10. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Распределительные сети 6-220 кВ промышленных предприятий обычно имеют простую; конфигурацию и выполняются, как правило, радиальными или магистральными. Силовые трансформаторы подстанций на стороне низшего напряжения обычно работают раздельно. Поэтому промышленные электросети и электроустановки для своей защиты от повреждений и анормальных режимов в большинстве случаев не требуют сложных устройств релейной защиты. Вместе с тем особенности технологических процессов и связанные с ними условия работы и электрические режимы электроприёмников и распределительных сетей могут предъявлять повышенные требования к быстродействию, чувствительности и селективности устройств релейной защиты, к их взаимодействию с сетевой автоматикой: автоматическим включением резервного питания (АВР), автоматическим повторным включением (АПВ), автоматической частотной разгрузкой (АЧР).
Исходными данными определено произвести расчёт релейной защиты трансформаторов ПГВ.
Согласно [3] для трансформаторов, устанавливаемых в сетях напряжением 6 кВ и выше, должны предусматриваться устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах, однофазных коротких замыканий в обмотке и на выводах, присоединённых к сети с глухозаземлённой нейтралью, витковых замыканий в обмотках, токов в обмотках при внешних КЗ и перегрузках, понижений уровня масла в маслонаполненных трансформаторах и в маслонаполненных вводах трансформаторов.
10.1 Защита от повреждений внутри кожуха и от понижений уровня
масла
Тип защиты — газовая, реагирующая на образование газов, сопровождающих повреждение внутри кожуха трансформатора, в отсеке переключателя отпаек устройства регулирования коэффициента трансформации (в отсеке РПН), а также действующая при чрезмерном понижении уровня масла. В качестве реле защиты в основном используются газовые реле. При наличии двух контактов газового реле защита действует в зависимости от интенсивности газообразования на сигнал или на отключение.
Типовыми схемами защиты предусматривается в соответствии с требованиями ПУЭ возможность перевода действия отключающего контакта газового реле (кроме реле отсека РПН) на сигнал и выполнения раздельной сигнализации от сигнального и отключающего контактов реле. Газовое реле отсека РПН должно действовать только на отключение.
При выполнении газовой защиты с действием на отключение принимаются меры для обеспечения надёжного отключения выключателей трансформатора при кратковременном замыкании соответствующего контакта газового реле.
Газовая защита установлена на трансформаторах ПГВ и на внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и более. Применяем реле типа РГУЗ-66.
Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена и с помощью реле давления, а защита от понижения уровня масла — реле уровня в расширителе трансформатора.
10.2 Защита от повреждений на выводах и от внутренних повреждений
трансформатора
Для этой цели будем использовать продольную дифференциальную токовую защиту, действующую без выдержки времени на отключение повреждённого трансформатора от неповреждённой части электрической системы с помощью выключателя. Данная защита осуществляется с применением реле тока, обладающих улучшенной отстройкой от бросков намагничивающего тока, переходных и установившихся токов небаланса. Согласно рекомендациям [3] будем использовать реле с торможением типа ДЗТ-11. Рассматриваемая защита с реле ДЗТ-11 выполняется так, чтобы при внутренних повреждениях трансформатора торможение было минимальным или совсем отсутствовало. Поэтому тормозная обмотка реле обычно подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне низшего напряжения трансформатора.
Произведём расчёт продольной дифференциальной токовой защиты трансформаторов ПГВ, выполненной с реле типа ДЗТ- 11.
Для этого сначала определим первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности:
(10.2.1)
где Sном — номинальная мощность защищаемого трансформатора, кВА;
Uном ср— номинальное напряжение соответствующей стороны, кВ.
Ток для высшей стороны напряжения:
А
для низшей стороны напряжения:
Применяем трансформаторы тока с nт вн=50/5 и nт нн.=1000/5. Схемы соединения трансформаторов тока следующие: на высшей стороне Δ , на низшей стороне — Y. Определим соответствующие вторичные токи в плечах защиты:
(10.2.2)
где Ксх — коэффициент схемы включения реле защиты, который согласно [3] для ВН равен , для НН – 1.
Тогда с использованием выражения (10.2.2):
А
А.
Первичный минимальный ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от броска тока намагничивания:
(10.2.3)
где Котс=1,5 –– коэффициент отстройки.
А.
Расчётный ток срабатывания реле, приведённый к стороне ВН:
А.
Расчётное число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны ВН:
(10.2.4)
где Fcp=100 — магнитодвижущая сила срабатывания реле, А.
А
Согласно условию WВН ≤WВН.pаcч принимаем число витков WВН=7, что соответствует минимальному току срабатывания защиты:
А
Расчётное число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны НН:
, (10.2.5)
Принимаем ближайшее к целое число, то .
Определим расчётное число витков тормозной обмотки, включаемых в плечо защиты со стороны НН:
, (10.2.6)
где e=0,1 — относительное значение полной погрешности трансформатора тока;
Δu — относительная погрешность, обусловленная РПН, принимается равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения;
a – угол наклона касательной к тормозной характеристике реле типа ДЗТ-11, tg a=0,75.
Для ТДН-1000/110 Δu=0,5·2·9·0,0178=0,16
Согласно стандартного ряда, приведённого в [3], принятое число витков тормозной обмотки для реле ДЗТ-11 wT=9.
Определим чувствительность защиты при металлическом КЗ в защищаемой зоне, когда торможение отсутствует. Для этого определим ток КЗ между двумя фазами на стороне НН трансформатора:
кА; .
Коэффициент чувствительности:
, (10.2.7)
,
что удовлетворяет условиям.
Определим чувствительность защиты при КЗ в защищаемой зоне, когда имеется торможение.
Вторичный ток, подводимый к рабочей обмотке реле:
(10.2.8)
А.
Вторичный ток, подводимый к тормозной обмотке:
А
Рабочая МДС реле:
, (10.2.9)
Н.
Тормозная МДС реле:
(10.2.10)
Н.
По характеристике срабатывания реле, приведённой в [10], графически определяем рабочую МДС срабатывания реле: Fc.p=102 Н. Тогда коэффициент чувствительности:
, (10.2.11)
, что удовлетворяет условиям.
10.3 Максимальная токовая защита
На стороне НН ток срабатывания защиты МТЗ–1:
, (10.3.1)
где К0=1,2 – коэффициент отстройки;
Кв=0,85 – коэффициент возврата реле РТ–40.
А.
На стороне ВН (110 кВ) ток срабатывания защиты МТЗ–2:
, (10.3.2)
А.
Ток срабатывания реле на стороне ВН:
, (10.3.3)
А.
Коэффициент чувствительности МТЗ–2
, (10.3.4)
, что удовлетворяет условию.
Ток срабатывания реле на стороне НН:
, (10.3.5)
А.
Коэффициент чувствительности в основной зоне:
, (10.3.6)
, что удовлетворяет условию.
Коэффициент чувствительности в резервной зоне:
, (10.3.7)
, что удовлетворяет условию.
Защита от перегрузки:
, (10.3.8)
А.
А.
10.4 Защита от токов внешних многофазных КЗ
Защита предназначена для отключения внешних многофазных КЗ при отказе защиты или выключателя смежного повреждённого элемента, а также для выполнения функций ближнего резервирования по отношению к основным защитам трансформатора (дифференциальной и газовой). В качестве защиты трансформатора от токов внешних КЗ используются:
1 токовые защиты шин секций распределительных устройств низшего и среднего напряжений, подключенных к соответствующим выводам трансформатора;
2 максимальная токовая защита с пуском напряжения, устанавливаемая на стороне высшего напряжения защищаемого трансформатора.
Защита, установленная на стороне ВН, выполняется на двухобмоточных трансформаторах с двумя, а на трёхобмоточных с тремя реле тока. Реле присоединяются ко вторичным обмоткам ТТ, соединённым, как правило, в треугольник.
Непосредственное включение реле защиты от токов внешних КЗ в токовые цепи дифференциальной защиты не допускается.
10.5 Защита от токов внешних замыканий на землю на стороне ВН
Защита предусматривается для трансформаторов с глухим заземлением нейтрали обмотки высшего напряжения при наличии присоединений синхронных электродвигателей в целях резервирования отключения замыканий на землю на шинах питающей подстанции и для ускорения отключения однофазного КЗ в питающей линии выключателями низшего напряжения трансформатора. Реле максимального тока защиты подключается к трансформатору тока, встроенному в нулевой вывод обмотки ВН трансформатора.
10.6 Защита от токов перегрузки
Согласно [3] на трансформаторах 400 кВА и более, подверженных перегрузкам, предусматривается максимальная токовая защита от токов перегрузки с действием на сигнал с выдержкой времени. Устанавливается на каждой части расщеплённой обмотки. Продолжительность срабатывания такой защиты должна быть выбрана примерно на 30% больше продолжительности пуска или самозапуска электродвигателей, получающих питание от защищаемого трансформатора, если эти процессы приводят к его перегрузке.
11. ЗАЩИТА ПОДСТАНЦИИ ОТ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
И ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ
Перенапряжения - это такие повышения напряжения, которые представляют опасность для изоляции электрических установок.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
