Расчет релейной защиты силовых трансформаторов с выключателями на стороне НН

5. Расчет релейной защиты силовых трансформаторов с выключателями на стороне НН

В общем случае эти трансформаторы защищают от тех же повреждений и ненормальных режимов, что и цеховые трансформаторы, однако защита имеет некоторые особенности.

Выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле трансформатора ТДН, основные данные которого следующие

Группа соединения обмоток

Рассмотрим защиту трансформатора от междуфазных и внешних КЗ

Для защиты трансформатора от междуфазных и внешних КЗ в обмотках и на их выводах используем дифференциальную защиту, выполненную на дифференциальном реле тока РНТ-565

Определим первичные номинальные токи

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока со стороны ВН и НН выбираем равными К1ВН = 100/5 и К1НН = 1500/5. Трансформаторы тока со стороны ВН соединены в треугольник, а со стороны НН – в звезду.

Находим вторичные токи в плечах защиты на стороне ВН и НН:

Определяем ток не баланса по формуле

,

 - составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;

 - составляющая тока небаланса, вызванная регулированием напряжения на трансформаторе;

 - составляющая тока небаланса, вызванная неточностью установки на реле расчетного числа витков для одной сторон трансформатора.

Поскольку значение  в начале расчета неизвестно, ток небаланса определяем по двум первым составляющим, т.е.

k апер – коэффициент, учитывающий увеличение тока КЗ из-за наличия в нем апериодической составляющей;

k апер = 1 для реле РТН-565, поскольку они содержат насыщающийся ТТ;

k одн – коэффициент однотипности ТТ; (k одн = 0,5 при одинаковых типах и k одн = 1 – при разных типах ТТ )

ζ = 0,1 – допустимая погрешность ТТ для защиты;

Iк1 - максимальный ток трехфазного КЗ на шинах 6 кВ

 - половина суммарного диапазона регулирования напряжения на трансформаторе (при диапазоне регулирования +10÷(-10)% )

Определяется ток срабатывания защиты по следующим условиям:

а) отстройка от тока небаланса

б) отстройка от бросков тока намагничивания, который имеет место при включении ненагруженного трансформатора под напряжение и при восстановлении напряжения после отключения внешнего КЗ

Принимаем наибольшее значение Iс.з из этих условий, т.е. Iс.з = 2262 А

Находим ток срабатывания реле на основанной стороне 115 кВ с наибольшим вторичным током в плече защиты, исходя из тока срабатывания защиты, пересчитанного на сторону 115 кВ:

Определяем расчетное число витков обмотки реле стороны 115 кВ

Fс.р – МДС срабатывания реле РТН-565

Определяем число витков обмотки реле для неосновной стороны трансформатора, исходя из равенства МДС в реле при номинальных вторичных токах:

В случае несовпадения расчетного числа витков с принятым находят составляющую тока небаланса  после чего определяют  с учетом :

Определяем коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ на выводах 6 кВ трансформатора:

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Проверяем ТТ, установленные со стороны 110 кВ, на 10%-ную погрешность. Сопротивление вторичной нагрузки ТТ при трехфазном КЗ

Кратность тока находим по выражению

Кроме зашиты трансформатора при внешних КЗ применяем МТЗ.

Кроме того эта защита резервирует основные защиты трансформатора. Так как трансформатор имеет схему соединений  и подключен к шинам 110 кВ, МТЗ выполняем трехфазной трехрелейной для действия при всех видах КЗ. Трансформаторы тока защиты соединяем в треугольник для предотвращения ее неправильного действия при внешних однофазных и двухфазных КЗ на землю в сети 110 кВ, поскольку указанные трансформаторы работают с заземленной нейтралью.

Определяем токи срабатывания защиты и реле МТЗ:

 - мах. Рабочий ток, равный суммарному току двух трансформаторов.

Округляем до 21 А, тогда =242 А, выбираем микроэлектронное реле тока РС40М - 5/40.

Находим коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ на шинах 6 кВ.

Выдержку времени МТЗ трансформатора выбираем на ступень избирательности больше, чем выдержка времени МТЗ кабельной линии W2, т.е.

Выбираем реле времени ЭВ-133, имеющие диапазон уставок 0,5-9 с

На рис.1 показана карта избирательности, построенная на основании результатов расчета РЗ элементов системы электроснабжения. Для построения карты избирательности действия защиты АД и СД, цеховых трансформаторов Т3, Т4 и кабельных линий W2, W3 воспользуемся след. расчетными данными:

1)  Для защиты АД и СД от междуфазных КЗ применили ТО и рассчитали токи срабатывания защит Iс.з=1201 А (кривая 1) ; Iс.з=1512 А (кривая 2).

2)  Для защиты Т3-Т4 от междуфазных КЗ использовали ТО и растан ток срабатывания защиты Iс.з=1312 А (кривая 3);

Для защиты Т3-Т4 от внешних КЗ и защиты от однофазных КЗ в обмотке и на выводах НН применили простую МТЗ с выдержкой времени 1 с Iс.з=255 А (кривая 3’), и МТЗ нулевой последовательности с выдержкой времени 0,5 с Iс.з=2400 А (кривая 3’’)

3)  Для защиты W3 и W2 от междуфазных КЗ применили МТЗ и рассчитали Iс.з=3482 А (кривая 4, выдержкой времени 0,6 с) и Iс.з=6641 А (кривая 5, выдержкой времени 1,1 с)

4)  Для защиты Т1 от внешних КЗ использовали МТЗ (Iс.з=240 А) с выдержкой времени 1,6 с (кривая 6); Для защиты Т1 от междуфазных КЗ использовали дифференциальную защиту Iс.з=2262 А (кривая 6’).

Рис 1. Карта избирательности

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны токи КЗ во всех точках защищаемой сети; были выбраны основные виды защит на линиях и на трансформаторах были рассчитаны уставки срабатывания защит и реле; были выбраны микроэлектронные реле.

Используемая литература

1.  Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов «Электроснабжение» - 3-е изд., перераб. и доп., М., Высшая школа., 1991, - 496 с.

2.  Релейная защита электроэнергетических систем, Учебник для вузов, 2-е изд. перераб. и доп. – «Энергоатомиздат», 1992 – 528 с

3.  Справочник по электроснабжению/ под ред. Ю.Б. Барыбиной и др., «Энергоатомиздат» 1990, - 576 с.