Попередній вибір типів захистів застосовано до захищаємого об’єкту

3 Попередній вибір типів захистів застосовано до захищаємого об’єкту

 

3.1 Захист трансформатора

Для трансформаторів потужністю 6,3 МВ-А з напругою на високій стороні 220 кВ низкою 6 кВ повинні бути передбачені пристрої релейного захисту від наступних видів ушкоджень і ненормальних режимів роботи:

- багатофазних КЗ в обмотках і на виводах;

- однофазних коротких замикань на землю в обмотках і на виводах, приєднаних домережі з глухозаземленою нейтралью;

-  виткових замикань в обмотках;

-  струмів в обмотках, обумовлених зовнішнім КЗ;

-  струмів в обмотках, обумовлених перевантаженням:

-  зниження рівня олії;

- однофазних замикань на землю на стороні 6 кВ.

Згідно для захисту від ушкоджень на виводах, а також від внутрішніх ушкоджень для трансформаторів потужністю 6,3 МВ-А і вище передбачається подовжній диференціальний струмовий захист без витримки часу. Подовжній диференціальний захист здійснюється з застосуванням реле струму, що володіють поліпшеним відбудуванням від кидків що намагнічує, перехідних і сталих струмів небалансу. Рекомендується використовувати реле з гальмуванням типу ДЗТ-11. Диференціальний захист трансформатора з реле ДЗТ-11 виконується так, щоб при внутрішніх ушкодженнях у трансформаторі гальмування було мінімальним або зовсім було відсутнє. Тому гальмова обмотка реле звичайно підключається до ТС, установленим на стороні НН трансформатора.

Для захисту трансформатора від ушкоджень усередині кожуха від зниження рівня олії згідно передбачений газовий захист, що реагує на утворення газів, що супроводжують ушкодження усередині кожуха трансформатора, у відсіку перемикача відпайок пристрою РПН. У якості реле захисту використовуються газові реле. Цей захист приймається як основний захист трансформатора. Він реагує на всі пошкодження в середині бака трансформатора, міжвіткові, міжфазні замикання та замикання на корпус трансформатора. Принцип дії даного типу захисту засновано на явищі газоутворення в баку пошкодженого трансформатора, інтенсивність якого залежить від вигляду пошкодження, що дає можливість виконати газовий захист, здатний розрівнювати ступень пошкодження та в залежності від цього діяти на сигнал або вимкнення.

Основним елементом газового захисту є газове реле, що встановлюється в трансформаторі, типу ВF-80/Q і реле пристрою РПН RS-1000.

Достоїнства захисту:

1.  Висока чутливість;

2.  Порівняно невеликий час спрацювання;

3.  Простота використання;

4.  Здатність захищати трансформатор при недоступному рівні масла по будь-яких причинах.

Недоліки захисту:

1.  Нереагування захисту на пошкодження поза баком, в зоні між трансформатором та вимикачем.

2.  Захист може подіяти при попаданні повітря в бак трансформатора.

Як захист від струмів в обмотках, обумовлених зовнішніми багатофазними КЗ, передбачається максимальний струмовий захист із комбінованим пуском напруги чи без нього.

Від струмів, обумовлених перевантаженням на трансформаторах потужністю 0,4 МВ-А і вище в залежності від імовірності і значення можливого перевантаження передбачають максимальний струмовий захист із дією на сигнал, а на підстанціях, ще» не обслуговуються, на розвантаження і відключення.

3.2 Захист лінії

Відповідно до ПУЕ для ліній у мережах 110-500 кВ з ефективно заземленої нейтралю повинні бути передбачені пристрої РЗ від багатофазних замикань і від замикань на землю. Для цього використовується:

– на одиночних лініях з однобічним живленням від багатофазних замикань варто встановлювати східчасті токові захисти.

1–а ступінь – струмова відсічка. Виконується без витримки часу. Діє при КЗ на лініях і резервує частину обмоток трансформатора.

2–а ступінь – МСЗ з витримкою часу. Діє при КЗ на лініях, замиканні обмоток трансформатора на стороні ВН.

Від замикань на землю повинна бути передбачений ступінчатий токовий спрямований або неспрямований захист нульової послідовності .

Захист повинен бути встановлений тільки з тих сторін, відкіля може бути подане живлення.

Даний захист складається з наступних ступіней:

1–а ступінь – спрямована або неспрямована струмова відсічка;

2–а ступінь – МСЗ нульової послідовності.

На підставі вище викладеного складаємо структурну схему захистів, що приведена на рис 3.1. шихтованими лініями зазначено на відключення яких вимикачів діє захист.

Рисунок 3.1 – Схема роботи захисту

4 Розрахунок уставок, вибір типів реле та з’ясування типів захисту

 

4.1 Розрахунок подовжнього диференціального захисту трансформатора

 

Диференціальні захисти силових трансформаторів виконують в основному на реле серії РНТ і ДЗТ. Розрахунок захисту складається у визначенні струмів спрацьовування захисту і реле, числа витків обмоток реле і коефіцієнта чутливості.

Первинний струм спрацьовування захисту з реле РНТ-565 вибирають за умовами відбудування від кидка струму намагнічування при включенні ненавантаженого трансформатора під напругу і максимальний струм небалансу при перехідних режимах зовнішніх КЗ. Диференціальний захист, струм спрацьовування якого обраний за умовою відбудування від струму небалансу, найчастіше виявляється грубим і малоефективним. Тому для захисту трансформаторів напругою 110 кВ і вище доцільніше застосовувати реле серії ДЗТ, що завдяки наявності гальмової обмотки забезпечує неспрацьовування захисту від струмів небалансу при зовнішніх КЗ.

Порядок розрахунку.

Знаходимо первинний струм на сторонах трансформатора, що захищається, відповідно його номінальній потужності

Коефіцієнт схеми з'єднання трансформаторів струму на високій стороні

а на низькій стороні –

Прийняті коефіцієнти трансформації трансформаторів струму
 .

Визначимо вторинні струми в плечах захисту, що відповідають номінальній потужності трансформатора

Тому що ⁼ 4,56 А >= 2,88 А, то вища сторона є основною стороною.

Визначаємо первинний струм спрацьовування захисту з умови відбудування від кидка струму намагнічування

Знаходимо розрахунковий струм спрацьовування реле, приведений до основної сто рони ВН.

Для розрахунку числа витків гальмової обмотки реле визначимо струм небалансу

де - складова, обумовлена різницею намагнічуючих струмів трансформаторів в плечах захисту;

- складова, обумовлена наявністю РПН у трансформаторів;

- складова, обумовлена відмінністю числа розрахункових і прийнятих витків реле на неосновній стороні.

де =1 — коефіцієнт однотипності трансформаторів струму;

- коефіцієнт, що враховує перехідний режим;

=0,1 - відносне значення повної похибки трансформатора струму:

- періодична складова струму при розрахунковому зовнішньому трифазному КЗ.

По параметрах схеми заміщення елементів мережі визначаємо максимальний струм короткого замикання при КЗ усередині трансформатора (т. Кз на рис.4.1).

Рисунок 4.1 - Розрахункова схема заміщення

,

де  - опір обмотки вищої напруги трансформатора в максимальному режимі.

Визначаємо опір системи

Ом; Ом.

Визначаємо опір живильних ліній

Ом

Розрахуємо опір трансформатору в максимальному режимі

Ом

Тут - ступінь регулювання трансформатора в максимальному режимі (РПН : 12* 1 %;=0,12).

А.

Розрахуємо мінімальний струм короткого замикання при КЗ усередині трансформатора.

де  - опір трансформатора в мінімальному режимі.

Ом

А

Струм двофазного короткого замикання в мінімальному режимі буде дорівнювати

А

Тоді

А.

де ,- коефіцієнти потокорозподілу рівні відношенню складових струмів розрахункового зовнішнього КЗ, що проходять на стороні, де провадиться регулювання напру пі, до струму на стороні, де розглядається КЗ;

,- відносні погрішності, обумовлені регулюванням напруги і прийняті рівними половині діапазону регулювання.

А.

Визначимо число витків робочої обмотки реле, що включаються в плече захисту з боку ВН

де = 100 А*В - мінімальна МДС спрацьовування захисту. Приймаємо число витків на основній стороні  - 15 витків.

Визначаємо число витків робочої обмотки реле, що включаються в плече захисту боку НН:

Розрахункове

Приймаємо  = 24 витків.

Визначаємо повний струм небалансу з обліком третьої складової

Розрахуємо число витків гальмової обмотки реле, що включаються в плече захисту з боку низької напруги:

де =0,1 - відносне значення повної погрішності трансформаторів струму;

= 0,12 - відносна погрішність, обумовлена РПН, приймається рівній полонині сумарного діапазону регулювання напруги;

 - кут нахилу дотичної до гальмової характеристики реле, що відповідає мінімальному гальмуванню для реле типу ДЗТ-1  =0,87.

витка

Приймаємо = 10 витків.

Визначимо коефіцієнт чутливості диференціального захисту трансформатора

Таким чином, чутливість захисту достатня.