Цифровий захист трансформатора потужністю 6 МВА підстанції «Шумськ» ПрАТ «Тернопільобленерго»

Abstract

Сучасна електроенергетична система являє собою інтегрований комплекс електротехнічних пристроїв, об'єднаних загальним технологічним циклом виробництва, транспортування та розподілу електричної енергії, що охоплює значні території. Для стабільного та якісного забезпечення споживачів електроенергією є гостра необхідність у застосуванні релейного захисту та автоматики (РЗА) [1]. Впровадження РЗА суттєво зменшує частоту виникнення аварійних ситуацій та пов'язані з ними фінансові втрати в енергосистемі, підвищує її експлуатаційну надійність та подовжує термін служби коштовного обладнання. Це, у свою чергу, обумовлює певні критерії до розробки систем керування, автоматизації та захисту складових елементів електроенергетичних систем – генераторів, трансформаторів, ліній електропередач та інших. Втілення цих критеріїв із використанням застарілих електромеханічних систем керування, автоматики та захисту є майже неможливим. Електромеханічні пристрої були замінені новим поколінням приладів, принцип дії яких ґрунтується на цифрових технологіях [2]. За відносно короткий час ці прилади пройшли інтенсивну еволюцію – від простих однофункційних пристроїв на основі мікроконтролерів до комплексних цифрових терміналів, розроблених на базі високопродуктивних мікропроцесорів. Релейний захист та автоматика є ключовими елементами електроенергетичної системи, що гарантують її стабільну роботу, оберігаючи електрообладнання від аварійних пошкоджень та нештатних режимів. На сьогодні спостерігається тенденція до все більшого використання цифрових пристроїв РЗА. Застосування сучасних мікропроцесорних пристроїв РЗА дає змогу збільшити швидкість спрацювання релейного захисту, скоротити тривалість

аварійних ситуацій, інтегрувати ряд функцій в одному терміналі та реалізувати складні алгоритми захисту [3]. Об’єкт дослідження – підстанція 110/10 кВ «Шумськ» ПрАТ «Тернопільобленерго» Предмет дослідження – Релейний захист та автоматика силового трансформатора підстанції 110/10 кВ «Шумськ» ПрАТ «Тернопільобленерго Мета дослідження – вибір систем релейного захисту та автоматики для силового трансформатора підстанції 110/10 кВ Дипломна робота присвячена дослідженню та розробці системи релейного захисту та автоматики для силового трансформатора на підстанції 110/10 кВ «Шумськ» ПрАТ «Тернопільобленерго». У роботі проведено аналіз існуючої схеми підстанції та встановленого на ній обладнання, включаючи силові трансформатори, вимикачі, роз'єднувачі та трансформатори струму і напруги. Основна увага зосереджена на виборі та обґрунтуванні оптимальних рішень для релейного захисту трансформатора з метою забезпечення надійної та безпечної експлуатації. Розглянуто вимоги до захисту трансформатора, характеристики цифрового пристрою RET670, а також проведені розрахунки струмів короткого замикання. У роботі детально описані принципи дії та параметри спрацювання різних видів захисту, таких як диференційний захист, газовий захист, захист від надструмів зовнішніх КЗ та захист від перевантажень. Наведено принципову схему цифрового захисту трансформатора та розглянуті питання охорони праці. Проведені розрахунки та аналіз дозволили обґрунтувати вибір конкретних захисних пристроїв та їх параметрів спрацювання, що сприяє підвищенню надійності та ефективності роботи підстанції.

The modern power system is an integrated complex of electrotechnical devices interconnected by a common technological cycle of production, transmission and distribution of electrical energy, covering significant territories. For stable and high-quality power supply to consumers, there is an urgent need for the use of relay protection and automation (RPA) [1]. The implementation of RPA significantly reduces the frequency of accidents and related financial losses in the power system, increases its operational reliability and extends the service life of expensive equipment. This, in turn, determines certain criteria for the development of control, automation and protection systems of the constituent elements of power systems - generators, transformers, power transmission lines and others. The implementation of these criteria using outdated electromechanical control, automation and protection systems is almost impossible. Electromechanical devices have been replaced by a new generation of devices, the principle of operation of which is based on digital technologies [2]. In a relatively short time, these devices have undergone intensive evolution - from simple single-function devices based on microcontrollers to complex digital terminals developed on the basis of high-performance microprocessors. Relay protection and automation are key elements of the power system, which guarantee its stable operation, protecting electrical equipment from аварійних (emergency) damages and abnormal conditions. Today, there is a tendency to an increasing use of digital RPA devices. The use of modern microprocessor-based RPA devices makes it possible to increase the speed of relay protection, reduce the duration of аварійних (emergency) situations, integrate a number of functions in one terminal and implement complex protection algorithms [3]. The object of study is the 110/10 kV substation «Shumsk» of PJSC «Ternopiloblenergo».

The subject of the study is relay protection and automation of a power transformer of the 110/10 kV substation «Shumsk» of PJSC «Ternopiloblenergo». The purpose of the study is the selection of relay protection and automation systems for a power transformer of a 110/10 kV substation. The diploma work is devoted to the study and development of a relay protection and automation system for a power transformer at the 110/10 kV substation «Shumsk» of PJSC «Ternopiloblenergo». The work analyzes the existing substation circuit and the equipment installed on it, including power transformers, circuit breakers, disconnectors and current and voltage transformers. The main attention is focused on the selection and justification of optimal solutions for transformer relay protection in order to ensure reliable and safe operation. The requirements for transformer protection, the characteristics of the RET 670 digital device, and short circuit current calculations are considered. The paper describes in detail the principles of operation and operating parameters of various types of protection, such as differential protection, gas protection, overcurrent protection against external short circuits and overload protection. A basic circuit of digital transformer protection is given and occupational safety issues are considered. The calculations and analysis made it possible to justify the selection of specific protective devices and their operating parameters, which contributes to increasing the reliability and efficiency of the substation.