Цифровий захист двообмоткового трансформатора підстанції «Рахів-3»

Abstract

В умовах зростання кількості об’єктів, що споживають електроенергію, сучасні електромережі України відчувають підвищене навантаження. Це спричинило потребу в оновленні існуючого електротехнічного обладнання, зокрема трансформаторів, а також у впровадженні нових технічних рішень з покращеними експлуатаційними показниками. Надійне функціонування енергосистеми значною мірою забезпечується завдяки застосуванню пристроїв релейного захисту та автоматики (РЗА) [1-3]. Впровадження цифрових технологій у цій сфері суттєво розширило можливості підвищення як надійності, так і безпеки електропостачання [4, 5]. Предметом дослідження є: релейний захист двообмоткового трансформатора 35/10 кВ підстанції «Рахів-3». Об'єктом дослідження є: двообмотковий трансформатор 35/10 кВ підстанції «Рахів-3». Метою дослідження є: проєктування релейного захисту двообмоткового трансформатора 35/10 кВ підстанції «Рахів-3» на базі цифрового терміналу РЗЛ 05.В. У межах дослідження було виконано: - викладений опис енергетичного району підстанції «Рахів-3» ПрАТ "Закарпаттяобленерго", наведена головна схема електричних з'єднань підстанції та технічні характеристики її основного електричного обладнання; - викладено основні пошкодження та анормальні режими трансформаторів та наведено принципи роботи релейного захисту трансформаторів у розподільчих мережах із акцентом на струмові види захисту [2, 3]; - досліджено функціональні можливості цифрового терміналу РЗЛ-05.В. Викладено основні функції захисту, автоматики, управління, які можна реалізувати на базі цього терміналу [6]; - проведено розрахунок струмів короткого замикання для трансформатора 35/10 кВ підстанції «Рахів-3» з використанням програмного комплексу DAKAR [7]; - обґрунтовано вибір трансформаторів струму відповідно до технічних характеристик об'єкта; - виконано розрахунок уставок спрацювання струмових захистів трансформатора, а саме: струмової відсічки без витримки часу, максимального струмового захисту, захисту від перевантажень, захисту від однофазних замикань на землю [4]; - сформовано проект захисту на основі цифрового терміналу РЗЛ-05.В; - проведено оцінку економічної ефективності та безпеки запропонованої системи захисту. Розроблені захисти трансформатора на базі цифрового терміналу РЗЛ-05.В забезпечують необхідні умови чутливості та реалізують захист від основних видів пошкоджень. Cтворення й впровадження цифрової системи захисту трансформатора потужністю 2,5 МВА на базі сучасного терміналу РЗЛ-05.В для підстанції «Рахів-3» дозволить: - підвищити рівень надійності та ефективності роботи обладнання; - оптимізувати показники безпеки та енергоспоживання, зокрема на прикладі підстанції «Рахів-3». Розроблена система захисту може бути впроваджена на аналогічних підстанціях, що забезпечить: - покращення стабільності та надійності роботи енергосистеми; - зменшення ймовірності аварій та несанкціонованих відключень.

In the conditions of an increase in the number of objects consuming electricity, modern power grids of Ukraine are experiencing increased load. This has led to the need to update existing electrical equipment, in particular transformers, as well as to introduce new technical solutions with improved operational indicators. Reliable operation of the power system is largely ensured by the use of relay protection and automation devices (RPA) [1-3]. The introduction of digital technologies in this area has significantly expanded the possibilities of increasing both the reliability and safety of power supply [4, 5]. The subject of the study is: relay protection of a two-winding transformer 35/10 kV of the Rakhiv-3 substation. The object of the study is: a double-winding transformer 35/10 kV of the substation "Rakhiv-3". The purpose of the study is: design of relay protection of a double-winding transformer 35/10 kV of the substation "Rakhiv-3" based on the digital terminal RZL 05.B. The study included the following: - a description of the power district of the substation "Rakhiv-3" of PrJSC "Zakarpattiaoblenergo" is presented, the main diagram of the substation's electrical connections and the technical characteristics of its main electrical equipment are presented; - the main damage and abnormal modes of transformers are presented and the principles of operation of relay protection of transformers in distribution networks are presented with an emphasis on current types of protection [2, 3]; - the functional capabilities of the digital terminal RZL-05.B are investigated. The main functions of protection, automation, and control that can be implemented on the basis of this terminal are presented [6]; - the calculation of short-circuit currents for the 35/10 kV transformer of the Rakhiv-3 substation was carried out using the DAKAR software package [7]; - the selection of current transformers was justified in accordance with the technical characteristics of the facility; - the calculation of the settings for the operation of the current protection of the transformer was performed, namely: current cut-off without time delay, maximum current protection, overload protection, protection against single-phase ground faults [4]; - a protection project was formed based on the RZL-05.B digital terminal; - an assessment of the economic efficiency and safety of the proposed protection system was carried out. The developed transformer protections based on the RZL-05.B digital terminal provide the necessary sensitivity conditions and implement protection against the main types of damage. Creation and implementation of a digital protection system for a 2,5 MVA transformer based on the modern RZL-05.B terminal for the Rakhiv-3 substation will allow: - to increase the level of reliability and efficiency of equipment operation; - to optimize safety and energy consumption indicators, in particular using the example of the Rakhiv-3 substation. The developed protection system can be implemented at similar substations, which will ensure: - to improve the stability and reliability of the power system; - to reduce the likelihood of accidents and unauthorized shutdowns.