Упит А.Р., Банкин С.А. Релейная защита и автоматика в системах ЭПП

Подождите немного. Документ загружается.

4.4 Защита от перегрузки трансформатора

В соответствии с [1, п. 3.2.69] защита от перегрузки действует на сиг-

нал на подстанциях с дежурным персоналом и на разгрузку трансформато-

ра на подстанции без дежурного персонала. Во всех случаях защита от пе-

регрузки действует на включение системы охлаждения трансформатора.

ном

I ⋅= , (4.17)

где К

=1,2; К

= 0,85 [10].

4.5 Защита от однофазных замыканий на землю на стороне обмотки

с глухо заземленной нейтралью

Данная защита выполняется только для трехобмоточных трансформа-

торов с двухсторонним питанием [9]. Трансформаторы тока устанавлива-

ются в нейтрали трансформатора, если предусмотрен ЗОН, или реле вклю-

чаются на трехтрансформаторный фильтр токов нулевой последовательно-

сти. Схема токовых цепей защиты от замыкания на землю показана на ри-

сунке 16. У двухобмоточных трансформаторов защита от замыканий на

землю выполняется как вторая ступень МТЗ и реагирует на 3I

с пуском по

)III(I

CBA.з.с

++⋅=

(4.18)

Для расчетов по релейной защите ток срабатывания замыкания на

землю, в соответствии с [11, табл. 1-17], может быть принят 0,33 тока

трехфазного замыкания. Время срабатывания защиты устанавливается

на ∆t больше, чем предыдущая ступень токовой защиты.

Рисунок 16 - Схема токовых цепей защиты от замыканий на землю

Рисунок 17 - Схема для расчета уставок защиты трансформатора

4.6 Газовая защита трансформатора

Газовая защита выполняется на всех трансформаторах мощностью

1000 кВА и выше и на трансформаторах, отдельно установленных в поме-

щениях мощностью 630 кВА. Данная защита реагирует на внутренние по-

вреждения трансформатора, связанные с интенсивным газообразованием в

его баке. Газовое реле может работать как струйное реле при скорости по-

тока масла из бака в расширитель 1-1,5 м/с [4]. Защита выполняется на га-

зовом реле типа РГЧ-66. Верхний контакт реле действует на сигнал, а

нижний - на отключение трансформатора без выдержки времени на все

выключатели.

4.7 Пример расчета защит силового трансформатора на ГПН

Расчетная схема приведена на рисунке 17. Исходные данные для расчета:

- трансформатор типа ТДН-16000 - 110/6,3 кВ;

- номинальный ток на стороне 110 кВ - 80,4 А:

- номинальный ток на стороне 6,3 кВ -1470 А;

- трехфазный ТКЗ в точке К

от системы S

- 4100 А;

- трехфазный ТКЗ в точке К

от системы S

- 6620 А;

- результирующий трехфазный ТКЗ в точке К

- 10720 А;

- минимальный двухфазный ТКЗ в точке К

- 6620·0,866=5700 А;

- максимальный двухфазный ТКЗ в точке К

- 10720·0,866=9300 А;

- минимальный однофазный ТКЗ в точке К

- 6620/3-2200 А;

- максимальный однофазный ТКЗ в точке К

- 10720/3=3570 А;

- Х

К1

от системы S

= 16,21 Ом;

- Х

К1

от системы S

= 10 Ом;

- результирующее сопротивление в точке К

= 6,2 Ом;

- сопротивление трансформатора Х

ТР

= 86,6 Ом;

- ∆ U = ±15%;

- сопротивление в точке К

, приведенное к стороне 110 кВ = 92,8 Ом;

- сопротивление в точке К

, приведенное к стороне 6 кВ = 0,28 Ом;

- трехфазный ТКЗ в точке К

= 13000 А;

- двухфазный ТКЗ в точке К

= 11200 А;

- однофазный ТКЗ в точке К

, приведенный к стороне 110 кВ = 310 А;

- двухфазный ТКЗ в точке К

, приведенный к стороне 110 кВ = 620 А;

- трехфазный ТКЗ в точке К

, приведенный к стороне 110 кВ = 716 А;

- ток качания I

КАЧ

- 5000 А.

Среднее число отходящих линий от шин ГПП - 30. Средняя длина от-

ходящих линий - 1,7 км.

Однофазный ток КЗ в точке К

,LnU

)(

71306

⋅⋅

4.7.1 Токовая отсечка

Ток срабатывания отсечки отстраивается от I

(3)

за трансформатором

[4] I

с.з.

=К

н⋅

(3)

= 1,3⋅ 7816 = 931 А. Трансформаторы тока, встроенные в

силовой трансформатор типа ТВУ -110- 50У1, n

= 300/5 = 60. I

C.P.

= 931/60

= 15,51 А. Реле тока типа РТ-40/20. Время срабатывания защиты t

c.з.

= 0.

Токовая отсечка должна быть отстроена от броска тока намагничивания

с.з.

> 5 I

НОМ

= 5·80,4 = 402 < 931 А [4].

Схема отсечки принята в трехрелейном исполнении.

4.7.2 Максимальная токовая защита трансформатора

Защита выполняется со стороны питания на ТТ, установленных на

вводных выключателях 110 кВ, с тем, чтобы включить в зону ее действия

сам трансформатор, ошиновку и вывода трансформатора. Защита действу-

ет на два выключателя (110 кВ и 6 кВ). Защита выполняется по трехфазной

трехрелейной схеме [9].

МАКС.РАБЗН

.З.С

IКК

⋅⋅

Максимальный рабочий ток трансформатора определяется с учетом

возможной послеаварийной перегрузки I

РАБ.МАКС

=К

ПЕР.

⋅ I

НОМ

=1,4⋅ 80,4 = 112,6 А.

,,,

.з.с

400

850

61125221

⋅⋅

Ток срабатывания реле

5,155,1

4001

⋅

зссх

рс

IК

. Токовое реле

типа РТ-40/10. Время срабатывания МТЗ - t

мтз

= t

лин

∆

t = 1 с + 0,5 с = 1,5 с.

Реле времени типа ЭВ-215 с пределом регулирования времени 0,1 - 3 с [5].

Коэффициент чувствительности:

5,155,1

400

620

)2(

>===

зс

4.7.3 Максимальная токовая защита с пуском по минимальному

напряжению на стороне 6 кВ

Ток срабатывания МТЗ определяется по вышеприведенным формулам:

IКК

максрабзн

мтзср

5600

85,0

14705,23,1

⋅⋅

ТТ устанавливаются в ячейках вводных выключателей со стороны

шин. Тип ТТ ТПШЛ-10-У1, n

TТ

= 2000/5 = 400 [7].

;14

400

15600

КI

схзс

⋅

5,12

5600

11200

)2(

>===

зс

Минимальное рабочее напряжение с учетом пределов регулирования

(РПН) и U

мин

= 5100 В. Напряжение срабатывания реле:

минраб

510072,0

72,0

⋅

Максимальное напряжение в точке К

при КЗ:

IХ

макс

)(

максК

2113

⋅

Напряжение защиты при срабатывании реле 61В будет 3660 В.

Коэффициент чувствительности К

с.з.

К2макс

= 3660/2113=1,7>1,5.

Время срабатывания защиты t

с.з.

лэп.мтз

+ ∆ t = 0,5 + 0,5 = 1 с.

Реле тока выбирается типа РТ-40/20, реле времени ЭВ-215, реле на-

пряжения типа РН-54/160 [5]. Защита выполняется по двухфазной схеме.

ТТ собраны в неполную звезду. Коэффициент схемы равен 1.

4.7.4. Защита от замыканий на землю на стороне 110 кВ в сети

с глухо заземленной нейтралью

Ток срабатывания защиты равен I

с.з.

=0,33 (I

) или, учитывая дан-

ные [11, табл. 1-17], ток однофазного КЗ равен 716/3 = 240 А, тогда ток сра-

батывания защиты равен (16-86) [4].

с.з.

= K

(1)

= 1,3 0,25 240 = 78 А,

где К

=1,3;

- коэффициент распределения тока нулевой последовательности,

для данной схемы равен К

= 0,25 [4].

Ток срабатывания реле равен I

с.з.

= 78/60 = 1,3 А.

Коэффициент чувствительности:

5,13

2401

)1(

⋅

зс

сх

IК

Реле тока типа РТ-40/2, реле времени ЭВ-215, t

c.з.

= t

ст

+ ∆ t = 1,5 +

+ 0,5 = 2 с.

4.7.5 Защита от перегрузки

На подстанциях с постоянным дежурным персоналом защита от пере-

грузки работает на сигнал и на включение системы охлаждения трансфор-

матора.

А,

ном

.з.с

113480

850

=⋅=⋅=

Время срабатывания защиты t

с.з.

= t

2ст

+ ∆ t = 2 + 05 = 2,5 с.

Ток срабатывания реле:

IК

.з.ссх

.р.с

1131

⋅

Выбирается токовое реле типа РТ-40/2, реле времени ЭВ-215 [5].

4.7.6 Дифференциальная защита трансформатора

В соответствии с требованиями [10] все расчеты дифференциальной

защиты сводятся в таблицу.

Таблица 4.1

Наименование величины

Обозначение

и метод

определения

Числовое значение

Обмотки трансформатора

110 кВ 6кВ

Первичный ток на сторонах

защищаемого трансформа-

тора, соответств. его ном.

мощности

ном

⋅

А4,80

1153

16000

⋅

А1470

3,63

16000

⋅

Схема соединения ТТ

∆

Коэфф. тр-ции ТТ

200/5=40 2000/5=400

Вторичный ток в плечах

защиты, соответствую-

щий ном. мощности

трансформатора

схном

ном

КI

⋅

А47,3

34,80

⋅

А67,3

400

1470

Ток срабатывания защи-

ты, отстроенный от на-

магничивающего тока

номнзс

IКI ⋅=

А5,1094,803,1 =⋅

Ток сраб. защиты от-

страивается от тока неба-

ланса без учета I'''

)3(

)(

IUf ⋅∆+

А186

716)16,01,0(

⋅+

Принятый ток срабатывания

186 А

Принятое к исполнению реле ДЗТ-11 100AW

Таблица 4.2

Наименование величины Обозначение

и метод

определения

Числовое значение

1 2 3

Ток срабатывания на основ-

ной стороне, А

CXЗС

оснCP

⋅

A04,8

3186

⋅

Число витков НТТ обмотки

реле для основной стороны

расчетное

предварительно принятое

..ocнCP

СP

расч

W =

ОСН

= W

1УР

100/8,04 = 12,4 витка

12 витков

Число витков НТТ обмотки

реле для неосновной стороны

расчетное

предварительно принятое

восн

ОСНрас

1рас

= W

2vр

12⋅

8911

473

= витка

12 витков

Составляющая первичного

тока небаланса, обуслов-

ленная округлением числа

витков

)3(

рас

УРрас

НБ

III

I ⋅

−

A62,6

89,11

11,0

Первичный ток небаланса с

учетом I

нб.расч

+ I

III

186 + 6,62 = 192,62A

Ток срабатывания защиты

на основной стороне

⋅

ocn

TTср

A68,192

312

40100

⋅

Окончательно принятое

число витков

1УР

2УР

Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле [10]

223

68192

620

>=== ,

.з.ср

мин.к

)(

4.7.7 Защита трансформатора от замыканий на землю на стороне 6 кВ

В силу того, что трансформатор питает сильно разветвленную кабель-

ную сеть с нескомпенсированными емкостными токами замыканий на зем-

лю, в сети 6 кВ устанавливается резервная защита от однофазных замыка-

ний. В настоящее время ячейки КРУ поставляются с тремя ТТ на вводном

и секционном выключателях, это позволяет выполнить защиту на трех-

трансформаторном фильтре токов нулевой последовательности. Защита

реагирует на сумму фазных токов 3I

. Защита работает на сигнал с вы-

держкой времени 9 с [4].

А,

ЛЭПсети

.з.с

219

326

⋅

Выбираем реле тока типа PT-40/20; реле времени ЭВ-245 [5].

Рисунок 18 - Токовые цепи защиты трансформатора

Рисунок 19 - Схема оперативных цепей защиты трансформатора

От трансформатора напряжения 6-10 кВ

Рисунок 21 - Схема цепей сигнализации защит трансформатора

Рисунок 20 - Схема цепей напряжения защиты трансформатора