982

Расчет параметров защиты трансформаторов

Другое

Энергетика

Проектирование релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Продольная дифференциальная токовая защита с реле типов РНТ-560 и ДЗТ-11. Расчет уставок срабатывания с балансировкой токов плеч на автотрансформаторах тока. Максимальная токовая защита от междуфазных повреждений. Максимальная токовая защита от замыканий на землю.

Русский

2013-01-06

691.5 KB

290 чел.

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет

Методические указания по выполнению курсовой работы по теме «Расчет параметров защиты трансформаторов» по курсу «Релейная защита и автоматика»

для студентов специальности

6.000008

Заочной формы обучения

Сумы 2009


Составители     В.С. Ноздренков

  В. И. Романовский                                                                    

Кафедра электроэнергетики

 


Введение.

По назначению в зависимости от ответственности и порядка действия защиты трансформаторов и автотрансформаторов подразделяются на основные, резервные и защиты, действующие на сигнал.

1. Основные защиты реагируют на все виды повреждений трансформатора или автотрансформатора (в дальнейшем – объекта) и действуют на отключение выключателей со всех сторон без выдержки времени.

К основным защитам относятся:

а) продольная дифференциальная токовая защита от всех видов замыканий на выводах и в обмотках сторон с заземленной нейтралью, а также от многофазных замыканий на выводах и в обмотках сторон с изолированной нейтралью;

б) газовая защита от замыканий внутри кожуха объекта, сопровождающихся выделением газа, а также при резком понижении уровня масла;

в) дифференциальная токовая защита дополнительных элементов (добавочных трансформаторов, синхронных компенсаторов, участков ошиновки).

2. Резервные защиты резервируют основные защиты и реагируют на внешние КЗ, действуя на отключение с двумя выдержками времени: с первой выдержкой времени отключается выключатель одной из сторон низшего напряжения (обычно той, где установлена защита), со второй – все выключатели объекта. Резервные защиты от междуфазных повреждений имеют несколько вариантов исполнения:

а) МТЗ без пуска по напряжению;

б) МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;

в) МТЗ обратной последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ;

г) дистанционные защиты автотрансформаторов.

Резервные защиты от замыканий на землю выполняются в виде МТЗ нулевой последовательности.

3. Защиты, действующие на сигнал. К этим защитам относятся:

а) защита напряжения нулевой последовательности от замыканий на землю на стороне низшего напряжения (НН), работающей в режиме с изолированной нейтралью, эта защита применяется при наличии синхронного компенсатора или, когда возможна работа с отключенным выключателем на стороне низшего напряжения;

б) МТЗ от симметричной перегрузки для трансформаторов с односторонним питанием устанавливается только со стороны питания (если одна из обмоток имеет мощность 60%, то защита от перегрузки устанавливается и на этой стороне), для автотрансформаторов и трехобмоточных трансформаторов с двусторонним питанием защита от перегрузки устанавливается на каждой стороне объекта, а для автотрансформаторов еще и на стороне нулевого вывода общей части обмотки; защита выполняется с токовым реле в одной фазе и независимой выдержкой времени, действующей на сигнал. Уставки выбираются так же, как и для генератора при симметричной перегрузке;

в) газовая защита, действующая на сигнал при медленном выделении газа.

Защита основного оборудования реализуется с помощью комплексов релейной защиты, выполненных на базе электромеханических устройств и с применением микроэлектроники (статическое реле защиты).

Начали применяться комплексы микропроцессорных защит генераторов, блоков генератор-трансформатор, трансформаторов, как правило, производства крупных зарубежных фирм (ABB, Siemens).

Электротехническая промышленность серийно выпускает следующие виды реле и комплектных устройств для защиты основного оборудования:

реле тока типа РТ-40/Р для применения с схемах УРОВ;

реле тока типа РТ-40/Ф со встроенным фильтром основной частоты для защиты генераторов;

реле тока типа РТЗ-51 для применения в схемах защит от замыканий на землю синхронных генераторов, мощных электродвигателей;

реле тока обратной последовательности типов РТФ-8 и РТФ-9 (взамен РТФ-70 для защиты генераторов и трансформаторов при несимметричных КЗ и перегрузке токами обратной последовательности;

реле дифференциальные типов РНТ-565, РНТ-566 с промежуточным насыщающимся трансформатором для дифференциальных защит генераторов, трансформаторов и мощных электродвигателей;

реле дифференциальные типа РНТ-567 с промежуточным насыщающимся трансформатором для дифференциальных защит сборных шин и ошиновок;

реле дифференциальные типа ДЗТ-11 с промежуточным насыщающимся трансформатором с магнитным торможением для дифференциальных защит генераторов, трансформаторов, мощных электродвигателей;

реле напряжения типов РН-53(153) и РН-54(154) для использования в качестве измерительных органов, реагирующих на повышение (РН-53) и понижение (РН-54) напряжения;

реле напряжения типа РНН-7 со встроенным фильтром основной частоты для применения в схемах защит генераторов;

реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М;

блок-реле типа КИВ-500Р, входящее в состав устройства контроля состояния изоляции высоковольтных вводов напряжением 500 кВ;

блоки электрические типов БЭ 1101, БЭ 1102, БЭ 1103 для использования в защитах генераторов энергоблоков:

БЭ 1101 – для защиты генераторов при симметричных КЗ и перегрузок токами обратной последовательности (взамен РТФ-6М);

БЭ 1102 – для защиты ротора генератора от перегрузки током возбуждения;

БЭ 1103 – для защиты генератора от симметричных перегрузок обмотки статора;

блоки электрические типов БЭ 1104, БЭ 1105 для защиты цепей возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов от замыкания на землю в одной точке;

БЭ 1104 – блок контроля сопротивления изоляции;

БЭ 1105 – блок частотного фильтра;

дифференциальные комплекты типов ДЗТ-21, ДЗТ-23 для защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

блок типа БРЭ 1301 для защиты генераторов от замыкания на землю в обмотке статора генераторов энергоблоков, при этом:

блок исполнения БРЭ 1301.01 (ЗЗГ-11) предназначен для энергоблоков, в нейтрали обмотки статора которых установлен трансформатор напряжения или дугогасящий реактор;

блок исполнения БРЭ 1301.02 (ЗЗГ-12) предназначен для энергоблоков с изолированной нейтралью;

блоки реле сопротивления типа БРЭ 2801 для использования в качестве пусковых или измерительных дистанционных органов в защитах генераторов при междуфазных КЗ и асинхронного хода;

панель дистанционной защиты типа ПЭ 2105 для применения в качестве резервной защиты автотрансформаторов;

реле токовые типа РСТ 15 для использования в дифференциальных защитах генераторов и трансформаторов небольшой мощности и электродвигателей.


  1.  Проектирование релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов.
    1.  Продольная дифференциальная токовая защита с реле типов РНТ-560 и ДЗТ-11.
      1.  Основные условия выбора типа защит

Эти условия определяют расчетные режимы и требования, предъявляемые к защите в зависимости от параметров трансформатора или автотрансформатора.

1. Продольная дифференциальная защита применяется для трансформаторов мощностью 6,3 МВА и выше, а также для всех автотрансформаторов (при мощности трансформатора менее 6,3 МВА применяется токовая отсечка в сочетании с МТЗ). Для двухобмоточных трансформаторов используется двухрелейная схема защиты, для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов – трехрелейная схема (на стороне низшего напряжения для повышения чувствительности ТТ соединяются в полную звезду). Защита выполняется с использованием дифференциальных реле типа РНТ, ДЗТ. Реле типа РНТ-560 обеспечивают повышенную отстройку от переходных режимов с апериодической составляющей, реле типа ДЗТ-11 – повышенную отстройку от периодических токов небаланса. Реле типа ДЗТ-20 создают отстройку от апериодических и периодических токов небаланса.

2. Выбор типа реле определяется расчетом с учетом следующих условий. Реле типа РНТ-560 имеют повышенную отстройку от токов небаланса с апериодической составляющей, в том числе и при однополярных бросках тока намагничивания трансформатора или автотрансформатора. Такие реле широко эксплуатируются, но на вновь проектируемых подстанциях не рекомендуется к установке, за исключением защиты двухобмоточных трансформаторов мощностью 25 МВА. Реле типа ДЗТ-11 имеют магнитное торможение, что обеспечивает отстройку от периодических токов небаланса, в том числе на трансформаторах с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН).

3. Для выбора тока срабатывания защиты по условиям отстройки от тока небаланса рассматриваются такие режимы, при которых ток небаланса будет наибольшим. Выбор расчетных условий определяется параметрами системы. Для трансформаторов с односторонним питанием расчетными являются трехфазные КЗ на шинах среднего (СН) и низшего (НН) напряжений (точки К1 и К2, рисунок 1.1). при двустороннем питании расчетным может быть и К3 на шинах высшего (ВН) напряжения (точка К3).

4. Для проверки чувствительности рассматриваются такие режимы, при которых чувствительность будет минимальной. При одностороннем питании коэффициент чувствительности проверяется при внутреннем двухфазном КЗ на сторонах СН и НН в минимальном режиме работы системы (точки К4 и К5, рисунок 1.1). при двустороннем питании расчетной по чувствительности может оказаться и однофазное или двухфазное КЗ на стороне ВН (точка К6, рисунок 1.1). Заметим, что при нескольких трансформаторах на подстанции расчетным является режим раздельной работы. Это справедливо как для проверки чувствительности, так и для выбора тока срабатывания.

  1.  Предварительный расчет защиты.

Первоначально определяется ток срабатывания защиты с реле РНТ по большему из двух условий.

1. Отстройка от броска тока намагничивания, возникающего при включении трансформатора и автотрансформатора на холостой ход или при восстановлении напряжения после отключения КЗ, а также от переходных токов небаланса при внешних КЗ:

 (1.1)

где  - коэффициент отстройки для реле типа РНТ;  - номинальный ток той стороны трансформатора, напряжение которой принято в качестве расчетной; для автотрансформатора при определении  берется типовая мощность.

2. Отстройка от максимального периодического тока небаланса, возникающего при внешних КЗ:

 (1.2)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - максимальный расчетный ток небаланса, определяемый как сумма трех составляющих, пропорциональных периодической слагающей тока КЗ,

 (1.3)

Составляющая тока  обусловлена погрешностью трансформатора тока:

 (1.4)

где ; ;  - максимальный ток внешнего КЗ, приведенный к расчетной ступени напряжения.

Составляющая  обусловлена регулировкой коэффициента трансформации силового трансформатора (автотрансформатора) после того, как защита была сбалансирована на средних отпайках. Это составляющая определяется как сумма токов небаланса на сторонах, где имеется регулирование:

 (1.5)

где  - относительная погрешность регулировки напряжения, принимается равной половине диапазона регулирования стороны n трансформатора (если регулирование , то );  - максимальный периодический ток, протекающий по стороне n трансформатора (рисунок 1.1).

Составляющая  обусловлена неточностью установки на реле расчетных чисел витков:

 (1.6)

где  - погрешность выравнивания для стороны n трансформатора. При предварительном расчете эта составляющая не учитывается.

3. Выбор типа реле производится на основе оценки чувствительности защиты, которую определяют приближенно, полагая, что весь ток повреждения (приведенный ко вторичной стороне) попадает в реле:

 (1.7)

Допускается снижение коэффициента чувствительности против нормируемого значения для трансформаторов и автотрансформаторов, имеющих токоограничительный реактор на стороне низшего напряжения (НН), входящей в зону дифференциальной защиты до 1,5 при КЗ за реактором. Кроме того, для трансформаторов мощностью менее 80 МВА такое же снижение коэффициента чувствительности допускается при КЗ на стороне НН.

В тех случаях, когда чувствительность не обеспечивается при КЗ за реактором, дифференциальную токовую защиту выполняют с двумя комплектами реле: грубым и чувствительным. Грубый комплект, действующий без выдержки времени, рассчитывается как для обычной дифференциальной токовой защиты объекта. Чувствительный комплект действует с выдержкой времени 0,5 - 1,0 с, что позволяет производить отстройку от броска намагничивающего тока объекта из условия

 (1.8)

4. Если чувствительность оказывается достаточной, то продолжают расчет защиты с реле РНТ в соответствии с п.1.1.3. В процессе расчета уставок реле уточненный ток срабатывания (с учетом ) может оказаться больше предварительно найденного, а чувствительность защиты недостаточной. В этом случае проверяется возможность снизить ток срабатывания за счет составляющих  и . Составляющую  можно не учитывать, если регулирование коэффициента трансформации силового трансформатора производится редко. В этом случае уставки реле рассчитываются для каждого положения переключателя напряжения (обычно для верхнего и нижнего ответвлений), т.е. при изменении положения переключателя должна изменяться и уставка, выполняемая на реле. Составляющую  можно уменьшить за счет более рационального выбора числа витков реле путем изменения коэффициентов трансформации ТТ отдельных сторон силового трансформатора.

5. Если дифференциальная защита с реле РНТ не обеспечивает необходимой чувствительности, а расчетной является отстройка от тока небаланса, то принимают реле типа ДЗТ-11, имеющее магнитное торможение от сквозного тока КЗ. При выборе тока срабатывания защиты с реле ДЗТ-11 в выражении (1.1) принимается , а в (1.2) - . Причем, в качестве расчетного рассматривается внешнее КЗ, при котором торможение отсутствует.

6. Необходимо отметить, что расчетные коэффициенты для отстройки от броска намагничивающего тока после уточнений, рекомендованных в [3], могут быть снижены для реле РНТ-560 до  при вторичном номинальном токе 5(1) А; для реле ДЗТ-11 до  при вторичном номинальном токе 5(1) А.

При недостаточной чувствительности защиты с реле ДЗТ-11 применяют реле ДЗТ-20.

  1.  Расчет уставок реле РНТ-560.

1. Определяются первичные номинальные токи для всех n сторон защищаемого оборудования

 (1.9)

где  - номинальная мощность трансформатора или проходная мощность автотрансформатора;

- номинальное напряжение стороны n защищаемого оборудования.

2. Определяются вторичные номинальные токи плеч защиты:

 (1.10)

где  - коэффициент схемы соединения вторичных обмоток ТТ на стороне n объекта (при соединении обмоток в звезду ; при соединении обмоток в треугольник );  - коэффициент трансформации ТТ, принятый на стороне n объекта (при выборе коэффициента ТТ надо учитывать, чтобы вторичные номинальные токи существенно не превышали паспортные значения токов 5 А или 1 А). Сторона с наибольшим вторичным током принимается в качестве основной, что обеспечивает наименьшую погрешность выравнивания для реле РНТ-560 и ДЗТ-11.

3. Определяется ток срабатывания реле для основной стороны трансформатора:

 (1.11)

где  - номинальное напряжение стороны, соответствующей расчетной ступени напряжения. Если расчет защиты выполняется для разных положений переключателя напряжения трансформатора, то это учитывается при определении тока срабатывания защиты введением коэффициента  и  в числитель выражения (1.11).

4. Находится расчетное число витков для основной стороны:

 (1.12)

Если расчетное число витков оказывается дробным, то принимается ближайшее меньшее целое значение , что обеспечивает запас по избирательности.

5. Расчет числа витков для других сторон защиты выбираются по условиям баланса на реле МДС защиты при внешнем КЗ или нормальном режиме (рисунок 1.2, а)

 

откуда

 (1.13)

Для неосновных сторон к установке на реле принимается ближайшее целое значение , что обеспечивает наименьшую погрешность выравнивания.

6. Находится ток срабатывания защиты с учетом составляющей  при КЗ на той стороне, где ток небаланса наибольший, и уточняется по выражению (1.11) ток срабатывания реле.

Если полученное значение тока срабатывания окажется больше ранее найденного, то число витков на основной стороне принимается на один меньше, а для неосновных сторон принимается ближайшее целое число витков.

Расчет повторяется до тех пор, пока не обеспечится условие

 

где  - номер варианта расчета при изменении .

7. Чувствительность защиты проверяется при внутренних КЗ в расчетных точках:

 (1.14)

где  - вторичный ток плеча защиты со стороны n трансформатора при расчетном КЗ (определяется по схемам токораспределения, приведенным в [2,3]). Практически при сбалансированных МДС плеч защит коэффициент чувствительности может быть определен по первичным токам с погрешностью не более 10%:

 

  1.  Расчет уставок реле типа ДЗТ-11.

1. При использовании реле ДЗТ-11 тормозную обмотку включают обычно на той стороне, КЗ на которой дает наибольший ток небаланса (например, точка К1, рисунок 1.2, б). При этом указанный ток небаланса при выборе тока срабатывания не учитывается.

2. Определение числа витков , которые устанавливаются на рабочих обмотках разных сторон для обеспечения баланса МДС на реле, производится также, как и для реле РНТ (см. п.1.1.3, подп. 1-5).

3. Число витков тормозной обмотки, обеспечивающее надежную отстройку реле от тока небаланса при данном виде КЗ, определяется как

 (1.15)

где ;  - первичный тормозной ток стороны n трансформатора, на которой включена тормозная обмотка;  - тангенс угла наклона касательной проведенной из начала координат к нижней расчетной по избирательности тормозной характеристике (рисунок 1.3).

4. Проверка чувствительности защиты при внутренних повреждениях без торможения (например, точка К4, рисунок 1.2, б) производится так же, как и для реле РНТ:

 (1.16)

где  - МДС срабатывания реле ДЗТ при отсутствии торможения;

,

где  - вторичный ток плеча защиты при КЗ в расчетной точке;  - число рабочих витков реле на стороне n трансформатора.

5. Чувствительность при внутреннем КЗ с торможением (например, точка К4 при наличии питания со стороны ) производится следующим образом. Первоначально определяется рабочая и тормозная МДС, подводимые к реле

.

В дальнейшем на чертеже тормозной характеристики откладывают точку А (), соответствующую внутреннему КЗ с торможением. Точку А соединяют с началом координат прямой линией. Пересечение этой линии с верхней расчетной по чувствительности тормозной характеристикой дает точку Б (рисунок 1.3). Проекция точки Б на ось ординат соответствует МДС срабатывания реле  при наличии торможения для данного режима.

Коэффициент чувствительности определяется как

.

  1.  Продольная дифференциальная токовая защита с реле ДЗТ-20
    1.  Основные характеристики защиты и реле.

Дифференциальные токовые защиты с реле типа ДЗТ-20 используются в качестве основных защит трансформаторов и автотрансформаторов (включая защиту этих объектов в составе блоков с генераторами) от междуфазных повреждений на стороне с изолированной нейтралью и от всех видов КЗ на сторонах с эффективно заземленной нейтралью.

Защита в трехфазном трехрелейном исполнении с общим выходом трех фаз у реле ДЗТ-21 и пофазным выходом у реле ДЗТ-23 для защиты группы однофазных силовых трансформаторов или автотрансформаторов.

У реле ДЗТ-20 применены времяимпульсный способ распознания форм дифференциального тока и торможения от второй гармоники, что обеспечивает повышенную отстройку от бросков намагничивающего тока и переходных токов небаланса и позволяет снизить минимальный ток срабатывания защиты до 30% номинального тока трансформатора или автотрансформатора. Кроме того, у реле ДЗТ-20 для повышения быстродействия предусмотрена токовая отсечка, а чувствительный орган имеет торможение от сквозного тока КЗ, что обеспечивает отстройку от установившихся токов небаланса. Собственно реле ДЗТ-20 обеспечивает двухстороннее торможение, но с помощью трехфазных приставок ПТ -1 для дополнительного торможения создается требуемое многостороннее торможение (стороны , рисунок 1.4). Реле ДЗТ-20 выполнено для вторичного номинального тока 5 А и имеет номинальные токи ответвлений трансреактора   на выводах 6-1 (рисунок 1.4) соответственно 2,5; 3,0; 3,63; 4,25; 4,6; 5,0А при номинальных токах ответвлений в цепях трансформатора тока , ,   на выводах 4-1 (рисунок 1.4) соответственно 2,5; 3,0; 3,75; 5,0А.

Особенностью выполнения дифференциальной защиты с реле ДЗТ-20 по сравнению с реле РНТ-560 и ДЗТ-11 является применение промежуточных автотрансформаторов тока ,  (рисунок 1.4), обеспечивающих согласование вторичных номинальных токов сторон защиты ,  до величин , , соответствующих уставкам реле ДЗТ-20. Изменение приведенного вторичного тока в автотрансформаторах тока ,  происходит за счет различного числа витков, включенных в цепь трансформаторов тока ,  (рисунок 1.4) и в цепь реле ДЗТ-20, исходя из баланса намагничивающих сил подводимых и отводимых токов (ток намагничивания промежуточных автотрансформаторов тока мал и в балансе намагничивающих сил не учитывается).

Промежуточный автотрансформатор тока  типа АТ-31 (рисунок 1.4) выполнен повышающим для увеличения приведенного вторичного тока, в том числе и при применении трансформаторов тока со вторичным номинальным током 1 А. Условие баланса намагничивающих сил для АТ-31 (рисунок 1.4) , и, поскольку , приведенный ток увеличивается. Комбинацией ответвлений на автотрансформаторе  и трансформаторе  можно получить с малым шагом до 100 значений тока срабатывания реле (таблица 1.1).

Промежуточный автотрансформатор тока  типа АТ-32 (рисунок 1.4) выполнен понижающим для уменьшения приведенного вторичного тока при вторичных номинальных токах более 5 А. Условие баланса намагничивающих сил для АТ-32 (рисунок 1.4) , и, поскольку , приведенный ток снижается. Комбинацией ответвлений на автотрансформаторе  и трансреакторе  можно получить с малым шагом более 100 значений тока срабатывания реле (таблица 1.2).

Для выбранных номинальных ответвлений реле ДЗТ-20 ( - на трансреакторе ,  - на трансформаторах тока ) предусмотрены следующие регулировки уставок срабатывания:

для токовой отсечки – 6 или 9 ступенчато

, (1.17)

для чувствительного органа по цепям срабатывания – от 0,3 до 0,7 плавно

 (1.18)

для чувствительного органа по цепям торможения – 0,6 или 1,0 ступенчато

 (1.19)

Отстройка от периодических токов небаланса при сквозных коротких замыканиях обеспечивается автоматическим увеличением тока срабатывания с помощью тормозной характеристики, приведенной на рисунке 1.5. Тормозная характеристика  приведена в осях

 (1.20)

Таблица 1.1. Номинальные токи для ответвлений автотрансформатора тока типа АТ-31 при подключении к различным ответвлениям трансреактора

Iотв.ном

TL

№ ответвлений

Iотв.ном

TAV

Iотв.ном

TL

№ ответвлений

Iотв.ном

TL

к ТТ

К TAV

к ТТ

К TAV

0,34

1-2

1-11

2,5

1,3

1-6

1-9

2,5

0,37

1-2

1-10

2,5

1,34

1-6

1-11

3

0,4

1-2

1-9

2,5

1,38

1-5

1-11

4,25

0,41

1-2

1-11

3

1,39

1-6

1-8

2,5

0,43

1-2

1-8

2,5

1,45

1-7

1-11

2,5

0,44

1-3

1-11

2,5

1,49

1-5

1-11

4,6

0,48

1-2

1-9

3

1,5

1-5

1-10

2,5

0,49

1-2

1-11

3,63

1,56

1-6

1-9

3

0,52

1-3

1-8

3

1,58

1-7

1-10

2,5

0,53

1-2

1-11

3,63

1,62

1-5

1-11

5

0,54

1-3

1-10

3

1,71

1-7

1-9

2,5

0,56

1-3

1-8

2,5

1,74

1-6

1-10

3,63

0,58

1-4

1-10

3

1,75

1-5

1-8

4,25

0,6

1-3

1-11

2,5

1,76

1-5

1-9

4,6

0,63

1-3

1-9

3

1,84

1-7

1-8

2,5

0,64

1-4

1-11

3,63

1,89

1-6

1-9

3,63

0,65

1-2

1-10

2,5

1,97

1-8

1-11

2,5

0,68

1-4

1-11

5

2,02

1-6

1-11

4,6

0,71

1-4

1-9

2,5

2,04

1-6

1-10

4,5

0,72

1-2

1-11

3

2,05

1-7

1-9

3

0,74

1-3

1-10

5

2,1

1-7

1-11

3,63

0,75

1-4

1-11

4,25

2,14

1-8

1-10

2,5

0,76

1-4

1-8

2,5

2,21

1-7

1-8

3

0,78

1-2

1-10

3

2,21

1-6

1-11

5

0,8

1-5

1-9

5

2,32

1-8

1-9

2,5

0,81

1-3

1-11

2,5

2,36

1-8

1-11

3

0,82

1-3

1-10

4,25

2,39

1-6

1-9

4,6

0,82

1-3

1-11

4,6

2,49

1-7

1-9

3,63

0,85

1-4

1-9

3

2,57

1-8

1-10

3

0,87

1-4

1-11

3,63

2,66

1-7

1-11

4,6

0,88

1-5

1-10

2,5

2,68

1-7

1-10

4,25

0,89

1-3

1-11

5

2,8

1-6

1-8

5

0,95

1-4

1-10

3,63

2,84

1-8

1-11

3,63

0,97

1-3

1-10

5

2,9

1-7

1-11

5

0,97

1-5

1-11

3

3,12

1-8

1-10

3,63

1,03

1-5

1-8

2,5

3,14

1-7

1-8

4,25

1,06

1-5

1-10

3

3,15

1-7

1-9

4,6

1,1

1-6

1-11

2,5

3,16

1-7

1-10

5

1,11

1-4

1-8

3,63

3,41

1-7

1-9

5

1,12

1-6

1-11

2,5

3,64

1-8

1-10

4,25

1,2

1-6

1-10

2,5

3,68

1-7

1-8

5

1,22

1-4

1-11

5

3,92

1-9

1-10

4,25

1,23

1-5

1-8

3

3,93

1-8

1-11

5

1,28

1-5

1-10

3,63

3,95

1-8

1-9

4,25

1,29

1-4

1-8

4,25

4,29

1-8

1-10

5

Таблица 1.2. Номинальные токи ответвлений автотрансформатора тока типа АТ-32 при подключении к различным ответвлениям трансреактора

Iотв.ном

TL

№ ответвлений

Iотв.ном

TAV

Iотв.ном

TL

№ ответвлений

Iотв.ном

TL

к ТТ

к TAV

к ТТ

К TAV

5,06

1-5

1-3

3,63

10,38

1-7

1-4

5

5,13

1-10

1-7

2,5

10,39

1-11

1-5

2,5

5,18

1-7

1-4

2,5

10,41

1-8

1-3

3,63

5,31

1-6

1-3

3

10,62

1-10

1-4

2,5

5,39

1-6

1-5

4,25

11,05

1-9

1-3

3

5,41

1-4

1-3

5

11,2

1-7

1-3

5

5,44

1-3

1-2

5

11,3

1-8

1-4

4,25

5,47

1-5

1-4

4,25

11,4

1-8

1-2

3,63

5,5

1-5

1-2

3,63

11,5

1-10

1-3

2,5

5,61

1-7

1-3

2,5

12,05

1-10

1-5

3,63

5,77

1-6

1-2

3

12,12

1-9

1-5

4,6

5,84

1-7

1-5

3,63

12,2

1-7

1-2

5

5,88

1-4

1-2

5

12,35

1-9

1-4

3,63

5,93

1-6

1-4

3,63

12,38

1-11

1-5

3

6,1

1-7

1-2

2,5

12,5

1-10

1-2

2,5

6,19

1-8

1-5

3

12,75

1-10

1-4

3

6,22

1-7

1-4

3

13,2

1-9

1-5

5

6,35

1-6

1-5

5

13,3

1-11

1-4

2,5

6,41

1-5

1-3

4,6

13,35

1-9

1-3

3,63

6,42

1-6

1-3

3,63

13,8

1-10

1-3

3

6,44

1-5

1-4

5

14,01

1-10

1-5

4,25

6,6

1-9

1-5

2,5

14,4

1-11

1-3

2,5

6,74

1-7

1-3

3

14,51

1-9

1-2

3,63

6,84

1-7

1-5

4,25

15,0

1-10

1-2

3

6,94

1-6

1-4

4,25

15,2

1-10

1-5

4,6

6,98

1-5

1-3

5

15,42

1-10

1-4

3,63

6,99

1-6

1-2

3,63

15,60

1-8

1-2

5

7,17

1-8

1-3

2,5

15,65

1-11

1-2

2,5

7,32

1-7

1-2

3

15,95

1-11

1-4

3

7,41

1-7

1-5

4,6

16,5

1-10

1-5

5

7,49

1-8

1-5

3,63

16,7

1-10

1-3

3,63

7,51

1-6

1-4

3,63

16,9

1-9

1-3

4,6

7,52

1-7

1-4

3,63

17,0

1-9

1-4

5

7,6

1-5

1-2

5

17,25

1-11

1-3

3

7,82

1-8

1-2

2,5

17,51

1-11

1-5

4,25

7,92

1-9

1-5

3

18,05

1-10

1-4

4,25

7,97

1-8

1-4

3

18,15

1-10

1-2

3,63

8,05

1-7

1-5

5

18,4

1-9

1-3

5

8,14

1-7

1-3

3,63

18,75

1-11

1-2

3

8,25

1-10

1-5

2,5

18,95

1-11

1-5

4,6

8,5

1-9

1-4

2,5

19,25

1-11

1-4

3,63

8,63

1-8

1-3

3

19,52

1-10

1-3

4,25

8,76

1-8

1-5

4,25

19,55

1-10

1-4

4,6

8,81

1-7

1-4

4,25

20,0

1-9

1-2

5

8,85

1-6

1-3

5

20,6

1-11

1-5

5

9,2

1-9

1-3

2,5

20,9

1-11

1-3

3,63

9,38

1-8

1-2

3

21,2

1-10

1-4

5

9,49

1-8

1-5

4,6

21,25

1-10

1-2

4,25

9,53

1-7

1-3

4,25

22,6

1-11

1-4

4,25

9,55

1-7

1-4

4,6

22,7

1-11

1-2

3,63

9,57

1-9

1-5

3,63

23,0

1-10

1-2

4,6

9,61

1-6

1-2

5

24,4

1-11

1-4

4,6

9,64

1-8

1-4

3,63

24,6

1-11

1-3

4,25

9,9

1-10

1-5

3

25,0

1-10

1-2

5

10,0

1-9

1-2

2,5

26,6

1-11

1-2

4,25

10,2

1-9

1-4

3

28,8

1-11

1-3

5

10,3

1-11

1-5

2,5

31,3

1-11

1-2

5

10,32

1-7

1-3

4,6


 (1.21)

и состоит из горизонтального и наклонного участков характеристики с координатами точки перегиба (). Наличие горизонтального участка повышает чувствительность защиты при внутренних повреждениях с торможением. Наклон характеристики определяется коэффициентом торможения, который может плавно регулироваться от 0,3 до 0,9, и в реальной расчетной области  определяется выражением

 (1.22)

  1.  Расчет уставок срабатывания с балансировкой токов плеч на автотрансформаторах тока.

В отличие от методик расчета дифференциальной защиты с реле РНТ-560 и ДЗТ-11 расчет защиты с реле ДЗТ-20 дополнительно учитывает наличие выравнивающих автотрансформаторов тока, возможность изменения параметров срабатывания реле и специфику выполнения тормозной характеристики. Эти особенности выполнения защиты позволяют сразу (а не подбором вариантов) выбирать ответвления автотрансформаторов тока и элементов реле ДЗТ-20 из условия баланса намагничивающих сил плеч защиты по номинальным параметрам, а затем однозначно определять уставки срабатывания защиты и реле.

Ток срабатывания защиты с реле ДЗТ-20 выбирается аналогично защите с реле РНТ-560 и ДЗТ-11 по большему из значений, полученных по (1.1) и (1.2). При этом в (1.1) коэффициент отстройки от режимов броска намагничивающего тока и переходных токов небаланса при внешних КЗ для реле ДЗТ-21 принимается , а для автотрансформаторов номинальный ток определяется по проходной мощности. В (1.2) коэффициент запаса по избирательности принимается равным .

При расчете защиты учитывается, что тормозная характеристика реле имеет два участка, и отстройка от переходных и установившихся режимов внешних КЗ должна производиться как для режима без торможения, по которому определяются , так и для режима с торможением, по которому определяется коэффициент торможения.

Рекомендуется [3] следующая методика расчета.

1. Определяются по (1.9) расчетные первичные токи и находятся по (1.10) вторичные номинальные токи в плечах защиты для всех сторон защищаемого объекта.

2. Выбираются ответвления автотрансформатора тока  для основной стороны (например, сторона основного питания) по таблице 1.1 или 1.2 по условию

, (1.23)

где  - значение тока автотрансформатора тока для основных ТТ защиты; для выбранного тока в таблице 1.1 или 1.2 дается значение ответвления автотрансформатора тока и трансреактора. При отсутствии выравнивающих автотрансформаторов тока на основной стороне

 (1.24)

3. Определяются расчетные значения токов ответвлений автотрансформаторов (при их отсутствии трансреактора реле ) для неосновных n сторон защиты

. (1.25)

4. Выбираются ответвления автотрансформатора тока  для неосновных n сторон по таблице 1.1. или 1.2

; (1.26)

для выбранного тока в таблице 1.1 и 1.2 дается значение тока трансреактора реле  и указываются соответствующие ответвления автотрансформатора тока и трансреактора.

5. Определяются типы автотрансформаторов тока (АТ-31, АТ-32) и их коэффициенты трансформации по данным таблиц 1.1 и 1.2

. (1.27)

6. Находятся расчетные токи ответвлений трансформаторов тока

. (1.28)

7. Выбираются номера ответвлений и соответствующие номинальные токи трансформаторов тока  реле (и приставки ПТ -1)

. (1.29)

8. По схеме включения тормозных обмоток в плечах защиты выбирается относительный ток начала торможения:

торможение осуществляется от всех плеч защиты ;

торможение осуществляется не от всех плеч защиты .

9. Определяется первичный тормозной ток, соответствующий началу торможения

, (1.30)

где - коэффициент распределения тока внешнего КЗ по сторонам n объекта (в долях от полного тока сквозного КЗ в расчетной точке).

10. Находится первичный ток небаланса в режиме, соответствующему началу торможения

, (1.31)

где

(1.32)

- относительный суммарный ток небаланса;  - коэффициент учитывающий переходный режим;  - коэффициент однотипности ТТ;  - относительная полная погрешность ТТ;  - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на стороне n, принимается равной половине диапазона регулирования;

 (1.33)

- погрешность выравнивания на неосновной стороне (n-1) объекта.

11. Определяется начальный первичный ток срабатывания чувствительности органа защиты по большему из двух условий:

а) отстройка от первичного тока небаланса в режиме торможения

; (1.34)

б) отстройка от броска тока намагничивания и переходных токов внешних КЗ

. (1.35)

12. Определяется относительный начальный ток срабатывания чувствительного органа при отсутствии торможения на расчетной стороне объекта

 (1.36)

13. Определяется максимальный расчетный ток небаланса при внешнем трехфазном КЗ на стороне, обеспечивающей наибольший ток небаланса,

, (1.37)

где  определяется по (1.32) при ; ;

14. Находится коэффициент торможения защиты

, (1.38)

где ;  - относительный расчетный тормозной ток стороны n;  - коэффициент запаса по избирательности.

15. Определяется первичный ток срабатывания отсечки по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса при расчетном внешнем трехфазном КЗ

, (1.39)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - относительный суммарный ток небаланса определяется по (1.32) при ; .

16. Находится относительное расчетное значение тока срабатывания отсечки

 (1.40)

Принимается к установке ближайшее большее значение уставки (6 или 9).

17. Определяется коэффициент чувствительности защиты (ее чувствительного органа) [3]

 (1.41)

где  - минимальный ток КЗ на стороне n объекта при расчетном (m) виде повреждения в зоне защиты.

Отношение  составляют:

при трехфазных КЗ – 1;

при двухфазных КЗ на стороне звезды - , на стороне треугольника – 1;

при однофазном КЗ -  [3].

  1.  Методика расчета защиты с балансировкой намагничивающих сил плеч на трансреакторе реле.

Выравнивающие автотрансформаторы тока позволяют изменять коэффициент трансформации токов в плечах защиты, а реализация дифференциального принципа защиты осуществляется в трансреакторе реле (аналогично реле РНТ-560 и ДЗТ-11) путем взаимной компенсации (балансировки) МДС плеч защиты при внешних КЗ. Поскольку промежуточные автотрансформаторы тока обеспечивают более 100 комбинаций отводов и коэффициентов трансформации, то с их помощью можно получить соответствие приведенных к реле вторичных токов номинальным токам ответвлений трансреактора реле с погрешностью 2-3%. Это обеспечивает практическую сбалансированность плеч защиты, что упрощает расчет уставок.

Кроме того, поскольку все параметры реле даны для вторичных токов, то расчет уставок срабатывания защиты и реле целесообразно вести по токам, приведенным ко вторичной стороне защиты. При этом используются следующие расчетные выражения.

1. Отстройка от броска намагничивающего тока, возникающего при включении трансформатора или автотрансформатора на холостой ход или при восстановлении напряжения после отключения КЗ, а также от переходных токов небаланса при внешних КЗ

 (1.42)

где  - коэффициент отстройки от режимов подп. 1 для реле ДЗТ-21;  - вторичный ток стороны защиты, принятой в качестве основной, определяется по (1.10).

При выборе основной стороны для уменьшения погрешности рекомендуется принимать сторону с наибольшим вторичным током. При наличии выравнивающих автотрансформаторов тока  выбор основной стороны должен производиться по приведенным к реле вторичным номинальным токам

 (1.43)

где  - коэффициент трансформации выравнивающего автотрансформатора тока  определяется по данным таблицы 1.1 и 1.2 по формуле (1.27).

На стороне, где выравнивающие автотрансформаторы тока не устанавливаются,  и ответвления на трансреакторе  выбираются по формуле

. (1.44)

Условие (1.44) позволяет выполнить на реле минимальную уставку , (а не несколько большее значение), но при этом может возрастать погрешность выравнивания на неосновной стороне. Поэтому, если значение токов в (1.44) отличаются менее чем на 5%, то выбирается ближайшее . Если же значения токов различаются на 0,5 А и более, то для снижения погрешности выравнивания и на этой стороне целесообразно установить выравнивающие автотрансформаторы тока.

Поскольку наличие выравнивающих автотрансформаторов тока позволяет сбалансировать намагничивающие силы на трансреакторе  достаточно хорошо, то выбор основной стороны не сказывается существенно на погрешности выравнивания. Поэтому в качестве основной стороны удобно принять сторону питания, что упрощает расчет чувствительности защиты. При наличии на стороне питания выравнивающих автотрансформаторов тока подбор ближайших ответвлений (см таблицу 1.1 и 1.2) следует производить для значений , обеспечивающих больший приведенный вторичный ток.

2. Отстройка от расчетного периодического тока небаланса внешнего КЗ

 (1.45)

где  - коэффициент запаса по избирательности для реле ДЗТ-21;  - ток небаланса дифференциальной защиты в расчетном режиме, приведенный к реле для основной стороны.

Расчетный ток небаланса определяется как сумма трех составляющих, пропорциональных периодической составляющей тока КЗ

 (1.46)

Составляющая  обусловлена погрешностью трансформаторов тока

 (1.47)

где  - коэффициент, учитывающий переходной режим;  - коэффициент однотипности трансформаторов тока;  - относительная полная погрешность трансформаторов тока;

 (1.48)

- полный ток внешнего КЗ в расчетном режиме, приведенный к реле для основной стороны.

Составляющая  обусловлена регулировкой коэффициента трансформации силового трансформатора (автотрансформатора) после того, как защита была сбалансирована на средних отпайках. Эта составляющая определяется как сумма токов небаланса на сторонах, где имеется регулирование

 (1.49)

где  - относительная погрешность регулирования напряжения, принимаемая равной половине диапазона регулирования на стороне n трансформатора;  - ток внешнего КЗ, протекающий по стороне n трансформатора в расчетном режиме и приведенный к реле для основной стороны.

Составляющая  обусловлена неточным соответствием расчетных вторичных токов неосновных сторон защиты, принятым ответвлениям трансреактора для этих сторон. Эта составляющая определяется как алгебраическая сумма погрешностей выравнивания неосновных сторон

 (1.50)

 (1.51)

- погрешность выравнивания стороны n трансформатора;

 (1.52)

- расчетное значение тока ответвления на стороне n трансформатора ;  - принятые ответвления трансформатора  на неосновных (n) сторонах;  - ток внешнего КЗ, протекающий по стороне n трансформатора в расчетном режиме и приведенный к реле для основной стороны.

3. Выбор минимального тока срабатывания производится по большему из условий (1.42) и (1.45). при этом периодический ток небаланса определяется для режима отсутствия торможения, когда ток внешнего КЗ [см. (1.48)] принимается равным току начала торможения (), а относительная полная погрешность тока не превышает 0,05. При определении составляющих тока небаланса  по (1.49) и  по (1.50) распределение полного тока внешнего КЗ по сторонам трансформатора () принимается для расчетного случая, обеспечивающего наибольший суммарный ток небаланса.

4. Выбор относительного тока начала торможения определяется схемой включения тормозных обмоток в плечах защиты:

торможение осуществляется от всех плеч защиты

торможение осуществляется не от всех плеч защиты

Подбор ответвлений трансформатора тока  реле ДЗТ-20 производится по приведенному вторичному току

 (1.53)

На трансформаторах тока  принимаются ближайшие к  ответвления . Для этого случая рекомендуется принимать

для  ;

для  

5. Коэффициент торможения реле ДЗТ-20 определяется по (1.22) в расчетном режиме внешнего КЗ, при котором  получается максимальным. Из (1.22) следует, что расчетный режим должен соответствовать максимальному току небаланса по (1.46), (1.45) и минимальному суммарному току торможения по (1.21) в режиме сквозного КЗ, когда

 

6. Ток срабатывания отсечки определяется по большему из токов, найденных по (1.42) и (1.45). При этом в (1.42) принимается , если приведенные вторичные токи примерно соответствуют ответвлениям рабочей цепи трансреактора  (), и , если выбранные ответвления существенно меньше приведенного вторичного номинального тока. При отстройке от периодических токов небаланса в (1.45) принимается  и вводится сомножитель , учитывающий переходный процесс. Поскольку отсечка реагирует на среднее значение напряжения трансреактора . Значения  зависят от группы соединения и типа высоковольтных трансформаторов тока. При наиболее характерном соединении трансформаторов тока по сторонам защиты в звезду и треугольник и однотипных трансформаторах тока (только встроенных или только выносных) , при разнотипных трансформаторах тока .

7. Коэффициент чувствительности защиты (чувствительного органа) определяется при внутренних металлических КЗ при отсутствии и наличии торможения в расчетных режимах, соответствующих минимальным значениям . Выбор расчетных режимов производится так же, как и для защит с реле РНТ-560 и ДЗТ -11.

При внутренних КЗ без торможения коэффициент чувствительности определяется как

 (1.54)

где  - приведенный рабочий (дифференциальный) ток реле;  - ток внутреннего КЗ в минимальном режиме, протекающий по – стороне n трансформатора и приведенный к реле для основной стороны.

Необходимо отметить, что использование выравнивающих трансформаторов тока  позволяет сбалансировать вторичные токи защит достаточно точно. Это приводит к тому, что относительные токи срабатывания реле для различных сторон

 

будут практически одинаковы и их отдельное вычисление не требуется. Кроме того, при сбалансированности плеч защиты суммарный рабочий ток реле с погрешностью менее 5% равен приведенному вторичному току полного тока внутреннего КЗ, поэтому оценку чувствительности защиты при отсутствии торможения можно производить по первичным токам –с учетом схемы соединения ТТ на сторонах защиты [3].

;  (1.55)

где  - ток срабатывания защиты.

При наличии торможения коэффициент чувствительности определяется по графику тормозной характеристики, для чего на рисунке 1.5 наносится точка А с координатами (), которая соединяется с началом координат. Прямая А0 является геометрическим местом точек, соответствующим изменяющемуся переходному сопротивлению в месте КЗ (от 0 до ). Поскольку эта прямая во всех случаях пересекает горизонтальный участок тормозной характеристики (что соответствует срабатыванию защиты на пределе чувствительности), то коэффициент чувствительности определяется по (1.36), но требования к нему в соответствии с ПУЭ [4] снижены до 1,8.

Отметим, что реле ДЗТ-20 при выборе  чувствительность защиты обеспечивается с большим запасом, и контрольную проверку чувствительности следует производить в минимальном режиме, при КЗ за наибольшим сопротивлением трансформатора или автотрансформатора и неблагоприятном коэффициенте трансформации.

Чувствительность дифференциальной токовой отсечки не определяется, так как она является вспомогательным элементом, предназначенным дублировать чувствительный орган защиты при больших кратностях тока КЗ, когда последний может работать с недопустимым замедлением.

Рекомендуется следующий порядок расчета.

1. Определяются первичные номинальные токи для всех n сторон защищаемого оборудования по (1.9)

2. Определяются вторичные номинальные токи плеч защиты по (1.10).

3. Выбираются ответвления промежуточных автотрансформаторов тока , ближайшие к значениям вторичных номинальных токов сторон защиты по таблице 1.1 и 1.2, при которых рекомендуется ответвления на  будут больше.

4. Выбираются ответвления на трансформаторе  на сторонах, где отсутствуют промежуточные автотрансформаторы тока по (1.44).

5. Определяется коэффициент трансформации автотрансформаторов тока  по (1.27).

6. Находятся вторичные номинальные токи, приведенные к реле  с учетом замечаний по (1.43).

7. Выбирается основная сторона защиты по большему из токов  с учетом замечаний п.1.2.3 (подп. 1).

8. Находятся расчетные значения ответвлений трансреактора  для неосновных сторон защиты по (1.52).

9. Выбираются ответвления трансреактора  для неосновных сторон и определяются по (1.51)  - относительные погрешности выравнивания для этих сторон.

10. Определяются стороны, на которых используется торможение, находятся по (1.53) номинальные ответвления трансформаторов тока  и принимаются токи начала торможения в соответствии с п.1.2.3. (подп. 4).

11. Находится минимальный ток срабатывания реле по большему из значений, полученных по (1.42) и (1.45). При определении составляющих токов небаланса по (1.49) и (1.50) значение  находится по (1.48) при  и токораспределению внешнего КЗ по сторонам защиты в режиме, обеспечивающем наибольший суммарный ток небаланса.

12. Определяется по (1.18) относительный минимальный ток срабатывания  для выполнения уставки на реле.

13. Находится коэффициент торможения защиты по (1.22). входящие в (1.22) значения  и  определяются по (1.20), (1.45) и (1.21) в режиме сквозного КЗ при токораспределении по сторонам объекта, обеспечивающим наибольший ток небаланса при минимальном торможении.

14. Определяется ток срабатывания отсечки по большему значению из (1.42) и (1.45) в расчетных режимах с учетом замечаний п.1.2.3 (подп. 6). Находится по (1.17) относительный ток срабатывания и принимается к установке ближайшее большее значение.

15. Вычисляются по (1.54), (1.55) значения коэффициентов чувствительности при внутренних КЗ в расчетных точках с минимальными токами.

  1.  Максимальная токовая защита от междуфазных повреждений.
    1.  Особенности выполнения защиты.

Выбор схем выполнения защиты [2] производится в зависимости от типа защищаемого оборудования (трансформатор или автотрансформатор), числа обмоток и схемы питания (одностороннее или двухстороннее).

1. Для двухобмоточных трансформаторов защита устанавливается на стороне питания (ВН) и выполняется в двухрелейном исполнении с соединением ТТ в треугольник для повышения чувствительности. Первоначально рассчитывается МТЗ без пуска по напряжению, а если чувствительность недостаточна, то применяют пуск по напряжению с помощью двух блокирующих реле напряжения, включенных соответственно на междуфазное напряжение и напряжение обратной последовательности. Если на стороне низшего напряжения (НН) имеется сдвоенный реактор или обмотка НН расщеплена (и имеет токоограничивающие реакторы), то в цепи каждого ответвления устанавливается отдельная МТЗ, как правило, с пуском по напряжению. Защита действует с двумя выдержками времени: с первой выдержкой отключается выключатель ответвления НН, со второй – все выключатели объекта.

2. Для трехобмоточных трансформаторов с односторонним питанием МТЗ с комбинированным пуском по напряжению устанавливается на стороне питания (ВН) и выполняется в трехфазном трехрелейном исполнении. Для повышения чувствительности комбинированный пуск по напряжению осуществляется со стороны среднего (СН) и низшего (НН) напряжения. Кроме того, для резервирования присоединений СН и НН на этих сторонах также устанавливаются МТЗ (как правило, с пуском по напряжению). Защита на стороне НН действует с двумя выдержками времени: с первой выдержкой времени отключается выключатель на стороне НН присоединения трансформатора, со второй выдержкой времени отключаются все выключатели трансформатора. Защита на стороне СН действует с тремя выдержками времени: с первой – отключается секционный выключатель стороны СН, со второй выдержкой времени отключается выключатель стороны СН, с третьей – все выключатели трансформатора. Защита на стороне ВН согласуется по времени с защитами сторон НН и СН и имеет наибольшую выдержку времени.

3. Для трехобмоточных трансформаторов с двусторонним питанием МТЗ с комбинированным пуском по напряжению устанавливается на каждой стороне трансформатора (при наличии на стороне НН сдвоенного реактора на каждом ответвлении реактора). Блокировка по напряжению осуществляется со стороны НН и СН. Защиты на сторонах ВН и СН резервируют как основные защиты трансформатора, так и отходящие присоединения своей стороны. Выдержки времени защит осуществляются аналогично защитам трехобмоточных трансформаторов с односторонним питанием.

4. Для автотрансформаторов понижающих подстанций в качестве резервной защиты от междуфазных повреждений применяют максимальную токовую защиту обратной последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ. Поскольку автотрансформаторы имеют, как правило, двухстороннее питание, эта защита чувствительна к несимметричным повреждениям в прилегающих сетях ВН и СН. Поэтому наряду с резервированием междуфазных повреждений в автотрансформаторе защита резервирует дифференциальные защиты ошиновок и несимметричные КЗ на примыкающих линиях сетей ВН и СН. МТЗ обратной последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ выполнена одноступенчатой с подключением токовых цепей к ТТ, встроенным на стороне ВН автотрансформатора. Цепи напряжения подключаются к трансформаторам напряжения стороны ВН. Защита выполняется направленной в сторону сети ВН, имеющей меньшие выдержки времени резервных защит по сравнению с выдержками времени резервных защит сети СН. В сторону сети СН защита действует как ненаправленная, но с большими выдержками времени. На каждой стороне автотрансформатора ВН и СН защита действует с тремя выдержками времени: с первой выдержкой времени, большей выдержек времени резервных защит примыкающей сети, отключается шиносоединительный или секционный выключатель, со второй – выключатель автотрансформатора соответствующей стороны, с третьей – все выключатели автотрансформатора.

Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению дополнительно устанавливается на стороне НН автотрансформатора, так как МТЗ обратной последовательности имеет недостаточную чувствительность к КЗ на стороне НН. Для увеличения зоны действия защиты токовые реле подключают к встроенным ТТ на стороне НН автотрансформатора, блокировка по напряжению осуществляется со стороны НН. При наличии на стороне НН регулировочных устройств и сдвоенного реактора на каждом ответвлении реактора к секциям НН дополнительно устанавливается отдельная МТЗ с комбинированным пуском по напряжению, выполняемая так же, как и для стороны НН трансформаторов.

  1.  Расчет уставок срабатывания максимальной токовой защиты.

1. Ток срабатывания МТЗ без пуска по напряжению отстраивается от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска двигательной нагрузки

 (1.56)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - коэффициент возврата реле РТ-40; -коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока заторможенной двигательной нагрузки после восстановления напряжения (определяется расчетом); при выполнении курсового проекта можно принять ;  - максимальный ток нагрузки обычно принимается равным номинальному току трансформатора.

2. Коэффициент чувствительности защиты определяется при двухфазном металлическом КЗ в минимальном режиме

 (1.57)

При выполнении МТЗ функции основной защиты шин - ; при выполнении защиты функции резервирования смежных элементов -  при КЗ в конце зоны резервирования.

3. Выдержка времени защиты выбирается по условиям согласования с временем действия  чувствительных защит резервируемых элементов

 (1.58)

4. Ток срабатывания МТЗ с пуском по напряжению отстраивается от номинального тока трансформатора или автотрансформатора  на стороне, где установлена защита

 (1.59)

Значения коэффициентов  и  такие же, как и в подп. 1.

5. Напряжение срабатывания пускового органа минимального напряжения, выполненного в виде реле, включенного на междуфазное напряжение, определяется по условиям возврата реле после отключения внешнего КЗ

 (1.60)

а также по условиям отстройки от токов самозапуска двигательной нагрузки при восстановлении напряжения

 (1.61)

где  - коэффициент возврата для реле минимального напряжения;  - минимальное междуфазное напряжение после отключения внешнего КЗ;  - минимальное междуфазное напряжение в условиях самозапуска при восстановлении напряжения (при выполнении курсового проекта можно принять , )

6. Напряжение срабатывания пускового органа по обратной последовательности комбинированного пуска по напряжению принимается равным минимальной уставке фильтр-реле

 (1.62)

7. Чувствительность защиты проверяется при двухфазном КЗ в конце резервирования (при выполнении курсового проекта – на шинах НН объекта):

для токового органа

 (1.63)

для минимального реле напряжения

 (1.64)

для фильтр-реле напряжения обратной последовательности

 (1.65)

где  и  - расчетные значения напряжения в месте установки защиты при КЗ в конце зоны резервирования (при выполнении курсового проекта  и  определяются на шинах в месте установки защиты).

Значения нормируемых коэффициентов чувствительности для (1.64) и (1.65) такие же, как и для токового органа (см. подп. 2).

  1.  Расчет уставок срабатывания максимальной токовой защиты обратной последовательности.

1. Первичный ток срабатывания защиты отстраивается от тока на выходе фильтра обратной последовательности при максимально возможной нагрузке автотрансформатора

 (1.66)

где  - коэффициент запаса избирательности;  - коэффициент возврата исполнительного органа фильтр-реле обратной последовательности;  - максимальный коэффициент небаланса фильтр-реле обратной последовательности;  - максимально возможный ток нагрузки автотрансформатора;  - ток обратной последовательности, обусловленный спецификой работы электроприемников рассматриваемой сети.

2. Согласование с защитами линий по току обратной последовательности, эквивалентному уставкам срабатывания защит линий,

 (1.67)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - ток обратной последовательности в месте установки защиты в условиях, когда защита, с которой производится согласование, находится на грани срабатывания; рассматриваются режимы, при которых обеспечивается наибольший ток срабатывания .

Согласование с защитами смежных линий рекомендуется производить для сетей с эффективно заземленной нейтралью с чувствительными ступенями земляных защит, а для сетей с изолированной нейтралью – с чувствительными ступенями дистанционных или максимальных токовых защит.

При согласовании с земляными защитами смежных линий () рассматриваются режимы однофазного КЗ, двухфазного КЗ на землю и длительный неполнофазный режим смежной линии [3].

При однофазном КЗ

 (1.68)

При двухфазном КЗ на землю

 (1.69)

При неполнофазном режиме работы

 (1.70)

где  - доля тока, протекающая через выбираемую защиту в расчетном режиме, определяется по схеме замещения прямой последовательности;  доля тока, протекающая через смежную защиту в расчетном режиме, определяется по схеме замещения нулевой последовательности;  - коэффициент, учитывающий влияние переходных сопротивлений в месте КЗ;  () и  - результирующие сопротивления обратной (прямой) и нулевой последовательностей при металлическом КЗ в конце смежной линии;  - максимальный коэффициент токораспределения, равный отношению токов, протекающих через выбираемую защиту, к току смежной защиты в режиме каскадного отключения.

Из приведенных условий (1.68) – (1.70) расчетным обычно является (1.69). При выполнении курсового проекта с запасом в сторону избирательности можно принять

 (1.71)

Если при выполнении курсового проекта уставки земляных защит смежных линий не выбирались, то значение  в (1.47) находится как ток обратной последовательности, протекающий через выбираемую защиту при несимметричном КЗ в конце смежной линии.

Отстройка от неполнофазного режима на смежной линии обеспечивается с запасом при .

Согласование с дистанционными защитами смежных линий сети НН рассмотрено в [3]. При выполнении курсового проекта согласование производится с МТЗ смежных линий сети НН, значение  определяется через ток срабатывания  МТЗ отходящих линий

 (1.72)

где  - то же, что и в (1.70)

3. Чувствительность выбираемой защиты проверяется при металлическом междуфазном КЗ в конце смежной линии

 (1.73)

При выполнении курсового проекта оценку чувствительности допустимо произвести при двухфазном КЗ на шинах СН и ВН.

Приведенные условия выбора уставок защит обратной последовательности автотрансформатора являются расчетными для смежной сети СН. При согласовании с защитами сети ВН расчетные значения уставок получаются существенно меньше из-за малых значений , , и при выполнении курсового проекта согласование со смежными защитами сети ВН не производится.

  1.  Дистанционные защиты автотрансформаторов.
    1.  Особенности выполнения защит.

1. Выбор схем выполнения защиты зависит от уровня напряжения, схемы и длин линий смежных сетей ВН и СН с учетом необходимости решения следующих задач:

а) согласования смежных защит линий высшего или среднего напряжения с защитами автотрансформаторами;

б) обеспечения дальнего резервирования в сетях ВН и СН;

в) частичного резервирования основных защит автотрансформатора.

2. Для автотрансформаторов с высшим напряжением 220 кВ обычно используется одна панель дистанционной защиты типа ПЭ 2105 в составе первой ступени (реле КРС-2) и второй ступени (КРС-3). В зависимости от необходимого объема решаемых задач применяют два варианта включения панели ПЭ 2105.

Первый вариант предусматривает установку панели ПЭ 2105 только на одной стороне автотрансформатора (обычно СН) для решения всех задач подп.1, поскольку для стороны ВН условия подп.1 не являются расчетными. Защита подключается к трансформаторам тока и напряжения на стороне СН и действует на отключение последовательно с тремя выдержками времени: с первой выдержкой времени отключается шиносоединительный или секционный выключатель стороны СН, со второй – выключатель автотрансформатора стороны СН, с третьей - все выключатели автотрансформатора.

Второй вариант предусматривает подключение первой ступени защиты к трансформаторам тока стороны СН, второй ступени – к трансформаторам тока стороны ВН, а общие цепи напряжения защиты подключаются к трансформаторам напряжения стороны НН. Такое подключение обеспечивает решение задач подп.1, б, в для защит сторон СН и ВН при условии, что решение по подп.1, а не является расчетным. Каждый комплект реле действует на отключение последовательно с тремя выдержками на сторонах СН и ВН аналогично первому варианту выполнения защиты.

3. Для автотрансформаторов с высшим напряжением 330 кВ применяются две панели дистанционной защиты ПЭ 2105, подключаемые к трансформаторам тока и напряжения сторон СН и ВН аналогично первому варианту включения защиты для автотрансформаторов с ВН 220 кВ. Такое подключение защиты обеспечивает решение всех задач подп.1 как на стороне СН, так и на стороне ВН. Защита действует на отключение последовательно с тремя выдержками времени на сторонах СН и ВН автотрансформатора: с первой выдержкой времени отключается секционный или шиносоединительный выключатель соответствующей стороны, со второй – выключатель автотрансформатора этой стороны, с третьей – все выключатели автотрансформатора.

  1.  Расчет уставок срабатывания.

1. Проверяется обеспечение чувствительности смежных защит линий высшего и среднего напряжений в условиях отстройки этих защит от КЗ за автотрансформатором по (1.74) – условию отстройки от КЗ за трансформатором приемной подстанции.

 (1.74)

где  - наибольший относительный предел регулировки напряжения силового трансформатора [4], например,  при регулировке ;  - коэффициент токораспределения при КЗ за трансформатором.

Из полученных значений сопротивлений срабатывания в качестве расчетного выбирается наименьшее.

Для линий ВН – это защиты 1, 2 (рисунок 1.6, а) при отстройке от КЗ в точке К2, для линий СН – это защита 3, 4 при отстройке от КЗ в точке К1. Если чувствительность не обеспечивается, то на автотрансформаторах устанавливаются дистанционные защиты 7 и 6 (рисунок 1.6, а) для согласования с защитами 1, 2 и 3, 4 соответственно.

Необходимость установки дистанционных защит автотрансформаторов обусловлена тем, что при непосредственном согласовании защит 1, 2 с защитой 5 (рисунок 1.6, а) возможно неселективное действие защит сети ВН и КЗ в сети СН (точка К3) и отказе выключателя или защиты 5.

Из (1.74) при  и  можно определить длины линий смежных сетей ВН и СН, при которых требуется установка дистанционных защит автотрансформаторов

 (1.75)

Необходимо отметить, что значение  для линий сети СН, как правило, намного меньше значений , чем для линий сети ВН, и условие (1.75) для линий сети СН не выполняется. Поэтому направленная дистанционная защита автотрансформатора устанавливается только на стороне СН. Последнее соответствует первому варианту включения защиты (см. п.1.4.1).

2. Уставка срабатывания первой ступени дистанционной защиты автотрансформатора согласуется с уставками первых ступеней защит отходящих линий стороны, на которой устанавливается защита

 (1.76)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - уставка срабатывания первой ступени защиты, с которой производится согласование;  - коэффициент токораспределения равный отношению тока, протекающего через автотрансформатор, к току, протекающему через защиту, с которой производится согласование при КЗ в конце зоны действия согласуемой защиты.

При сильно разветвленных сетях 220 кВ и 110 кВ значение  малы и условие (1.75) не является расчетным как для сети ВН, так и для сети СН, но дистанционная защита автотрансформатора все же устанавливается для обеспечения дальнего резервирования отходящих линий. При этом используется второй вариант включения защиты (см. п. 1.4.1), для которого уставка срабатывания первой ступени [3] для стороны СН и ВН автотрансформатора выбирается как

 (1.77)

 (1/78)

где , ;  и  - сопротивления обмоток средней и высшей сторон трансформатора;  и  - уставки срабатывания первых ступеней линий СН и ВН;  и  - коэффициенты токораспределения, равные отношению токов через соответствующие стороны автотрансформатора к токам, протекающим через согласуемые защиты при КЗ в конце зоны действия первой ступени.

3. Уставка срабатывания второй ступени дистанционной защиты автотрансформатора отстраивается от максимального тока нагрузки автотрансформатора по (1.79) или по углу  (рисунок 1.6, б) при смещении характеристики [3].

 (1.79)

где  - минимальное эксплуатационное напряжение, предварительно может быть принято равным ;  - коэффициент надежности;  - коэффициент возврата (для реле сопротивления);  - угол максимальной чувствительности реле сопротивления;  - угол сопротивления, обусловленного нагрузкой.

Первоначально  определяется при , но если чувствительность защиты получается недостаточной, то учитывают характер нагрузки и . Обычно .

4. Чувствительность второй ступени дистанционной защиты автотрансформатора определяется по (1.80) при КЗ в конце зоны дальнего резервирования (каскадное отключение КЗ на смежной с отходящей от автотрансформатора линией).

 (1.80)

где  - коэффициент токораспределения при КЗ за трансформатором,  - ток, протекающий через ТТ защиты, для которой выбирается уставка.

Для частичного резервирования основных защит трансформатора и увеличения зоны дальнего резервирования рекомендуется [3] частичное смещение характеристик первой ступени в третий квадрант, а характеристик второй ступени – в первый квадрант (рисунок 1.6, б).

  1.  Максимальная токовая защита от замыканий на землю.
    1.  Особенности выполнения защит.

1. Выбор схем максимальной токовой защиты нулевой последовательности на сторонах с эффективно заземленной нейтралью зависит от типа защищаемого оборудования (трансформатор или автотрансформатор) и схемы подключения объекта на стороне высшего напряжения (сборные шины, четырехугольник, мостик).

2. Для трансформаторов МТЗ от замыканий на землю устанавливается на стороне ВН только при наличии двухстороннего питания и выполняется одноступенчатой. Защита подключается к трансформатору тока, установленному в нейтрали трансформатора, и действует на отключение с двумя выдержками времени: с первой отключается выключатель стороны ВН, со второй – все выключатели трансформатора.

3. Для автотрансформаторов МТЗ от замыканий на землю устанавливается на сторонах ВН и СН и подключается, как правило, к трансформаторам тока, встроенным во втулки на сторонах ВН и СН автотрансформаторов. На стороне СН защита выполнена трехступенчатой и направленной в сторону отходящих линий сети СН. Каждая ступень действует на отключение с двумя выдержками времени: с первой отключается выключатель стороны СН, со второй – все выключатели автотрансформатора. На стороне ВН при наличии сборных шин или многоугольника защита также выполняется трехступенчатой и направленной в сторону отходящих линий сети ВН, т.е. аналогично защите стороны СН. При наличии на стороне ВН схемы мостика МТЗ от замыканий на землю на стороне ВН выполняется одноступенчатой и ненаправленной.

Токовые органы третьих ступеней земляных защит совместно с реле контроля непереключения фаз образует защиту от неполнофазного режима автотрансформатора.

При выводе из работы защит шин СН и ВН вводится оперативное ускорение по времени первой (или второй) ступеней защит от замыканий на землю. Защита действует последовательно на разделение –систем (секций) шин, отключение выключателя на стороне установки защиты и отключение всех выключателей автотрансформатора.

  1.  Расчет уставок срабатывания.

При расчете уставок максимальных токовых защит от замыканий на землю используются те же подходы, что и при выборе уставок вторых и третьих ступеней земляных защит линии с эффективно заземленной нейтралью. Обязательное заземление нейтралей автотрансформаторов ухудшает связь по нулевой последовательности между сетями СН и ВН, что позволяет выполнить земляные защиты селективными по отношению к сетям смежных напряжений СН и ВН.

1. Ток срабатывания первой ступени защиты выбирается по большему из двух условий:

а) согласование с уставками первых (вторых) ступеней защит от замыканий на землю отходящих линий данной стороны автотрансформатора (защиты 1, 2 с защитами 5, 6; защиты 3, 4 с защитами 7, 8, рисунок 1.7);

б) отстройка от тока  неполнофазного режима сети.

Согласование с защитами смежных линий производится как:

 (1.81)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - уставки срабатывания первых (вторых) ступеней земляных защит отходящих линий;  - коэффициент токораспределения, равный отношению тока нулевой последовательности, протекающего по стороне автотрансформатора, для которой выбирается уставка, к току нулевой последовательности защиты, с которой производится согласование, при КЗ в конце зоны действия этой ступени.

При нескольких отходящих линиях от шин данной стороны автотрансформатора согласование производится с защитой каждой линии в режимах, когда  имеет наибольшее значение. Из всех полученных по (1.81) значений тока срабатывания защиты в качестве расчетного принимается наибольшее.

Отстройка от тока неполнофазного режима линий или из-за цикла ОАПВ на смежных линиях производится как

 (1.82)

где  - коэффициент запаса по избирательности, принимается равным 1,3 при напряжении сети 110 – 220 кВ и 1,4-1,5 при напряжении 330 – 500 кВ;  - определяется расчетом по схемам замещения в соответствующем режиме.

При выполнении курсового проекта можно принять, что отстройка от цикла ОАПВ обеспечивается по времени срабатывания защиты, а ток неполнофазного режима принять приближенно равным  линии, работающей в неполнофазном режиме.

2. Ток срабатывания второй ступени защиты определяется аналогично (1.81) со вторыми (третьими) ступенями земляных защит смежных линий, проверяется по условию (1.82) и должен быть отстроен от тока небаланса на выходе фильтра токов нулевой последовательности при трехфазном КЗ на стороне НН автотрансформатора с учетом нагрузочного режима

 (1.83)

где  - коэффициент запаса по избирательности;  - коэффициент возврата реле (РТ-40 – 0,84 РНТ-560 – 0,6);  - коэффициент небаланса фильтра, принимается равным 0,05 при кратности тока КЗ равной 3, и 0,1 – при больших кратностях;  - ток в месте установки защиты при трехфазном КЗ (асинхронном ходе, качаниях) в расчетном режиме;  - ток нулевой последовательности, обусловленный возможной работой линий в неполнофазном режиме.

При выполнении учебного проекта можно принять, что отстройка от качаний, асинхронного хода и неполнофазного режима в цикле ОАПВ выполнена по времени (с).

3. Ток срабатывания третьей ступени защиты определяется аналогично (1.81) с третьими (четвертыми) ступенями земляных защит смежных линий и отстраивается по (1.83) от тока небаланса на выходе фильтра при трехфазном КЗ на стороне НН автотрансформатора.

4. Ток срабатывания ускоряемой ступени земляной защиты должен быть отстроен от броска намагничивающего тока автотрансформатора в режиме разновременного включения фаз выключателя.

5. Выдержка времени первой, второй и третьей ступеней защиты принимается на ступень селективности с больше выдержек времени тех защит, с которыми производится согласование.

6. Чувствительность защиты проверяется в минимальном режиме при однофазном металлическом КЗ

 (1.84)

Для первой и второй ступеней защит чувствительность () проверяется при КЗ на шинах в месте установки защиты (для защит 1, 2 – точка К1; для защит 3, 4 – точка К2, рисунок 1.7) при условии, что выбранные уставки срабатывания обеспечивают чувствительность земляных защит в сети смежного напряжения.

Для третьей ступени защиты чувствительность () проверяется при однофазных замыканиях на землю в конце смежных линий (для защит 1, 2 – точки К3, К4; для защит 3, 4 – точки К5, К6, рисунок 1.7).


  1.  Пример расчета защит понижающего трансформатора.
    1.  Исходные данные к расчету защит.

Требуется рассчитать защиту трехобмоточного трансформатора ТДЦТН-63000/220 (230±12%/38, 5±5%/11 кВ), Y/Y/Δ-11, , , , питающего от энергосистемы с параметрами ,  (сопротивления приведены к ).

Для составления схемы замещения (рисунок 2.1) вычисляются сопротивления трансформатора:

;

 

 

 

При расчетах токов КЗ для защит трансформаторов с РПН следует учесть изменение сопротивления за счет регулирования напряжения. Для трансформаторов 220 кВ приближенно можно принять:

;

отсюда ;

; ;

Ток КЗ на шинах среднего напряжения (точка К1, рисунок 2.1)

 

 

Ток КЗ на шинах НН (точка К2, рисунок 2.1)

 

 

  1.  Расчет продольной дифференциальной токовой защиты.

Предварительный расчет дифференциальной защиты и выбор типа реле.

1. Ток срабатывания защиты определяется по большему из двух расчетных условий (1.1) и (1.2):

а) отстройка от броска тока намагничивания

 

где

б) отстройка от тока небаланса, выполняется с учетом выражений (1.2) - (1.6):

 

Принимается

2. Предварительная проверка чувствительности производится по первичным токам при двухфазном КЗ на стороне НН (точка К4, рисунок 2.1):

 

3. Поскольку защита с реле типа РНТ не обеспечивает чувствительности, а расчетной является отстройка от тока небаланса, то следует применить реле типа ДЗТ-11, для которого ток срабатывания защиты выбирается по условиям:

а) отстройка по (1.1) от броска намагничивающего тока

 

б) отстройка по (1.2) от тока небаланса при КЗ на СН

 

в) отстройка по (1.2) от тока небаланса при КЗ на НН

 

Принимаем реле ДЗТ-11 с уставкой тормозной обмотки со стороны СН. Тогда отстройка по подп.3 б) будет обеспечена за счет торможения, а ток срабатывания защиты принимается по большему из условий 3 а) и 3 в): .

4. Определяется чувствительность защиты при КЗ на стороне НН при минимальном регулировании:

 

Это значение  несколько меньше нормируемого, однако, уже при номинальном коэффициенте трансформации трансформатора ток КЗ составит:

 

и требуемый коэффициент чувствительности обеспечивается

 

Поэтому защита с реле ДЗТ-11 может быть применена.

Выбор уставок реле ДЗТ.

1. Первичный и вторичный токи сторон трансформатора определяются по выражениям (1.9) и (1.10). Данные расчета приведены в таблице 1.1.

Из таблицы 1.1 следует, что в качестве основной следует взять сторону НН (11 кВ), имеющую больший вторичный номинальный ток.

2. Ток срабатывания реле для основной стороны определяется по выражению (1.11)

 

3. Расчетное число витков рабочей обмотки для основной стороны определяется по (1.12)

витков

Принимается витков, что соответствует фактическому току срабатывания реле .

4. Расчетные числа витков для других сторон трансформатора определяются по (1.13)

для стороны 220 кВ . Принимается ;

для стороны 35 кВ . Принимается .

5. Уточненный ток срабатывания защиты с учетом погрешности выравнивания находится по выражениям (1.2) – (1.6):

,

где .

Таблица 2.1. Расчет первичных и вторичных токов сторон трансформатора.

Обозначение параметров

I-ВН-230 кВ

II-СН-38,5 кВ

III-НН-11 кВ

, А

Схема соединения ТТ

треугольник

треугольник

Звезда

, А

6. Уточненный расчетный ток срабатывания реле определяется по (1.11)

Поскольку уточненный расчетный ток срабатывания реле (7А) меньше фактического (7,14А), то выбор рабочих витков закончен.

7. Расчетный ток небаланса защиты при КЗ на стороне СН, где предусмотрено торможение, с учетом погрешности выравнивания находится по выражениям (1.3) – (1.6)

 

где

8. Число витков тормозной обмотки находится по выражению (1.15)

 

Таким образом, к установке на реле принимаются следующие витки:

, ,  и .

9. Чувствительность защиты определяется приближенно по первичным токам при расчетном КЗ на стороне НН для случаев минимального и нормального регулирования трансформатора

 и

где  – фактический ток срабатывания защиты, определяется из выражения (1.11) по .

Поскольку коэффициент чувствительности защиты при нормальном регулировании напряжения практически соответствует нормируемому, а при минимальном регулировании достаточно высок, то защита с реле ДЗТ-11 рекомендуется к установке. Заметим, что включение тормозной обмотки на сумму вторичных токов сторон СН и НН позволяет выбрать ток срабатывания по условию 3 а) и обеспечить  во всех режимах. Уточнение числа витков реле предлагается произвести самостоятельно.

  1.  Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению.

В соответствии с п.1.3.1 подп.1 для трехобмоточных трансформаторов с односторонним питанием в качестве резервной защиты рекомендуется установка на стороне питания МТЗ с пуском или без пуска по напряжению.

1. Первоначально определяется ток срабатывания МТЗ без пуска по напряжению в соответствии с выражением (1.56)

 

2. Чувствительность защиты проверим по (1.57) при КЗ на шинах СН и НН в минимальных расчетных режимах (см. п.2.1)

и

Поскольку чувствительность МТЗ без пуска по напряжению оказывается недостаточной, применим блокировку по напряжению со сторон СН и НН трансформатора. В этом случае ток срабатывания защиты, определенный по уравнению (1.59), равен

а чувствительность защиты в тех же расчетных точках составит:

и

3. Напряжение срабатывания органа блокировки при симметричных КЗ определим приближенно по выражению (1.61)

4. Напряжение срабатывания органа блокировки при несимметричных КЗ определяется по (1.62)

5. Чувствительность блокирующих органов проверяется при КЗ на приемных сторонах трансформатора, куда и подключены блокирующие реле, т.е. , а

Тогда

Поскольку при КЗ на приемных сторонах трансформатора , то дифференциальные защиты шин на этих сторонах можно не устанавливать.

6. Ток срабатывания защиты от симметричного перегруза, действующей на сигнал, определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена защита, по выражению

7. Выдержки времени МТЗ согласуются с выдержками времени защит линий на сторонах СН и НН.


Задание на курсовую работу

 

Выполнить расчет продольной дифференциальной токовой защиты от всех видов замыканий на выводах и в обмотках сторон с заземленной нейтралью, а также от многофазных замыканий на выводах и в обмотках сторон с изолированной нейтралью.

Таблица 1

Номер варианта

Тип трансформатора

1

ТМТН-6300/110

2

ТДТН-10000/110

3

ТДТН-16000/110

4

ТДТН-25000/110

5

ТДТН-40000/110

6

ТДТН-63000/110

7

ТДТН-80000/110

8

ТДЦТН-80000/110

9

ТДТН-25000/220

10

ТДТН-40000/220

11

ТДТН-25000/220

12

АТДЦТН-63000/220/110

13

АТДЦТН- 125000/220/110

14

AT ДЦТН-200000/220/110

15

АТДЦТН-250000/220/110

16

ТРДНС-40000/330

17

ТРДЦН-63000/330

18

АТДЦТН-125000/330/110

19

АТДЦТН-200000/330/110

20

АТДЦТН-240000/330/220

21

ТРДЦН- 100000/220

22

ТРД-125000/220

24

ТРДЦН-160000/220

25

ТРДНС-40000/220

26

ТРДН-63000/220

27

ТРДЦН-63000/220

28

ТРДЦН-100000/220

29

ТДЦ-12500/110

30

ТДЦ-200000/110


Список литературы.

1. Дьяков А.Ф, Платонов В.В. Основы проектирования релейной защиты электоэнергетических систем. Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2000.

2. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 – 500 кВ. Схемы М.: Энергоиздат, 1985.

3. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13В. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ. Расчеты. М.6 Энергоиздат, 1985.

4. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоиздат, 1986.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2796. Определение момента инерции тела методом крутильных колебаний 54 KB
  Определение момента инерции тела методом крутильных колебаний. Цель работы: Изучить метод определения момента инерции тела сложной геометрической формы. Краткое теоретическое обоснование: Для определения моментов инерции тел, неоднородных по плот...
2797. Изучение простейшей электрической цепи переменного тока 90.5 KB
  Изучение простейшей электрической цепи переменного тока. Цель работы: Теоретическое и экспериментальное изучение простейшей электрической цепи. Краткое теоретическое обоснование: Мощность NИ развиваемая источником энергии Работа AИ совершае...
2798. Измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли при использовании тангенс − буссоли 74 KB
  Измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли при использовании тангенс. Измерить горизонтальную составляющую индукции B0 магнитного поля Земли г. Казани...
2799. Определение частоты тока с помощью струны 59.5 KB
  Определение частоты тока с помощью струны Цель работы. Осуществление механического резонанса, усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока. Краткое теоретическое обоснование: Натянутая струна совершает колебания, если...
2800. Проверка закона Малюса 78.5 KB
  Проверка закона Малюса Цель работы Изучить явление поляризации света, сопоставить результаты с теоретическим расчетом, показать справедливость закона Малюса. Краткое теоретическое обоснование: Если естественный свет проходит через два поляризующих п...
2801. Исследование свойств полупроводниковых светочувствительных сопротивлений 68.5 KB
  Исследование свойств полупроводниковых светочувствительных сопротивлений (фотосопротивлений) Цель работы Изучение световой и вольт–амперной характеристик, Вычисление интегральной чувствительности, удельной интегральной чувствит...
2802. Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей 28.37 KB
  Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей. Цель работы: Определение коэффициентов внутреннего трения моторного масла и глицерина методом Стокса. Краткое теоретическое обоснование: При движении вязкой жидкости между ее слоями, дви...
2803. Основные этапы решения задач на ЭВМ 45.5 KB
  Основные этапы решения задач на ЭВМ 1. Математическая формулировка задачи (формализация условий задачи). Любая задача подразумевает наличие входных данных, которые в процессе её решения преобразуются в выходные данные. На этапе формализации...
2804. Обобщённая структурная схема ЭВМ 37 KB
  Лекция 2 Обобщённая структурная схема ЭВМ Обобщённая структурная схема ЭВМ приведена на рисунке 1. ЦП – центральный процессор, сложная схема, выполняющая операции по преобразованию входных данных, хранящихся в ОЗУ, в выходные, хранящиеся...