Релейная защита трансформаторов подстанции

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.

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