Расчет релейной защиты силового трансформатора подстанции 110/10 кВ

Курсовая работа по релейке.doc

Исходные данные для проектирования релейной защиты трансформатора
Описание назначения устройств релейной защиты ЭСС
и предъявляемые к ним требования
Выбор устройств релейной защиты для понижающих трансформаторов
их назначение и выполняемые действия
1 Продольная дифференциальная защита
2 Максимальная токовая защита с пуском по напряжению
3 Максимальная токовая защита от перегрузки трансформатора
Расчет токов короткого замыкания для различных режимов работы
трансформаторов на подстанции
1 Расчет параметров схемы замещения электрической сети
2 Расчет токов короткого замыкания по программе ТКЗ-3000
2.1 Расчет токов короткого замыкания при раздельной работе
2.2 Расчет токов короткого замыкания при параллельной работе
Расчет устройств релейной защиты трансформатора
1 Расчет продольной дифференциальной токовой защиты
1.1 Расчет продольной дифференциальной защиты
с реле серии РНТ-565
1.2 Расчет продольной дифференциальной защиты
2 Расчет максимальной токовой защиты с пуском по напряжению
от коротких замыканий для трансформатора
3 Расчет максимальной токовой защиты от перегрузки
Библиографический список
В данной работе разрабатывается проект релейной защиты понижающего
трансформатора подстанции 11063кВ. Исходными данными для разработки
релейной защиты служат данные спроектированной подстанции в курсовом
проекте по дисциплине «Электрическая часть станций».
Целью работы является получение практических навыков в проектировании
устройств релейной защиты трансформаторов на понижающих подстанциях.
Основная задача РЗ - обнаружить повреждённый участок электрической схемы и
как можно быстрее выдать сигнал на его отключение. К устройствам РЗ
действующим на отключение предъявляются следующие требования:
- надёжность работы.
На проектируемой подстанции защищаемыми элементами являются трансформаторы
Для защиты трансформаторов следует произвести расчёт:
- дифференциальной токовой защиты трансформатора;
- максимальной токовой защиты трансформатора с пуском по напряжению;
- максимальной токовой защиты от перегрузки трансформатора;
- описание газовой защиты трансформатора.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Вариант схемы сети 1
Наименование подстанции Деревообрабатывающего
Номер подстанции на схеме
Мощность защищаемого трансформатора 16 МВА
Напряжение на стороне ВН
Напряжение на стороне НН
Схема электрической сети и её параметры представлены на рис. 1
Рис. 1 – схема электрической сети
ОПИСАНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭСС
И ПРЕДЪЕВЛЯЕМЫХ К НЕЙ ТРЕБОВАНИЙ
Нормальная работа электроустановок и потребителей электроэнергии
нарушается при возникновении повреждений и ненормальных режимов которые
сопровождаются возрастанием тока снижением или повышением напряжения и
частоты. В этом случае возможны повреждения оборудования и нарушения
синхронизма в электроэнергетической системе. В связи с этим возникает
необходимость в создании и применении различных автоматических устройств
защищающих ЭЭС и ее элементы от опасных последствий повреждений и
ненормальных режимов. Большинство повреждений в ЭЭС приводит к
возникновению различного вида коротких замыканий – наиболее опасных и
тяжелых видов повреждений которые сопровождаются возрастанием тока
снижением напряжения и сопротивления. Ток короткого замыкания протекая по
элементам ЭЭС может вызвать разрушения размеры которых тем больше чем
больше величина тока к.з. и время его протекания. Последнее следует из
электродинамического и термического действия тока к.з.
Релейная защита представляет собой автоматическое устройство
предназначенное для защиты ЭЭС и ее элементов от опасных последствий
повреждений и ненормальных режимов. РЗ производит автоматическую ликвидацию
аварии (при возникновении ненормальных режимов) или ее локализацию
(отключение поврежденного элемента).
В ЭЭС действие РЗ тесно связано с устройствами автоматики
предназначенными для быстрого автоматического восстановления нормального
режима и питания потребителей.
Релейная защита должна удовлетворять следующим требованиям:
Селективность (избирательность) – основное требование к РЗ.
Заключается в способности РЗ отключать при к.з. только поврежденный
элемент хотя ток к.з. протекает и по другим неповрежденным элементам ЭЭС.
Для различных типов защит селективность обеспечивается различными
способами. При селективной работе РЗ не происходит излишних отключений
оборудования и потребителей тем самым минимизируется ущерб от аварийной
Быстродействие – способность работать с минимально допустимой
выдержкой времени. Без выдержек времени могут работать только защиты
обладающие абсолютной селективностью (дифференциальные высокочастотные
первые ступени токовых защит – токовые отсечки). Для сетей с уровнем
номинального напряжения 110-220 кВ предельное время отключения коротких
замыканий составляет 03 – 05 с. Такие жесткие ограничения по скорости
отключения коротких замыканий в сетях высокого напряжения определяются в
первую очередь условиями обеспечения динамической устойчивости в
энергосистеме. На низких напряжениях (6-35 кВ) время отключения к.з. может
достигать нескольких секунд.
Чувствительность – способность релейной защиты реагировать на те
отклонения от нормального режима которые возникают в результате
повреждения. Коэффициент чувствительности защиты характеризует отношение
величины контролируемого параметра в режиме к.з. к величине порога
срабатывания защиты. Коэффициент чувствительности по току определяет во
сколько раз минимальный ток к.з. больше тока срабатывания защиты.
Надежность – способность защиты безотказно действовать в пределах
установленной для нее зоны и не работать ложно в режимах при которых
действие РЗ не предусматривается. Для повышения надежности работы РЗ
используются устройства диагностики – тестового контроля и функционального
ВЫБОР УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ
ПОНИЖАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
И ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ДЕЙСТВИЯ
Трансформатор – это сложное электротехническое устройство большой
стоимости. Поэтому он требует устройств систем защиты от различного рода
повреждений. Основными видами повреждений являются однофазные и многофазные
короткие замыкания в обмотках и на выводах трансформатора а также «пожар
стали» магнитопровода. Однофазные повреждения бывают двух видов: на землю и
между витками обмотки (витковые замыкания). Наиболее вероятны многофазные и
однофазные короткие замыкания на выводах трансформаторов и однофазные
витковые замыкания в обмотках. Значительно реже возникают многофазные
короткие замыкания в обмотках. Опасным внутренним повреждением является
«пожар стали» магнитопровода который возникает при нарушении изоляции
между листами магнитопровода что ведёт к увеличению потерь на
перемагничивание и вихревые токи. Потери вызывают местный нагрев стали
ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Ненормальные режимы работы
обусловлены внешними короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в
обмотках трансформатора появляются сверхтоки которые могут значительно
превышать номинальный ток трансформатора. При длительном прохождении тока
возможен интенсивный нагрев изоляции обмоток и её повреждение. Вместе с
этим при коротком замыкании понижается напряжение в сети поэтому должна
быть предусмотрена защита отключающая его при появлении сверхтоков. Часто
один вид замыканий переходит в другой поэтому должны быть предусмотрены
как защиты от данных видов КЗ так и резервные защиты. Кроме того на всех
трансформаторах устанавливается защита от перегрузок действующая на
сигнал если же степень перегрузки превышает допустимый уровень то и на
Для защиты трансформаторов применяются:
Продольная дифференциальная защита от внешних и внутренних КЗ (как
симметричных так и несимметричных). Принцип действия данной защиты
основан на сравнений величины и направления тока между
трансформаторами тока дифференциальной защиты. При внутренних КЗ
направление меняется на противоположное и защита действует на
отключение выключателя.
Максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском по напряжению. Данная
защита является резервной по отношению к дифференциальной защите и
осуществляет ближнее резервирование.
МТЗ от перегрузки в режиме симметричной нагрузки трансформатора.
Результатом действия этой защиты является сигнал дежурному персоналу о
Газовая защита от внутренних КЗ в обмотках трансформатора.
В качестве основной защиты трансформаторов от всех видов к.з. внутри бака и
на выводах применяется продольная дифференциальная защита. Эта защита
позволяет производить отключения без выдержки времени при к.з. в любой
точке защищаемого элемента. Принцип действия продольных дифференциальных
защит основан на сравнении величин и фаз токов в начале и конце защищаемого
Трансформаторы тока (ТА) устанавливаются с обеих сторон трансформатора:
зона действия охватывает весь трансформатор и его выводы. Дифзащита
трансформаторов имеет ряд особенностей которые рассмотрим ниже.
Первичные токи силового трансформатора не равны по величине и не совпадают
по фазе. Выравнивание первичных токов осуществляется с помощью
коэффициентов трансформации ТТ. Компенсация фазового сдвига выполняется
соединением вторичных обмоток трансформаторов тока в звезду со стороны
треугольника силового трансформатора и в треугольник – со стороны звезды
силового трансформатора. При внешних КЗ и нагрузке обеспечить полный баланс
вторичных токов поступающих в реле не удается. Вследствие неравенства
вторичных токов в реле в указанных режимах появляется ток небаланса
который может вызвать неправильную работу защиты. Причинами появления тока
небаланса являются: погрешности трансформаторов тока (различные марки
разные коэффициенты трансформации); изменение коэффициента трансформации
силового трансформатора при регулировании напряжения; неполная компенсация
неравенства вторичных токов в плечах защиты. Предотвращение работы защиты
от тока небаланса достигается выбором тока срабатывания защиты больше тока
небаланса что является причиной снижения коэффициента чувствительности. В
связи с этим для повышения чувствительности дифференциальной защиты
применяются реле включенные через быстронасыщающиеся вспомогательные
трансформаторы и реле с торможением. Но при расчете дифзащит
трансформаторов на реле серии РНТ и ДЗТ-11 снижается величина Iнеб
поскольку апериодическая слагающая тока Iкз отфильтровывается и в реле не
Коэффициент чувствительности kч для защит с реле ДЗТ-11 получается
выше чем у защит с реле РНТ-565. Особенностью ДЗТ для трансформаторов
является то что чаще всего на питающих подстанциях предприятий установлены
силовые трансформаторы у которых первичная обмотка соединена в звезду а
вторичная в треугольник. Вследствие этого токи в этих обмотках сдвинуты на
0 градусов (при 11-й группе соединения). Для компенсации углового сдвига
фаз между токами подводимыми к реле вторичные обмотки трансформаторов
тока ВН соединены в треугольник а трансформаторы тока НН в звезду. А также
при выполнении реле серии ДЗТ важен выбор стороны к трансформаторам тока
которой целесообразно присоединить тормозную обмотку чтобы обеспечить
минимальное торможение при к.з. в зоне защиты и максимальное торможение при
внешних повреждениях.
Основное преимущество дифференциальных защит трансформаторов состоит в
том что они обеспечивают быстрое и селективное отключение повреждений как
в самом трансформаторе так и на его выводах и токоведущих частях к его
выключателям. Продольные дифференциальные защиты относятся к защитам с
абсолютной селективностью и выполняются без выдержки времени. Рекомендуется
применять дифференциальную защиту на одиночно работающих трансформаторах
мощностью Pт >63 МВА и на трансформаторах мощностью Pт >4 МВА работающих
параллельно. Дифзащита устанавливается также на мощность трансформатора от
до 4 МВА если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям
чувствительности а максимальная токовая имеет выдержку времени больше 05
с. Дифференциальная токовая защита имеет тот недостаток что может отказать
из-за недостаточной чувствительности при внутренних коротких замыканиях
например витковых. Это вызывает необходимость устанавливать и газовую
В качестве резервных защит от внешних КЗ используют МТЗ с независимой
характеристикой и МТЗ с пуском по напряжению. Выдержка времени у этих
защит больше чем у защит во внешней сети. Защитой от внешних межфазных КЗ
на низкой стороне подстанции является МТЗ с комбинированным пуском (по
Umin). В случае КЗ внутри трансформатора или на его выводах защита
действует отключение его со всех без выдержки времени. МТЗ предназначено
для резервирования дифференциальной защиты трансформатора. Как основная
защита применяется при КЗ на шинах НН а также МТЗ трансформаторов
резервирует защиты отходящих присоединений.
Пусковые органы данной МТЗ фиксируют одновременно изменение двух
параметров: резкое увеличение тока и резкое снижение напряжения что
характерно для режима к.з. Время согласуется с временем отходящих от шин
низкого напряжения присоединений. Максимальная защита с блокировкой
минимального напряжения не действует при перегрузках не сопровождающихся
понижением напряжения и имеет повышенную чувствительность к току к.з. по
сравнению с простой максимальной токовой защитой.
Принцип действия МТЗ основан на том что при возникновении КЗ происходит
увеличение тока сверх определенного значения что приводит к срабатыванию
максимальных токовых реле. Для повышения чувствительности МТЗ и улучшения
отстройки ее от токов нагрузки применяется пуск при помощи реле
минимального напряжения. Защита действует на отключение только при условии
срабатывания реле напряжения. Уставки реле напряжения выбираются так чтобы
реле не работало при минимальном уровне рабочего напряжения не давая
возможности защите действовать на отключение даже если токовые реле
замкнут свои контакты в результате перегрузки линии.
При КЗ напряжение сети понижается и реле минимального напряжения
срабатывают разрешая защите действовать на отключение. Для обеспечения
надежной работы блокировки при двухфазных КЗ устанавливаются три реле
напряжения включаемые на линейные напряжения. Однако при таком включении
реле плохо реагируют на однофазные КЗ. Поэтому в сетях с заземленной
нейтралью предусматривается реле реагирующее на напряжение обратной
На подстанциях находящихся под наблюдением персонала защита от
перегрузки выполняется действующей на сигнал посредством токового реле. Для
избежания излишних сигналов при КЗ и кратковременных перегрузках
предусматривается реле времени. На подстанциях без дежурного персонала
защита от перегрузок выполняется трехступенчатой. Первая ступень работает
при малых перегрузках и действует на сигнал передаваемый с помощью
телемеханики на дежурный пункт. Вторая ступень защиты действует при больших
перегрузках когда требуется быстрая разгрузка. Эта ступень действует на
отключение части потребителей разгружая трансформатор до допустимого
значения. Третья ступень – страховочная она действует на отключение
трансформатора если по каким-либо причинам вторая ступень не осуществит
разгрузки. Защита от перегрузок действует с выдержкой времени t1 на сигнал
с t2>t1 – на отключение части потребителей и с t3>t2 – на отключение
силового трансформатора.
Защита от перегрузок предусматривается при параллельной работе
нескольких трансформаторов мощностью по 400кВА и более а также при
раздельной работе с действием на сигнал автоматическую разгрузку или
отключение. Для защит от перегрузок устанавливаются МТЗ на всех
трансформаторах со стороны источника питания или в случае необходимости
со всех сторон трансформатора. Перегрузка обычно является симметричной
поэтому защита от перегрузки выполнена на токовом реле установленном на
одну из фаз трансформатора тока защиты от внешних коротких замыканий и
работает на сигнал. Работа сигнала происходит с выдержкой по времени для
исключения случайных срабатываний.
Кроме перечисленных защит на все силовые трансформаторы устанавливается
газовая защита которая защищает от КЗ внутри бака трансформатора и
реагирует на поток продуктов разложения масла. Действует на сигнал и на
отключение при слабом и сильном потоке соответственно. Газовая защита
получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от
внутренних повреждений трансформаторов. Повреждения трансформатора
возникающие внутри сопровождаются электрической дугой или нагревом
деталей что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и
образованию летучих газов. При интенсивном газообразовании имеющем
действие при значительных повреждениях бурно расширяющиеся газы создают
сильное давление под влиянием которого масло в трансформаторе приходит в
движение перемещаясь в сторону расширителя. Таким образом образование
газов и движение масла в сторону расширителя могут служить признаком
повреждения внутри трансформатора. Эти признаки используются для выполнения
специальной защиты при помощи газовых реле. Газовые реле способны различать
степень повреждения в трансформаторе при малых повреждениях оно дает
сигнал при больших повреждениях производит отключение а так же реагирует
на понижения уровня масла в трансформаторе. Газовая защита является
наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждений его обмоток и
особенно при витковых замыканиях на которые дифференциальная защита
реагирует при замыкании большого числа витков.
Особенностью газовой защиты является то что она может работать не
только при повреждениях и опасных ненормальных режимах но и при появлении
в кожухе трансформатора воздуха при толчках масла вызванных любой
причиной и механических сотрясениях имеющих место вследствие вибрации
корпуса трансформатора. Для предупреждения ложного отключения
трансформатора необходимо соблюдать правила при доливке масла. А так же
учитывать что на трансформаторах большой мощности наблюдается повышенная
вибрация корпуса и как показала практика реле работают ненадежно.
Все трансформаторы мощностью 1000 кВ(А и более имеют газовую защиту
которая реагирует на все виды внутренних повреждений трансформатора а
также действует при утечке масла из бака. Основным элементом газовой защиты
является газовое реле KSG устанавливаемое в маслопроводе между баком и
расширителем (рис. 1а). Рассмотрим принцип действия реле РГЧЗ-66 с
чашкообразными элементами 1 и 2 (рис. 1б). Элементы выполнены в виде
алюминиевых чашек вращающихся вместе с подвижными контактами 4 вокруг осей
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. чашки с маслом
достаточна для преодоления силы пружины при отсутствии масла в кожухе реле.
Поэтому понижение 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.
Рис.2 – Газовое реле защиты трансформатора
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 газа достигает определенного
значения установленного на реле. При этом время срабатывания реле
составляет 005-05 с.
После ремонта трансформатора доливки масла а также при включении в
работу нового трансформатора газовая защита должна включатся (2–3 дня)
только на сигнал. В противном случае выделяющийся из масла воздух может
вызвать ложное отключение трансформатора.
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 несколько недостатков – нереагирование её на
повреждения расположенные вне бака в зоне между трансформатором и
выключателем. В связи с этим газовую защиту нельзя использовать в качестве
единственной защиты поэтому она дополняется дифференциальной защитой.
РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПОДСТАНЦИИ
Расчёт токов короткого замыкания производится для выбора параметров
(уставок) устройств релейной защиты трансформатора. Расчет токов короткого
замыкания производим по программе ТКЗ - 3000.
Расчет токов короткого замыкания выполнен в следующей
по схеме электрической сети составляется схема замещения включающая
трансформаторы проектируемой подстанции – рис. 2
производятся упрощения схемы замещения при раздельной и параллельной
работе трансформаторов– рис. 3 рис. 4;
рассчитываются параметры схемы замещения;
составляется таблица исходных данных по ветвям для программы ТКЗ-3000.
выводятся результаты вариантных расчётов при раздельной и параллельной
работе трансформаторов полученных после окончания работы программы ТКЗ –
Расчет параметров схемы замещения электрической сети
[pic][3 стр.104] [pic] [pic]
Турбогенераторы ТВВ – 200 - 2АУ3 [4 табл. 2.1]
Автотрансформатор АТДЦТН – 200000220110 [4 табл.3.8]
[pic]кВ [pic]кВ [pic]кВ
Трансформаторы ТДЦ-25000220 [4 табл. 3.8]
Трансформатор ТДЦ-250000110 [4 табл. 3.6]
Трансформаторы ТДН – 16000110 [4 табл. 3.6]
[pic] при [pic] Uс=220кВ
Схема замещения представлена на рис. 3
Произведем преобразование схемы замещения:
Все преобразования схемы замещения и значения всех параметров представлены
на рис. 4 – при раздельной работе трансформаторов; рис. 5 – параллельной
работе трансформаторов.
2 Расчет токов короткого замыкания по программе ТКЗ 3000
2.1 Расчёт т.к.з. для раздельной работы трансформаторов
Сведем исходные данные при раздельной работе трансформаторов для расчета в
программе ТКЗ-3000 в таблицу 1.
Рассчитываем токи короткого замыкания в точке 9 – к.з. на шинах НН для
раздельной работы трансформаторов.
Таблица 1 – Данные для расчёта раздельной работы трансформаторов
Тип Пар Узел-1 Узел-2 X1 Е;К;В(с)
Короткое замыкание на стороне НН (точка 9 на рис.4)
Таблица 2 – результаты расчёта к.з. в точке 9
Ветвь 0-1 0-3 0-4 1-2 2-3
Короткое замыкание на стороне НН (точка 9 на рис.5)
Таблица 4– результаты расчёта к.з. в точке 9
сторонах [pic][pic] [pic] [pic]
трансформаторов - [pic] Y
трансформации [pic] 3005 30005
Вторичный ток в [pic] [pic] [pic]
Для определения тока срабатывания производим расчёт токов небаланса
при КЗ в точке 9 (по наибольшему значению тока внешнего к.з.)
Ток внешнего к.з. в точке 9 (рис.4) при раздельной работе: [pic]
Ток внешнего к.з. в точке 9 (рис.5) при параллельной работе:
Ток через трансформатор: [pic]
где [pic]- периодическая составляющая тока проходящего через защищаемую
зону при расчетном внешнем к.з.;
[pic] - относительная погрешность трансформатора тока принимается равной
т.к. трансформаторы тока выбираются по кривым 10% погрешности;
[pic] - коэффициент однотипности трансформаторов тока равный 1 т.к.
трансформаторы тока подключенные к реле разнотипные;
[pic] - коэффициент апериодичности учитывающий апериодическую составляющую
тока (переходный режим)для реле РНТ и ДЗТ принят равным 1 т.к. в реле
входят быстронасыщающиеся трансформаторы производящие отстройку от
апериодической составляющей тока к.з..
[pic] [1 стр.4] т.к. трансформаторы тока выбираются по кривым 10 %
[pic] [1 стр.4] т.к. трансформаторы тока к которым подключено реле
[pic] [1 стр.4] т.к. в реле входят БНТ производящие отстройку от
апериодической составляющей тока к.з.
где [pic] - периодическая составляющая тока проходящая при расчетном
внешнем к.з. по стороне где происходит регулирование;
[pic] - относительная погрешность обусловленная регулированием напряжения
на защищаемом трансформаторе (принимается равной половине суммарного
диапазона регулирования на соответствующей стороне).
Определяем предварительно значение тока срабатывания защиты:
а) [pic] [pic]-коэффициент используемый для отстройки от броска
намагничивающего тока;
Принимаем наибольшее значение [pic]
Предварительное определение коэффициента чувствительности:
где [pic] - минимальное значение первичного тока КЗ при двухфазном
замыкании на выводах НН защищаемого трансформатора.
На основании ПУЭ коэффициент чувствительности для дифференциальных
защит трансформаторов мощностью до 80МВА должен быть не менее 15.
Полученное значение удовлетворяет этому условию поэтому расчет защиты с
реле типа РНТ-565 можно продолжить.
Определение тока срабатывания реле для основной стороны числа
витков обмотки БНТ реле РНТ – 565 для основной и неосновной сторон
полного тока небаланса окончательного значения тока срабатывания
для основной стороны и коэффициента отстройки приведено в табл. 6
Наименование величины Обозначение Числовое значение
Ток срабатывания реле [pic] [pic]
на основной стороне А
Число витков обмотки
НТТ реле для основной
- расчетное [pic] [pic]
-предварительно принятое [pic] 8
Ток срабатывания реле
на основной стороне [pic] [pic]
НТТ реле для неосновной
-предварительно принятое [pic] 13
небалансаобусловленная
округлением расчетного [pic][pic] [pic]
числа витков неосновной
стороны для расчетного
случая повреждения А
Первичный расчетный ток
небаланса с учетом [pic] [pic]
защиты на основной [pic] [pic]
Коэффициент отстройки
защиты (окончательное [pic] [pic]
Определение числа витков обмотки БНТ реле соответствующее току
срабатывания защиты [pic] для основной стороны:
[pic] - ток срабатывания реле отнесенный к основной стороне.
Основная сторона 115 кВ т.к. 2319>14 (табл. 5).
Ток срабатывания реле для основной стороны приведенный ко вторичным цепям
трансформаторов тока основной стороны:[pic]
Число витков обмотки НТТ реле основной стороны:[pic]
Принимаем предварительно [pic]
Ток срабатывания реле на основной стороне:
Число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны:
Предварительно принимаем [pic]
Составляющая первичного тока небаланса обусловленная округлением
расчетного числа витков неосновной стороны для расчетного случая
Первичный расчетный ток небаланса с учетом составляющей [pic]:
Ток срабатывания на основной стороне:
Коэффициент отстройки защиты:
Полученное в результате расчёта значение [pic] соответствует требуемому
поэтому принимаем для установки на обмотки БНТ релеи РНТ-565 следующие
- для основной стороны: [pic]
- для неосновной стороны [pic]
Окончательное определение коэффициента чувствительности защиты
производится с использованием тока срабатывания защиты [pic]
определенным в п.7 табл.6:
где [pic]-ток двухфазного металлического к.з. в зоне действия защиты
Значение коэффициента чувствительности удовлетворяет требованиям ПУЭ
следовательно рассмотренная продольная дифференциальная защита с реле
серии РНТ-565 может быть использована для защиты двухобмоточного
трансформатора в качестве основной.
Схема подключения реле РНТ к двухобмоточному трансформатору
представлена на рис.6.
1.2 Расчет продольной дифференциальной защиты понижающего трансформатора
Расчёт первичных токов на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора и
вторичных токов в плечах защиты приведён в табл.7:
Наименование величины Обозначение и Числовые значения
Первичный ток на сторонах [pic] [pic]804 [pic]8407
защищаемого трансформатора
Схема соединения - Δ
трансформаторов тока
Коэффициент трансформации 3005 30005
трансформаторов тока nт
Вторичный ток в плечах [pic] [pic]232 [pic]14
За основную сторону принимается сторона 115 кв так как вторичный ток в
плече защиты на этой стороне имеет большее значение.
Тормозную обмотку на двухобмоточном трансформаторе присоединяем к
трансформаторам тока установленным на стороне низшего напряжения.
Определяем значение первичного минимального тока срабатывания защиты для
основной стороны [pic]
Определяются ток срабатывания реле на основной стороне число витков
рабочих обмотках БНТ реле для основной стороны и неосновной стороны
исходя из значения минимального тока срабатывания защиты. Расчет сводится
Наименование величины Обозначения и Числовые
Ток срабатывания реле на основной [pic] [pic]3481
Число витков обмотки БНТ реле для основной [pic]
стороны: [pic]28727
предварительно принятое
Число витков обмотки БНТ реле для не [pic]
основной стороны: [pic]464
Принимается к использованию на БНТ реле ДЗТ-11 следующее число витков
Wосн=28 W1=46. Это соответствует току срабатывания защиты на основной
Для определения Iнб.рас расчетным является наибольшее значение [pic]А.
Для уточнения числа витков БНТ реле определяется ток небаланса:
где [pic][pic] - составляющая обусловленная погрешностью трансформаторов
[pic] - составляющая обусловленная регулированием напряжения
защищаемого трансформатора под нагрузкой;
[pic] - составляющая обусловленная неточностью установки на БНТ
реле расчетных чисел витков для не основных сторон.
где [pic] - периодическая составляющая тока проходящего через защищаемую
зону при расчетном внешнем КЗ;
[pic]i – относительная погрешность трансформатора тока принимаемая равной
так как трансформаторы тока выбираются по кривым 10% погрешности;
кодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока; кодн = 1
капер – коэффициент апериодичности учитывающий апериодическую составляющую
тока при переходном процессе для ДЗТ принят равным 1.
где [pic] - относительная погрешность обусловленная регулированием
напряжения на защищаемом трансформаторе принимается равной половине
суммарного диапазона регулирования на соответствующей стороне. ΔN1=016
где W1P – расчетное число обмоток БНТ реле для не основной стороны;
W1 – принятое число витков обмоток БНТ реле для не основной стороны.
Расчеты сводятся в таблицу 9:
Наименование величины Обозначение и метод Числовые значения
Первичный расчетный ток [pic] [pic]
небаланса с учетом составляющей
[pic] при КЗ на шинах НН А
Число витков тормозной
обмотки БНТ реле: [pic] 15[pic]
[pic] -расчетное Wтор
Определение коэффициента чувствительности защиты при КЗ между двумя
фазами в минимальном режиме работы системы когда торможение отсутствует
(раздельная работа трасформаторов):
Определяется чувствительность защиты при к.з. в защищаемой зоне когда
имеется торможение. При наличии торможения и двухфазном к.з. в зоне
действия защиты ток в тормозной обмотке реле существует при параллельной
работе трансформаторов и равен [pic]. Этот же ток пересчитанный на НН
трансформатора [pic].
Определим ток через тормозную обмотку которая включена на сторону НН.
Рассчитаем намагничивающую силу торможения:
По рабочей обмотке протекает сумма токов с ТТ высокой стороны и ТТ с низкой
стороны. Рабочая намагничивающая сила реле равна:
Тогда рабочая намагничивающая сила реле равна: [pic]Aв
Fср.раб определятся по графику [pic]
Значения ранее рассчитанных коэффициентов чувствительности дифференциальных
защит с реле РНТ-565 и реле ДЗТ-11 удовлетворяют требованиям ПУЭ и РУ по
РЗ следовательно могут быть применены к данному трансформатору. Но так
ДЗТ-11 с коэффициентом чувствительности равном 45 обеспечивает более
высокую чувствительность то применим её в качестве основной защиты
понижающего двухобмоточного трансформатора.
Расчет максимальной токовой защиты с пуском по напряжению от
коротких замыканий для трансформатора
Произведем расчет МТЗ с комбинированным пуском напряжения выполненной
с помощью реле тока (типа РТ-40) фильтра – реле напряжения обратной
последовательности (типа РНФ-1М) и минимального реле напряжения (типа РН-
МТЗ с минимальным пуском напряжения в трехфазном трехрелейном
исполнении устанавливается на стороне ВН и НН трансформатора.
Место установки МТЗ показано на рис. 7
Рис. 7- Распределение релейной защиты по трансформаторам тока
Определяем ток срабатывания защиты и ток срабатывания реле для:
МТЗ стороны ВН трансформатора:
[pic]=12 – коэффициент отстройки учитывающий ошибку реле и небольшой
[pic]=08 – коэффициент возврата реле.
МТЗ стороны НН трансформатора:
По расчётным значениям Iср определяем уставки по току Iуст и
выбираем токовые реле защиты серии РТ-40:
для стороны ВН Iуст.в=35 А тип реле РТ-406;
для стороны НН Iуст.н=21 А тип реле РТ-406.
Определяем напряжение срабатывания защиты и срабатывания реле с учетом
того что пуск по напряжению подключается к ТН секции шин 10 кв:
для минимального реле напряжения:
для фильтра реле-напряжения обратной последовательности:
По расчётным значениям UСР определяем уставки по напряжению и выбираем
UУСТ =394 В тип реле РН-5480;
UУСТ =38 В тип реле РНФ-1М.
Проверка чувствительности защиты для её токовых реле:
Значения коэффициентов чувствительности удовлетворяют требованиям
следовательно могут применяться в качестве резервных защит трансформатора.
Для двухобмоточного трансформатора без расщепления вторичной обмотки
защита устанавливается на стороне ВН.
Ток срабатывания защиты и реле:
[pic]где [pic] [pic]
По расчётному значению Iср выбираем ток уставки и тип реле:
Iуст=18 А тип реле РТ-406.
Выдержка времени МТЗ согласуется с временем действия защит
отходящих присоединений соответствующей стороны. Так МТЗ на НН согласуется
с МТЗ присоединений низкой стороны защищаемого трансформатора:
[p [pic](04 - 06) с.
В данном курсовом проекте была спроектирована релейная защита
понижающего трансформатора ТДН-16000110. В соответствии с правилами
устройств электроустановок (ПУЭ) и руководящими указаниями по релейной
защите (РУ по РЗ) к защищаемому трансформатору применяем:
- в качестве дифференциальной токовой защиты (основной
быстродействующей защиты от всех видов кз в обмотках и на их наружных
выводах) реле типа ДЗТ-11 которая обеспечит более высокую
- в качестве газовой защиты (от всех повреждений внутри бака
трансформатора сопровождающихся выделением газа и трансформаторного масла)
газовое реле РГЧЗ-66;
- в качестве максимальной токовой защиты (МТЗ) с пуском по
напряжению (защиты от сверхтоков обусловленными внешними двухфазными кз)
токовые реле типа РТ-406. Для повышения чувствительности МТЗ применяем
комбинированный пусковой орган по напряжению состоящий из фильтра - реле
напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М и минимального реле
напряжения типа РН-5480;
- в качестве максимальной токовой защиты от перегрузки (при
длительном превышении током нагрузки номинального тока трансформатора) реле
Проектирование релейной защиты понижающих трансформаторов: методические
указания к курсовой работе Л.Ф. Богданова В.П. Федотов. -
Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 2007. 36 с.
Релейная защита электроэнергетических систем: учебное пособие Л.Л.
Богатырев Л.Ф. Богданова А.В. Паздерин. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-
Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13А. Релейная защита
понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Схемы. –
Энергоатомиздат 1985.
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и
Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М:
Энергоатомиздат 1989. 608с.

РЗА.doc

Проектирование релейной защиты электрической подстанции является одной
из основных задач развития электроэнергетических систем обеспечивающих
надежное и качественное снабжение потребителей электроэнергией.
Качественное проектирование является основой надежного и экономичного
функционирования электроэнергетической системы.
В работе использовано 4 источника. Работа выполнена на 17 листах и
содержит 4 рисунка и 3 таблицы.
Задание на курсовой проект
Произвести выбор и дать краткое описание принципов действия устройств
РЗ элементов подстанции спроектированной в курсовом проекте по ЭЧС.
Выполнить расчет уставок основных и резервных защит следующих
) трансформаторов 11010 кВ:
- продольной дифференциальной защиты на реле РНТ-565 и ДЗТ – 11;
- газовой защиты (только описание);
- МТЗ с пуском по минимальному напряжению (на стороне ВН
- МТЗ от перегрузки;
- МТЗ с пуском по минимальному напряжению (на стороне НН
Задание на курсовой проект 3
Ненормальные режимы работы и защита от них 5
Релейные защиты трансформатора ТРДН-10000110 6
Дифференциальная защита трансформатора 7
Расчет дифференциальной защиты трансформатора на реле РНТ-565 8
Расчет дифференциальной защиты трансформатора на реле ДЗТ-11 12
Расчёт МТЗ с пуском по напряжению 14
Расчет МТЗ от перегрузки. 16
Библиографический список 17
Ненормальные режимы работы и защита от них
Наиболее частым ненормальным режимом работы трансформаторов является
появление в них сверхтоков т.е. токов превышающих номинальный ток обмоток
трансформатора. Сверхтоки в трансформаторе возникают при внешних К.З.
качаниях и перегрузках. Последние возникают вследствие самозапуска
электродвигателей увеличение нагрузки в результате отключения параллельно
работающего трансформатора автоматического подключения нагрузки при
При внешнем К.З. вызванном повреждением на шинах трансформатора или
не отключившемся повреждением на шинах трансформатора отходящем от шин
присоединении по трансформатору проходят токи К.З. [pic] которые нагревают
его обмотки сверх допустимого значения что может привести к повреждению
трансформатора. В связи с этим трансформаторы должны иметь защиту от
внешних К.З. отключающую трансформатор для прекращения протекающего по нему
току повреждения или [pic].
Защита от внешних повреждений (К.З.) осуществляется при помощи
максимальной токовой защиты максимальной токовой защиты с блокировкой по
напряжению токовой защиты нулевой последовательности и защиты обратной
последовательности. Защиты от сверх токов являются также резервными от
повреждений в трансформаторе.
Перегрузка обычно не сопровождается значительным понижением в сети.
Поэтому требования по времени действия защиты от перегрузки определяется
только нагревом изоляции обмоток. Наиболее часто возникают кратковременные
самоликвидирующиеся перегрузки неопасные для трансформатора ввиду их
непродолжительностью. Отключение трансформатора при таких перегрузках не
Более длительные перегрузки вызванные например автоматическим
подключением нагрузки от АВР отключением параллельно работающего
трансформатора и т.п. могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом
который имеет для этого достаточно времени. На подстанциях без дежурного
персонала ликвидация длительной перегрузки должна производиться
автоматически от защиты отключением менее ответственных потребителей или
перегрузившегося трансформатора. Таким образом защита трансформатора от
перегрузки должна действовать на отключение только тогда когда перегрузка
не может быть устранена персоналом. В остальных случаях защита должна
действовать на сигнал.
Релейные защиты трансформатора ТРДН-10000110
На трансформаторах мощностью более 6300 кВА устанавливаются следующие
Дифференциальная защита трансформатора выполнена на реле серии РНТ-
5. Защита действует на отключение МВ-10 кВ МВ-110 кВ запретом АПВ. В
зону защиты входит оборудование расположенное между выносными
трансформаторами тока типа ТФЗМ-110 и трансформаторами тока стороны 10 кВ
установленными до МВ-10 кВ в КРУ-10 кВ. Работа дифференциальной защиты
трансформатора фиксируется указательным реле установленном на релейной
панели защит трансформатора. В работу вводится накладкой.
Газовая защита трансформатора является основной защитой
трансформатора при внутренних повреждениях и реагирует на повреждения
внутри бака трансформатора при которых происходит выделение газа и
ускоренное протекание масла или смеси масла с газом из бака в расширитель
а также на снижение уровня масла ниже допустимого как в следствии течи
масла так и по другим причинам (межвитковое короткое замыкание пожар в
стали магнитопровода).
Верхний поплавок газового реле действует на сигнал и фиксирует
указательное реле. Нижний поплавок газового реле может действовать на
отключение или на сигнал. Режим работы выбирается накладкой на шкафу защиты
трансформатора. Действие нижнего поплавка газовой защиты фиксируется
Газовая защита является более чувствительной защитой трансформатора
по сравнению с ДЗТ. Так как она реагирует на замыкание небольшого
количества витков обмотки трансформатора. От которого другие защиты из-за
недостаточного повышения тока не срабатывают.
Газовая защита РПН. Для защиты РПН на трансформаторе установлено
струйное реле. Его работа фиксируется указательным реле.
Действие нижнего поплавка струйного реле аналогично действию
дифференциальной защите трансформатора то есть действует на отключение МВ-
кВ МВ-110 кВ запретом АПВ.
Максимальная токовая защита со стороны 110 кВ с блокировкой по
Защита с первой выдержкой времени действует на отключение МВ-10 кВ
ввода трансформатора. Со второй выдержкой времени - на отключение МВ-110
кВ. Защита является основной от токов сквозного короткого замыкания и
резервной для дифференциальной защиты трансформатора. Работу защиты
сигнализирует указательное реле. МТЗ-110 вводится в работу накладкой
установленной на релейной панели защиты –трансформатора.
Защита от перегрузки выполнена на токовом реле и действует на сигнал.
Устанавливается на одной из фаз трансформатора. Работа сигнала происходит с
выдержкой по времени для исключения случайных срабатываний.
Защита от перегрева масла действует на сигнал при повышении
температуры верхних слоёв масла выше допустимой 70 С. Фиксируется
Защита от понижения уровня масла действует на сигнал и фиксируется
Обдув трансформатора включается автоматически при нагрузке с
номинальным током независимо от температуры верхних слоёв масла. Также
включается при повышении температуры верхних слоёв масла до 55 С и
отключается при 45 С. Автоматика обдува расположена в шкафу обдува на
силовом трансформаторе. Режим работы обдува выбирается ключом «АВТ 0 РУЧ»
расположенном в шкафу обдува. В нормальном режиме ключ находится в
МТЗ-10 кВ действуют на выходные реле защит трансформатора происходит
отключение МВ-10 кВ и со второй выдержкой времени МВ-110 кВ.
Дифференциальная защита шин выполняется на реле серии РНТ – 565.
Действует на отключение присоединений секции (на шинах которой произошло
Дифференциальная защита трансформатора
Предназначена для защиты трансформатора от К.З. между фазами на землю
и от замыканий витков одной фазы. Трансформаторы тока устанавливаются с
обеих сторон трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются так чтобы
при перегрузке и внешних К.З. в реле протекала разность вторичных токов.
точка при К.З. в зоне защиты ток в реле равен сумме вторичных токов.
Если [pic] то реле приходит в действие и отключает защищаемый
трансформатор. Для того чтобы дифференциальная защита не работала при
нагрузке и внешних К.З. необходимо уравновесить вторичные токи в плечах
(обмотках) защиты так чтобы [pic]
Для этого необходимо чтобы [pic]
Но первичные токи разных обмоток трансформатора не равны по величине
и в общем случае не совпадают по фазе. При соединении обмоток звезда
треугольник () токи [pic] различны и по величине и по фазе. Угол сдвига
фаз зависит от группы соединения обмоток. При 11 группе линейный ток на
стороне “Δ” опережает линейный ток со стороны “Y” на 300. Это различие по
фазе компенсируется соединением в треугольник вторичных обмоток ТТ
установленных на стороне звезды силового трансформатора причем оно должно
точно соответствовать соединению в “Δ” обмотки силового трансформатора.
Трансформаторы тока расположенные на стороне треугольника силового
трансформатора соединяются в “Y”.
Компенсация неравенства первичных токов достигается подбором
коэффициентов трансформации [pic] Т.Т. дифференциальной защиты и
параметров специально для этой цели установленных уравнивающих
автотрансформаторов или трансформаторов.
При появлении напряжения на трансформаторе создается бросок тока
намагничивания достигающий 5 – 10 [pic] и появляющийся только в одной
обмотке на которую подается напряжение. Ток трансформируется через Т.Т.
поступает в реле вызывая его работу если [pic] Для предотвращения
ложной работы применяются ДЗТ с быстро насыщающимися трансформаторами.
Применение БНТ позволяет выполнить простую и быстродействующую
дифференциальную защиту надежно отстроенную от токов небаланса и бросков
токов намагничивания.
В настоящее время дифференциальная защита трансформаторов выполняется
на реле типа РНТ – 565 в случае если оно не обеспечивает необходимой
чувствительности применяют реле типа ДЗТ – 11 предназначенные для двух
обмоточного трансформатора с одной тормозной обмоткой и ДЗТ – 13 ДЗТ – 14
соответственно с тремя и четырьмя тормозными обмотками применяемые на
много обмоточных трансформаторах.
Расчет дифференциальной защиты трансформатора на реле РНТ-565
Определим первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора
соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются
соответствующие вторичные токи в плечах защиты исходя из коэффициентов
трансформации трансформаторов тока и коэффициентов схемы.
Расчет первичных и вторичных токов в плечах защиты.
Наименование величины. Обозначение и методЧисловые значения.
Первичный ток на [pic] [pic] [pic]
Схема соединения - Y
трансформаторов тока.
Коэффициент схемы [pic] [pic]
Коэффициент [pic] 1005 6005
трансформаторов тока
Вторичный ток в плечах [pic] [pic] [pic]
Ток внешнего КЗ в точке .К2 при раздельной работе трансформаторов.
Рис. 1. Раздельная работа трансформаторов.
Ток внешнего к.з. в точке К2 при параллельной работе трансформаторов
Рис. 2. Параллельная работа трансформаторов.
Ток через один трансформатор
Предварительное определение первичного тока срабатывания защиты
Определение тока небаланса по наибольшему [pic]
где: [pic] - коэффициент однотипности трансформаторов тока для
дифференциальной защиты трансформатора.
[pic] - коэффициент апериодичности учитывает апериодическую
[pic] - относительная погрешность трансформатора тока принимается
равной 01 т.к. Т.Т. выбираются по кривым 10% погрешности.
где: [pic] - относительная погрешность обусловленная регулированием
напряжения на защищаемом трансформаторе принимается равной половине
суммарного диапазона регулирования на соответствующей стороне
[pic] - периодическая составляющая тока проходящая при расчётном
внешнем К.З. по стороне где происходит регулирование.
В предварительном расчете первичный ток срабатывания выбирается по
Определим предварительно [pic]
Отстройка от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного
трансформатора под напряжение.
[pic] - коэффициент отстройки от броска намагничивающего тока при
включении ненагруженного трансформатора под напряжение.
Отстройка от расчетного максимального первичного тока небаланса [pic]
при внешних К.З. в дифференциальной обмотке:
Принимаем наибольшее значение [pic] Ток приведён к напряжению 115 кВ.
Предварительное определение коэффициента чувствительности.
[pic] где: [pic] - ток двух фазного К.З. на стороне низшего
напряжения в минимальном режиме работы питающей системы и при максимальном
сопротивлении питающего трансформатора.
Коэффициент чувствительности больше требуемого ПУЭ поэтому расчет
защиты с реле типа РНТ – 565 можно продолжить.
За основную принимается сторона которой соответствует наибольший из
вторичных номинальных токов в плечах защиты. Но так как в данном варианте
токи в плечах практически равны за основную сторону принимается сторона
Определение числа витков обмоток БНТ
Наименование величины. Обозначение и метод Числовое значение.
Ток срабатывания реле на [pic] [pic]
основной стороне А.
Число витков обмотки БНТ [pic] [pic]
реле для основной стороны: [pic]
-предварительно принятое.
Число витков обмотки НТТ [pic] [pic]
реле для не основной стороны: [pic]
Составляющая первичного тока[pic] [pic]
небаланса обусловленная
округлением расчетного числа
витков не основной стороны для
расчетного случая повреждения
Первичный расчетный ток [pic] [pic]
небаланса с учетом составляющей
Ток срабатывания защиты на [pic] [pic]
Коэффициент отстройки защиты[pic] [pic]
(окончательное значение).
Окончательно принятое [pic] 8
значение числа витков обмоток
БНТ реле для установки на [pic] 8
основной и не основной
Уточненный ток. [pic] [pic]
Определение коэффициента [pic] [pic]
Схема подключения реле РНТ к двухобмоточному трансформатору представлена на
Рис.3. Схема подключения реле РНТ – 565.
Расчет дифференциальной защиты трансформатора на реле ДЗТ-11
Вторичные токи в плечах защиты определяются по значениям номинальных
токов на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора. Схемы соединения
трансформаторов тока выбираются таким образом чтобы скомпенсировать
разность фаз между токами на сторонах ВН и НН (на высокой стороне –
трансформаторы тока соединяются в треугольник реле в звезду на низкой –
полная звезда). Расчет – табл. 1.
Определение числа витков рабочей обмотки БНТ реле для основной
стороны 110 кВ и для стороны 10 кВ исходя из значения тока срабатывания
[pic]А приводится в таблице 3.
Наименование величины Обозначение и метод Числовое значение
Ток срабатывания реле [pic] [pic]
на основной стороне А
Число витков обмотки [pic] [pic]
БНТ реле для основной
Предварительно принятое[pic] 15
НТТ реле для неосновной
Составляющая перв-го [pic] [pic]
округлением расч. числа
витков неосн. стороны
Первичный расчетный ток[pic] [pic]
Число витков тормозной [pic] [pic]
Предварительно принятое[pic] 7 (не 8 т.к. на реле можно
установить 7 или 9)
Коэффициент чувствительности при отсутствии торможения [pic]
Определение чувствительности при К.З. в защищаемой зоне когда
имеется торможение. При наличии торможения и двухфазном К.З. в зоне
действия защиты ток в тормозной обмотке реле существует при параллельной
работе трансформаторов. Этот ток равен току двухфазного К.З. на шинах 10
кВ приведенному к 10 кВ т.е.
Ток через тормозную обмотку которая включена на сторону НН:
По рабочей обмотке протекает сумма токов с трансформаторов тока
высокой и низкой стороны: [p
По кривы торможения [3 рис. 129] определим [pic]
Коэффициент чувствительности при наличии торможения: [pic]
На рис.4 приведена схема включения реле типа ДЗТ-11
Рис.4. Схема подключения реле серии ДЗТ-11
Расчёт МТЗ с пуском по напряжению
МТЗ с пуском по минимальному напряжению в трехфазном трехрелейном
исполнении устанавливается на стороне ВН и НН трансформатора.
Первичный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки
от номинального тока [pic] трансформатора на стороне где установлена
рассматриваемая защита по выражению.
где: [pic] - коэффициент надёжности учитывающий ошибку в
определении токов и необходимый запас.
[pic] - коэффициент возврата токового реле.
Определяем токи срабатывания для реле:
Определяем [pic] и [pic].
Реле минимального напряжения включается на трансформаторы напряжения
шин низкого напряжения.
Напряжение срабатывания защиты определяется по выражению:
Если пуск реле по напряжению выполнен с помощью реле минимального
напряжения и реле обратной последовательности то; [pic]
Выдержка времени МТЗ согласовывается с временем действия защит
отходящих присоединений соответствующей стороны. Так МТЗ на НН
согласовывается с МТЗ присоединений низкой стороны защищаемого
Проверка коэффициентов чувствительности.
Токовые [pic] проверяются по токам внешнего К.З в качестве которых
для нашего режима может принято К.З. на шинах 10 кВ.
Для МТЗ установленной на НН [pic] проверяем по [pic] на НН:
Для МТЗ установленной на ВН проверяем по [pic][pic]:
Следовательно все МТЗ удовлетворяют требованиям предъявляемым к
чувствительности защиты и могут применятся в качестве резервных защит
Расчет МТЗ от перегрузки.
Защита установлена только на питающей стороне трансформатора.
Ток срабатывания защиты определяется по формуле:
Время срабатывания принимается больше времени действия всех защит
трансформатора. Обычно принимается равным 9 с.
Библиографический список
Курсовой проект. Проектирование электрической сети. Екатеринбург:
УГТУ-УПИ 2002.- 54 с.
Ананичева С.С. Справочные материалы для курсового и дипломного
проектирования . Екатеринбург: УГТУ-УПИ 1995. 55 с.
Богатырёв Л.Л. Богданова Л.Ф. Паздерин А.В. Релейная защита
электроэнергетических систем. Екатеринбург: УГТУ-УПИ 2000. 114 с.
Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.
М.: Высшая школа 1991. – 496 с.

РЗ трансфАЕГ.doc

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Уральский Государственный Технический Университет
Кафедра Автоматизированных Электрических систем
Расчет релейной защиты.
Преподаватель. Паздерин А.В.
РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Схема электрических соединений РУ ВН представлена на рис. 3.1. В
нормальном режиме обе секции работают параллельно через ОСШ.
Рис. 2.1. Главная схема подстанции
Секции шин НН могут работать как параллельно так и раздельно поэтому
при расчете токов КЗ требуется рассмотреть оба режима.
Силовой трансформатор должен быть защищен от следующих видов
повреждений и ненормальных режимов(3 стр. 591):
Многофазные замыкания в обмотках (для трехфазных трансформаторов и
автотрансформаторов) и на выводах.
Однофазные замыкания в обмотках (включая витковые) и на выводах.
Повышение напряжения на неповрежденных фазах (для трансформаторов
0кВ работающих с изолированною нейтралью).
Частичный пробой изоляции выводов 500кВ и выше.
Понижение уровня масла.
“Пожар” стали магнитопровода.
В нашем случае из сказанного выше следует что защиты должны быть не от
Все сопротивления приведены к ступени напряжения 220 кВ. Расчет
ведется без учета влияния нагрузки.
[pic] [pic][pic] [pic][pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
Сопротивления трансформаторов.
[pic] [pic] [pic] [pic][pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic][pic]
Эквивалентируем схему.
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
На ступени напряжения 110 кB На ступени
Межсекционный включен
На ступени напряжения 110 кB
На ступени напряжения 10 кВ.
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic]
Расчет релейной защиты
Продольная дифференциальная токовая защита
Защита от всех видов КЗ в обмотках и на выводах включая витковые
замыкания в обмотках.
Применяется на трансформаторах мощностью 63 МВА и более. В защите
используется реле типа ДЗТ-11. Применение реле серии РНТ-560 не
Защиту двухобмоточных трансформаторов выполняют двухрелейной с
соединением вторичных обмоток на стороне ВН в треугольник а на стороне НН
– в неполную звезду.
Первичный ток срабатывания защиты выбирается по следующим условиям:
Условие отстройки от броска тока намагничивания при включении
ненагруженного трансформатора под напряжение
Условие отстройки от расчетного максимального первичного тока
небаланса IНБрас при внешних КЗ в дифференциальной обмотке
IНБрас может быть определен как
где I’НБрас – Составляющая обусловленная погрешностью
I’’НБрас – Составляющая обусловленная регулированием защищаемого
трансформатора под нагрузкой
I’’’НБрас – Составляющая обусловленная неточностью установки на
БНТ реле расчетных чисел витков для не основных сторон
[pic] = Капер*Кодн*fi*IКЗмах (5.4.)
где Капер – коэффициент апериодичности для реле с БНТ Капер=1.
Кодн – коэффициент однотипности Кодн =1
Fi – относительная погрешность ТТ (10%).
IКЗмах – Ток трехфазного КЗ
[pic] = ΔN*IКЗ Внмах (5.5.)
где IКЗ ВНмах – периодическая составляющая тока проходящая при
расчетном внешнем КЗ по стороне где происходит регулирование.
ΔN – относительная погрешность принимается равной половине
суммарного диапазона регулирования на соответствующей стороне.
где W1P – расчетное число витков обмоток БНТ реле для не основной
W1 – принятое число витков.
В предварительном расчете первичный ток срабатывания выбирается по
Большое значение из (5.1.) и (5.2.) принимается за расчетное.
Производится предварительная проверка чувствительности:
КЧ = IКЗминIсз (5.8.)
Если КЧ >=1.5 можно выполнить защиту на РНТ-560
КЧ 1.5 необходимо применить ДЗТ-11- реле с торможением.
Определяется число витков обмоток БНТ реле соответствующее току
срабатывания защиты IСЗ для основной стороны:
WОСН.Р = FCP ICР.ОСН (5.9.)
где FCP – МДС срабатывания защиты(FCP = 100 AW)
ICР.ОСН – ток срабатывания отнесенный к основной стороне.
За основную принимается сторона которой соответствует наибольший из
вторичных номинальных токов в плечах защиты.
Числа витков обмотки БНТ реле соответствующее току срабатывания защиты
ICЗ для других (не основных) сторон защищаемого трансформатора определяются
по условию равенства нулю результирующей МДС в БНТ реле при нагрузочном
режиме и внешних КЗ.
IОСН В*WОСН = I1В*W1Р (3.10.)
где IОСН В I1В – вторичные токи в плечах защиты для основной и не
основной сторон в нормальном режиме.
WОСН - принятое число витков обмотки БНТ реле для основной
W1.Р = WОСН I.ОСН В I1 В (5.11.)
В следствии наличия тормозной обмотки IСЗмин определяется по формуле:
IСЗмин >КН IНОМ КН = 1.1-1.3 (5.12.)
Кроме того необходимо определить число витков тормозной обмотки реле
где tgα – тангенс угла наклона касательной к оси абсцисс при FРАБмах
>200А можно принять tgα = 0.75.
КЗ - коэффициент запаса.
Расчет первичных и вторичных токов в плечах защиты приведен в табл. 5.1
Наименование Обозначение и Числовые значения
величин метод определения
Первичный ток [pic] [pic] [pic]
Коэффициент nт 5005 40005
Вторичный ток в[pic] 3.478 2.749
Т.к. применяется реле ДЗТ – 11 ICЗ отстраиваем от номинального тока
трансформатора на высоной стороне:
ICЗ = КН IНОМ = 13*2008 = 26106
Число витков рабочей обмотки БНТ реле для основной стороны 110кВ и для
стороны 10кВ определяется исходя из минимального тока срабатывания защиты.
Результаты сведены в табл.5.2.
Наименование величины Обозначение и метод Числовые значения
Ток срабатывания реле[pic] [pic]
на основной стороне
Число витков обмотки [pic] [pic]
БНТ реле для основной
расчетное WОСН = 22
основной стороны [pic]
Принимаем к использованию следующие числа витков WОСН =22 что
Тогда чувствительность в минимальном режиме работы системы при
отсутствии торможения:
Определим чувствительность защиты при КЗ в защищаемой зоне когда
Выбор числа витков тормозной обмотки БНТ приведен в табл. 3.3.
Первичный ток [pic] (1*1*01+012+([pic]))*
небаланса с учетом 1201=2728 А
составляющей [pic]при
Число витков [pic] [pic]
тормозной обмотки БНТ
Рис.5.3. Схема включения реле типа ДЗТ – 11 в дифференциальной защите
Газовая защита автотрансформатора.
Газовая защита получила широкое распространение в качестве весьма
чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформаторов
(автотрансформаторов). Повреждения автотрансформатора возникающие внутри
его кожуха сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей что
приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих
газов. Будучи легче масла газы поднимаются в расширитель который является
самой высокой частью автотрансформатора и имеет сообщение с атмосферой.
При интенсивном газообразовании имеющим место при значительных
повреждениях бурно расширяющиеся газы создают сильное давление под
влиянием которого масло в кожухе автотрансформатора приходит в движение
перемещаясь в сторону расширителя.
Таким образом образование газов в кожухе автотрансформатора и движение
масла в сторону расширителя могут служить признаком повреждения внутри
трансформатора. Эти признаки используются для выполнения специальной защиты
при помощи газовых реле реагирующих на появление газа и движения масла.
Газовое реле устанавливается в трубе соединяющей кожух автотрансформатора
с расширителем так чтобы через него проходили газ и поток масла
устремляющиеся в расширитель при повреждениях в автотрансформаторе.
Конструкции газовых реле имеют три разновидности различающихся
принципом исполнения реагирующих элементов. Первоначально применялись реле
с реагирующим элементом в виде поплавка затем появились реле у которых
реагирующим элементом служит лопасть в последнее время применяются реле с
реагирующим элементом имеющим вид чашки.
По своему принципу действия газовая защита может работать не только при
повреждениях и опасных ненормальных режимах но и при появлении в кожухе
автотрансформатора воздуха при толчках (движении) масла вызванных любой
причиной и механических сотрясениях имеющих место вследствие вибрации
корпуса автотрансформатора. Воздух попадает в кожух автотрансформатора при
доливке масла ремонте автотрансформатора с перезаливкой масла и т.п. В
дальнейшем при включении автотрансформатора под нагрузку температура масла
начинает повышаться находящийся в масле воздух прогревается и поднимается
к расширителю. Попадая в реле воздух может вызвать срабатывание верхнего
(сигнального) контакта а при быстром движении - нижнего который
неправильно отключит автотрансформатор.
Для предупреждения неправильного отключения автотрансформатора
отключающая цепь защиты после доливки масла или включения нового
автотрансформатора переводится на сигнал (на 2-3 суток) до тех пор пока не
прекратится выделение воздуха отмечаемое по работе защиты на сигнал.
Толчки масла не связанные с повреждением автотрансформатора могут
возникать при внешних коротких замыканиях например от смещения обмоток
вследствие динамических усилий; при пуске и остановке насосов
обеспечивающих циркуляцию масла (у автотрансформаторов с искусственным
охлаждением масла) и пор ряду других причин.
Неправильная работа нижнего поплавка реле от толчков масла не
связанных с повреждением автотрансформатора может быть устранено его
Опыт эксплуатации защиты и ее исследования показывают что неправильная
работа защиты от толчков масла наблюдалась на реле реагирующих на движение
масла со скоростью 20-15 смс. Более грубые реле реагирующие на скорость
смс и выше как правило ложно не работают.
В настоящее время принято регулировать чувствительность на скорость 50-
В процессе эксплуатации необходимо следить за герметичностью
баллончиков у реле поплавкового типа. При ее нарушении масло попадает
внутрь поплавка он теряет плавучесть и опускается замыкая контакты. Такие
дефекты наблюдались в эксплуатации; в связи с этим у вновь включаемых реле
и периодически у реле находящихся в эксплуатации герметичность
баллончиков проверяется перемещением их в нагретое место при избыточном
давлении (0.5-1 кгссм2).
В трансформаторах (АТ) снабженных газовым реле бак (кожух)
трансформатора (АТ) должен устанавливаться наклонно так чтобы край
трансформатора (АТ) связанный с расширителем и сама труба к расширителю
имели подъем на 1.5-2%. Этим обеспечивается беспрепятственный проход газов
в расширитель при повреждениях и предотвращается возможность скопления
пузырьков воздуха под крышкой кожуха трансформатора (АТ) которое может
повлечь за собой ложное действие защиты.
Особое внимание должно обращаться на разделку кабеля отходящего от
выводов реле. Опыт показывает что в разделку кабеля может попасть масло из
трансформатора. Оно разъедает резиновую изоляцию жил кабеля что приводит к
замыканию между ними и приводит к замыканию между ними и неправильному
отключению трансформатора (АТ). Поэтому вывод из газового реле можно
выполнять только кабелем с бумажной изоляцией.
На открытых подстанциях следует обеспечить надежную защиту выводов на
крышке газовых реле от попадания на них влаги.
Основными достоинствами газовой защиты являются: простота ее
устройства высокая чувствительность малое время действия при значительных
повреждениях действии на сигнал или отключение в зависимости от размеров
Газовая защита является наиболее чувствительной защитой трансформатора
(АТ) от повреждений его обмоток и особенно при витковых замыканиях на
которые дифференциальная защита реагирует только при замыканиях большого
числа витков а максимальная защита и отсечка не реагирует совсем. В
настоящее время все трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше поставляются с
Газовая защита не только применяется для защиты трансформаторов и
автотрансформаторов но также считается обязательным на маслонаполненных
реакторах и дугогасящих катушках.
Защита от многофазных КЗ на шинах НН
Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению
предназначена для отключения КЗ на шинах НН а так же для резервирования
отключения повреждений на элементах присоединенных к этим шинам. Защита
присоединяется к ТТ соединенным в полную звезду и установленные в цепи
ответвления к выключателю на НН и к трансформатору напряжения (ТН)
установленному на соответствующей секции шин НН.
Защита выполняется тремя реле тока типа РТ – 40 фильтром напряжения
обратной последовательности типа РНФ – 114 и минимальным реле напряжения
Защита выполняется с двумя выдержками времени и действуют
последовательно на отключение выключателя НН и на выходные промежуточные
реле защиты трансформатора.
Первичный ток срабатывания определяется из условия отстройки от
номинального тока трансформатора IНОМ на стороне где установлена
рассматриваемая защита по выражению:
где КОТС – коэффициент отстройки учитывающий ошибку в определении
токов и необходимый запас принимаемый равным 1.2.
КВ - коэффициент возврата токового реле может быть принят равным
При установке защиты на стороне где предусмотрено регулирование
напряжения следует учитывать возможность увеличения номинального тока
который не должен превышать номинальный ток для среднего ответвления более
чем на 5%. В тех случаях когда максимальный рабочий ток IРАБмах стороны
трансформаторов на которой установлена рассматриваемая защита меньше
номинального IНОМ в место последнего следует использовать IРАБмах.
Реле минимального напряжения включается на трансформаторы напряжения
шин ННю Напряжение срабатывания защиты определяется по выраженям:
Если пуск по напряжению выполнен с помощью реле минимального напряжения
и реле обратной последовательности то:
Выдержка времени МТЗ согласуется со временем действия защит отходящих
присоединений соответствующей стороны. Так МТЗ на НН согласуется с МТЗ
присоединений низкой стороны защищаемого трансформатора.
Т. к. в данном случае используется расщепление обмотки силового
трансформатора через ТТ защиты пройдет только часть тока но для упрощения
Ток срабатывания реле определяется по формуле.
где КСХ – коэффициент схемы зависящий от соединения обмоток ТТ.
В данном случае КСХ =1 т. к. ТТ соединены в полную звезду.
В защите используется комбинированный пуск по напряжению поэтому:
Проверка чувствительности
Коэффициент КЧ по напряжению проверяется по величине остаточного
напряжения на шинах 10кВ при внешнем трехфазном КЗ. Т. к. данный режим не
рассчитан в работе то проверить КЧ не представляется возможным.
Защита от многофазных КЗ
Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению.
Защита предназначена для резервирования основных защит трансформатор а так
же резервирования отключения КЗ на шинах НН.
Защита присоединяется к ТТ установленным на стороне ВН. На
двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторах с односторонним питанием ТТ
соединяются в треугольник а при наличии двустороннего питания - в звезду.
Защита выполняется с двумя реле тока типа РТ – 40 на двухобмоточных
трансформаторах и с тремя на трехобмоточных. В качестве пусковых органов
защиты используются комбинированные пусковые органы напряжения защит
установленных на стороне НН.
Защита выполняется с одной выдержкой времени и действует на выходные
промежуточные реле защит.
Расчет уставок по времени.
Максимальное время защиты присоединения на шинах 10кВ равно 12с.
Δt=0.5c – время отстройки защит для обеспечения селективности.
Защита от симметричных перегрузок
МТЗ с независимой выдержкой времени. Защита осуществляется одним реле
тока типа РТ – 40 включенным на ток одной фазы. Защита присоединяется к
ТТ установленным: на двухобмоточных трансформаторах – со стороны ВН на
двухо-бмоточных трансформаторах с расщепленной обмоткой – со стороны НН
(для каждой из частей обмотки).
Защита действует на сигнал с выдержкой времени.
Ток срабатывания защиты определяется по формуле:
T. к защита стоит на одной из обмоток НН по ней будет протекать часть
тока но ввиду неизвестности потокораспределения и возможности отключения
одной обмотки для упрощения считаем IНОМ по полному значению.
Тогда ток срабатывания реле:

РЗА - копия.rtf

работы и защита от них. стр
Дифференциальная защита.
Расчет дифференциальной
Расчет МТЗ с пуском по
Расчет МТЗ от перегрузки.
Схемы реле и защит.стр – 9 - 11.
Ненормальные режимы работы и защита
Наиболее частым ненормальным режимом
работы трансформаторов является
появление в них сверхтоков т.е. токов
превышающих номинальный ток обмоток
трансформатора. Сверхтоки в
трансформаторе возникают при внешних
К.З. качаниях и перегрузках. Последние
возникают вследствие самозапуска
электродвигателей увеличение
нагрузки в результате отключения
параллельно работающего
трансформатора автоматического
подключения нагрузки при действии АВР
При внешнем К.З. вызванном повреждением
на шинах трансформатора или не
отключившемся повреждением на шинах
трансформатора отходящем от шин
присоединении по трансформатору
проходят токи К.З. которые нагревают
его обмотки сверх допустимого
значения что может привести к
повреждению трансформатора. В связи с
этим трансформаторы должны иметь
защиту от внешних К.З. отключающую
трансформатор для прекращения
протекающего по нему току повреждения
Защита от внешних повреждений (К.З.)
осуществляется при помощи
максимальной токовой защиты
максимальной токовой защиты с
блокировкой по напряжению токовой
защиты нулевой последовательности и
защиты обратной последовательности.
Защиты от сверх токов являются также
резервными от повреждений в
Перегрузка обычно не сопровождается
значительным понижением в сети.
Поэтому требования по времени действия
защиты от перегрузки определяется
только нагревом изоляции обмоток.
Наиболее часто возникают
кратковременные самоликвидирующиеся
перегрузки неопасные для
трансформатора ввиду их
непродолжительностью. Отключение
трансформатора при таких перегрузках
Более длительные перегрузки вызванные
например автоматическим подключением
нагрузки от АВР отключением
трансформатора и т.п. могут быть
ликвидированы обслуживающим
персоналом который имеет для этого
достаточно времени. На подстанциях без
дежурного персонала ликвидация
длительной перегрузки должна
производиться автоматически от защиты
отключением менее ответственных
потребителей или перегрузившегося
трансформатора. Таким образом защита
трансформатора от перегрузки должна
действовать на отключение только
тогда когда перегрузка не может быть
устранена персоналом. В остальных
случаях защита должна действовать на
Релейная защита трансформатора.
На трансформаторах мощностью более 6300
кВА устанавливаются следующие виды
-дифференциальная защита от
повреждений в силовом трансформаторе и
-Газовая защита от повреждений внутри
-МТЗ. МТЗ с блокировкой по
минимальному напряжению токовая
защита обратной последовательности
дистанционная защита от К.З. внешней
сети. Вид дистанционной защиты зависит
от мощности силового трансформатора
от величины токов К.З.
-МТЗ от симетричной перегрузки.
Дифференциальная защита
Предназначена для защиты
трансформатора от К.З. между фазами на
землю и от замыканий витков одной фазы.
Трансформаторы тока устанавливаются с
обеих сторон трансформатора. Их
вторичные обмотки соединяются так
чтобы при перегрузке и внешних К.З. в
реле протекала разность вторичных
точка при К.З. в зоне защиты ток в реле
равен сумме вторичных токов.
Если то реле приходит в действие и
отключает защищаемый трансформатор.
Для того чтобы дифференциальная защита
не работала при нагрузке и внешних К.З.
необходимо уравновесить вторичные
токи в плечах (обмотках) защиты так
Для этого необходимо чтобы
Но первичные токи разных обмоток
трансформатора не равны по величине и в
общем случае не совпадают по фазе. При
соединении обмоток звезда треугольник
(Х?) токи различны и по величине и по
фазе. Угол сдвига фаз зависит от группы
соединения обмоток. При 11 группе
линейный ток на стороне “Д” опережает
линейный ток со стороны “л” на 300. Это
различие по фазе компенсируется
соединением в треугольник вторичных
обмоток ТТ установленных на стороне
звезды силового трансформатора
причем оно должно точно
соответствовать соединению в “Д”
обмотки силового трансформатора.
Трансформаторы тока расположенные на
стороне треугольника силового
трансформатора соединяются в “л”.
Компенсация неравенства первичных
токов достигается подбором
коэффициентов трансформации Т.Т.
дифференциальной защиты и параметров
специально для этой цели установленных
уравнивающих автотрансформаторов или
При появлении напряжения на
трансформаторе создается бросок тока
намагничивания достигающий 5 – 10 и
появляющийся только в одной обмотке на
которую подается напряжение. Ток
трансформируется через Т.Т. поступает
в реле вызывая его работу если Для
предотвращения ложной работы
применяются ДЗТ с быстро насыщающимися
трансформаторами. Применение БНТ
позволяет выполнить простую и
быстродействующую дифференциальную
защиту надежно отстроенную от токов
небаланса и бросков токов
В настоящее время дифференциальная
защита трансформаторов выполняется на
реле типа РНТ – 565 в случае если оно не
обеспечивает необходимой
чувствительности применяют реле типа
ДЗТ – 11 предназначенные для двух
обмоточного трансформатора с одной
тормозной обмоткой и ДЗТ – 13 ДЗТ – 14
соответственно с тремя и четырмя
тормозными обмотками применяемые на
много обмоточных трансформаторах.
Расчет дифференциальной защиты.
Ток внешнего К.З. в точке К1 при
раздельной работе трансформаторов.
Ток внешнего К.З. в точке К1
при параллельной работе
Расчет первичных и вторичных токов в
Наименование величины.Обозначение и
определения.Числовые
значения.115кВ.105кВ.Первичный ток на
Защищаемого трансформатора А.Схема
соединения трансформаторов
тока.-----------------------------“?”“л”Коэффици
ент трансформации Т.Т.
0515005Вторичный ток в плечах защиты.
Определение тока небаланса по
где: - коэффициент однотипности
трансформаторов тока
- коэффициент апериодичности
учитывает апериодическую составляющую
- относительная погрешность
трансформатора тока принимается
равной 01 т.к. Т.Т. выбираются по кривым
где: - относительная погрешность
обусловленная регулированием
напряжения на защищаемом
трансформаторе принимается равной
половине суммарного диапазона
регулирования на соответствующей
- периодическая составляющая тока
проходящая при расчетном внешнем К.З.
по стороне где происходит
В предварительном расчете первичный
ток срабатывания выбирается по
Определим предварительно
- отстройка от броска намагничивающего
тока при включении ненагруженного
трансформатора под напряжение.
- отстройка от расчетного
максимального первичного тока
небаланса при внешних К.З. в
дифференциальной обмотке.
Принимаем наибольшее значение
Предварительное определение
коэффициента чувствительности.
где: - ток двух фазного металлического
К.З. в зоне действия защиты.
Коэффициент чувствительности больше
требуемого ПУЭ поэтому расчет защиты с
реле типа РНТ – 560 можно продолжить.
За основную принимается сторона
которой соответствует наибольший из
вторичных номинальных токов в плечах
Основная сторона 115кВ т.к. 54 > 344.
Определяем число витков обмоток БНТ.
метод определения.Числовое
значение.Ток срабатывания на основной
стороне А.Число витков обмотки БНТ реле
для основной стороны:
- предварительно принятое.
Ток срабатывания реле на основной
стороне.Число витков обмотки БНТ реле
для не основной стороны:
Составляющая первичного тока
небаланса обусловленная округлен.
расчетного числа витков не основной
стороны для расчетного случая
повреждения А. Первичный расчетный
небаланса с учетом составляющей Ток
срабатывания защиты на
основной стороне А.Коэффициент
(окончательное значение).Окончательно
числа витков обмоток БНТ реле
для установки на основной и
не основной сторонах.
МТЗ с пуском по минимальному
напряжению в трех фазном трех релейном
исполнении устанавливается на стороне
ВН и НН трансформатора.
Первичный ток срабатывания
защиты определяется по условию
отстройки от номинального тока
трансформатора на стороне где
установлена рассматриваемая защита по
где: - коэффициент отстройки
- коэффициент возврата токового реле
Определяем токи срабатывания для всех
Реле минимального напряжения
включается на трансформаторы
напряжения шин низкого напряжения.
Напряжение срабатывания защиты
определяется по выражению:
Если пуск реле по напряжению выполнен с
помощью реле минимального напряжения и
реле обратной последовательности то;
Выдержка времени МТЗ
согласовывается с временем действия
защит отходящих присоединений
соответствующей стороны. Так МТЗ на НН
согласовывается с МТЗ присоединений
низкой стороны защищиемого
Проверка коэффициентов
Токовые проверяются по
токам внешнего К.З в качестве которых
для нашего режима приняты К.З. на шинах
Для МТЗ установленной на НН
Для МТЗ установленной на ВН проверяем
Следовательно все МТЗ удовлетворяют
требованиям предявляемым к
чувствительности защиты и могут
применятся в качестве резервных
защиттрансформатора.
Расчет МТЗ от перегрузки.
Защита установлена также на питающей
стороне трансформатора.
Ток срабатывания защиты определяется
Время срабатывания принимается больше
времени действия всех защит
ТРДН – 25000115105105
Диффзащита МТЗ с пуском по
МТЗ с пуском по напряжению и
трансформатора. напряжению.
Защита от перегрузки

РЗ Вольхин.dwg

Трансформатор тока ТФЗМ 110Б-1У1
От трансформаторов тока
в цепи обходного выключателя
0кВ через панель перевода
К реле тока устройства
защите с пуском напря-
жения защите от пере-
К максимальной токовой
устройства охлаждения
От трансформатора напряжения
в цепи обходного выключа-
К обходной системе шин
Схема релейной защиты
понижающего трансформатора
Проектирование подстанции

RSA-AEG.DWG

От трансформатора напряжения
К реле тока устройства
От трансформаторов тока
в цепи обходного выключателя
0кВ через панель перевода
К максимальной токовой
защите с пуском напря-
жения защите от пере-
устройства охлаждения

Курсовой по РЗА-1 Аверкиеева.doc

Описание релейной защиты силового трансформатора. 3
Расчет дифференциальной токовой защиты двухобмоточного трансформатора с
Максимальная токовая защита с пуском напряжения для трансформатора. 8
Максимальная токовая защита от перегрузки. 9
Библиографический список 10
Из курсового по ЭЧС – выбираем трансформаторы.
Трансформатор ТРДН – 25000110
Описание релейной защиты силового трансформатора.
Трансформатор – это сложное электротехническое устройство большой
стоимости. Поэтому он требует устройств систем защиты от различного рода
повреждений. В трансформаторе они могут быть следующими:
Межвитковое замыкание в обмотках
Замыкание на корпус обмоток или их выводов
Замыкание между фазами внутри бака или на выводах
Часто один вид замыканий переходит в другой поэтому должны быть
предусмотрены как защиты от данных видов к.з. так и резервные защиты.
Кроме того на всех трансформаторах устанавливается защита от перегрузок
действующая на сигнал если же степень перегрузки превышает допустимый
уровень и снизить ее не возможно то и на отключение.
В качестве основной защиты трансформаторов от всех видов к.з.
применяются продольно – дифференциальная защита. Сравниваемые защитой токи
снимаются с трансформаторов тока которые размещаются с обеих сторон
трансформатора следовательно зона действия защиты будет располагаться
между этими трансформаторами.
В случае к.з. внутри трансформатора или на его выводах защита действует
на отключение его со всех сторон без выдержки времени. Ток срабатывания
защиты выбирается из следующих условий:
) Условие от броска тока намагничивания при включении трансформатора
Где: [pic]ток срабатывания защиты
[pic]номинальный ток трансформатора
[pic]коэффициент надежности.
) Условие отстройки от максимального тока небаланса при внешнем 3-х
фазном к.з. который обусловлен в основном тем что трансформаторы
тока которые работают на защиту стоят на разных ступенях
Где: [pic]максимальный ток небаланса при сквозном внешнем к.з.
В качестве резервных защит от внешних к.з. используют МТЗ с независимой
характеристикой и МТЗ с пуском по напряжению. Выдержка времени у этих
защит больше чем у защит во внешней сети.
Так как мощность силовых трансформаторов равна 25 МВА то выбираем
защиту на реле типа ДЗТ – 11.
Схема замещения трансформатора с расщеплением.
Определяем первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора
соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются
соответствующие вторичные токи в плечах защиты исходя из коэффициентов
трансформации трансформаторов тока nт и коэффициентов схемы kсх. Расчеты
сводятся в таблицу 1.
Наименование Обозначение и Числовое значение
Первичный ток на [pic] [pic] [pic]
сторонах защищаемого
Схема соединения ----- [pic] [pic]
трансформаторов тока
Коэффициент nт 2005 15005
Вторичный ток в [pic] [pic] [pic]
Для основной зоны минимальный ток срабатывания защиты определяется по
условию отстройки от броска намагничивающего тока при включении
нагруженного трансформатора под напряжение:
Определяем число витков рабочей обмотки БНТ реле для основной стороны
0 кВ и для стороны 10 кВ исходя из значения минимального тока
срабатывания защиты.
Расчеты сводятся в таблицу 2.
Наименование величины Обозначение и метод Числовое значение
Ток срабатывания реле на [pic] [pic]
Число витков обмотки БНТ
реле для основной стороны:
расчетное [pic] [pic]
- предварительно принятое
Число витков обмотки НТТ
реле для неосновной стороны:
- предварительно принятое W1 14
Принимаю к использованию следующие числа витков: Wосн = 14 витков что
Определение токов [pic].
В случае раздельной работы трансформаторов:
Это величина тока протекающего через защиту при внешнем коротком
В случае параллельной работы:
Ток протекающий через один трансформатор:
Для определения Iнб.рас. расчетным является наибольшее значение [pic] А
Расчеты сводятся в таблицу 3.
Наименование Обозначение и метод Числовое значение
величины определения[pic]
Первичный [pic] [pic]
тормозной [pic] [pic]
Определяем чувствительность защиты при к.з. между двумя фазами в
минимальном режиме работы системы.
Максимальная токовая защита с пуском напряжения для трансформатора.
Определяем токи срабатывания защиты на всех сторонах. Для этого
определяем номинальные токи всех сторон.
где kотс = 12; kв = 085
Определяем токи срабатывания для всех защит:
Определяем Uсз и Uср:
где kн = 11-12; kв = 115;
Если пуск реле по напряжению выполнен с помощью реле минимального
напряжения и реле обратной последовательности то
Проверка коэффициента чувствительности
Токовые kч проверяются по токам внешнего к.з.
Для МТЗ установленной на НН kч проверяем по [pic] на НН:
МТЗ установленная на ВН проверяется по [pic] на НН:
Следовательно все МТЗ удовлетворяют требованиям предъявляемым к
чувствительности защиты и могут применяться в качестве резервных защит
Максимальная токовая защита от перегрузки.
Защита стоит только на питающей стороне для двухобмоточных
трансформаторов и на трансформаторах с расщепленной обмоткой на НН.
Ток срабатывания защиты определяется по формуле:
где kн = 105; kв = 08-085.
Библиографический список
Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов – М.:
Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат.
Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных
сетей. – Л.: Энергоатомиздат 1985.
Л.Л. Богатырев Л.Ф. Богданова А.В. Паздерин. Релейная защита
электроэнергетических систем.: Учебное пособие. УГТУ 2000.

Релейная защита моя гот.doc

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Уральский государственный технический университет
кафедра Автоматизированных Электрических Систем
«Расчет релейной защиты и автоматики понижающей подстанции 11010 кВ»
Расчетно-пояснительная записка
Студент: Кузнецов П.В.
Руководитель проекта: Богданова Л.Ф.
Рис. 1. Схема электрической сети 110 кВ.
Номер узла электрической сети: 3
На схеме показаны нагрузки в виде: Pнагр
Район сооружения: Урал
UВН = 110 кВ UHH = 10 кВ
Процент нагрузки по надежности: I-30%; II-30%; III-30%
Трансформаторы: 2хТДН – 10000110
Описание релейной защиты и автоматики.
Основная задача релейной защиты - обнаружить повреждённый участок
электрической схемы и как можно быстрее выдать сигнал на его отключение.
К устройствам релейной защиты действующим на отключение предъявляются
следующие требования:
- селективность - действие релейной защиты при котором обеспечивается
отключение только повреждённого элемента;
- надёжность работы;
На проектируемой подстанции защищаемыми элементами являются
трансформаторы шины линии на высоком напряжении и ячейки КРУ.
Для защиты трансформаторов применяются:
Продольная диф. защита от внешних и внутренних коротких замыканий
(как симметричных так и несимметричных). Принцип действия данной
защиты основан на сравнении величины и направления токов между
трансформаторами тока дифференциальной защиты. При внутренних
коротких замыканий направление меняется на противоположное т.е.
встречное и защита действует на отключение выключателя.
МТЗ с пуском по напряжению. Данная защита является резервной по
отношению к диф. защите и осуществляет ближнее резервирование.
МТЗ от перегрузки в режиме симметричной нагрузки трансформатора.
Результатом действия этой защиты является сигнал дежурному
персоналу о перегрузке.
Сигнализация о неисправностях в цепях напряжения защиты.
Газовая защита от внутренних коротких замыканий в обмотках
трансформатора. Так же подаёт сигнал дежурному персоналу и
действует на отключение трансформатора.
Защита линий электропередач:
В качестве основной защиты применяется диф. защита обеспечивающая
мгновенное отключение повреждённого участка. Она резервируется
трехступенчатой МТЗ.
Применяется чаще всего дуговая защита которая подаёт сигнал на
отключение выключателя. Защитой от внешних межфазных КЗ на низкой стороне
подстанции является МТЗ с комбинированным пуском (по min U) . На подстанции
рассматриваются следующие виды автоматических устройств:
- РЗ элементов подстанции и линии;
- Включение и отключение устройств охлаждения трансформаторов;
- Управление вспомогательных устройств (обогрев разъединителей
Управление элементами подстанции осуществляется со щита управления. На
панелях щита управления должны быть размещены: аппаратура измерения
сигнализации управления автоматики телемеханики связи и релейной
Расчет токов короткого замыкания
Рис. 2.1. Исходная схема замещения сети.
Эквивалентирование схемы проводим относительно точки КЗ.
Находим эквивалентное сопротивление линий:
Рис. 2.2. Расчетная схема сети
Все параметры приведены к высокой стороне 110 кВ.
[pic] - раздельная работа трансформатора
[pic] - паралельная работа трансформатора.
[pic] - ток через трансформатор
Дифференциальная токовая защита трансформатора
Продольная дифференциальная токовая защита - защита от всех
видов коротких замыканий в обмотках и на выводах трансформатора
включая витковые замыкания в обмотках.
Применяется на трансформаторах мощностью 6.3 МВА и более. В
продольной дифференциальной токовой защиты применяется реле типа ДЗТ –11
Вторичные токи в плечах защиты определяются по значениям
номинальных токов на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора. Схемы
соединения трансформаторов тока выбираются таким образом чтобы
скомпенсировать разность фаз между токами на сторонах ВН и НН (на высокой
стороне - трансформаторы тока в треугольник реле в звезду; на низкой
стороне - полная звезда)
Расчет первичных и вторичных токов в плечах защиты
Расчет токов в плечах защиты
Наименование Обозначение и Числовое значение
на cторонах [pic] [pic] [pic]
трансфор-мации Nт 4005 30005
в [pic] [pic] [pic]
Получается что [pic] поэтому за основную сторону принимается
сторона ВН. Дополнительная обмотка включается на ток трансформатора тока
установленного в цепи низшего напряжения.
Предварительное определение тока срабатывания
Ток срабатывания отстраивается от тока небаланса и от броска тока
а) от тока небаланса
Первичный расчетный ток небаланса определяется по формуле:
где [pic] - составляющая обусловленная погрешностью трансформатора
[pic] -составляющая обусловленная регулированием напряжения защищаемого
трансформатора под нагрузкой;
[pic] - составляющая обусловленная неточностью установки на БНТ реле
расчетных чисел витков для не основных сторон (при предварительном
расчете не учитывается)
где Кодн - коэффициент однотипности трансформаторов тока равен 1 если
трансформаторы тока разнотипные и 05 если трансформаторы тока однотипные;
Капер -коэффициент апериодичности учитывающий апериодическую составляющую
тока КЗ равен 1 при наличии в реле БНТ и 2 при отсутствии БНТ; ft -
относительная погрешность трансформатора тока принимается равной 01
поскольку трансформаторы тока выбираются по кривым 10% погрешности; [pic] -
периодическая составляющая тока КЗ проходящего через защищаемую зону при
расчётном внешнем КЗ.
где ΔN- относительные погрешности обусловленные регулированием напряжения
на сторонах защищаемого трансформатора принимаются равными половине
суммарного диапазона регулирования.
б) от броска тока намагничивания. при включении ненагруженного
трансформатора под напряжение. [pic]- коэффициент надежности принимается
Отстройку необходимо произвести от тока небаланса т.к. он больше
броска тока намагничивания т.е. за ток срабатывания защиты
Предварительно определяется коэффициент чувствительности
[pic] - по чувствительности проходит следовательно выбираю реле типа
Определение числа витков обмоток БНТ реле
Наименование Обозначение и Числовое
Величины метод определения Значение
Ток срабатывания реле на[pic] [pic]
Число витков обмотки БНТ[pic] [pic]
предварительно принятое
реле для неосновной
[pic]предварительно
Ток срабатывания [pic] [pic]
Коэффициент отстройки [pic] [pic]
Окончательные значения [pic] 35
чисел витков [pic] 30
Ток срабатывания реле [pic] [pic]
Окончательно определяется коэффициент чувствительности
[pic] - по чувствительности проходит.
Схема включения реле типа РНТ - 565 в дифзащите трансформатора.
Расчет МТЗ с пуском по напряжению для трансформатора
Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по
напряжению предназначена для резервирования основных защит
трансформатора и резервирования отключения коротких замыканий на шинах
В максимальной токовой защите с комбинированным пуском по
напряжению применяется два реле типа РТ-40 фильтр реле напряжения
обратной последовательности типа РНФ- 1М и минимальное реле
напряжение типа РН- 54160.
Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению
выполняется с одной выдержкой времени и действует на выходные
промежуточные реле защиты трансформатора.
Определение номинальных токов:
Определение токов срабатывания защиты:
где [pic] - коэффициент надежности учитывающий ошибку реле и необходимый
запас может быть принят равным 1.2; [pic] - коэффициент возврата реле
может быть принят равным 0.85.
Определение токов срабатывания реле:
где [pic] - коэффициент зависящий от схемы соединения трансформаторов
тока; [pic] - коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты.
Определение напряжения срабатывания защиты и реле:
Реле минимального напряжения включается на трансформаторы напряжения
шин НН. Напряжение срабатывания реле определяется из условий:
надёжности принимается равным 12; Кв - коэффициент возврата принимается
Поскольку в МТЗ используется комбинированный пуск по напряжению необходимо
рассчитать уставку по напряжению для реле напряжения обратной
последовательности. Обычно напряжение срабатывания защиты считается
Напряжение срабатывания реле рассчитывается :
Проверка чувствительности защиты:
[pic] - требование выполняется на стороне 110 кВ
[pic]- требование выполняется на стороне 10 кВ
Расчет токовой защиты от перегрузок
Максимальная токовая защита от перегрузки устанавливается
на стороне питания. В максимальной токовой защите применяется реле
типа РТ- 40. Максимальная токовая защита от перегрузки действует на
сигнал с выдержкой времени.
Определение тока срабатывания защиты
[pic] принимаем равным 105.
Определение ток срабатывания реле
Все трансформаторы мощностью 1000 кВА и более имеют газовую защиту
которая реагирует на все виды внутренних повреждений трансформатора а
также действует при утечке масла из бака.
При коротких замыканиях в трансформаторе разлагаются масло и изоляционные
материалы. Образующиеся газы устремляются в расширитель. Интенсивное
газовыделение вызывает движение масла и приводит в действие газовое реле
которое устанавливается на патрубке соединяющем бак трансформатора с
расширителем см. рис. 3.3.
Установка газового реле на трансформаторе
- ввод высокого напряжения; 2 - ввод низкого напряжения; 3 - бак
трансформатора; 4 - бак-расширитель; 5 - место установки газового реле.
После ремонта трансформатора доливки масла а также при включении в работу
нового трансформатора газовая защита должна включаться (на два-три дня)
только на сигнал. В противном случае выделяющийся из масла воздух может
вызвать ложное отключение трансформатора.
Газовая защита - единственная защита реагирующая на утечку масла из бака
трансформатора. При утечке масла опускается нижний поплавок защита
срабатывает и отключает трансформатор от сети. Газовая защита не действует
при коротких замыканиях на выводах трансформатора поэтому она дополняется
дифференциальной защитой.
К.З. на стороне 10 кВ

Схема РЗ ПС.cdw

защите от перегрузи реле
тока устройства охлаждения
защите от перегрузки
и измерительным приборам
Контроль исправности цепей
Повторитель пускового органа
Максимальная токовая защита
с пуском напряжения установ-
ленная на стороне ВН
ленная на стороне НН
От защиты при дуговых
замыканиях в КРУ 63 кВ
Схема релейной защиты
трансформаторов подстанции
понижающей подстанции
защите трансформатора
К максимальной токовой
защите с пуском напряжения
К дифференциальной защите
К реле устройства охлаждения
Выходные промежуточные реле
Защита от перегрузки