Відповідно до ПУЕ для ліній у мережах 110-500 кВ з ефективно заземленої нейтралю повинні бути передбачені пристрої РЗ від багатофазних замикань і від замикань на землю. Для цього використовується:
– на одиночних лініях з однобічним живленням від багатофазних замикань варто встановлювати східчасті токові захисти.
1–а ступінь – струмова відсічка. Виконується без витримки часу. Діє при КЗ на лініях і резервує частину обмоток трансформатора.
2–а ступінь – МСЗ з витримкою часу. Діє при КЗ на лініях, замиканні обмоток трансформатора на стороні ВН.
Від замикань на землю повинна бути передбачений ступінчатий токовий спрямований або неспрямований захист нульової послідовності .
Захист повинен бути встановлений тільки з тих сторін, відкіля може бути подане живлення.
Даний захист складається з наступних ступіней:
1–а ступінь – спрямована або неспрямована струмова відсічка;
2–а ступінь – МСЗ нульової послідовності.
На підставі вище викладеного складаємо структурну схему захистів, що приведена на рис 3.1. шихтованими лініями зазначено на відключення яких вимикачів діє захист.
Рисунок 3.1 – Схема роботи захисту
4 Розрахунок уставок, вибір типів реле та з’ясування типів захисту
4.1 Розрахунок подовжнього диференціального захисту трансформатора
Диференціальні захисти силових трансформаторів виконують в основному на реле серії РНТ і ДЗТ. Розрахунок захисту складається у визначенні струмів спрацьовування захисту і реле, числа витків обмоток реле і коефіцієнта чутливості.
Первинний струм спрацьовування захисту з реле РНТ-565 вибирають за умовами відбудування від кидка струму намагнічування при включенні ненавантаженого трансформатора під напругу і максимальний струм небалансу при перехідних режимах зовнішніх КЗ. Диференціальний захист, струм спрацьовування якого обраний за умовою відбудування від струму небалансу, найчастіше виявляється грубим і малоефективним. Тому для захисту трансформаторів напругою 110 кВ і вище доцільніше застосовувати реле серії ДЗТ, що завдяки наявності гальмової обмотки забезпечує неспрацьовування захисту від струмів небалансу при зовнішніх КЗ.
Порядок розрахунку.
Знаходимо первинний струм на сторонах трансформатора, що захищається, відповідно його номінальній потужності
Коефіцієнт схеми з'єднання трансформаторів струму на високій стороні
а на низькій стороні –
Прийняті коефіцієнти трансформації трансформаторів струму
.
Визначимо вторинні струми в плечах захисту, що відповідають номінальній потужності трансформатора
Тому що = 4,56 А >= 2,88 А, то вища сторона є основною стороною.
Визначаємо первинний струм спрацьовування захисту з умови відбудування від кидка струму намагнічування
Знаходимо розрахунковий струм спрацьовування реле, приведений до основної сто рони ВН.
Для розрахунку числа витків гальмової обмотки реле визначимо струм небалансу
де - складова, обумовлена різницею намагнічуючих струмів трансформаторів в плечах захисту;
- складова, обумовлена наявністю РПН у трансформаторів;
- складова, обумовлена відмінністю числа розрахункових і прийнятих витків реле на неосновній стороні.
де =1 — коефіцієнт однотипності трансформаторів струму;
- коефіцієнт, що враховує перехідний режим;
=0,1 - відносне значення повної похибки трансформатора струму:
- періодична складова струму при розрахунковому зовнішньому трифазному КЗ.
По параметрах схеми заміщення елементів мережі визначаємо максимальний струм короткого замикання при КЗ усередині трансформатора (т. Кз на рис.4.1).
|
Рисунок 4.1 - Розрахункова схема заміщення |
,
де - опір обмотки вищої напруги трансформатора в максимальному режимі.
Визначаємо опір системи
Ом; Ом.
Визначаємо опір живильних ліній
Ом
Розрахуємо опір трансформатору в максимальному режимі
Ом
Тут - ступінь регулювання трансформатора в максимальному режимі (РПН : 12* 1 %;=0,12).
А.
Розрахуємо мінімальний струм короткого замикання при КЗ усередині трансформатора.
де - опір трансформатора в мінімальному режимі.
Ом
А
Струм двофазного короткого замикання в мінімальному режимі буде дорівнювати
А
Тоді
А.
де ,- коефіцієнти потокорозподілу рівні відношенню складових струмів розрахункового зовнішнього КЗ, що проходять на стороні, де провадиться регулювання напру пі, до струму на стороні, де розглядається КЗ;
,- відносні погрішності, обумовлені регулюванням напруги і прийняті рівними половині діапазону регулювання.
А.
Визначимо число витків робочої обмотки реле, що включаються в плече захисту з боку ВН
де = 100 А*В - мінімальна МДС спрацьовування захисту. Приймаємо число витків на основній стороні - 15 витків.
Визначаємо число витків робочої обмотки реле, що включаються в плече захисту боку НН:
Розрахункове
Приймаємо = 24 витків.
Визначаємо повний струм небалансу з обліком третьої складової
Розрахуємо число витків гальмової обмотки реле, що включаються в плече захисту з боку низької напруги:
де =0,1 - відносне значення повної погрішності трансформаторів струму;
= 0,12 - відносна погрішність, обумовлена РПН, приймається рівній полонині сумарного діапазону регулювання напруги;
- кут нахилу дотичної до гальмової характеристики реле, що відповідає мінімальному гальмуванню для реле типу ДЗТ-1 =0,87.
витка
Приймаємо = 10 витків.
Визначимо коефіцієнт чутливості диференціального захисту трансформатора
Таким чином, чутливість захисту достатня.
4.2 Розрахунок максимального струмового захисту трансформатора
На стороні вищої напруги трансформатора передбачається установка максимальною струмового захисту (МСЗ) з витримкою часу.
Максимальний робочий струм трансформатору з сторони вищої напруги буде дорівнювати
А
Струм спрацьовування захисту буде дорівнювати
А
де кн - коефіцієнт надійності;
ке - коефіцієнт повернення реле.
Струм спрацьовування реле
А
де - коефіцієнт схеми з'єднання трансформаторів струму.
Приймаємо до установки реле типу РТ-40/6 з межами струму спрацьовування 1,5-6 А.
Визначаємо коефіцієнт чутливості захисту
Напруга спрацьовування фільтра – реле зворотної послідовності:
кВ;
В.
Напруга спрацьовування мінімального реле напруги визначається з умови забезпечення повернення реле після відключення КЗ.
де Umin – мінімальна остаточна напруга у місці установки ТН, від якого
живляться реле;
Кн – коефіцієнт надійності (Кн=1,11,2);
Кв – коефіцієнт повернення реле (Кв=1,2).
кВ.
Вибираємо ТН /3/ типу НКФ–220 –58У1.
Напруга спрацьовування реле, підключеного через вимірювальний ТН
В.
Час спрацьовування МСЗ вибираємо за умовою забезпечення селективності: tс.з.=1,5 с.
Вибираємо реле часу РВ – 123 з уставками 0,25 – 3,5 сек.
Чутливість захисту достатня.
Час спрацьовування МСЗ на стороні вищої напруги трансформатора буде дорівнювати:
4.3 Розрахунок захисту трансформатора від перевантаження
Струм спрацьовування захисту від перевантаження можна визначити по вираженню
де кн =1,05 - коефіцієнт надійності;
кв = 0,85 - коефіцієнт повернення;
Струм спрацьовування реле
Захист виконується на реле РТ-40/6 з межами струму спрацьовування 1,5-6 А.
4.4 Газовий захист трансформатора
Силові трансформатори мають газовий захист, що реагує на усі види внутрішніх ушкоджень трансформатора, а також дає сигнал при витоку олії з баку.
При коротких замиканнях у трансформаторі розкладається олія й ізоляційні матеріали. Гази, що утворяться, спрямовуються в розширник. Інтенсивне виділення газу викликай рух олії і пускає в хід газові реле, що встановлюються на патрубку, що з'єднує бак трансформатора і розширника. Промисловість випускає реле типу РГ-22 із двома поплавцями і ртутними контакторами, а також реле типу РГ-43.
При короткому замиканні виникає рух олії і захист без витримки часу відключає вимикач.
Після ремонту трансформатора, долівки олії, а також включення в роботу нового трансформатора, газовий захист включається з дією тільки на сигнал (два-три дня). У противному випадку повітря, що виділяється з олії;, може викликати помилкове відключенні: трансформатора.
5 Захист лінії
Для ліній 220 кВ з ефективно заземленою нейтралью повинні бути передбачені пристрої релейного захисту від багатофазних замикань і від замикань на землю. На одиночних лініях з однобічним живленням установлюються двоступінчасті токові захисти. Від замикані, на землю передбачається степеневий струмовий спрямований захист нульової послідовності.
5.1 Розрахунок струмової відсічки лінії
Струм спрацьовування струмової відсічки лінії, що живить трансформатори, повинний бути відбудований від кидка струму намагнічування трансформаторів по вираженню
і від КЗ на шинах низької напруги трансформаторів по вираженню
де Квід - коефіцієнт відбудування, прийнятий рівним 4-5 при миттєвому
спрацьовуванні захисту;
- сумарний номінальний струм трансформаторів, що живляться від лінії, що захищається;
Кн - коефіцієнт, прийнятий рівним 1,5-1,6 для захисту з реле РТ-40 [3].
- найбільший зі струмів, що проходять у місці установки захисту при трифазних КЗ за трансформаторами у максимальному режимі системи.
А
А
А
Приймаємо струм спрацьовування відсічення 1С_О = 241,5 А. Струм спрацьовування реле відсічки
А
Напруга спрацьовування фільтр – реле вибирається з умови забезпечення відстройки від напруги небалансу фільтра в нормальному режимі
кВ.
