Дифференциальная защита трансформаторов

2.2.3 Дифференциальная защита трансформаторов

Дифференциальная защита применятся для защиты обмоток трансформаторов между фазами и на землю (бак трансформатора). Она защищает от междуфазных коротких замыканий и на землю не только обмотки трансформатора, но и выводы и ошиновку в пределах между трансформаторами тока, установленных со всех сторон защищаемого трансформатора.

Для защиты понижающих трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой применяются, в основном, реле типа ДЗТ с насыщающимися трансформаторами тока (НТТ) и магнитным торможением. [8]

Таблица 2.5 - Данные для расчета дифференциальной защиты трансформатора ТДТН-20000/110.

Определяем токи короткого замыкания, протекающие через защищаемый трансформатор в расчетных режимах, приведенные к стороне ВН. Для этого задаемся следующими параметрами:

S_{KC max}=3500 мВА - мощность короткого замыкания на вводах 115 кВ в максимальном режиме.

S_{KC min}=2000 мВА - мощность короткого замыкания на вводах 115 кВ в минимальном режиме.

X_{C max}=U_cp²/ S_{KC max}=115²/3500=3,78 Ом; - сопротивление системы в максимальном режиме[6]

X_{C min}=U_cp²/ S_{KC min}=115²/2000=6,61 Ом; - сопротивление системы в минимальном режиме

U_K1 = 0,5(U_{K I-II} + U_{K I-III} - U_{K II-III}) = 0,5(17+0,5-6) =10,75%

U_K2 = 0,5(U_{K I-III} + U_{K II-III} - U_{K I-III}) = 0,5(17+6-10,5) = 6,25%

U_K3 =0,5(U_{K II-III} +U_{K I-III} -U_{K I-II}) = 0,5(10,5+6-17) = -0,25% » 0

X_TP1 = (U_K1/100)(U_CP²/S_{H. TP}) = 10,75×115²/100×20 = 71,08 Ом -сопротивление обмотки ВН трансформатора

X_TP2 = (U_K2/100)(U_CP²/S_{H. TP}) = 6,25×115²/100×20 = 41,32 Ом -сопротивление обмотки СН трансформатора

X_TP3 = (U_K3/100)(U_CP²/S_{H. TP}) = 0 Ом -сопротивление обмотки НН

трансформатора [6]

Определяем токи короткого замыкания на шинах 11 кВ и 38,5 кВ для максимального режима:

I_Kmax10 = U_1ном /×X_max10 = 115000/×74,86 = 888 A

I_Kmax35 = U_1ном /×X_max35 = 115000/×116,18 =572,16 A

Определяем токи короткого замыкания на шинах 11 кВ и 38,5 кВ для минимального режима:

I_Kmin10 = U_1ном /×X_min10 = 115000/×77,69 = 855 A

I_Kmin35 = U_1ном /×X_min35 = 115000/×119,01 =558,6 A

I⁽¹⁾_Kmin110 = U_1ном /×X_cmin = 115000/×6,61 = 10056,6 A

Расчет дифференциальной защиты понижающего трансформатора

ТДТН-20000/110 производим для реле ДЗТ-11. Рабочая (дифференциальная) обмотка установлена на стороне 115 кВ.

Ток срабатывания защиты

I_{с. з.} ³ K_н × I_н, где[8]

I_н = 100,5 А - номинальный ток обмотки ВН трансформатора

ТДТН-20000/110.

K_н = 1,5 - коэффициент надежности учитывающий ошибку реле ДЗТ-11 и необходимый запас.

I_{с. з.} = 1,5 × 100,5 = 150,75 А

Ток уставки срабатывания реле:

I_у.с.р. = I_с.з. × K_cx/K_та = 150,75 × /40 = 6,52 А

Определяем число витков рабочей обмотки, установленной на стороне 115 кВ

w_p = F_cp/I_у.ср, где

F_cp = 100 А × вит - магнитодвижущая (намагничивающая) сила, необходимая для срабатывания реле ДЗТ-11.

w_p = 100/6,52 = 15,34. Принимаем ближайшее целое число витков рабочей обмотки, которое можно выставить на реле ДЗТ-11

w_p = 16 витков.

Уравнительные обмотки установлены на сторонах СН и НН трансформатора. Число витков уравнительных обмоток определяем из условия уравновешивания намагничивающих сил в реле ДЗТ-11, создаваемых номинальными токами в рабочей и уравнительной обмотках.

I_п^I × w_p = I_п^II × w_y1p = I_п^III × w _y2p

Для стороны 38,5 кВ:

I_п^I × w_p = I_п^II × w_y1p

w_y1p = I_п^I × w_p/ I_п^II = 4,35 × 16 / 8,65 = 8,04 витков. Принимаем w_y1p = 8 витков.

Для стороны 11 кВ:

I_п^I × w_p = I_п^III × w_y2p

w_y2p = I_п^I × w_p/ I_п^III = 4,35 × 16 / 5,25 = 13,25 витков. Принимаем w_y2p = 14 витков.

Определяем наибольший ток небаланса при трехфазном коротком замыкании.

I_нб = (K_a × K_одн × e + DU_рег + Df_выр) × I_{k max,} где

K_a = 1 - коэффициент, учитывающий переходный режим токов короткого замыкания;

K_одн = 1 - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

e = 0,1 - допускаемая относительная погрешность трансформаторов тока;

DU_рег = 0,16 - относительная погрешность обусловленная регулированием напряжения;

Df_выр - относительная погрешность от неточного выравнивания токов плеч защиты вследствие невозможности точной установки на реле точного числа витков;

I_{k max} - максимальное значение тока короткого замыкания (на стороне ВН) при коротком замыкании на стороне СН или НН трансформатора.

Df_выр = (w_y - w_yp) / w_yp

для стороны 38,5 кВ

I_нб = (K_a × K_одн × e+DU_рег+(w_y1 - w_y1p) / w_y1p) × I_{k max35}=(1 × 1 × 0,1 + 0,16 + +(8,04 - 8) / 8) × 572,16 = 151,62 А

для стороны 11 кВ

I_нб = (K_a × K_одн × e+DU_рег+(w_y2 - w_y2p) / w_y2p) × I_{k max10}=(1 × 1 × 0,1 + 0,16 + +(14 - 13,25) / 13,25) × 888 = 281,14 А

Принимаем наибольший ток небаланса I_нб = 281,14 А.

Тормозная обмотка включена на сумму токов плеч защиты сторон СН и НН трансформатора. Число витков тормозной обмотки выбирается, исходя из условия надежного несрабатывания защиты при внешних коротких замыканиях.

w_т ³ (K_з × I_{нб max} × w_расч) / I_{k max} × tga, где

K_з - коэффициент запаса;

tga = 0,87 - тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, проведенной из начала координат к характеристике срабатывания, соответствующей минимальному торможению;

w_расч = 15,34 витков - расчетное число витков рабочей обмотки.

w_т = 1,5 × 281,14 × 15,34 / 888 × 0,87 = 8,37 витков.

Принимаем ближайшее большее число витков тормозной обмотки, которое можно выставить на реле ДЗТ-11

w_т = 9 витков.

Определяем коэффициент чувствительности защиты:

К_ч = I_{k min}⁽²⁾ × w_p / F_ср, где[6]

I_{k min}⁽²⁾ - значение минимального тока двухфазного короткого замыкания.

для короткого замыкания на стороне 11 кВ

I_{k min}⁽²⁾ = 1,5 × I_{k min10} / К_та = 1,5 × 855 / 40 = 32,06 А

К_ч10 = 32,06 × 16 / 100 = 5,12 > 2

для короткого замыкания на стороне 38,5 кВ

I_{k min}⁽²⁾ =  × I_{k min35} / К_та =  × 588,6 / 40 = 24,16 А

К_ч35 = 24,16 × 16 / 100 = 3,87 > 2

для короткого замыкания на стороне 115 кВ

К_ч115⁽¹⁾ = I_{k min115}⁽¹⁾ × w_p / К_та × Fср = 10056,6 × 16 / 40 × 100 = 40,23 > 2

Для защиты понижающего трансформатора ТДТН-20000/110 используем трехфазную дифференциальную защиту без выдержки времени, в трехрелейном исполнении с реле ДЗТ-11.

Похожие работы

Проектирование тяговой подстанции переменного тока

Скачать

56822

12

9

... с запозданием реагирует на падение напряжения и привносит с собой противоречивые требования по техническому содержанию. Компенсаторы дисбаланса Еще во времена проектирования первых тяговых подстанций на 25 кВ, 50 Гц переменного тока возникла проблема их подключения к национальной энергетической сети. Действительно, тяговые подстанции соединяются с сетью поставщика энергии (государственной ...

Проектирование транзитной тяговой подстанции для питания системы тяги 2 х 27,5 кВ

Скачать

53584

14

23

... 380/260 – 40/80 Sн = 20,8 кВт Sн > Sзар 20,8 > 2,834 кВт Iн = 80 А Iн > Iзар 80 > 21,1 А Глава 4. План тяговой подстанции Разработка плана тяговой подстанции. План транзитной тяговой подстанции переменного тока системы электроснабжения 2 ´ 27,5 кВ разрабатываем в соответствии с рекомендациями изложенными в [4]. Открытую часть подстанции монтируем на конструкциях, ...

Цифровая защита фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-3,3 кВ, эффективность использования, выбор уставок в границах Тайгинской дистанции электроснабжения

Скачать

116226

28

14

... 115537,893 Итого - - 1050310,49 Годовой эффект совокупных затрат определяется по формуле, р.: Срок окупаемости срок определяется по формуле (2.9) Коэффициент эффективности определяется по формуле (2.10) Применение цифровой защиты фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-3,3 выгодно, так как эффективность от внедрения данной защиты составляет 2,334 и окупится менее чем за ...

Проектирование основных параметров системы тягового электроснабжения

Скачать

490599

2

0

... сети   Экономическая оценка работы спроектированной системы тягового электроснабжения не может быть выполнена без оценки потерь электроэнергии в ее элементах. Потери электроэнергии в системе тягового электроснабжения складываются, в основном, из потерь в тяговой сети и потерь в трансформаторах. Ниже выполнен расчет этих потерь.  В результате расчета получены: значения годовых потерь энергии в ...