microbik.ru
  1 2 3 4 ... 7 8

5. Защита силового трансформатора

5.1 Защита трансформаторов от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах.

Для защиты от повреждений в обмотках и на выводах должны быть предусмотрены следующие виды защиты:

1) Продольная дифференциальная защита на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более. Дифференциальная защита может быть предусмотрена на трансформаторах меньшей мощности, но не менее 1МВА, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а МТЗ имеет выдержку времени более 0,5 с.

2) Токовая отсечка без выдержки времени, устанавливаемая со стороны питания и охватывающая часть обмотки трансформатора, если не предусматривается дифференциальная защита.

5.2 Продольная дифференциальная защита

Для защиты силовых трансформаторов с РПН как правило применяется реле ДЗТ-11 с насыщающимися трансформаторами тока (НТТ)

5.2.1 Определим первичные токи для всех обмоток защищаемого трансформатора соответствующие его номинальной мощности

Iн = Sн/(√3*Uн) (5.1)

Iвн = Sн/(√3*Uвн) = 25000/(√3*230) = 62,76 А

Iсн = Sн/(√3*Uсн) = 25000/(√3*38,5) = 374,9 А

Iнн = Sн/(√3*Uн) = 25000/(√3*11) = 1312 А

5.2.2 Выбираем из справочника типы трансформаторов тока (ТТ), их коэффициенты трансформации, схемы соединений для всех сторон защищаемого трансформатора и вносим данные в таблицу № 21

Таблица № 21 – паспортные данные трансформаторов тока для защиты

Сторона

Тип

Ктт

Схема тт

К(3)сх

ZН10, Ом

IТЕРМ,кА

tТЕРМ, с

iДИН, кА

ВН

ТВ-220-I

200/5



3

1,6

25

3




СН

ТОЛ-35-III

1000/5



3

2,0

49

3

125

НН

ТЛК-10

1500/5

Y

1

0,6

31,5

3

81


5.2.3 Определяем вторичные токи в плечах защиты:

IН2 = К(3)сх*Iн/КI, (5.2)

где К(3)сх- коэффициент схемы для симметричного режима.

_

IВН2 = √3*62,76/40 = 2,72 А

_

IСН2 = √3*374,9/200 = 3,24 А

IНН2 = 1*1312/300 = 4,37 А

5.2.4 Выбираем основную сторону защищаемого трансформатора. За основную принимаем сторону, которой соответствует наибольший из вторичных токов в плечах защиты.

IНН2 = 4,37А > 3,24 А > 2,72 А

Следовательно - основная сторона НН – 10 кВ.

5.2.5 Рассчитываем ток небаланса Iнб.расч как сумму составляющих:

Iнб.расч = I′нб.расч + I′′нб.расч + I′′′нб.расч (5.3)

I′нб.расч - составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформатора тока.

I′′нб.расч -составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжением защищаемого трансформатора

I′′′нб.расч - составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью установки на реле расчетных чисел витков уравнительных обмоток (для не основной стороны).

I′нб.расч = Капер*Кодн** I(3)к.макс (5.4)

I′′нб.расч = ∆U* * I(3)к.макс+∆U* * I(3)к.макс (5.5)

I′′′нб.расч = (IРАСЧ -IФАКТ)*I(3)IК.МАКС/ IРАСЧ +

+(IIРАСЧ -IIФАКТ)*I(3)IIК.МАКС/ IIРАСЧ, (5.6)

где Капер - коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при КЗ, которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе КЗ, для реле с НТТ может быть принят равным 1. Капер=1.

Кодн - коэффициент однотипности , принимается равным 1 если на всех сторонах трансформатора имеется не более одного выключателя. Кодн=1.

 - относительное значение тока намагничивания, при выборе трансформаторов тока, по кривым предельных кратностей принимается равным 0,1. = 0,1.

I(3)к.макс - периодическая составляющая тока, проходящего через трансформатор при расчетном внешнем трехфазном КЗ.

U* и ∆U* - относительные погрешности, обусловленные регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора. Рекомендуется принимать U* равным половине регулировочного диапазона на соответствующей стороне трансформатора в о.е.

I(3)к.макс и I(3)к.макс - периодические составляющие токов, проходящего через трансформатор при расчетном внешнем трехфазном КЗ на сторонах, где производится регулирование напряжение.

1РАСЧ и 1РАСЧ - расчетные числа витков обмоток реле для неосновных сторон.

IФАКТ и IIФАКТ – фактические (целые) числа витков обмоток реле неосновных сторон.

I(3)IК.МАКС и I(3)IIК.МАКС - периодическая составляющая тока, проходящего через трансформатор при расчетном внешнем трехфазном КЗ на сторонах, где используются соответственно числа витков IФАКТ и IIФАКТ .

В формуле (5.6) токи I(3)IК.МАКС и I(3)IIК.МАКС должны учитываться с их знаками, причем за положительные приняты направления токов к защищаемому трансформатору.

Так как числа витков 1РАСЧ и 1РАСЧ заранее не определены, вначале Iнб.расч

рассчитывается как сумма двух составляющих:

Iнб.расч = I′нб.расч+ I′′нб.расч (5.7)

U*ВН = 12*1% = 12% = 0,12 о.е.

U*СН = 2*2,5% = 5% = 0,05 о.е.

При КЗ на шинах 35кВ точка К2

U* = ∆U*ВН = 0,12

U* = ∆U*СН = 0,05

I(3)к.макс.вн = I(3)к.макс = I(3)к.макс = 984 А

Iнб.расч = I′нб.расч+I′′нб.расч = Капер*Кодн** I(3)к.макс+∆U* * I(3)к.макс+ +∆U* * I(3)к.макс = (Капер*Кодн* + ∆U* +∆U*)* I(3)к.макс.вн

Iнб.расч = (1*1*0,1 + 0,12+0,05)*984 = 266 А

При КЗ на шинах 10кВ точка К4

I(3)к.макс = 654 А

U* = ∆U*ВН = 0,12

U* = ∆U*НН = 0

I(3)к.макс.вн = I(3)к.макс = 654 А

Iнб.расч = I′нб.расч+I′′нб.расч = (Капер*Кодн* + ∆U*)* I(3)к.макс.вн

Iнб.расч = (1*1*0,1+ 0,12)*654=144 А

Тормозную обмотку включим на сумму токов плеч 10 и 35 кВ, так как это позволяет выбрать ток срабатывания защиты только по условию отстройки от броска тока намагничивания и исключить влияние тормозной обмотки реле при КЗ в зоне действия защиты.

5.2.6 Рассчитываем первичный ток срабатывания защиты Iсз

Отстройка от броска намагничивающего тока при включении трансформатора в холостом режиме или при восстановлении напряжения после отключения производится по выражению:

Iсз = Котс*Iн (5.8)

Iсз = 1,5*62,76 = 94,14А

5.2.7 Определяем ток срабатывания реле плеча 220 кВ неосновной стороны.

IICР.НЕОСН = Iсз*К(3)сх/КI (5.9)

К(3)сх - коэффициент схемы при трехфазном КЗ в таблице № 21

IICР.НЕОСН = 94,14*1,73/(200/5) = 4,07 А

5.2.8 Определяем расчетное число витков рабочей обмотки плеча 220кВ

1РАСЧ = Fср/IICР.НЕОСН, (5.10)
где Fср- магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания реле.

Принимаем равной 100А.

IРАСЧ = Fср/ IICР.НЕОСН = 100/4,07 = 24,57

Принимаем ближайшее меньшее число витков IФАКТ = 24 витка, которое может быть установлено на НТТ реле.

5.2.9 Определяем расчетное число витков уравнительной обмотки плеча 35кВ IIРАСЧ = IРАСЧ*IВН2/I2СН, (5.11)

IIРАСЧ = 24*2,72/3,24 = 20,15

Принимаем ближайшее меньшее число витков IIФАКТ = 20 витка,

которое может быть установлено на НТТ реле.

5.2.10 Определяем расчетное число витков уравнительной обмотки плеча 10кВ ОСН.РАСЧ = IРАСЧ*IВН2/I2НН, (5.12)

ОСН.РАСЧ = 24*2,72/4,37 = 14,93

Принимаем ближайшее целое число витков ОСН.ФАКТ = 15 витка,

которое может быть установлено на НТТ реле.

5.2.11 Определяем ток небаланса Iнб.расч

При КЗ на шинах 35кВ точка К2

IРАСЧ = 24,57 IФАКТ = 24

IIРАСЧ = 20,15 IIФАКТ = 20

I(3)к.макс.вн = I(3)IК.МАКС = - I(3)IIК.МАКС = 984 А

I′′′нб.расч =(IРАСЧ -IФАКТ)*I(3)IК.МАКС/IРАСЧ +(IIРАСЧ -IIФАКТ)*I(3)IIК.МАКС/IIРАСЧ=

=((IРАСЧ -IФАКТ)/IРАСЧ - (IIРАСЧ -IIФАКТ)/IIРАСЧ)* I(3)к.макс.вн =

=((24,57-24)/24 - (20,15-20)/20)*984 = 15,99А

Iнб = I′нб.расч+I′′нб.расч + I′′′нб.расч = 266 + 15,99 = 282 А

При КЗ на шинах 10 кВ точка К4

I(3)к.макс.вн = I(3)IК.МАКС = 654 А

I′′′нб.расч =(IРАСЧ -IФАКТ)*I(3)IК.МАКС/IРАСЧ = (24,57-24)*654/24 = 15,53А

Iнб = I′нб.расч+I′′нб.расч + I′′′нб.расч = 144 + 15,53 = 160 А

5.2.11 Определяем необходимое число витков тормозной обмотки НТТ реле

ТОРМ = Котс*Iнб*раб/(I(3)к.макс*tga), (5.13)

где раб - число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне, к которой присоединена тормозная обмотка реле. При этом учитывают принятое число витков, если рассматриваемая сторона является основной ОСН, и расчетное количество витков, если - неосновной РАСЧ

Котс = 1,5- коэффициент отстройки

tgа - тангенс угла наклона к оси абсцисс, проведенной из начала координат к характеристике срабатывания реле (тормозной), соответствующей минимальному торможению.

Для реле ДЗТ-11 принимаем tgа =0,75-0,8

При КЗ на стороне 35 кВ точка К2

ТОРМ > 1,5*282*20,15/(984*0,75) = 11,55

При КЗ на стороне 10 кВ точка К4

ТОРМ > 1,5*160*15/(654*0,75) =7,33

Принимаем ближайшее возможное большее число витков тормозной обмотки которое можно установить на реле. На тормозной обмотке ДЗТ-11 могут быть установлены следующие числа витков : 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24.

ТОРМ =13 витков

Определяем коэффициент чувствительности.

При КЗ на шинном мосту 10 кВ за трансформатором в зоне действия защиты

I(2)К4МИН ВН = 204 А

Кч = К(2)сх* I(2)К4МИН ВН(3)сх*Iсз = 2*204/1,73*94,12=2,5 › 2 = Кч.доп

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.


<< предыдущая страница   следующая страница >>