С учетом тока нагрузки защищаемого элемента, его рабочего напряжения вида РЗ выбирают тип ТТ и его номинальный коэффициент трансформации, после чего проводят проверку на термическую и динамическую стойкость. Выбранные таким образом ТТ проверяют на точность и надежность работы питающейся от них РЗ, исходя из следующих требований ПУЭ:

1). обеспечения точности работы измерительных органов РЗ при КЗ в расчетных точках электрической сети, выбираемых в зависимости от типа РЗ, при этом полная погрешность ТТ не должна превышать 10%;

2). предотвращения отказа срабатывания РЗ при наибольших значениях тока КЗ в начале участка, защищаемого РЗ, вследствие чрезмерного увеличения погрешности ТТ и искажения формы кривой вторичного тока, могущей вызвать вибрацию контактов у электромеханических реле, снижение чувствительности и быстродействия у полупроводниковых реле под влиянием высших гармоник;

3). ограничения напряжения во вторичных цепях ТТ и РЗ до допустимых значений при Iк мах.

Исходя, из сказанного выше выбираем трансформатор ТФЗМ 110 Б-IV У1 с коэффициентом трансформации 200/5.

2.3 Расчет тока срабатывания реле и тока отсечки

Ток срабатывания реле рассчитывается по формуле

Так как реле с током срабатывания 3,54 А отсутствует, выбираем ток срабатывания реле 3,5 А.

Рассчитаем Iсз, исходя из Iср = 3,5 А:

Iсз = 3,5 ? 40 = 140А

Время срабатывания защиты:

t = t + 0,5 = 0,5 + 0,5 = 1 сек,

где t - время срабатывания реле;

0,5 - время прохождения сигнала.

Iотс = kотс? Iкз = 1,2 ? 9,483 = 11,379 кА

Кратность отсечки реле:

Т.к. отсечки 81,28 у реле РТ-81/2 не бывает, принимаем отсечку 12.

Iотс = 180 ? 12 = 2160 А

Выбираем реле типа РТ-81/2 с уставкой 3,5 А, ток уставки 140 А, ток отсечки 2160 А, время срабатывания реле 1 секунда. В результате данные релейной защиты по линии 110 кВ следующие: Iуст=140А; t=1с; Iотс =2160А.

3. Дифференциальная защита

Дифференциальная защита, выполненная на принципе сравнения токов на входе и выходах, применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Защита абсолютно селективно реагирует на повреждения в обмотках, на выводах и в соединениях с выключателями, и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени. Зона действия дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) ограничивается местом установки трансформаторов тока, и включает в себя ошиновку СН, НН и присоединение ТСН, включенного на шинный мост НН. Ввиду ее сравнительной сложности, дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях (Л1):

- на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;

- на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;

- на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах высшего напряжения (кч < 2), а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 сек.

При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 3. Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 оснащены только максимальными токовыми защитами, то при повреждении на вводах низшего напряжения трансформатора, например в точке К, подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора. Дифференциальная зашита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются ТТ со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 3.

Рисунок 3 - Защита при параллельной работе трансформаторов

Если параллельно работающие трансформаторы T1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора T1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора.

Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 4 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.

При прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к. з. ток в реле равен:

При принятых выше условиях и пренебрегая током намагничивания трансформатора, который в нормальном режиме имеет малую величину, можно считать, что первичные токи равны II= III и, следовательно, вторичные токи I1 =I2.

Таким образом, если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к. з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует. Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рисунок 4 - Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора

Практически вследствие несовпадения характеристик трансформаторов тока вторичные токи не равны и поэтому в реле проходит ток небаланса, т. е.

Для того чтобы дифференциальная защита не подействовала от тока небаланса, ее ток срабатывания должен быть больше этого тока, т. е.:

При КЗ в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока направление токов III и I2 изменится на противоположное. При этом ток в реле станет равным:

или

Таким образом, при КЗ в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток КЗ, деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора.

4. Газовая защита трансформатора

Газовая защита - это защита от внутренних повреждений трансформатора, сопровождающихся выделением газа, понижением уровня масла в газовом реле, или интенсивным движением потока масла из бака трансформатора в расширитель. Для правильной работы ГЗ корпус трансформатора устанавливается с наклоном 1,5-2% в сторону расширителя. Газовое реле устанавливается в рассечку трубопровода от корпуса трансформатора к расширителю. Газовая защита абсолютно селективна и не реагирует на повреждения вне бака трансформатора. Газовая защита трансформатора выполняется двухступенчатой:

Первая ступень ГЗ срабатывает при не значительном выделении газа, или понижении уровня масла в газовом реле, и с выдержкой времени действует на сигнал.

Вторая ступень ГЗ срабатывает при значительном выделении газа, понижении уровня масла в газовом реле, или при интенсивном движении потока масла из бака трансформатора в расширитель, и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени.

Образующиеся при местном перегреве или при дуговом замыкании внутри бака трансформатора газы выталкивают масло из трубопровода и газового реле, а затем прорываются в расширитель, заполняя по пути газовое реле. При незначительном выделении газа, он через трубу заполняет верхнюю часть газового реле, а излишек проходит в расширитель. Таким образом, в газовом реле скапливается газ, который можно выпустить через кран, или набрать в специальную емкость и направить на анализ. Внутри объема, где скапливается газ, находится поплавок, который при появлении газа опускается и замыкает контакты, действующие на сигнал (сигнальный элемент газового реле). При срабатывании сигнализации, необходимо отключить трансформатор, взять пробы газа; состав газа, затем анализируется. Для отбора пробы газа реле оснащено специальным краном, а для наблюдения за количеством газа имеется специальное окно с делениями. Простейшим способом анализа является проверка газа на горючесть и цвет. Горючие газы образуются в масле под действием электрической дуги и свидетельствуют о ее появлении внутри бака трансформатора. Окрашивание газа происходит при горении твердой изоляции внутри трансформатора. Химический анализ дает более точные сведения о характере повреждения. Следует иметь в виду, что в газовом реле может оказаться и воздух, который был растворен в масле и начал выделяться после его нагрева. Инструкциями запрещается отбор газа на трансформаторе, находящемся под напряжением, из соображений безопасности - незначительное вначале повреждение может перерасти в большое повреждение с разрывом бака и пожаром, вследствие чего пострадает персонал, отбирающий пробу газа. Второй элемент (поплавок) газового реле расположен внутри реле прямо на пути потока масла из трубы в расширитель, он может опуститься под давлением масла при его выбросе или при заполнении реле газом. Для четкой работы при выбросе масла в современных реле поплавок дополнительно соединяется со специальной заслонкой.

Рисунок 5 - Газовое реле типа BF-80

Сверху на корпусе реле находятся кран для отбора проб газа и выпуска воздуха, и под защитным колпачком, - кнопка опробования исправности газового реле. Нажатие кнопки на % хода вызывает срабатывание сигнального контакта реле. Нажатие кнопки опробования до упора вызывает срабатывание отключающего контакта газового реле. Возврат реле происходит автоматически после освобождении кнопки опробования. Кнопку опробования ГЗ удобно использовать при опробовании работы короткозамыкателя и отделителя.

Выброс масла или выделение сразу большого объема газа происходит при серьезном повреждении внутри бака, поэтому, вторая ступень ГЗ действует на отключение без выдержки времени.

Отключающий элемент срабатывает также при отсутствии масла в газовом реле. Обычно это происходит при течи из бака, когда масло целиком ушло из расширителя и газового реле. Но существует и другая возможность: между газовым реле и расширителем имеется кран, перекрывающий выход масла из расширителя.

Если этот кран оставить в закрытом состоянии, то при понижении температуры масла в трансформаторе уровень его понизится и масло уйдет из газового реле. Трансформатор отключится. Поэтому оперативный персонал обязан проверить положение крана перед включением трансформатора.

Новый трансформатор должен включаться с введенным на отключение сигнальным поплавком газовой защиты, который может сработать и при начинающемся повреждении трансформатора, до короткого замыкания в нем.

При включении нового трансформатора по мере его нагрева происходит выделение воздуха, растворенного в масле. Он заполняет газовое реле и его необходимо время от времени выпускать. Выводить действие отключающего элемента на отключение до прекращения выделения воздуха не разрешается. Струйный элемент газовой защиты имеет уставку срабатывания по скорости масла (диаметр отверстия в заслонке).

Величина уставки определяется по заводской инструкции и может корректироваться в зависимости от состояния трансформатора. Дело в том, что бросок масла происходит не только при повреждении внутри трансформатора, но и при внешних коротких замыканиях.

При КЗ динамическим воздействием тока обмотки трансформатора сжимаются и посылают толчком масло в расширитель. Сжатию препятствуют клинья которые раскрепляют обмотку. Однако со временем клинья усыхают и деформируются, а витки обмотки получают возможность некоторого перемещения. При этом бросок масла становится сильнее и скорость потока масла увеличивается. В какой то степени срабатывания газовой защиты можно избежать путем загрубления уставки по скорости масла, если срабатывание газовой защиты происходит при толчке масла. Но лучше выполнить капитальный ремонт трансформатора с укреплением обмоток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе рассмотрены вопросы, связанные с выбором релейной защиты и автоматики для линий 6кВ и 110кв.

Произведенный расчет токов короткого замыкания в схеме электроснабжения помог правильно выбрать параметры защитной и коммутационной аппаратуры, оценить величину тока короткого замыкания и воздействие его на схему в различных ее точках.

Все принимаемые конструктивные решения были технически обоснованы теми или иными причинами и соответствуют требованиям нормативных документов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Адоньев, Н.М. Справочник по электротехническим аппаратам высокого напряжения / В.В. Афанасьев , И.М.Бортник. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.-544 с.

2. Беляева, Е. Н. Как рассчитать ток короткого замыкания /Е. Н. Беляева. - М.: Энергоиздат, 1983. - 136 с.

3. Васильев, А.А. Электрическая часть станций и подстанций / А.А. Васильев, И.П. Крючков. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 562 с.

4. Околович, М.Н. Проектирование электрических станций / М.Н. Околович. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 400 с.

5. Рокотян, С.С. Справочник по проектированию подстанций 35-500 кВ / С.С. Рокотян, Я. С.Самойлов. - М.: Энергоатомиздат, 1982.- 352 с.

6. Рожкова, Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций Л.Д. Рожкова, Л.К. Корнеева, Т.В. Чиркова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 448 с.

7. Руцкий, А.И. Электрические станции и подстанции / А.И. Руцкий. - Киев: Высшая шк., 1974. - 438 с.

8. Семчинов, А.М. Токопроводы промышленных предприятий / А.М. Семчинов. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 208 с.

9. Чунихин, А.А. Электрические аппараты высокого напряжения / А.А. Чунихин.- М.: Информэлектро, 1997. - 122 с., 211 с., 140 с.

Размещено на Allbest.ru