Длина
ВЛ-110 кВ, км
|
Система
1 Мощность КЗ, МВ·А Мах/Min
|
Система
2 ток КЗ, кА Мах/Min
|
Тип
трансформаторов на подстанции
|
Мощность
трансформаторов на подстанции, МВ·А
|
Л1
|
Л2
|
|
|
|
Т1
|
Т2
|
35
|
45
|
3300/1400
|
2,8/2,3
|
ТРДН-115/10,5/10,5
|
40
|
63
|
Таблица 2 - Исходные данные (продолжение)
Максимальная
нагрузка и время защит отходящих присоединений
|
Выкл.
10
|
Выкл.
11
|
Выкл.
12
|
Выкл.
13
|
n, %
|
t, с
|
n, %
|
t, с
|
n, %
|
t, с
|
n, %
|
t, с
|
35
|
1,5
|
20
|
3,0
|
40
|
2,0
|
40
|
1,0
|
Примечание:
.
Удельное сопротивление ЛЭП - прямой
последовательности Ом/км.
Все трансформаторы оснащены РПН ±9×1,77% на стороне
110 кВ
Согласно заданию на курсовую работу,
надо рассчитать защиту трансформатора Т2, его данные занесены в таблицу 3.
Примем также, что в трансформаторе обмотки соединены по схеме Y0/Δ/Δ.
Таблица 3 - Паспортные данные
трансформатора марки ТРДН-63000/110
Тип
тр-ра
|
Sном,
МВ∙А
|
Напряжение
обмотки, кВ
|
Потери,
кВт
|
Uk, %
|
Ix, %
|
|
|
ВН
|
СН
|
НН
|
Pх
|
Pk
|
ВН-НН
|
НН1-НН2
|
|
ТРДН-63000/110
|
63
|
115
|
10,5
|
10,5
|
50
|
245
|
10,5
|
30
|
0,5
|
Рисунок 1 - Исходная схема
1.
Расчет сопротивлений элементов схемы
Все сопротивление приводится к основной ступени
напряжения, за которую принято Uосн=Uср.ном=115
кВ.
Энергосистема № 1:
Ом;
Ом;
Энергосистема № 2:
Ом;
Ом;
Линии:
Ом; Ом;
Трансформатор Т1:
Ом;
Ом;
Ом;
2.
Расчет токов короткого замыкания
Для расчета всех токов предварительно составим
схему замещения для защищаемой сети (рисунок 2).
Рисунок 2 - Схема замещения прямой
последовательности
Упрощаем схему замещения, при этом,
так как ЭДС первой системы и ЭДС второй системы одинаковые, то вводим одну
эквивалентную ЭДС, значение которой будет равно значению любой из энергосистем,
то есть ЕЭКВ=ЕС1=ЕС2=115 кВ
Рисунок 3 - Первый шаг упрощения
схемы замещения
Объединим параллельные и последовательные
сопротивления, при этом учтем сопротивления энергосистем в максимальных и
минимальных режимах:
Рисунок 4 - Второй шаг упрощения
схемы замещения
Произведем расчет тока КЗ на
сторонах НН (они равны):
1) Расчет тока К(3) на
стороне НН в режиме максимальных нагрузок (точка К2, рисунок 4):
,
;
2) Расчет тока К(2) на
стороне НН в режиме минимальных нагрузок (точка К2, рисунок 4):
,
;
Произведем расчет тока КЗ на
сторонах ВН:
Для расчета токов короткого замыкания на землю
необходима схема замещения нулевой последовательности защищаемой сети в
минимальном режиме, а также введем следующие параметры:
Удельное сопротивление ЛЭП - нулевой
последовательности Ом/км.
Сопротивление нулевой последовательности
энергосистем
Рисунок 5 -Схема замещения нулевой
последовательности
Энергосистема № 1:
Ом;
Ом.
Энергосистема № 2:
Ом;
Ом.
Линии:
Ом, Ом.
Преобразование схемы замещения
нулевой последовательности аналогично преобразованиям схемы замещения прямой
последовательности.
Общее сопротивление трансформатора:
Рисунок 6 - Упрощение схемы
замещения нулевой последовательности
Объединим параллельные и
последовательные сопротивления:
Найдем общее сопротивление к точке
КЗ, а также для нахождения тока КЗ, который проходит через защиту
трансформатора найдем коэффициент токораспределения кТ.Р..
Далее для удобства занесем все
полученные значения токов К.З. в таблицу 4:
Таблица 4 - Токи короткого замыкания
|
|
|
|
|
|
|
А
|
А
|
А
|
А
|
А
|
А
|
А
|
1233
|
1011
|
3686
|
2630
|
2803
|
2496
|
2730
|
3.
Расчет защиты трансформатора Т2
.1
Расчет основной защиты силового трансформатора
.1.1
Расчет дифференциальной защиты
Дифференциальная защита в
трансформаторах используется в качестве основной. Она применяется для защиты
трансформаторов от К.З. между фазами, на землю и от замыканий витков одной
фазы. В соответствии с принципом действия этой защиты трансформаторы тока
устанавливаются со всех сторон трехобмоточного трансформатора. Их вторичные
обмотки соединяются так, чтобы при нагрузке и внешних К.З. . Тогда при
К.З. в зоне защиты ток реле равен , и оно срабатывает. замыкание трансформатор защита ток
Предварительно примем, что на трансформатор
устанавливается дифференциальная защита с реле типа РНТ-565. Расчет защиты
приведен в таблице 5.
Таблица 5 - Расчет дифференциальной защиты
трансформатора Т1
Величина
|
Расчет
величины
|
|
ВН
|
СН
|
НН
|
,
кВ11510,510,5
|
|
|
|
Первичный
ток в номинальном режиме , А
|
|
|
|
Схема
соединения обмоток трансформатора
|
Y
|
Δ
|
Δ
|
Схема
соединения трансформаторов тока
|
Δ
|
Y
|
Коэффициент
схемы, 11
|
|
|
|
Расчетный
коэффициент трансформации трансформаторов тока
|
|
|
|
Выбираем
коэффициент трансформации
|
|
|
|
Вторичные
токи ТТ в номинальном режиме, , А
|
|
|
|
Далее рассчитываем ток срабатывания защиты.
При этом необходимо обеспечить недействие защиты
в двух режимах работы защищаемого трансформатора:
а) при включении трансформатора только со
стороны источника питания, когда в момент включения в питающей обмотке
трансформатора появляются значительные броски тока намагничивания.
Этот ток замыкается через обмотку реле. Поэтому
для исключения действия защиты необходимо принять:
, где котс=1,3
;
б) при трехфазных КЗ вне зоны
действия защиты, когда через трансформатор проходит максимальный сквозной ток
внешнего короткого замыкания.
При этом в защите проходит
максимальный ток небаланса:
,
где: КАП=1 для РНТ-565, КОД=1
(в защите используют разнотипные трансформаторы тока); ε=10%
- погрешность
трансформатора тока; ∆UРЕГ=16%
- диапазон изменения напряжения трансформатора в одну сторону от номинального
при регулировании,
;
тогда ток срабатывания защиты,
отстроенный от тока небаланса:
, ;
Выбираем наибольший, т.е. 417 А.
Проведем предварительную проверку
коэффициентов чувствительности.
Сторона ВН: > 2;
Сторона НН: > 2;
Т.к. Кч > 2, то защита
чувствительна, следовательно расчет можно продолжить.
Таблица 5 - Расчет дифференциальной защиты
(продолжение)
Действительные токи срабатывания:
реле: , А
Составляющая тока небаланса, обусловленная
округлением числа витков неосновной стороны:
Тогда полный ток небаланса, с учетом :
.
Проверим коэффициент
чувствительности:
Т.к. Кч > 2, то расчет
дифференциальной защиты закончен, IС.З.=433 А.
3.1.2
Выбор газовой защиты трансформатора
Газовая защита основана на использовании явления
газообразования в баке поврежденного трансформатора, то есть она реагирует на
понижение уровня масла. Интенсивность газообразования зависит от характера и
размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную
различать степень повреждения, и в зависимости от этого действовать на сигнал
или отключение.
Применяется для защиты трансформатора от
внутренних повреждений. В данной курсовой работе расчет газового реле не
производим. Но укажем, что устанавливаем на трансформатор газовое реле типа BF-80/Q.
3.2
Расчет резервной защиты трансформатора
.2.1
Расчет токовой отсечки трансформатора
Токовая отсечка является самой простой
быстродействующей защитой от повреждений в трансформаторе, действующей с t=0
с. Однако она не является полноценной, так как реагирует только на большие токи
повреждения и охватывает своей зоной лишь часть трансформатора.
Отсечка не действует при витковых замыканиях и
замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с малым током замыкания на
землю, и по существу является защитой от К.З. (междуфазных и однофазных).
Токовая отсечка устанавливается со стороны
источника питания, т.е. со стороны ВН.
Ток срабатывания отсечки отстраивается от
максимального тока короткого замыкания при повреждении за трансформатором и
вычисляется по формуле :
;
;
Тогда проверим коэффициенты чувствительности:
Т.к. коэффициент чувствительности больше 1,2, то
можно использовать ТО как резервную защиту. Трансформаторы тока резервной
защиты на стороне ВН соединены по схеме полной звезды, следовательно, kсх=1.,
принимаем kтт=600/5.
Определяем ток срабатывания реле:
.
Выбираем реле РТ - 40/20.
Токовая отсечка срабатывает без выдержки
времени, следовательно, tто=0.
3.2.2
Расчет максимальной токовой защиты трансформатора
МТЗ защищает от всех видов междуфазных коротких
замыканий. Отстраивается от максимального тока нагрузки, в максимальном режиме.
Вычисляем значения этих токов:
,
,
;
;
;
.
МТЗ ставим со стороны ВН и НН.
Выбираем ток срабатывания защиты для
стороны НН:
.
Проверяем коэффициент чувствительности:
;
Следовательно, защита проходит по
коэффициенту чувствительности. Определим ток срабатывания реле и выберем по
нему реле. Собирается по схеме неполной звезды. Установим на стороне НН1
трансформатор тока с коэффициентом трансформации 3000/5, а на НН2 - 6000/5.
А,
Выбираем реле типа РТ - 40/10. Определяем время
срабатывания защиты:
с,
с,
где - ступень селективности. Выбираем
реле времени типа РВ - 123 (выдержка времени 0,25 - 3,5 с).
Выбираем ток срабатывания защиты для
стороны ВН:
.
Проверяем коэффициент
чувствительности на стороне НН:
,
т.к. коэффициент чувствительности
меньше 1,5, то нужно применить МТЗ с пуском по напряжению.
.
Проверяем коэффициент чувствительности:
,
следовательно, защита проходит по
коэффициенту чувствительности.
Определяем ток срабатывания реле:
- выбираем реле РТ-40/10.
На высшей стороне используем схему
соединения трансформаторов тока - треугольник kсх=, kтт=600/5.
Определяем время срабатывания
защиты:
-выбираем реле времени РВ-132
(0,5-9с).
Установка фильтра напряжений
обратной последовательности выбирается по отстройке от небаланса фильтра и по
опыту принимается:
- вторичное напряжение.
Исходя из чего, выбираем реле
напряжения: РНФ-1М (напряжение срабатывания 6-12 В).
- если напряжение упадет ниже 5,82
кВ, то защита должна сработать, восприняв это как К.З..
- выбираем реле напряжения
РН-54/160.
3.2.3
Расчет защиты от перегрузки
Защита от перегрузки выполняется действующей на
сигнал посредством токового реле, которое устанавливается в одной фазе, так как
перегрузка трансформатора возникает одновременно в трех фазах. Чтобы избежать
излишних сигналов при КЗ и кратковременных перегрузках, предусматривается реле
времени.
Ток срабатывания выбирается из условия возврата
токового реле при номинальном токе трансформатора.
,
;
Токи срабатывания реле:
,
; выбираем РТ - 40/6.
Выдержка времени:
,
с;
Выбираем реле времени РВ - 133
(выдержка времени 0,5 - 9с).
Так как перегрузки симметричны, защита
включается на ток одной фазы. Данный вид защиты действует на сигнал.
Заключение
В данной курсовой работе в полном объеме был
произведен расчет основной и резервной защит трансформатора ТРДН-63000/110:
выбраны измерительные трансформаторы тока и напряжения, рассчитаны установки
защит, время срабатывания и типы реле.
Список
использованных источников
1 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П.
Электрическая часть электростанций и подстанций (справочные материалы). - 4-е
изд., перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608с.
2 Руководящие указания по
релейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов 110 - 500 кВ: -
Схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.
3 Чернобровов Н.В., Семенов В.А.
Релейная защита энергетических систем: учебное пособие для техникумов. - М.:
Энергоатомиздат, 2007.
800с.
http://www.rza.org.ua/