б) При исчезновении напряжения на шинах или на линии, откуда питается рабочий источник; для выполнения этого требования в схеме АВР должен предусматриваться специальный пусковой орган, состоящий из реле, реагирующих на снижение напряжения рабочего источника питания, и реле, контролирующего наличие напряжения на резервном источнике питания. На подстанциях с крупными синхронными двигателями для ускорения действия АВР пусковой орган напряжения может дополняться реле понижения частоты или реле разности частот, запускающим АВР при снижении частоты на рабочем источнике, но при сохранении нормальной частоты на резервном, или устройством, реагирующим на скорость снижения частоты.

Контроль наличия напряжения на резервном источнике особенно важен для подстанций, у которых могут одновременно отключаться оба источника питания. В таких случаях пусковые органы АВР будут ждать появления напряжения на одном из источников питания без ограничения времени. Контроль частоты резервного источника питания предотвращает излишние срабатывания АВР при авариях, связанных со снижением частоты и работой устройств АЧР (автоматической частотной разгрузки).

1. Напряжение срабатывания (замыкания) размыкающих контактов реле, реагирующих на снижение напряжения (минимальных реле), следовало бы выбирать таким образом, чтобы пусковой орган срабатывал только при полном исчезновении напряжения. Однако по условиям термической стойкости электромеханических реле их напряжение срабатывания не должно быть ниже 15В. Наряду с этим выбор очень низкого напряжения срабатывания, вызовет замедление действия АВР, поскольку двигатели нагрузки, вращаясь по инерции после отключения питания, могут при определенных условиях поддерживать на шинах достаточно медленно снижающееся напряжение. Поэтому рекомендуется принимать напряжение срабатывания минимальных реле напряжения

. (29)

Напряжение срабатывания максимального реле напряжения, контролирующего наличие напряжения на резервном источнике, определяется из условия отстройки от:

, (30)

где U_{раб. мин} - минимальное рабочее напряжение; k_н - коэффициент надёжности, принимаемый в пределах 1,1 - 1,2; k_в - коэффициент возврата реле 1,2 - 1,25. Таким образом, из выражения (31)

. (31)

Частота срабатывания частотного пускового органа АВР принимается в пределах 46-48 Гц.

2. Пуск схемы АВР при снижении напряжения на шинах ниже принятого по формуле должен производиться с выдержкой времени для предотвращения излишних действий АВР при КЗ в питающей сети или на отходящих элементах, а также для создания при необходимости определенной последовательности действий устройств противоаварийной автоматики в рассматриваемом узле. Время срабатывания реле времени пускового органа напряжения АВР (t_{c. p. ABР}) должно выбираться по следующим условиям:

По условию отстройки от времени срабатывания тех защит, в зоне действия которых КЗ могут вызывать снижения напряжения ниже принятого:

, (32)

где t₁ - наибольшее время срабатывания защиты присоединений шин высшего напряжения подстанции; ?t - ступень селективности, принимаемая равной 0,3 с.

По условию согласования действий АВР с другими устройствами противоаварийной автоматики узла. Например, для устройства с целью ожидания срабатывания двух циклов АПВ линии 110кВ:

, (33)

где t_{c. з} - время действия той ступени защиты линии 110 кВ которая надежно защищает всю линию; t'_C3 - время действия защиты линии 110 кВ, ускоряемой после АПВ; t_1АПВ и t_2АПВ - установки по времени первого и второго циклов двукратного АПВ линии 110 кВ; t_зап = 2,5 - 3,5 с в зависимости от типов выключателей, реле времени в схемах защит, АПВ, АВР.

Для устройства АВР2 с целью ожидания срабатывания АВР1, расположенного ближе к источникам питания,

, (34)

где t_зап =2-3 с в зависимости от типов выключателей и реле времени в схемах АВР1 и АВР2.

3. Действие АВР должно быть однократным. Однократность обеспечивается: в схемах АВР на переменном оперативном токе использованием энергии предварительно поднятого груза или натянутых пружин в приводах выключателей, или энергии предварительно заряженных конденсаторов, а в схеме АВР на постоянном оперативном токе - применением специального промежуточного реле однократности включения, имеющего небольшое замедление на возврат после снятия напряжения с его катушки. Выдержка времени при возврате этого реле должна несколько превышать время включения выключателя резервного питания:

, (35)

где t_вв - время включения выключателя резервного источника питания; t_зan - время запаса, принимаемое равным 0,3 - 0,5 с.

Однако при необходимости ожидания предварительного срабатывания делительной защиты (автоматики) генераторов, синхронных компенсаторов или двигателей замедление по условию (40) может оказаться недостаточным и такая схема АВР выведется из действия раньше, чем сработает делительная защита. Для предотвращения отказа АВР по этой причине следует применять схему АВР с ожиданием (без ограничения времени) снижения напряжения принятого по формуле (34).

4. Для ускорения отключения выключателя резервного источника питания при включении на неустранившиеся КЗ должно предусматриваться автоматическое кратковременное ускорение защиты. Это ускорение не допускается производить до 0 с (путем полного исключения выдержки времени) на резервных источниках питания собственных нужд электростанций, поскольку при этом возможны неправильные действия защиты резервного источника из-за кратковременных бросков пусковых токов или токов при АВР незатормозившихся двигателей. Такие же требования должны быть предъявлены к ускорению защит и на подстанциях, в нагрузке которых преобладают электродвигатели и понижающие трансформаторы (для последних характерны броски намагничивающего тока). Поэтому выдержка времени ускоряемых защит не должна быть менее 0,2 с. Защиты, имеющие время срабатывания не более 1,2 с, допускается не ускорять при действии АВР.

Рассчитаем АВР для секционного выключателя на 12 ячейке.

По формуле (31) напряжение срабатывания АВР:

В.

Время срабатывания по формулам (32) и (33):

,

где t₁=0,9 - время срабатывания защиты на вводе ПС;

с,

где t_сз=0,9 с - время срабатывания защиты, являющееся максимальным из всех времен срабатывания защиты на фидерах.

Из полученных двух значений установок выбираем большее, следовательно, t_срАВР=2,5 с.

АВР на секционном выключателе на стороне высшего напряжения рассчитывается по тем же формулам. Параметры АВР являются следующими: В; t_срАВР=3,1 с.

Карта установок автоматики представлена в графической части.

АЧР. Принципиальная схема и краткое описание

Снижение частоты более чем на 1-2 Гц - представляет серьезную опасность и может привести к полному расстройству работы энергосистемы.

При отсутствии вращающегося резерва единственно возможным способом восстановления частоты является отключение части наименее ответственных потребителей. Это и осуществляется с помощью специальных устройств - автоматов частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при опасном снижении частоты.

Следует отметить, что действие АЧР всегда связано с определённым ущербом, поскольку отключение линий, питающих электроэнергией промышленные предприятия, сельскохозяйственных и других потребителей, влечёт за собой недовыработку продукции, появление брака и т.п.

Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или в отдельных её районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственного расхода электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты.

Устройства АЧР должны выполняться с таким расчётом, чтобы была полностью исключена возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц, время работы с частотой ниже 47 Гц не превышало 20 сек., а с частотой ниже 48,5 Гц - 60 сек.

Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности в энергосистемах, подразделяются на три основные категории. Первая категория автоматической частотной разгрузки AЧP1 быстродействующая (0,3 t=.0,5 сек.) с установками срабатывания от 48,5 Гц (в отдельных случаях от 49,2-49,3 Гц) до 46,5 Гц. Назначение очередей AЧP1 - не допустить глубокого снижения частоты в первое время развития аварии. Установки срабатывания отдельных очередей AЧP1 отличаются одна от другой на 0,1 Гц. Мощность, подключаемая к AЧP1, примерно равномерно распределяется между очередями. Вторая категория автоматической частотной разгрузки - АЧР2, предназначена для восстановления частоты до длительно допустимого значения - выше 49,0 Гц. Вторая категория АЧР2 работает после отключения части потребителей от AЧP1, когда снижение частоты прекращается, и она устанавливается на уровне 47,5-48,5 Гц.

Установки срабатывания всех АЧР2 принимаются близкими по частоте в диапазоне 48,5-48,8 Гц. Выдержки времени АЧР2 отличаются друг от друга на 3 сек. и принимаются равными 5-90 сек. Большие выдержки времени АЧР2 принимаются для того, чтобы постепенно довести частоту до нужной величины, не допустив повышения её до величины существенно выше 49 Гц. Считается, что энергосистема может устойчиво и длительно работать при частоте превышающей 49,2 Гц и доведение её до номинальной, означает, что будет отключена дополнительная часть потребителей, которая могла бы остаться в работе.

Совмещённая АЧР состоит из двух устройств АЧР1-АЧР2, действующих на ту же нагрузку. Кроме двух категорий автоматической частотной разгрузки - АЧР1 и АЧР2 в эксплуатации применяются некоторые другие очереди АЧР. Спецочередь АЧР - имеющая установки 49,2 Гц, 0,3-0,5 сек должна препятствовать понижению частоты ниже 49,2 Гц, а защитная очередь АЧР 49,1 Гц 0,3-0,5 сек. не должна допустить снижения частоты ниже 49 Гц, опасной вследствие возможной разгрузки атомных электростанций и дальнейшего снижения частоты.

Таким образом, в современных условиях имеется 2 системы АЧР. Одна - спецочередь и защитная очередь удерживает частоту на длительно допустимом уровне и нужна для работы системы при недостатке генерирующей мощности, когда не представляется возможным удерживать номинальную частоту, так как для этого требуется отключить добавочное количество потребителей. Вторая система АЧР нужна для работы при аварийно возникших больших дефицитах мощности, отключает значительно больший объём нагрузки и также доводит частоту до длительно допустимого уровня превышающего 49,0 Гц. Может применяться также дополнительная разгрузка по другим факторам, например при отключении линий связи или генератора, в результате которого внезапно возникает дефицит мощности.

Такая автоматика не дожидается снижения частоты и отключает нагрузку немедленно. Все эти виды автоматики имеют название - противоаварийная режимная автоматика.

Нетрудно заметить изменение приоритетов в этой противоаварийной автоматике - она предназначена удержать нормальную работу системы за счёт отключения потребителей. В конечном счете, пожертвовав частью потребителей, мы сохраняем в работе остальных.

В линейке устройств Micom защита изменения скорости частоты на основе измеряемой частоты рассчитывает градиент ее изменения. Данная функция позволяет определить и записать любые серьезные потери активной мощности, отключить соответствующих потребителей и восстановить устойчивость системы. В отличие от защиты по частоте защита изменения скорости частоты сработает до того как частота упадет ниже пороговой величины. Для введения эффективных установок защиты рекомендуется полностью принять требования энергосистемы. Функция защиты изменения скорости частоты также может быть использована для отключения параллельной работы систем. Защита изменения скорости частоты также может быть введена в действие по состоянию понижения частоты.

Заключение

В данной курсовой работе была рассчитана защита ПС 35/6 кВ на базе микропроцессорных терминалов Micom. Данное устройство защиты позволяет осуществить защиту линий, силовых трансформаторов, БСК и различных электродвигателей. На базе этих терминалов были рассчитаны необходимые токовые защиты подстанции. Все защиты удовлетворяют правилам устройства электроустановок по чувствительности, а так же обладают должной селективностью. Для обеспечения большей надёжности питания потребителей были рассчитаны установки автоматики повторного включения и автоматического ввода резерва. Так же в курсовой работе приведен принцип действия АЧР.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое, переработанное и дополненное с изменениями. - М.: Главгосэнергонадзор России, 2004.

2. А.В. Ромодин, А.В. Кухарчук. Конспект лекций по дисциплине "Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения". - Пермь, 2009.

3. Каталог Micom. Устройства релейной защиты. - М., 2013.

4. М.А. Шабад. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей: Монография. ? Спб.: ПЭИПК, 2003

5. Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998.

6. Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. Барыбина, Л.Е. Федорова и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Размещено на Allbest.ru