Худугуев В.И., Данеев В.В. Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов
Подождите немного. Документ загружается.
31
одностороннем питании трансформатора тормозная обмотка Т
включается в плечо защиты со стороны нагрузки (рис.9), что
позволяет исключить влияние магнитного торможения при КЗ
в зоне действия защиты.
Уставка защиты принимается только по условию
отстройки от бросков тока намагничивания трансформатора
НОМТРОТССЗ
IКI
.
*=
где К
ОТС
=1,5 (для ДЗТ);
I
СЗ
=1,5*80,3=120,5А
АIKI
ТАСЗСХCP
25,5
400*6,6
115*5,120*1
/* ===
η
243.3
25.5
18
.
>===
CP
МИНР
Ч
I
I
К
Чувствительность защиты с ДЗТ-11 обеспечивается. Числа
витков обмоток ДЗТ для выравнивания м.д.с. определяется
аналогично тому, как это выполнялось для защиты с РНТ:
05,1925,5/100/
26,6
=
=
==
CPCPРАСЧУРАСЧ
IFWW
Принимаем W
6,6
=W
У2
=19
0
2211
=
−
УВУВ
WIWI
9,2319*
78,2
5,3
*
2
1
2
1115
====
У
В
В
РАСЧУРАСЧ
W
I
I
WW
Принимаем W
115
=W
У1
=24
32
Рис.9. Распределение токов в цепях дифференциальной защиты с реле ДЗТ
при двухфазном КЗ со стороны 6,6кВ трансформатора.
АI
W
WW
I
МАКСК
РАСЧУ
УРАСЧУ
НБ
4850*
9,23
249,23
*
)3(
.
1
11
=
−
=
−
=
′′′
I
НБ
=85+136+4=225А
Согласно выражению (15) определяется число витков
тормозной обмотки
95,9
76,0*850
05,19*225*5,1
*
**
)3(
.
===
α
tgI
WIK
W
МАКСК
PНБОТС
T
На тормозной обмотке реле ДЗТ-11 могут быть установлены
числа витков: 1,3,5,7,9,11,13,18,24;
Принимается W
T
=11
33
Следовательно, для защиты выставляются следующие числа
витков: W
У1
=24; W
У2
=19; W
T
=11
8. Расчет дифференциальной защиты
автотрансформатора
Исходные данные: автотрансформатор АТДТН-32000/220 с
проходной мощностью S
ПРОХ
=32МВ*А, типовая мощность
автотрансформатора S
ТИП
составляет 50%, а мощность
обмотки 10кВ-37,5% его проходной мощности; U
ВН
=230кВ;
U
CH
=121kB; U
HH
=11kB; на стороне среднего напряжения
имеется РПН (5х2)%; схема соединения обмоток У/У/Д;
автотрансформатор запитан со стороны высшего напряжения
от энергосистемы с параметрами X
С.МАКС
=60 Ом, X
С.МИН
=90
Ом, сопротивление системы нулевой последовательности
X
С.О
=140 Ом (сопротивления приведены к базисному
напряжению U
Б
=230кВ)
U
KBH-CH
=11%; U
KBH-HH
=34%; U
KCH-HH
=21%;
U
KBH
=0,5(U
KBH-CH
+U
KBH-HH
-U
KCH-HH
)=0,5(11+34-21)=12%
U
KCH
=0,5(U
KBH-CH
+U
KCH-HH
-U
KBH-HH
)=0,5(11+21-34)=0%
U
KHH
=0,5(U
KBH-HH
+U
KCH-HH
-U
KBH-CH
)=0,5(34+21-11)=22%
Для составления схемы замещения вычисляются
сопротивления сторон автотрансформатора.
;200
32*100
230*12
*100
*
22
Ом
S
UU
X
ПРОХ
БKBH
B
===
X
C
=0;
Ом
S
UU
X
ПРОХ
БKHH
H
360
32*100
230*22
*100
*
22
===
34
Рис.10. а) Исходная схема; б) схема замещения прямой
(обратной) последовательности; в) схема замещения нулевой
последовательности.
Определяются вторичные токи в плечах защиты, результаты
сводятся в таблицу 2.
Таблица 2
Численные значения для стороны Наименование
величины
230кВ 121кВ 11кВ
Первичные токи
на сторонах
автотрансформа
тора,
соответствующи
е его проходной
мощности, А
Коэффициенты
4,80
230*3
32000
=
9,152
121*3
32000
=
1682
11*3
32000
=
35
трансформации
трансформаторо
в тока
Схемы
соединения
обмоток
трансформаторо
в тока
Вторичные токи
в плечах
защиты,
соответствующи
е проходной
мощности
автотрансформа
тора, А
150/5
Д
64,4
30
3*4,80
=
300/5
Д
41,4
60
3*9,152
=
2000/5
У
21,4
400
1*1682
=
Определяются первичные максимальные токи КЗ,
протекающие через автотрансформатор при внешних
повреждениях на шинах 110кВ и 10кВ.
А) повреждение на шинах 110кВ (точка К1)
А
ХX
U
I
ВМАКСС
Б
K
511
)20060(3
230000
)(3
.
)3(
110,1
=
+
=
+
=
б) повреждение на шинах 10кВ (точка К2)
А
ХХX
U
I
НВМАКСС
Б
K
214
)36020060(3
230
)(3
.
)3(
10,2
=
++
=
++
=
А. Предлагается использование дифференциальной защиты с
РНТ и определяются первичные токи небаланса без учета
составляющей
НБ
I
′′′
:
А) при повреждении на шинах 110кВ
36
)3(
110,1110
)3(
10,101.1.1.
***
ККАКНБКНБКНБ
IUEIККIII ∆+=
′′
+
′
=
,
где
∆U
110
=0,1 – половина диапазона регулирования напряжения на
стороне 110кВ;
I
НБ.К1
=1*1*0,1*511+0,1*511=102А
Б) при повреждении на шинах 10кВ
АEIККIII
КАКНБКНБКНБ
4,21214*1,0*1*10**
)3(
110,202.2.2.
==+=
′′
+
′
=
Определяется предварительно первичный ток срабатывания защиты:
1)
по условию отстройки от наибольшего тока небаланса на
стороне 110кВ
I
СЗ
=К
ОТС
*I
НБ.К1
=1,3*102=132,6А
2)
по условию отстройки от бросков тока намагничивания при
включении ненагруженного автотрансформатора под
напряжение
I
СЗ
=К
ОТС
*I
ТИП
,
где I
ТИП
– ток, соответствующий типовой мощности
автотрансформатора,
АUSI
ВНТИПТИП
2,40)230*3/(16000)*3/( ===
I
СЗ
=1,3*40,2=52,3А
Принимается I
СЗ
=132,6А
Ток срабатывания реле по основной стороне 220кВ
АI
СР
65,7
30
3*6,132
==
Проверяется чувствительность защиты в минимальном режиме
работы энергосистемы и следующих дополнительных условий:
1)
двухфазном КЗ на стороне 10кВ в точке КЧ;
2)
трехфазном замыкании на стороне 110кВ в точке К3;
3)
однофазном замыкании на стороне 110кВ в точке К3.
По условию 1)
А
ХХХ
U
I
НВМИНС
Б
КЧ
177
)36020090(2
230000
)(2
.
)2(
10,
=
++
=
++
=
Определяется ток в реле в соответствии с
токораспределением в цепях защиты (рис.11)
37
АII
ТАКЧМИНР
2,1030/177*
3
2
*5,1/*
3
2
*5,1
)2(
10,.
===
η
233,1
65,7
2,10
.
)2(
<===
СР
МИНР
Ч
I
I
К
При грубой оценке
234,1
6,132
177
)2(
10,
)2(
<===
СЗ
КЧ
Ч
I
I
К
По условию
1)
А
ХХ
U
I
ВМИНС
Б
К
458
)20090(3
230000
)(3
.
)3(
110,3
=
+
=
+
=
А
КI
I
ТА
СХК
МИНР
4,26
30
3*458
*
)3(
110,3
.
===
η
245,3
65,7
4,26
.
)3(
>===
СР
МИНР
Ч
I
I
К
Рис.11. Распределение токов в цепях дифференциальной
защиты при двухфазном КЗ со стороны 11кВ
автотрансформатора.
38
По условию
2)
)(2
*3
01
)1(
110,3
ΣΣ
+
=
ХХ
U
I
Б
К
,
где Х
Σ1
– суммарное сопротивление прямой
последовательности при КЗ в точке К3;
Х
Σ1
=Х
С.МИН
+ Х
В
=90+200=290 Ом;
Х
Σ0
– суммарное сопротивление нулевой
последовательности при КЗ в точке К3
Ом
ХХХ
ХХХ
Х
НВОС
НВОС
175
360200140
360*)200140(*)(
.
.
0
=
++
+
=
++
+
=
Σ
)1(
110,3К
I - полный ток однофазного КЗ в точке К3
АI
К
527
175290*2
230000*3
)1(
110,3
=
+
=
Ток однофазного КЗ, проходящий через первичные цепи
защиты
А
ХХХ
IХ
I
НВОС
КН
К
271
360200140
527*360
*
.
)1(
110,3
)1(
1,110,3
=
++
=
++
=
А
I
I
ТА
К
МИНР
03,9
30
271
)1(
1,110,3
.
===
η
218,1
65,7
03,9
.
)1(
<===
СР
МИНР
Ч
I
I
К
Чувствительность защиты с реле РНТ по условиям 1) и 3)
недостаточная.
Б. Рассматривается вариант дифференциальной защиты с реле
ДЗТ-11.
Ток срабатывания защиты принимается только по
условию отстройки от бросков тока намагничивания
I
СЗ
=К
ОТС
*I
ТИП
,
где К
ОТС
=1,5 (ДЗТ)
39
I
СЗ
=1,5*40,2=60,3А
АI
СР
48,3
30
3*3,60
==
При двухфазном КЗ на стороне 10кВ в точке КЧ
293,2
48,3
2,10
.
)2(
>===
СР
МИНР
Ч
I
I
К
При однофазном КЗ на стороне 110кВ в точке КЗ
259,2
48,3
03,9
.
)1(
>===
СР
МИНР
Ч
I
I
К
Чувствительность защиты с ДЗТ-11 обеспечивается.
Определяются числа витков обмоток ДЗТ-11.
Основная сторона 220кВ с вторичным током, равным 4,64А;
I
СР
=3,48А;
W
220,РАСЧ
=W
Р,РАСЧ
=F
СР
/I
СР
=100/3,48=28,7;
Принимается W
P
=W
220
=28, тогда I
СР
=100/28=3,57А
286,2
57,3
2,10
)2(
>==
Ч
К
253,2
57,3
03,9
)1(
>==
Ч
К
Сторона 110кВ.
5,29
41,4
64,4*28
*
.
.
,110,1
====
СНВ
ВНВP
РАСЧРАСЧУ
I
IW
WW
,
принимается W
У1
=W
110
=30;
Сторона 10кВ.
85,30
21,4
64,4*28
*
.
.
,10,2
====
ННВ
ВНВP
РАСЧРАСЧУ
I
IW
WW
принимается W
У2
=W
10
=31;
Уточнение токов небаланса:
А) сторона 110кВ
40
АI
W
WW
I
К
РАСЧУ
УРАСЧУ
КНБ
7,8511*
5,29
305,29
*
)3(
110.1
.1
1.1
1.
=
−
=
−
=
′′′
I
НБ.К1
=102+8,7=110,7А
Б) сторона 10кВ
АI
W
WW
I
К
РАСЧУ
УРАСЧУ
КНБ
1214*
85,30
3185,30
*
)3(
10.2
.2
2.2
2.
=
−
=
−
=
′′′
I
НБ.К2
=21,4+1=22,4А.
Выбирается место включения тормозной обмотки реле
ДЗТ-11
На трехобмоточных понижающих трансформаторах
(автотрансформаторах) с односторонним питанием
рекомендуется выбирать место включения тормозной обмотки
таким образом, чтобы определяющим для выбора тока
срабатывания было бы условие отстройки от броска тока
намагничивания. Для этого тормозная обмотка, как правило,
включается в плечо той стороны трансформатора, где внешнее
КЗ вызывает больший ток. Если же отстройка от тока
небаланса при КЗ на другой стороне требует увеличения тока
срабатывания защиты больше чем 1,5 I
НОМ.ТР
, рекомендуется
включить тормозную обмотку ДЗТ-11 на сумму токов плеч
защиты питаемых сторон.
В рассматриваемом примере тормозную обмотку
включаем в плечо 110кВ с наибольшим током небаланса
I
НБ.К1
=110,7А. При этом несрабатывание защиты при внешнем
повреждении на шинах 10кВ, когда торможение отсутствует,
обеспечивается выбором тока срабатывания, так же как и для
защиты с устройством РНТ
-I
СЗ
=К
ОТС
*I
НБ.К2
, где К
ОТС
=1,5 (ДЗТ), тогда
I
СЗ
=1,5*22,4=33,6А.