3. Робимо розрахунок для вибору типу реле захисту. Для цього спочатку визначимо первинний струм (на стороні ВН трансформатора) струм спрацьовування захисту.
Першою умовою вибору первинного струму спрацьовування захисту Iсз є відбудування від струму небалансу Iнб:
Icз ≥ КЗ *Iнб,
де Кз - коефіцієнт запасу. Для реле типу РНТ Кз=1,3, а для реле типу ДЗТ Кз=1,5. Орієнтуючись на початку на можливість застосування реле типу
РНТ , беремо Кз=1,3
Визначаємо струм небалансу:
Ка - коефіцієнт, що враховує перехідний режим струмів кз наявність аперіодичної частки). При наявність Нтт Ка=1
Кодн - коефіцієнт однотипності ТА. При різних типах ТА
Кодн=1
Е - припустима відносна погрішність ,Е=0,1
?Uрег - відносна погрішність, обумовлена регулюванням напруга. Приймається рівній половині повного сумарного діапазону регулювання (для трансформаторів ТДТНЕ ?Uри=0,16;
?Fвир - відносна погрішність від неточного вирівнювання струмів плечей захисту внаслідок неможливості точної установки на реле розрахункового числа витків. Тому що число витків поки ще невідомо те ?fвыр =0;
Iк макс. - максимальне значення струму к.з. (на стороні ВН трансформатора) при к.з. на стороні СН або НН.
Другою умовою вибору первинного струму спрацьовування захисту є відбудування від кидка струму намагнічування:
Котс - коефіцієнт відбудування захисту від кидків струму намагнічування. Для реле типу РНТ Котс=1,3 для реле типу ДЗТ Котс =1,5
Орієнтуючись на початку на можливість застосування реле типу РНТ, беремо Котс=1,3.
Iсз=1,3*125,5=163,1 А
Приймаємо за струм спрацьовування Iсз=1142А. По обраному струмі спрацьовування захисту Icз визначається можливість застосування реле типу РНТ. Для цього визначаємо коефіцієнт чутливості захисту Кчс при двофазному зовнішньому к.з.
Кч(2)=Iк(2)хв/Iсз,
Де: Iк мин(2) – значення мінімального струму двофазного к.з. наведеного до сторони ВН трансформатора.
Тому що Кч(2)=1,18<2, то реле типу РНТ використовувати не можна. Вибираємо реле типу ДЗТ-11
4. Визначаємо місце включення гальмової обмотки реле ДЗТ-11. Найкращим варіантом буде включити гальмову обмотку на суму струмів плечей захисту сторін СН і НН трансформатора.
За умовою , де =1,5
Icз=1,5*125.5=188,25 A
По найденому струму I визначається вторинний струм спрацьовування реле.
Iср=(Iсз/nт)*Кcх=(188,25/30)* =10,9А
5. Визначаємо число витків обмоток реле ДЗТ-11.
Число витків диференціальної (робочої) обмотки дорівнює:
Wg=Fср/Iср,
де Fср - магніторушійна (сила, необхідна для спрацьовування реле. Для ДЗТ-11 Fср=100 А*кручений;
Wg=100/10,9=9,17
(Приймаємо 9 витків)
Розрахункове число витків зрівняльних обмоток визначається з умови зрівноважування сил, що намагнічують, у реле, створюваних мінімальними струмами в диференціальній і зрівняльній обмотці, уважаючи одну з обмоток відключеної (НН), маємо
(Приймаємо 8 витків)
I2сн, I2вн - номінальні вторинні струми сторін ВН і НН трансформатора.
Витки гальмової обмотки в даному вираженні відсутній, тому що вони включаються таким чином, що не створюють струму в реле, а служать тільки для підмагнічування крайніх стрижнів муздрамтеатру, насичуючи їх і перешкоджаючи трансформації струму з робочої обмотки у вторинну. Уважаючи відключеної іншу обмотку (СН), умова рівноваги магнітних сил буде
(Приймаємо 14 витків)
Правильність вибору числа витків обмоток реле ДЗТ-11 може бути наведені за умовою:
Число витків обмотки.
де kз -коефіцієнт запасу, kз =1,5;
tg ? - тангенс кута нахилу до осі абсцис із дотичної, проведеної з початку координат до характеристики спрацьовування, що відповідає мінімальному гальмуванню. Для реле ДЗТ-11 tg ? =0,87;
Wразр - розрахункове число витків робочої обмотки. Wразр= Wg;
Iнб max - найбільший струм небалансу при трифазному к.з. на одній з сторін СН або НН трансформатора, обумовлений по вираженню з обліком ДFвир. Погрішність від неточного вирівнювання струмів плечей захисту, внаслідок неможливості точної установки на реле розрахункового числа зрівняльних обмоток, визначається для сторін ВН і НН трансформатора по вираженню:
,
де Wур расч, Wур вуст – розрахункове й прийняте до установки на реле число витків зрівняльних обмоток.
Для підстановки у формулу береться найбільше із двох отриманих значень Iнб max;
Ik max – максимальне значення зовнішнього струму к.з. на одній зі сторін СН або ВН трансформатора. У формулу підставляється значення Ik max відповідне к.з. на тій стороні трансформатора, для якої береться Iнб max.
;
;
.
6. Визначення коефіцієнта чутливості захисту при двофазному к.з.:
де I2к мін – значення мінімального струму двофазного к.з.;
nтвн – коефіцієнт трансформації з боку ВН трансформатора;
Wg - прийняте до установки число витків диференціальної обмотки;
Fср0 - магніторушійна сила спрацьовування реле типу ДЗТ-11 при відсутності гальмування, тобто береться початкова крапка гальмових характеристик реле, Fср0=100А*ВТ;
Кч2=(1345*9,17)/(30*100)=4,035.
Значення kч2 повинне бути більше або дорівнює 2, що й вийшло.
3. Максимальні струмові захисти трансформатора від зовнішніх коротких замикань
МТЗ на стороні ВН трансформатора. Струм спрацьовування МТЗ у загальному випадку визначається по вираженню:
Iсз= ,
де: Кз - коефіцієнт запасу, Кз =1,15 - 1,25;
Ксзп - коефіцієнт само запуску, що враховує збільшення струму
навантаження в режимі само запуску двигунів;
Кв - коефіцієнт повернення реле (для реле серії РТ - 40 Кв=0,85);
Iн max - максимальний струм навантаження.
Для МТЗ із боку ВН можна прийняти Ксзп=1, а Iн mаx визначити з урахуванням припустимого перевантаження трансформатора, тобто Iнmax=1,5*Iн (де Iн - номінальний струм трансформатора).
А,
А.
По знайденому первинному струмі спрацьовування IСЗ МТЗ визначаємо вторинний струм спрацьовування реле IСР і вибираємо тип реле
,
А.
Вибираємо реле типу РТ - 40/20
МТЗ із боку 110 кВ для підвищення чутливості доповнюється блокуванням (пуском) по напрузі.
Трансформатори напруги на підстанціях установлюються на шинах тягової й районної обмоток трансформатора. У зв'язку із цим напруги спрацьовування захисту по напрузі буде дорівнює:
,
де Uрmin – мінімальна робоча напруга на шинах, наприклад, тягової обмотці;
КЗ – коефіцієнт запасу, Кз=1,15 – 1,25;
Кв - коефіцієнт повернення (Кв=1,2 для реле типу РН - 50).
кВ
По знайденій первинній напрузі UСЗ визначаємо вторинна напруга спрацьовування реле UСР і вибираємо тип реле
,
де nн – коефіцієнт трансформації трансформатора напруги.
Вибираємо трансформатор напруги НКФ - 110-83В1
U1=110000/ В, U2=100/ В,
nн=U1/U2=110000/100=1100,
В.
Вибираємо реле РН - 53/200
Uсз = (Uрмин/(Кз*Кв))
Uрмин=27,5 кВ:
Uсз=27,5/1,2*1,2=19,09 кВ
Вибираємо тр-р напруги ЗНОМ-35-65
U1=27500 У, U2=100 У
nн=U1/U2=27500/100=275
Uср=19090/275=69 У
Вибираємо реле РН - 53/200
Чутливість МТЗ при наявності блокування мінімальної напруги не перевіряється.
Витримка часу МТЗ із боку ВН трансформатора tмтз вн повинна задовольняти умовам:
tмтз вн= tмтз сн+?t;
tмтз вн=tмтз нн+?t;
де tмтз нн, tмтз сн - витримки часу МТЗ уведень середньої й низької напруги;
?t - щабель витримки часу.
Витримка часу МТЗ уведення районної обмотки на відключення секційного вимикача шин районної обмотки tмтз св визначається по вираженню:
tмтз св=tфрп+?t,
а на відключення вимикача уведення районної обмотки:
tмтз рп=tмтз св+?t,
де tфрп - витримка часу фідерів районних споживачів.
tмтз св=0,7+0,4=1,1 з,
tмтз рп=1,1+0,4=1,5 з
Витримка часу МТЗ уведення 27,5 кВ трансформатора:
tмтз сн=tфкс+?t=0,5+0,4=0,9 c.
Тоді витримка часу з боку ВН:
tмтз вн =1,5+0,4=1,3 з,
tмтз вн =0,9+0,4=1,9 с.
Із двох значень витримок часу приймаємо найбільше, тобто tмтз вн =1,9 с. Вибираємо реле типу ЕВ - 122 (0,25 - 0,35)
Максимальний струмовий захист уведення 27,5 кВ трансформатора. Первинний струм цього захисту визначається на підставі вже описаних виражень, причому kсзп приймається рівним 1, Iнmax=2Iн (де Iн – номінальний струм тягової обмотки трансформатора).
А, тоді
А.
Далі визначаємо струм спрацьовування реле й вибираємо його тип. Потім визначимо чутливість МТЗ по мінімальному струмі двофазного к.з. на стороні 27,5 кВ трансформатора:
,
А
Вибираємо реле типу РТ - 40/20.
Значить для підвищення kч МТЗ доповнимо блокуванням по мінімальній напрузі.
,
.
Вибираємо тр-р напруги ЗНОМ-35-65:
U1н = 27500 У
U2н = 170 У
nТ = 161
Вибираємо тип реле РН - 53/200
Витримка часу МТЗ:
tмтз сн = tфкс+?t
t мтз. сн=0,5+0,4=0,9
Вибираємо реле типу ЕВ - 112(0,1 - 1,3)
Максимальний струм уведення районної обмотки трансформатора. Визначимо первинний струм спрацьовування
,
Iнмакс=2* Iн=2*375=750 А,
А.
Визначимо струм спрацьовування реле:
Вибираємо тип реле РТ - 40/50
Значить для підвищення kч МТЗ доповнимо блокуванням по мінімальній напрузі
Вибираємо трансформатор напруги НОМ-35-66, обмотки:
U1н = 35000 У
U2н = 100 У
nТ = 350
Вибираємо тип реле РН - 53/200
Витримка часу МТЗ уведення районної обмотки на відключення СВ шин
А на відключення вимикача уведення районної обмотки.
Вибираємо реле типу ЕВ - 122(0,25 - 3,5)
4. Максимальне спрямований захист
Первинний струм спрацьовування пускових реле цього захисту вибирається по вираженню:
,
де Iн - номінальний струм трансформатора на стороні ВН.
А
Вторинний струм спрацьовування реле визначиться по вираженню:
,
А.
Вибираємо реле типу РТ - 40/6
Обмотки напруги реле напрямку потужності одержують харчування від трансформаторів напруги, приєднаних до шин 27,5кВ. Реле напрямку потужності включається по 900 схемі.
5. Максимальні струмові захисти від ненормальних режимів
Захист від перевантаження трансформатора. Первинний струм спрацьовування захисту від перевантаження на стороні ВН трансформатора визначається по вираженню:
де kз – коефіцієнт запасу, kз=1,05.
Далі визначаємо вторинний струм спрацьовування реле й вибираємо тип фотополяриметра реле й реле часу, тому що захист діє на сигнал з витримкою часу 9 с.
,
.
Вибираємо реле РТ-40/10,ЕВ-132(0,5-9)
Захист включення трансформатора. Автоматичне включення трансформатора виробляється при його навантаженні , рівної 0,7Iн, тобто Icз оз=0,7 Iн.
Далі визначаємо вторинний струм спрацьовування реле й вибираємо його тип. Вибираємо також тип реле часу.
Вибираємо реле типу РТ-40/10,ЕВ-132(0,5-9).
6. Захист блокування віддільника
Блокування віддільника (ОД) повинна надійно (при Кч ) спрацьовувати при включенні коротко замикача (КЗ). Для цього необхідно знать однофазний струм к.з. на стороні 110 кВ підстанції в мінімальному режимі енергосистеми.
Його можна визначити по струму трифазного к.з. на стороні 110 кВ у режимі мінімуму енергосистеми на підставі співвідношення:
,
де - відповідно опору нульової й прямої послідовності до крапки к.з.
Уважаючи, що підстанція харчується по одно ланцюговим ЛЕП зі сталевим грозозахисним тросом, для яких , одержуємо:
,
А.
Тоді первинний струм спрацьовування блокування ОД визначиться по вираженню:
,
де kч – коефіцієнт чутливості, kч=2,5.
.
Вторинний струм спрацьовування реле блокування
,
де nT – коефіцієнт трансформації ТА типу ТШЛ-0,5, установлюваного в ланцюзі КЗ для харчування реле блокування. При одному первинному витку (шині) .
А
Вибираємо реле типу РТ-40/20
На закінчення необхідно зробити перевірку трансформаторів струму сторони ВН, до яких підключена МТЗ і диф. захисту трансформатора.
Відповідно до ПУЕ трансформатори струму, призначені для ланцюгів релейного захисту, повинні задовольняти трьом основним вимогам:
1) Забезпечувати точну роботу вимірювальних органів релейного захисту при к.з. у зоні її дії.
2) Забезпечувати надійну роботу вимірювальних органів при близьких к.з., коли форма кривої вторинного струму ТА може спотворюватися за рахунок глибокого насичення стали муздрамтеатру ТА.
3) Не мати неприпустимих перенапруг на вторинних обмотках ТА при близьких к.з.
Перша вимога вважається виконаним, якщо повна або фотополяриметр погрішність не перевищує 10% . У зв'язку із цим варто зробити перевірку ТА на 10% погрішність.
7. Перевірка трансформаторів струму на 10 % погрішність
Перевірка ТА може виконуватися в наступній послідовності:
1. Визначається гранична кратність k10 розрахункового струму стосовно первинного номінального струму трансформатора:
,
де тобто приймається рівним максимальному значенню струму к.з.
Цей струм визначається при к.з. на стороні ВН трансформатора безпосередньо за ТА за значенням Sкз max.
.
2. Визначається припустиме вторинне навантаження Т (Zн доп), при якій повна погрішність е Т не перевищує 10%.
Визначення виробляється по кривій граничної кратності ТА типу ТВТ-110, убудованих в уведення ВН трансформатора. Тому що однакові вторинні обмотки з'єднуються звичайно послідовно, те значення Zн доп варто подвоїти , тобто
.
3. Рівняється отримана по кривій граничних кратності величина
Zн доп з фактичним розрахунковим навантаженням ТА Zн расч. При визначенні Zн расч ураховується, що у вторинний ланцюг ТА з боку ВН трансформатора включені реле МТЗ і ДЗТ. Для трилінійної схеми, у которої ТА з'єднуються в трикутник, а реле - у зірку,
.
Опору сполучних проводів
де l - довжина кабелю від ТА до реле (у м), приймаємо l=30 м;
q - перетин жили кабелю(мм2), ;
питома провідність м/(Ом*мм2), для алюмінію ;
повний опір струму реле МТЗ
,
де S - споживана потужність реле, (ВА);
I - струм, при якому задана споживана потужність (5А).
Ом,
Ом.
Повний опір диференціального реле типу РНТ, ДЗТ приймається
Zрдз=0,1 Ом. Величина перехідного опору в контактах rпер у всіх випадках приймається рівної 0,1 Ом.
Якщо , то ТА працюють із повною погрішністю е < 10%. Якщо
, те для зниження погрішностей ТА можна перейти на більший коефіцієнт трансформації ТА. Однак при цьому необхідно буде перерахувати уставки захистів.
Отже, фактичне розрахункове навантаження ТА дорівнює
Ом.
Звідси треба, що ТА працює з повною погрішністю ? < 10%.
Список літератури
1. Вимоги ЕСКД до текстових документів. Методичні вказівки по виконанню контрольних робіт і курсових проектів для студентів всіх спеціальностей. Ч. 1. – К., 2000
2. Марквардт К.Г. Електропостачання електрифікованих залізниць: Підручник для вузів залізн. транспорту. - К., 2006
3. Фигурнов Е.П. Релейний захист пристроїв електропостачання залізниць. Підручник для вузів залізн. транспорту. – К., 2005
4. Довідник по електропостачанню залізниць. Т. 2 / Під. ред. К. Г. Марквардта. – К., 2005
5. Дисидентка И.К., Попов Б.И., Ерлих В. М. Довідник по експлуатації тягових підстанцій і постів секціонування. – К., 2006
6. Какуевицький Л.М., Смирнова Т.В. Довідник реле захисту й автоматики. – К., 1997
7. Прохорський А.А. Тягові трансформаторні підстанції. – К., 2003
8. Бородулін Б.М., Герман Л.А., Конденсаторні установки електрифікованих залізниць. – К., 2000
9. Герман Л.А. Електропостачання електричних залізниць. Поперечна й поздовжня ємнісна компенсація: Методичні вказівки. – К., 2003
Страницы: 1, 2
