзmin=12000 МВ·А.
;
;
Uвнmin=21,12 кВ; uк%=12,43;
;
Uвнmax=26,88 кВ; uк%=13,18;.
2.2 Расчёт параметров схемы замещения
Расчёт параметров схемы замещения и токов короткого замыкания для рассматриваемого примера Индуктивная составляющая сопротивления сети в максимальном режиме, приведённая к стороне высшего напряжения:
(2.1)
Индуктивная составляющая сопротивления сети в минимальном режиме, приведённая к стороне высшего напряжения:
(2.2)
Значение индуктивной составляющей сопротивления трансформатора энергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:
(2.3)
Значение индуктивной составляющей сопротивления трансформатора собственных нужд энергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:
(2.4)
Значение индуктивной составляющей сопротивления генератора энергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:
(2.5)
Номинальное значение первичного тока на стороне высокого напряжения энергоблока 330 кВ:
