Проектирование релейной защиты понижающих трансформаторов

    МТЗ стороны НН трансформатора, установленные  на ответвлениях к I  и II секциям шин 6-10 кВ, подключены к трансформаторам тока ТАЗ и ТА4 и выполнены двухфазными. Предназначены они для отключения КЗ на шинах 6-10 кВ и для резервирования отключения КЗ на элементах, присоединенных к этим шинам. С меньшей выдержкой времени защиты действуют на отключение выключателей ()2 и ()3, а с большей - на отключение всего трансформатора. Одновременно подается сигнал о срабатывании зашит.

    МТЗ стороны ВН трансформатора подключена к трансформаторам тока ТА2, соединенным в треугольник. Такое выполнение защиты предотвращает неселективное действие ее при замыканиях на землю в сети 110-220 кВ, когда нейтраль трансформатора заземлена. Предназначена она для резервирования отключения КЗ на шинах НН, а также для резервирования основных защит трансформатора. Защита действует на сигнал и на отключение всех выключателей трансформатора с выдержкой времени, равной большей выдержке времени МТЗ стороны НН трансформатора.

    Максимальные  токовые защиты от перегрузки установлены на стороне НН, подключены к трансформаторам тока ТАЗ и ТА4, выполнены с использованием тока одной фазы и одного токового реле типа РТ-40. Защиты действуют на сигнал с выдержкой времени при длительном превышении током нагрузки номинального тока трансформатора.

    На  двухобмоточных трансформаторах без расщепления вторичной обмотки или при параллельном соединении частей вторичной обмотки МТЗ от перегрузки устанавливается со стороны ВН и подключается к трансформаторам тока ТА2. 

    4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

    Схема на стороне высшего напряжения (данные из курсового проекта по ЭЧС) схема №110-5Н – «мостик с выключателем в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов».

    

    Рис.4.1 Схема подстанции  №10: а – параллельная  работа; б – раздельная  работа. 

    Схема замещения представлена на рис.5.2.

    Параметры схемы замещения приведены к  ступени 110 кВ.

Система:

    Е_с = 115/ = 66,4 (кВ);  x_с = 10 Ом.

ВЛ (данные из курсового проекта по ЭСС):

     ;   ;   ;

    x_тв = Ом;

    x_тн = Ом. 

Рис.4.2. Схема замещения электрической сети для расчета тока КЗ на стороне НН 

Рис. 4.3.  Схема замещения сети для расчета токов КЗ:

а –  при раздельной работе трансформаторов; б – при параллельной работе трансформаторов. 

    

        (4.1)

                                                                                

1. Раздельная работа трансформатора (рис. 4.2 а).

    Значение  тока КЗ в точке К1 в максимальном режиме системы:

    

     .

    Значение  тока КЗ в точке К1 в минимальном режиме работы системы (обрыв линии 1-8 рис.4.2):

    

     .

    Ток двухфазного КЗ в этом режиме:

     .

2. Параллельная работа трансформаторов (рис. 4.3 б).

    Суммарное значение тока внутреннего КЗ в точке  К1 в минимальном режиме системы (обрыв линии 1-8 рис 4.1):

    

     .

    Ток, протекающий через один трансформатор:

      А. 

    Ток двухфазного КЗ, протекающий через  каждый трансформатор:

     . 
 

5. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПОНИЖАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

5. 1. РАСЧЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА, ВЫПОЛНЕННОЙ НА РЕЛЕ СЕРИИ ДЗТ-11

    Определяем  первичные токи для всех сторон защищаемого  трансформатора, соответствующие его  номинальной мощности. По этим токам  определены соответствующие вторичные  токи в плечах защиты, учитывая коэффициент  трансформации трансформаторов  тока n_т и коэффициентов схемы k_сх. Расчеты представлены в табл. 5.1.1. 

Таблица. 5.1.1.

Расчет  первичных и вторичных токов  в плечах дифференциальной защиты

 
 

    В соответствии с принятыми правилами  тормозная обмотка включается на сумму токов трансформаторов  тока, установленных в цепи каждой из расщепленных обмоток низшего  напряжения.

    Минимальный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от броска намагничивающего тока при включении нагруженного трансформатора под напряжение:

     .

    Определим ток срабатывания реле на основной стороне, числа витков рабочей обмотки  БНТ для реле ДЗТ-11 для основной стороны 110 кВ и для не основной стороны 10 кВ исходя из значения минимального тока срабатывания защиты. Расчеты представлены в табл. 5.1.2. 
 
 
 

Таблица. 5.1.2

Число витков обмоток БНТ  и НТТ

 

    Ток срабатывания защиты для основной стороны:

     ,

    где k_сх = - коэффициент схемы для ∆ 110 кВ.

    Найдем  число витков тормозной обмотки:

    Для определения I_нб.рас расчетным является ток А внешнего трехфазного КЗ в точке К1 (рис. 5.3 а) в максимальном режиме системы и при раздельной работе трансформаторов. Результаты расчета представлены в таблице 6.1.3.

     ,    (5.1.1)                                                                                      

     ,     (5.1.2)                                                                                         

    где – коэффициент апериодичности , (БНТ отстраивают от апериодической составляющей Iкз); – коэффициент однотипности т.т. (так как трансформаторы тока разные); – относительная погрешность трансформаторов тока (т.т. выбираются по кривым 10% погрешности).

     А 
 

Таблица. 5.1.3

Число витков тормозной  обмотки БНТ

     ,          (5.1.3)                                                                                                

    где - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на защищаемом трансформаторе, равна половине суммарного диапазона регулирования на соответствующей стороне.

      А

                 (5.1.4)                                                                                   

      А

      А

                    (5.1.5)                                                                                  

    

    Определим чувствительность защиты при внутреннем двухфазном КЗ в точке К1 (рис 2.3 а) в минимальном режиме работы системы, когда торможение отсутствует.

                (5.1.6)                                                                                                           

     >1,5

    В соответствии с ПУЭ k_ч допускается не менее 1,5. Следовательно, рассмотренная защита может быть использована для защиты трансформатора, так как имеет достаточную чувствительность.

    Определяем  чувствительность защиты при КЗ в  защищаемой зоне, при наличии торможения, т.е. когда трансформаторы работают параллельно. Ток КЗ в этом режиме, приведенный к стороне ВН трансформатора, равен . Этот же ток, пересчитанный на сторону 10,5 кВ, равен

     .

    Ток через тормозную обмотку, которая  включена на сторону НН:

                (5.1.7)                                                                                                  

     .

    Определим намагничивающую силу торможения:

                    (5.1.8)                                                                                               

    

    По  рабочей обмотке реле протекает сумма токов с ТТ высокой стороны и ТТ с низкой стороны. Рабочая намагничивающая сила реле равна

     ,             (5.1.9)                                                                                     

     А,            (5.1.10)