150182 (Выбор и расчет устройств релейной защиты), страница 2

(5)

где I_{нб ТТ} – составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью ТТ;

I_{нб рег} – составляющая тока небаланса, вызванная регулированием напряжения на трансформаторе;

(6)

где: К_одн – коэффициент однотипности ТТ (К_одн=1 при разных типах ТТ);

К_а – коэффициент, учитывающий увеличение тока КЗ из-за наличия в нём апериодической составляющей (К_а=1);

=0,1 – допустимая погрешность трансформаторов тока;

I_{КЗ ВН max} – максимальное значение тока трехфазного КЗ на выводах силового трансформатора со стороны противоположной питанию.

(7)

здесь – максимальное значение изменения коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании (без РПН =4%).

3) Ток срабатывания защиты выбирается из двух условий:

– отстройки от максимального тока небаланса:

,

где

– отстройки от номинального тока (обрыв провода во вторичной цепи):

Принимаем большее значение тока срабатывания защиты, т.е. I_с.з.=314,86 А.

Чувствительность защиты проверяем по предварительной формуле:

(8)

4) Определение числа витков быстро насыщающегося трансформатора (БНТ).

Определяем ток срабатывания реле (ВН);

(9)

Определим сколько витков должен встретить на своём пути этот ток чтобы реле находилось на грани срабатывания (реле срабатывает если намагничивающая сила составит 100 А×витков):

; (10)

Принимаем ближайшее меньшее

, (11)

где - вторичный ток в плече защиты (ВН);

- вторичный ток в плече защиты (НН).

Принимаем ближайшее целое

Поскольку принятое число витков не соответствует расчётному у нас появляется третья составляющая тока небаланса:

Проверим выполнение условия:

А

А

- условие выполняется.

5) Окончательная проверка по чувствительности:

(12)

Принимаем к установке реле типа РНТ 565.

6) Установка витков на коммутаторе реле.

Рисунок 5-поясняющий рисунок

4.2 Максимальная токовая защита трансформатора

На трансформаторах наряду с защитами, действующими при повреждении в трансформаторе и его соединениях, предусматриваются резервные защиты для действия при внешних коротких замыканиях в случае отказа защит или выключателей смежных элементов. Одновременно они являются основными защитами шин, на которые работает трансформатор, если на шинах отсутствует собственная защита. В качестве защит от внешних коротких замыканий применяются токовые защиты с выдержкой времени с включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. Эти защиты реагируют и на внутренние короткие замыкания, поэтому могут использоваться как резервные или даже как основные защиты трансформаторов.

Расчёт МТЗ трансформатора:

1) Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

(13)

2) Коэффициент чувствительности:

3) Время срабатывания защиты:

4) Ток срабатывания реле:

Принимаем реле тока РТ-40/6 и реле времени РВ-235 с диапазоном уставок 0,59 с.

4.3 Защита трансформатора от перегрузок

Перегрузка обычно является симметричным режимом трансформатора, характеризующимся появлением сверхтоков во всех фазах. Поэтому защита от перегрузки выполняется одним реле тока.

Защиту от перегрузки устанавливаем со стороны питания (на стороне 35 кВ трансформатора).

Ток срабатывания защиты от перегрузки (с действием на сигнал) определяется следующим образом:

(14)

где k_отс – коэффициент отстройки, принимается равным 1,05;

k_в – коэффициент возврата токового реле (для реле типа РТ-40 принимается равным 0,8);

I_ном – номинальный ток обмотки трансформатора, с учетом регулирования напряжения, на стороне которой устанавливается рассматриваемая защита.

Ток срабатывания реле:

Таким образом, для защиты трансформатора от перегрузки применяем токовое реле типа РТ-40/6.

Как правило, выдержка времени защиты от перегрузки берется на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ, поэтому при установке защиты на стороне высокого напряжения трансформатора получаем:

где t_c.з.МТЗ – время срабатывания МТЗ, установленной на стороне высокого напряжения трансформатора (t_c.з.МТЗ = 2,4 с);

– ступень селективности, принимается равной 0,5 с.

4.4 Газовая защита трансформатора

Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную различать степень повреждения и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение.

Установка реле газовой защиты трансформатора показана на рис. 3:

X

Рисунок 6. Газовая защита

Основным элементом газовой защиты является газовое реле KSG, устанавливаемое в маслопроводе между баком и расширителем (рис. 6, а). Ранее выпускалось поплавковое газовое реле ПГ-22. Более совершенно реле РГЧЗ-66 с чашкообразными элементами 1 и 2 (рис. 6, б).

Элементы выполнены в виде плоскодонных алюминиевых чашек вращающихся вместе с подвижными контактами 4 вокруг осей 3. Эти контакты замыкаются с неподвижными контактами 5 при опускании чашек. В нормальном режиме при наличии масла в кожухе реле чашки удерживаются пружинами 6 в положении, указанном на рисунке. Система отрегулирована так, что масса чашки с маслом является достаточной для преодоления силы пружины при отсутствии масла в кожухе реле. Поэтому понижение уровня масла сопровождается опусканием чашек и замыканием соответствующих контактов. Сначала опускается верхняя чашка и реле действует на сигнал. При интенсивном газообразовании возникает сильный поток масла и газов из бака в расширитель через газовое реле. На пути потока находится лопасть 7, действующая вместе с нижней чашкой на общий контакт. Лопасть поворачивается и замыкает контакт в цепи отключения трансформатора, если скорость движения масла и газов достигает определенного значения, установленного на реле. Предусмотрены три уставки срабатывания отключающего элементы по скорости потока масла: 0,6–0,9; 1,2 м/с. При этом время срабатывания реле составляет t_с.р.=0,05…0,5 с. Уставка по скорости потока масла определяется мощностью и характером охлаждения трансформатора.

В нашей стране широко используется газовое реле с двумя шарообразными пластмассовыми поплавками типа BF80/Q. Реле имеет некоторые конструктивные особенности. Однако принцип действия его такой же, как и других газовых реле.

Достоинства газовой защиты: высокая чувствительность и реагирование практически на все виды повреждения внутри бака; сравнительно небольшое время срабатывания; простота выполнения, а также способность защищать трансформатор при недопустимом понижении уровня масла по любым причинам. Наряду с этим защита имеет ряд существенных недостатков, основной из которых – нереагирование ее на повреждения, расположенные вне бака, в зоне между трансформатором и выключателями. Защита может подействовать ложно при попадании воздуха в бак трансформатора, что может быть, например, при доливке масла, после ремонта системы охлаждения и др. Возможны также ложные срабатывания защиты на трансформаторах, установленных в районах, подверженных землетрясениям. В таких случаях допускается возможность перевода действия отключающего элемента на сигнал. В связи с этим газовую защиту нельзя использовать в качестве единственной защиты трансформатора от внутренних повреждений.

Необходимо также отметить, что начальная стадия виткового замыкания может и не сопровождаться появлением дуги и газообразованием. В таком случае газовая защита не действует, и витковые замыкания в трансформаторе могут длительно оставаться незамеченными. Можно создать защиту, позволяющую обнаружить витковые замыкания в начальной стадии и при отсутствии газообразования. Одна из таких защит основана на изменении пространственного распределения поля рассеяния обмоток.

Как уже было выше сказано, газовая защита обязательна для трансформаторов мощностью S_ном>6300 кВА. Допускается устанавливать газовую защиту и на трансформаторах меньшей мощности. Для внутрицеховых подстанций газовую защиту следует устанавливать на понижающих трансформаторах практически любой мощности, допускающих это по конструкции, независимо от наличия другой быстродействующей защиты.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны токи КЗ во всех точках защищаемой сети; были выбраны основные виды защит на линиях (дистанционная защита, МТЗ_НП, ТО_НП) и на трансформаторах (дифференциальная, газовая защита, защита от перегрузки); были рассчитаны уставки срабатывания защит и реле; были выбраны типы реле (в основном это реле тока РТ-40 и ДЗТ-11).

Библиографический список

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения – М.: Высш. шк., 1991. – 496 с.: ил.

2. Беркович М.А., Семёнов В.А. Основы техники и эксплуатации релейной защиты. – М-Л., издательство «Энергия», 1965.

3. Дьяков А.Ф., Платонов В.В. Основы проектирования релейной защиты электроэнергетических систем: Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2000.

4. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 184 с.