Защита трансформатора

Содержание

1. Исходные данные

. Выбор видов и места установки релейных защит для элементов схемы

. Выбор типов трансформаторов токов и их коэффициентов трансформации

. Расчёт токов короткого замыкания

. Расчёт параметров выбранных защит. Выбор типов реле

Литература

1. Исходные данные

Наибольшее время срабатывания МТЗ присоединений подключённых к шинам:

П6-0,6 с.; П5-1,1 с.; П4-1,6 с.

2. Выбор видов и места установки релейных защит для элементов схемы

Для защиты линий Л1, Л2 и выбираем трёхступенчатую направленную дистанционную защиту.

Для защиты линий Л4 и Л5 выбираем двухступенчатую токовую защиту, которая устанавливается со стороны питания. Первая ступень - токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень - максимальная токовая защита (МТЗ).

Для защиты трансформаторов Т1 и Т2 выбираем продольную дифференциальную защиту, защиту от сверхтоков внешних междуфазных КЗ и защиту от перегрузки, последние две защиты устанавливаются со стороны питания. Также устанавливаем газовую защиту, выполненную с помощью специальных газовых реле.

3. Выбор типов трансформаторов токов и их коэффициентов трансформации

Выбор типов трансформаторов тока (ТТ) и их коэффициентов трансформации для защиты трансформатора Т1 производим следующим образом:

ТТ для продольной дифференциальной защиты устанавливаются со стороны высокого и низкого напряжения и выбираются по номинальным токам силового трансформатора, отнесённым к напряжению той стороны, где установлены ТТ. Для трансформатора ТД-10000/35:

Коэффициенты трансформации определяем в зависимости от схем соединения ТТ. В нашем случае ТТ на высшей и на низшей стороне соединены в звезду. Так как вторичный номинальный ток ТТ равен 5А, то получили:

По полученным данным выбираем ТТ для высшей стороны: ТФЗМ-35А с коэффициентом трансформации 300/5 для низшей стороны ТФЗМ-35А с коэффициентом трансформации 600/5.

Выбор ТТ для защиты от сверхтоков внешних междуфазных КЗ производится по рабочему максимальному току

Для защиты трансформаторов от сверхтоков внешних междуфазных КЗ и от перегрузки выбираем ТФЗМ-35А с номинальным коэффициентом трансформации 300/5.

Выбор ТТ для защиты линии Л4 производим по рабочему максимальному току, который рассчитывается по формуле:

где Smax - максимальная мощность протекающая по линии Л4 кВА.

Выбирает ТТ типа ТЛК 10 - 1 с коэффициентом трансформации 200/5 (линия Л4)

4. Расчёт токов короткого замыкания

линия трансформатор мощность защита

Для расчёта токов КЗ приведём расчётную схему (рис. 4.1).

                               Л1                                  Л2

     Г1                                                                                                    Г2

                                                                 Л4                               Л5

                               Н1

                                                    Н2                              Н3                   Н4                       

Рис. 4.1. Расчётная схема сети

Составим схему замещения :

            E1       X1/0.034 X2/1,07   X3/1,012 X4/0.073   E2

                             X5/1,158

                             X6/0,7

                             X7/0,7

                             X8/0,7

                             X9/0,4                

Рис. 4.2. Схема замещения для режима минимальных нагрузок

Рассчитаем значения сопротивлений элементов схемы в именованных единицах, приведённых к базисным условиям. За базисное напряжение примем среднее номинальное значение напряжения защищаемой ЛЭП Uб = 10,5 кВ.

Свернём схему:

E

X10/1,705 

X6/0,7 7/0,7

X8/0,7

X9/0,7                            

Х₁₀=(Х₁+Х₂)||(Х₃+Х₄)+Х₅=(0,034+1,07)×(1,012+0,073)/(0,034+1,07+1,012+0,073)+1,158= =1,705 Ом

Рассчитаем токи КЗ для точек К1 - К5:

где - средне номинальное напряжение в точке КЗ (10,5), кВ,

·   сопротивление участка схемы от источника питания до точки КЗ, Ом.

Результаты расчётов токов КЗ для режима минимальных нагрузок сведём в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Рассчитаем ток двухфазного КЗ для режима минимальных нагрузок в точке К1 , К5 .

Рассчитаем уровни токов в КЗ для режима максимальных нагрузок. Схема замещения для режима максимальных нагрузок приведена на рис. 4.4

Для данного режима пересчитываются сопротивления генераторов Х1 и Х3

       E1        X1/0.032 X2/1,07     X3/1,012 X4/0.066   E2

                             X5/1,158

                             X6/0,7

                             X7/0,7

                             X8/0,7

                             X9/0,7                

Рис. 4.4. Схема замещения для режима максимальных нагрузок

Приводим схему к следующему виду

E

X10/1,703 

X6/0,7

X7/0,7

X8/0,7

X9/0,7                            

Х10=(Х1+Х2)||(Х3+Х4)+Х5=(0,032+1,07)×(0,066+1,012)/(0,032+1,07+0,066+1,012)+1,158= =1,703 Ом

Рассчитаем токи КЗ для точек К1 - К5:

где - средне номинальное напряжение в точке КЗ (10,5), кВ,

·   сопротивление участка схемы от источника питания до точки КЗ, Ом.

Результаты расчётов токов КЗ для режима максимальных нагрузок сведём в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

5. Расчёт параметров выбранных защит. Выбор типов реле

Рассчитаем параметры защит, установленных на линии Л4. На этой линии установлена двухступенчатая токовая защита.

Зона, защищённая отсечкой определяется по кривым спадания токов КЗ Iк(3) = f(l) в максимальном и минимальном режимах. Для построения плавной кривой изменения тока КЗ вдоль линии Iк(3) = f(l) нужно иметь токи КЗ на расстоянии 0; 0.25;0.5; 0.75; 1. Отсечка считается эффективной, если она защищает не менее 18 - 20% длины линии.

Из рис. 5.1. видно, что отсечка защищает % длины линии Л4

Ток срабатывания второй ступени (МТЗ) выбирается по условию отстройки от максимального тока нагрузки присоединения Iраб. макс, который рассчитан в пункте 3.

где Кз - коэффициент самозапуска двигателей нагрузки, примем равным 1,3;

Кв - коэффициент возврата, равный 0,85;

КотсII - коэффициент отстройки, для реле косвенного действия равный 1,25.

Проверяем чувствительность МТЗ для основной зоны:

Для основной зоны КчII ³ 1,5. В нашем случае КчIII = 3,48 что больше 1,5.

Выберем время срабатывания защит:

МТЗ линии Л4 - tсз = 1,1+ 0,5 = 1,6 с;

Выберем типы реле для защиты:

Л5: РТ-40-20; РТ-40-10;

Рассчитаем параметры защит, установленных на трансформаторе Т1.

В качестве измерительного органа продольной дифференциальной токовой защиты примем реле РНТ-565 и произведём расчёт этого реле.

Определим токи в плечах защиты, которая соответствует номинальной мощности Т1:

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:

1. По условию отстройки от максимального тока небаланса при внешних КЗ:

сз = 1,3×Iнб макс = 1,3×(e+DU)×Iкз макс,

где e =0,1 - максимальная погрешность ТТ;

DU - половина регулировочного диапазона изменения напряжения при регулировании коэффициента трансформации в относительных единицах.

По условию отстройки от бросков тока намагничивания:

сз = 1,3×Iн ,

где Iн - ток соответствующий номинальной мощности трансформатора.

Iн рассчитывается по формуле:

Первичный ток срабатывания примем больший из рассчитаных по условиям 1 и 2.

Iсз1 = 1,3×(0,1+0,05)×3560 = 694,2 А,

Iн = 10000 / √3×38,5×(1-0,05) = 158 А,

Iсз2 = 1,3×158 = 205,4 А.

Выбираем Iсз = 694,2 А.

За основную сторону примем сторону НН трансформатора Т1:

Число витков реле РНТ для основной стороны:

где Fcр - намагничивающая сила срабатывания реле, равная 100 ампервиткам.

Выбираем Wосн. = 17 вит.

Определяем фактическое значение Iср, соответствующее выбранному числу витков Wосн.

Iср = 100/17 = 5,88 А

Расчетное число витков с неосновной стороны рассчитаем по формуле:

Принимаем W2 = 18 вит.

Вычислим третью составляющую тока небаланса Iнбlll, которая обусловлена неравенством расчётного и выбранного числа витков:

Определим суммарный ток небаланса и рассчитаем значения Iсз и Iср.

нб = Iнб макс+ Iнбlll = 534 + 1,98 = 535,98 А

Iср = 1.3*Iнб = 696,77 А

Iср = Iсз×Ксх/nтт1 = 699,77/ (600/5) = 5,8 А

Т. к. 5,81 > 5,8 , то рассчитанные параметры реле РНТ соответствуют несрабатыванию реле при максимальном токе небаланса.

Определим коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ на стороне низшего напряжения:

где Iр. мин. - минимальный ток в реле, который рассчитывается по формуле:

Рассчитаем параметры защиты от сверхтоков внешних междуфазных КЗ. В качестве такой защиты примем МТЗ:

где Iнагр. макс. - максимальный ток нагрузки, рассчитывается по формуле:

Ксз - коэффициент самозапуска двигателей нагрузки

Ксз = √3×Ic×Uмин.вн /Sном ,

с - ток самозапуска, приведенный к стороне ВН

Iс = Uн /√3×(Х’сист. макс.+Х’т+ Х’н),

где Х’сист. макс., Х’т, Х’н - сопротивления системы в максимальном режиме, трансформатора Т1 и нагрузки соответственно, приведенные к стороне ВН.

Х’сист. макс.= Хсист. макс.( Uср. н. вн / Uср. н. нн )2 = 0,55×(38,5/10,5)2 =7,39 Ом

Х’т = Хт.( Uср. н. вн / Uср. н. нн )2 = 1,158×(38,5/10,5)2=15,57 Ом

Х’н = Х*н× Uмин.вн.2 / Sн = 0,35×38,252 /5,2= 74,4 Ом

Х*н = 0,35 - сопротивление обобщённой нагрузки.

Ic=38,5/√3×(7,39+15,57+74,4 ) = 0,228 кА,

Ксз = √3×Ic×Uмин.ВН /Sном = √3×0,228×38,25/5,4 = 2,8

Выберем время срабатывания защиты:

МТЗ трансформатора Т2 - tсз = t1 + Dt = 1,6+0,5 = 2,1 с;

Выберем типы реле для защиты:

РТ-40-20;

Выберем время срабатывания защит:

Защита от перегрузок - tсз = tсз МТЗ Т1 + Dt = 2.1 + 0,5 = 2,6 с.

Выберем типы реле для защиты:

РТ-40/6; ЭВ-122;

Литература

1. Федосеев А. И. Релейная защита электрических систем.-И.:энергия,1976.

2. Методические указания по курсовому проектированию по курсу “Релейная защита и автоматизация энерггсистем” для студентов специальности 0301, 0302, 0303 Глинский Е. В., Романюк Ф. А., Тишечкин А. А. - Минск; БПИ, 1986.