Выбор и расчет защиты трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

На однотрансформаторной подстанции установлен двухобмоточный трансформатор Т1 с односторонним питанием. Трансформатор подключен к питающей линии напряжением 110 кВ через отделитель QR. Со стороны обмотки высшего напряжения установлен короткозамыкатель QN. Схема подстанции приведена на рис.1. Необходимо выбрать и рассчитать защиты трансформатора. В соответствии с расчетами составляются принципиальные схемы включения реле защит.

Рис.1. Схема однотрансформаторной понизительной подстанции.

Таблица 1 Исходные данные

- номинальное напряжение обмотки низшего напряжения (НН) трансформатора;

- максимальный ток, проходящий через защищаемый трансформатор при расчетном внешнем трехфазном металлическом коротком замыкании (КЗ) в максимальном режиме питающей системы;

- ток трехфазного КЗ на выводах обмотки НН в минимальном режиме источника питания.

- Предполагается, что у трансформатора типа ТРДН расщепленные обмотки низшего напряжения соединены параллельно.

- Номинальное напряжение обмотки высшего напряжения 115 кВ.

- Диапазон регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) -

- Группа соединения обмоток трансформатора - Y/-11 с глухозаземленной нейтралью.

- Трансформаторы тока установлены со сторон обмоток высшего и низшего напряжения.

- Защита трансформатора выполняется на переменном оперативном токе.

- На стороне низшего напряжения трансформатора установлен выключатель типа ВМП-10 с приводом ПП-61.

- Выдержки времени защит, установленных на отходящих линиях 10,5 кВ, не превышают 1 с.

- Значение коэффициентов, используемых при расчете защит трансформатора:

1. - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе КЗ.

2. - коэффициент однотипности трансформаторов тока.

3. - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, соответствующее установившемуся режиму КЗ.

4. - ступень селективности.

5. - коэффициент самозапуска заторможенных электродвигателей нагрузки.

- Чувствительность защиты от внешних КЗ оценить только к КЗ на шинах низшего напряжения (основное действие) в связи с тем, что оценить чувствительность к КЗ в конце линии 10,5 кВ (резервное действие) на представляется возможным, т. к. не задана длина линий.

Общая характеристика защищаемого трансформатора

1. Тип защищаемого трансформатора ТДН-10000/11, диапазон регулирования (РПН) ±12%, группа соединения обмоток трансформатора - Y/Д-11 с глухозаземленной нейтралью, питание односторонние.

2. Трансформатор подключен к питающей линии через отделитель QR; со стороны обмотки высшего напряжения установлен короткозамыкатель QN.

3. Подстанция однотрансформаторная, максимальная нагрузка трансформатора не задана.

4. Трансформаторы тока установлены со стороны обмоток высшего и низшего напряжений.

Назначение защит трансформатора

В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) на трансформаторах (автотрансформаторах) должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

- витковых замыканий в обмотках;

- токов в обмотках, обусловленных внешним КЗ;

- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

- понижения уровня масла.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений трансформатора предусматривается продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени (на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более).

От всех видов КЗ внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла устанавливается газовая защита (на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более).

Газовая защита действует на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.

От токов в обмотках, обусловленных внешним многофазным КЗ, предусматривается максимальная токовая защита (при недостаточной чувствительности - с комбинированным пуском по напряжению) с действием на отключение.

Для защиты от токов, обусловленных перегрузкой, устанавливается МТЗ с действием на сигнал.

Расчет дифференциальной токовой защиты трансформатора

Предварительно предполагается выполнение дифференциальной токовой защиты с использованием реле РНТ-565, учитывая большое распространение таких защит в эксплуатации.

Результаты расчета дифференциальной токовой защиты трансформатора, выполненного в соответствии с рекомендациями [2] приведены в таблице 2 и таблице 3.

Таблица 2 Подготовка исходных данных

Таблица 3 Расчет дифференциальной защиты трансформатора с реле РНТ-565

Рис. 2. Схема включения реле РНТ-565.

Расчет МТЗ трансформатора

МТЗ устанавливается со стороны выводов высшего напряжения трансформатора, выполняется двумя реле тока, присоединенными к ТТ, соединенным в треугольник. Такое выполнение МТЗ предотвращает неселективное действие при замыканиях на землю в сети 110-220 кВ в тех случаях, когда нейтраль трансформатора заземлена.

Расчет МТЗ приведен в таблице 4. Поскольку максимальный рабочий ток трансформатора не задан, в расчете принято .

Расчет защиты от перегрузки

Защита от перегрузки выполняется с помощью одного реле тока РТ-40, подключаемого вместе с реле тока максимальной токовой защиты к ТТ, установленным со стороны выводов высшего напряжения и реле времени. Защита действует на сигнал.

Расчет установок защиты от перегрузки приведен в таблице 5.

Принципиальная схема защиты трансформатора

Принципиальная схема защиты трансформатора, выполненная с использованием переменного оперативного тока, изображена на рис. 3 - 6.

Таблица 4 Расчет максимальной токовой защиты трансформатора

Таблица 5 Расчет защиты от перегрузки трансформатора

трансформатор реле защита перегрузка

Дифференциальная защита выполнена на реле с НТТ КА1 и КА2 типа РНТ-565. Реле установлены в двух фазах. На стороне 110 кВ ТТ соединены в треугольник, на стороне низшего напряжения - в неполную звезду.

Газовая защита выполнена с использованием реле типа РГТ-50 с действием на отключение и на сигнал.

Обмотки двух промежуточных насыщающихся трансформаторов тока ТАL1, ТАL2 реле времени РВМ-12 (реле на переменном оперативном токе) включаются во вторичные цепи трансформатора тока (рис. 4.)

Пуск реле времени осуществляется путем замыкания цепи микродвигателя М от контакторов реле защиты КА3, КА4, КV1 через выводы 9, 11 и 11, 13, причем правильная и надежная работа реле возможна при питании микродвигателя только от одного из насыщающихся трансформаторов ТАL1 или ТАL2.

Ток срабатывания реле РВМ-12 равен 2,5 А при последовательном соединении секций первичной обмотки насыщающегося трансформатора и 5 А при их параллельном соединении.

Защита от перегрузки выполнена с использованием реле тока КА5( РТ-40), установленного в одной фазе, и реле времени КТ2 (ЭВ-133). Защита действует на сигнал.

Для включения короткозамыкателя и отключения выключателя Q2 от дифференциальной защиты и МТЗ использованы схемы с дешунтированием. Дешунтирование осуществляется контактами промежуточного реле переменного тока КL2, КL3, КL4 (РП-341).

При действии газовой защиты включение короткозамыкателя и отключение выключателя осуществляется контактами промежуточного реле КL1 (РП-25) с использованием энергии, получаемой от трансформатора собственных нужд.

Отключение отделителя осуществляется с использованием энергии конденсаторов, предварительно заряженных через зарядное устройство УЗ от трансформатора собственных нужд.

Для исключения возможности отключения отделителя при включенном выключателе питающей линии предусмотрена блокировка, осуществляемая с помощью реле тока КА6 (РТ-40) и промежуточного реле КL5 (РП-252). Реле КА6 подключено к ТТ в цепи короткозамыкателя.

Рис. 3. Поясняющая схема.

Рис. 4. Схема реле времени РВМ-12.

Рис. 5. Принципиальные схемы цепей переменного тока защит трансформатора (с использованием реле РНТ-565).

Рис. 6. Принципиальные схемы цепей переменного напряжения (а) и сигнализации (б) защит трансформатора.

Список используемой литературы

1. «Правила устройства электроустановок. 7-е изд.: Все действующие разделы ПУЭ-7». 5-й выпуск, стер. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. - 512 с., ил.

2. «Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 - 500 кВ»: Расчеты. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 96 с.

3. Андреев В.А. «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В.А. Андреев». - 4-е изд. перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 2006. - 639 с.: ил.

4. Гусенков А.В., Коротков В.Ф. «Проектирование токовых защит понижающих трансформаторов напряжением 35-220 кВ: Методические указания к курсовой работе по релейной защите для студентов специальностей 140203.65, 140205.65, 140211.65». - Иваново, 2007. - 48 с.

Размещено на Allbest.ru