Релейная защита трансформатора 110/35/6

ПЗ вар 31.doc

Курсовой проект включает в себя пояснительную записку и графическую часть.
Пояснительная записка содержит следующие структурные части:
- список использованной литературы;
Основная часть курсового проекта включает выбор и расчет релейной защиты трансформатора для понижающей подстанции и содержит следующие разделы:
- расчет выбора мощности трансформатора на подстанции;
- выбор схемы распределительных устройств;
- расчет токов короткого замыкания;
- выбор выключателей трансформаторов тока и напряжения;
- расчет следующих устройств релейной защиты трансформатора с указанием типов используемых реле: газовой защиты дифференциальной токовой защиты максимальной токовой защиты с пуском по напряжению от коротких замыканий на сторонах высшего среднего и низшего напряжений трансформатора максимальной токовой защиты от симметричных перегрузок.
В графической части приведены полная принципиальная электрическая схема подстанции 110356 кВ а также схема РЗ и А трансформатора.
Выбор основного оборудования
Выбор схем распределительных устройств
Расчет токов короткого замыкания
Выбор выключателей и измерительных трансформаторов
Расчет защиты трансформаторов
Схема подключения реле ДЗТ-11
В процессе эксплуатации не исключена возможность повреждений как в трансформаторах так и на их соединениях с выключателями. Имеют место также опасные ненормальные режимы работы не связанные с повреждением трансформатора или его соединений. Возможность повреждений и ненормальных режимов обуславливает необходимость установки на трансформаторах защитных устройств. При этом учитываются многофазные и однофазные КЗ в обмотках и на выводах трансформатора а также «пожар стали» сердечника.
Наиболее вероятными являются междуфазные и однофазные повреждения на выводах трансформаторов и однофазные витковые замыкания. Значительно реже возникают междуфазные КЗ в обмотках. Защита от коротких замыканий выполняется с действием на отключение поврежденного трансформатора. Ненормальные режимы работы трансформаторов обусловлены внешними короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в обмотках трансформатора появляются большие токи. Особенно опасны токи проходящие при внешних КЗ; эти токи могут значительно превышать номинальный ток трансформатора. В случае длительного прохождения тока возможен интенсивный нагрев изоляции обмоток и ее повреждение. Перегрузка трансформаторов не влияет на работу системы в целом так как она обычно не сопровождается снижением напряжения. С другой стороны сверхтоки перегрузки относительно невелики и их протекание допустимо в течение некоторого времени достаточного для того чтобы персонал принял меры к разгрузке. В связи с этим зашита от перегрузки при наличии дежурного персонала должна выполнятся с действием на сигнал. К ненормальным режимам работы трансформаторов с масляным заполнением относится также понижение уровня масла которое может произойти например вследствие повреждения бака.
В соответствии с заданием выдана структурная схема объекта и необходимые данные для проектирования курсового проекта.
Рисунок 1.1 – Структурная схема
Нормами технологического проектирования рекомендуется устанавливать на ПС два трансформатора связи чтобы в случае отключения одного из них оставшийся в работе смог частично или полностью обеспечить потребителей электроэнергией. Установка трех и более трансформаторов как правило нецелесообразно так как приводит к существенному увеличению капитальных вложений в схему РУ. Так же НТП рекомендует устанавливать трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения для ограничения токов короткого замыкания.
Выбираем два параллельно работающих трансформатора. Выбранные трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей при оптимальной загрузки трансформатора - 07*Sн.т. а в аварийном режиме один трансформатор оставшийся в работе обеспечит питание потребителей с учетом перегрузки на 40%.
Условия выбора силовых трансформаторов:
где Uн.вн Uн.сн Uн.нн - номинальные напряжения высокой средней и низкой стороны трансформатора соответственно;
Uуст. - установившееся напряжение в цепи;
Sн.т.- номинальная мощность трансформатора;
Sф.т. - фактическая мощность трансформатора.
По указанным условиям определяем параметры выбираемого трансформаторов Т1 и Т2:
Sн.т.=07* Smax=07*4545 =318 MB*A
Выбираем трансформатор типа ТДТН-40000110 при этом
Проверим выбранный трансформатор на режим если один из трансформаторов аварийно отключен
т. е. в аварийном режиме при отключении одного из трансформаторов второй не будет перегружен свыше 40%.
Т а б л и ц а 2.1 – Технические данные трансформаторов
1. Выбор схемы распределительного устройства на высоком напряжении 110 кВ
Количество линий на стороне ВН три согласно заданию.
2 Выбор схемы распределительного устройства на стороне низкого и среднего напряжения.
Для выбора схемы РУНН и РУСН необходимо рассчитать количество отходящих линий:
) Расчет количеств линий на НН и СН осуществляется по формуле:
где - пропускная способность одной линии МВт;
- максимальная мощность задана в задании МВт.
Для надежности и удобства принимают количество линий равным 14.
Для надежности и удобства принимают количество линий равным 3.
Для РУ 6-35 кВ применяется схема с одной секционированной системой сборных шин. На каждую цепь необходим один выключатель который служит для включения и отключения цепи в нормальном и аварийном режиме. Достоинством схемы является простота. Операции с разъединителями
необходимы только при выводе присоединения в целях обеспечения безопасного производства работ. Вследствие однотипности простоты операций с разъединителями аварийность из-за неправильных действий с ними дежурного персонала мала что относятся к достоинствам рассматриваемой схемы. Помимо этого авария на сборных шинах приводит к отключению только одного источника и половины потребителей. Вторая секция и все присоединения к ней остаются в работе.
Рис. 3.1 Схема с одной рабочей и обходной системой шин
Расчет токов КЗ производится для выбора параметров (уставок) устройств релейной защиты трансформатора. Выполняется он при замыканиях на стороне ВН СН и НН трансформатора в точках К1 К2 и К3 (Рисунок 4.1) для максимального и минимального режимов работы системы и различных режимов работы трансформатора.
Расчет токов КЗ производится в следующей последовательности:
)По схеме электрической сети составляется схема замещения включающая трансформаторы проектируемой подстанции;
) Рассчитываются параметры всех элементов схемы замещения;
)Путем последовательного преобразования схема замещения электрической сети эквивалентируется к шинам ВН проектируемой подстанции;
)Определяется периодическая составляющая тока трехфазного КЗ в начальный момент времени.
В соответствии с заданным заданием рассчитываются токи КЗ на линиях 110 кВ и на шинах СН и НН.
1 Составление расчетной схемы
Расчетная схема электроустановки - упрощенная однолинейная схема установки с указанием всех элементов а также их параметров влияющие на токи КЗ и следовательно они должны быть учтены при выполнении операций расчета. Вид расчетной схемы будет следующим:
Рисунок 4.1 – Расчетная схема
2 Составление схемы замещения цепи и определение ее параметров
Схема замещения - электрическая схема соответствующая по исходным данным расчетной схеме но в которой все магнитные связи заменены электрическими.
Рис. 4.2 – Схема замещения (а- минимальное сопротивление трансформатора; б – максимальное сопротивление трансформатора)
Расчет параметров схемы замещения а также токов КЗ произведем в именованных единицах.
3 Расчет тока короткого замыкания в точке К1
Рис. 4.3 – Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К1
Произведем расчет периодического тока КЗ:
4 Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (при включенном СВ)
Рис. 4.4 – Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К2
Рассчитаем максимальный периодический ток КЗ:
Рассчитаем минимальный периодический ток КЗ:
5 Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (при отключенном СВ)
Рис. 4.5 – Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К2
Рассчитаем максимальный периодический ток КЗ:
6 Расчет тока короткого замыкания в точке К3 (при включенном СВ)
Рис. 4.6 – Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К3
7 Расчет тока короткого замыкания в точке К3 (при отключенном СВ)
Рис. 4.7 – Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К3
Т а б л и ц а 4.1 – Сводная таблица токов КЗ
К2 СВ включен (макс)
К3 СВ включен (макс)
К2 СВ отключен (макс)
К3 СВ отключен (макс)
К2 СВ отключен (мин)
К3 СВ отключен (мин)
1 Выбор выключателей РУВН 110 кВ
В пределах РУ выключатели выбираются по цепи самого мощного присоединения в нашем случае это трансформаторы ТДТН-40000110.
Выключатели выбираются по следующим условиям:
Номинальный и максимальный ток цепи
Номинальный и максимальный ток цепи для ПС:
Iмах.цепи =14*Iн.цепи=14*02=028 кА
По полученным данным выбираем элегазовый выключатель ВЭБ-110-402500У1
Т а б л и ц а 5.1 – Технические данные выключателя ВЭБ-110-402500 У1
2 Выбор выключателей РУСН 35 кВ
Номинальный и максимальный ток:
Iмах.=14*Iн.цепи=14*2439= 34146 А
По полученным данным выбираем элегазовый выключатель ВГБЭ-35-1251000У1
Т а б л и ц а 5.2 – Технические данные выключателя ВГБЭ-35-1251000У1
3 Выбор выключателей на РУНН 6 кВ
Максимальный ток цепи
Iмах.=2*Iн.цепи=2*14075= 2815 А
Выбираем вакуумный выключатель серии ВВУ-СЭЩ-10
Т а б л и ц а 5.3 – Технические данные выключателя ВВУ-СЭЩ-10
4 Выбор измерительных трансформаторов 110 кВ
4.1 Выбор измерительных трансформаторов тока на ВН
Выбирают трансформатор тока типа ТВ-110-1-3005 У5
Т а б л и ц а 5.3 – Технические данные трансформатора ТВ-110-1-3005 У5
4.2 Выбор измерительных трансформаторов напряжения на ВН
Трансформаторы напряжения выбирают только по номинальному напряжению.
Выбрали трансформатор серии НКФ-110-83.
Т а б л и ц а 5.4 – Технические данные трансформатора НКФ-110-83
Sном ВА в классе точности
5 Выбор измерительных трансформаторов 35 кВ
5.1 Выбор измерительных трансформаторов тока на СН
Т а б л и ц а 5.5 – Технические данные трансформатора ТОЛ-35
5.2 Выбор измерительных трансформаторов напряжения на СН
Выбрали трансформатор серии ЗНОЛ-35.
Т а б л и ц а 5.6 – Технические данные трансформатора ЗНОЛ-35
6 Выбор измерительных трансформаторов на стороне 6 кВ
6.1 Выбор измерительных трансформаторов тока
Выбираем трансформатор тока ТШЛ-СЭЩ 10
Т а б л и ц а 5.8 – Технические данные трансформатора ТШЛ-СЭЩ 10
7 Выбор измерительных трансформаторов напряжения 6 кВ
Выбрали трансформатор серии ЗНОЛ-6.
Т а б л и ц а 5.8 – Технические данные трансформатора ЗНОЛ-6
Расчет защиты трансформатора
Газовая защита используется от всех видов повреждений внутри бака трансформатора сопровождающихся выделением газа из трансформаторного масла а также от понижения уровня масла в баке.
Газовое реле бака трансформатора содержит два элемента: сигнальный и отключающий. Сигнальный элемент срабатывает при повреждениях сопровождающихся слабым газообразованием а также при понижении масла трансформатора до его уровня. Действует он на сигнал без выдержки времени.
При повреждениях вызывающих бурное выделение газа повышается давление внутри бака и создается переток масла в сторону расширителя воздействующий на отключающий элемент. Последний срабатывает при превышении заданной на реле скорости движения потока масла. Отключающий элемент реле срабатывает также при снижении масла в трансформаторе до его уровня. Действует он на отключение всех выключателей трансформатора и на сигнал без выдержки времени.
При расчете устройств РЗ используем газовые реле типа РГЧЗ-66 с уставкой 06 мс для защиты бака трансформатора и реле типа РСТ 25 с уставкой 09 мс для защиты бака РПН.6.2 Продольная дифференциальная токовая защита трансформатора связи
Дифференциальная токовая защита является основной быстродействующей защитой трансформатора отвсех видов КЗ вобмотках и на их наружных выводах.
Подключается она к ТТ на сторонах высшего среднего и низшего напряжения трансформатора и действует на отключение всех его выключателей и на сигнал без выдержки времени.
Дифференциальная защита с реле РНТ и ДЗТ-11 используется на трансформаторах мощностью до 40 МВА причем защита с реле ДЗТ-11 обеспечивает как правило более высокую чувствительность.
Выбор уставок производится исходя из следующих условий:
- защита должна надежно сработать при к.з. в зоне действия этой защиты при этом коэффициент чувствительности должен быть около 2;
- защита не должна сработать при включении трансформатора на холостой «толчком» а также при восстановлении напряжения на нем после отключения КЗ в сети т.е. защита должна быть отстроена от броска намагничивающего тока трансформатора;
- защита не должна срабатывать при внешних к.з. т.е. защита должна быть отстроена от токов небаланса появившихся в реле при внешних к.з.
Дифференциальная токовая защита осуществляется на реле типа ДЗТ-11 .
Важнейшие преимущества реле ДЗТ-11:
- простота конструкции;
- наличие тормозной характеристики;
- относительно небольшая зависимость тока срабатывания реле от фазы тормозных токов;
- надежная отстройка от апериодической составляющей токов намагничивания:
- возможность выполнения реле с тремя и более тормозными обмотками.
2.1 Определяются первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора
где -номинальная мощность трансформатора
-номинальное напряжение обмотки
2.2 Определяются вторичные токи в плечах защиты исходя из коэффициентов трансформации и коэффициентов схемы
2.3 Определяется минимальный ток срабатывания защиты
2.4 Определяется ток срабатывания реле на основной стороне
2.5 Определяется число витков рабочей обмотки НТТ реле для основной стороны ВН
где F-ближайшее меньшее число витков W основной(принимается 100)
2.6 Уточняется значение тока срабатывания реле
2.7 Уточняется значение тока срабатывания защиты
2.8 Определяется число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне СН
2.9 Определяется число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне НН
2.10 Определяются токи небаланса на стороне СН
где -составляющая обусловленная погрешностью трансформаторов тока;
- составляющая обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;
- составляющая обусловленная неточностью установки на насыщающемся трансформаторе реле расчетных чисел витков.
2.11 Определяются токи небаланса на стороне НН
2.12 Выбирается необходимое число витков тормозной обмотки НТТ реле
Рассматривается внешнее к.з. между тремя фазами в максимальном режиме работы системы
где -тангенс угла наклона тормозной характеристики принимается равным 08 из заводской характеристики реле
=15- коэффициент отстройки
2.13 Выбирается необходимое число витков тормозной обмотки НТТ реле
2.14 Проверка защиты на чувствительность
3 Максимальная токовая защита с пуском по напряжению
Максимальные токовые защиты предназначены для резервирования основных защит трансформатора и для защиты шин пониженного напряжения.
3.1 Расчет максимальной токовой защиты установленной на стороне 110 кВ
3.1.1 Ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора
3.1.2 Проверка чувствительности защиты
При двухфазном к.з. на шинах 35 кВ
При двухфазном к.з. на шинах 63 кВ и раздельной работе трансформаторов
3.1.3 Определение тока срабатывания реле
Применяется к установке реле РТ-4010.
3.2 Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению установленной на стороне 63 кВ
3.2.1 Определяется ток срабатывания защиты
3.2.2 Проверка чувствительности по току
3.2.3 Определяется ток срабатывания реле
Применяется реле РТ-406.
3.2.4 Определяется первичное напряжение срабатывания защиты для минимального реле напряжения
По условию отстройки от напряжения самозапуска при включении АПВ и АВР заторможенных двигателей нагрузки
3.2.5 Определяется напряжение срабатывания реле
3.2.6 Выбор выдержек времени защит производится по ступенчатому принципу
3.3 Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению установленной на стороне 35 кВ
3.3.1 Определяется ток срабатывания защиты
3.3.2 Проверка чувствительности по току
3.3.3 Определяется ток срабатывания реле
3.3.4 Определяется первичное напряжение срабатывания защиты для минимального реле напряжения
Применяется =20400 В
3.3.5 Определяется напряжение срабатывания реле
3.3.6 Выбор выдержек времени защит производится по ступенчатому принципу
Ступень селективности принята для реле времени РВ-01-03с для реле РВ-128-05с
4 Максимальная токовая защита от перегрузки
4.1 Определяется ток срабатывания защиты от перегрузки на стороне ВН
где =105 -коэффициент отстройки;
=08 -коэффициент возврата реле тока;
- номинальный ток обмотки трансформатора с учетом регулирования напряжения
4.2 Определяется ток срабатывания защиты от перегрузки на стороне СН
4.3 Определяется ток срабатывания защиты от перегрузки на стороне НН
4.4 Время срабатывания защиты
Схема подключения реле ДЗТ-11
Рис. 7.1 Схема подключения реле ДЗТ-11 к ТТ трехобмоточного трансформатора
В данной курсовой работе произведен расчет релейной защиты трансформатора объяснен принцип действия защиты. Приведена методика расчета уставок данного вида защиты. Сделан расчет уставок для конкретной задачи. Указаны особенности и недостатки этой защиты. Рассмотрены основные органы данных защит и требования к ним.
Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. -Л.: Энергоатомиздат 1985 -296с.
Правила устройства электроустановок. Энергосервис Москва -6-е изд. перераб. и доп. 2006 -648с.
Чернобровов Н.В. Семенов В.А. – Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов. – М.:Энергоатомиздат 2007. – 800с.
Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 100-500 кВ: Схемы. – М.: Энергоатомидат 1985
Рожкова Л.Д. Козулин В.С. - Электрооборудование станций и подстанций. – М.:Энергоатомиздат 1987. – 648 с.
Королёв Е.П. Либерзон Э.М. Расчёты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. – М.: Энергия 1980.

Спецификация 1.cdw

Расчет защиты трансформатора
Полная принципиальная
Линия электропередачи
Трансформаторы напряжения

Главная схема.cdw