Релейная защита трансформатора 110/6 кВ

Записка без тит.docx

Расчет сопротивлений элементов схемы 5
Расчет токов короткого замыкания ..6
Расчет защиты трансформатора Т2 11
1 Расчет основной защиты силового трансформатора ..11
1.1 Расчет дифференциальной защиты 11
1.2 Выбор газовой защиты трансформатора 15
2 Расчет резервной защиты трансформатора ..15
2.1 Расчет токовой отсечки трансформатора ..15
2.2 Расчет максимальной токовой защиты трансформатора 16
2.3 Расчет защиты от перегрузки .18
Список использованных источников 21
Короткое замыкание – это любое непредусмотренное нормальным режимом работы замыкание фаз между собой а также одной или нескольких фаз на землю.
Из всего многообразия причин возникновения К.З. можно выделить несколько основных:
)нарушение изоляции электрооборудования вызываемое её старением загрязнением поверхности изоляторов механическими повреждениями;
)механические повреждения элементов электрической сети (обрыв провода линии электропередачи и т.п.);
)преднамеренные К.З. вызываемые действием короткозамыкателей;
)перекрытие токоведущих частей животными и птицами;
)ошибки персонала подстанций при проведении переключений.
Уменьшение количества К.З. в электрических системах связано со строгим соблюдением Правил технической эксплуатации электроустановок и повышением качества продукции электротехнической промышленности
Наибольшая опасность при К.З. угрожает элементам системы прилегающих к месту его замыкания. В зависимости от места и продолжительности К.З. его последствия могут иметь местный характер (удаленное от источников питания К.З.) или отражаться на функционировании всей системы.
Для обеспечения надежного электроснабжения предотвращения разрушения оборудования электроустановок и сохранения устойчивой работы элементов системы необходимо быстрое отключение поврежденного участка или элемента а также ликвидация опасного анормального режима. Для этих целей используют специальные автоматические устройства в виде релейной защиты отключающей выключатели.
Рассчитать защиту трансформатора Т2.
На листе формата А1 начертить полную схему защиты трансформатора. Схему защиты начертить в развернутом виде (схема размещения устройств релейной защиты по трансформаторам тока токовые цепи цепи напряжения цепи оперативного тока цепи сигнализации и выходные цепи защит). Составить спецификацию на примененную аппаратуру.
Таблица 1 - Исходные данные
Тип трансформаторов на подстанции
Мощность трансформаторов на подстанции МВ·А
Таблица 2 - Исходные данные (продолжение)
Максимальная нагрузка и время защит отходящих присоединений
При расчете принять следующие параметры:
Удельное сопротивление ЛЭП – прямой последовательности Омкм.
Все трансформаторы оснащены РПН ±9×177% на стороне 110 кВ
Согласно заданию на курсовую работу надо рассчитать защиту трансформатора Т2 его данные занесены в таблицу 3. Примем также что в трансформаторе обмотки соединены по схеме Y0ΔΔ.
Таблица 3 – Паспортные данные трансформатора марки ТРДН-63000110
Напряжение обмотки кВ
Рисунок 1 – Исходная схема
Расчет сопротивлений элементов схемы
Все сопротивление приводится к основной ступени напряжения за которую принято Uосн=Uср.ном=115 кВ.
Расчет токов короткого замыкания
Для расчета всех токов предварительно составим схему замещения для защищаемой сети (рисунок 2).
Рисунок 2 – Схема замещения прямой последовательности
Упрощаем схему замещения при этом так как ЭДС первой системы и ЭДС второй системы одинаковые то вводим одну эквивалентную ЭДС значение которой будет равно значению любой из энергосистем то есть ЕЭКВ=ЕС1=ЕС2=115 кВ
Рисунок 3 – Первый шаг упрощения схемы замещения
Объединим параллельные и последовательные сопротивления при этом учтем сопротивления энергосистем в максимальных и минимальных режимах:
Рисунок 4 – Второй шаг упрощения схемы замещения
Произведем расчет тока КЗ на сторонах НН (они равны):
)Расчет тока К(3) на стороне НН в режиме максимальных нагрузок (точка К2 рисунок 4):
)Расчет тока К(2) на стороне НН в режиме минимальных нагрузок (точка К2 рисунок 4):
Произведем расчет тока КЗ на сторонах ВН:
)Расчет тока К(2) на стороне ВН в режиме минимальных нагрузок (точка К1 рисунок 4):
Для расчета токов короткого замыкания на землю необходима схема замещения нулевой последовательности защищаемой сети в минимальном режиме а также введем следующие параметры:
Удельное сопротивление ЛЭП – нулевой последовательности Омкм.
Сопротивление нулевой последовательности энергосистем
Рисунок 5 –Схема замещения нулевой последовательности
Преобразование схемы замещения нулевой последовательности аналогично преобразованиям схемы замещения прямой последовательности.
Общее сопротивление трансформатора:
Рисунок 6 – Упрощение схемы замещения нулевой последовательности
Объединим параллельные и последовательные сопротивления:
Найдем общее сопротивление к точке КЗ а также для нахождения тока КЗ который проходит через защиту трансформатора найдем коэффициент токораспределения кТ.Р..
Далее для удобства занесем все полученные значения токов К.З. в таблицу 4:
Таблица 4 – Токи короткого замыкания
Расчет защиты трансформатора Т2
1 Расчет основной защиты силового трансформатора
1.1 Расчет дифференциальной защиты
Дифференциальная защита в трансформаторах используется в качестве основной. Она применяется для защиты трансформаторов от К.З. между фазами на землю и от замыканий витков одной фазы. В соответствии с принципом действия этой защиты трансформаторы тока устанавливаются со всех сторон трехобмоточного трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются так чтобы при нагрузке и внешних К.З. . Тогда при К.З. в зоне защиты ток реле равен и оно срабатывает.
Предварительно примем что на трансформатор устанавливается дифференциальная защита с реле типа РНТ-565. Расчет защиты приведен в таблице 5.
Таблица 5 – Расчет дифференциальной защиты трансформатора Т1
Первичный ток в номинальном режиме
Схема соединения обмоток трансформатора
Схема соединения трансформаторов тока
Расчетный коэффициент трансформации трансформаторов тока
Выбираем коэффициент трансформации
Вторичные токи ТТ в номинальном режиме А
Далее рассчитываем ток срабатывания защиты.
При этом необходимо обеспечить недействие защиты в двух режимах работы защищаемого трансформатора:
а) при включении трансформатора только со стороны источника питания когда в момент включения в питающей обмотке трансформатора появляются значительные броски тока намагничивания.
Этот ток замыкается через обмотку реле. Поэтому для исключения действия защиты необходимо принять:
б) при трехфазных КЗ вне зоны действия защиты когда через трансформатор проходит максимальный сквозной ток внешнего короткого замыкания.
При этом в защите проходит максимальный ток небаланса:
где: КАП=1 для РНТ-565 КОД=1 (в защите используют разнотипные трансформаторы тока); =10% - погрешность трансформатора тока; UРЕГ=16% - диапазон изменения напряжения трансформатора в одну сторону от номинального при регулировании
тогда ток срабатывания защиты отстроенный от тока небаланса:
Выбираем наибольший т.е. 417 А.
Проведем предварительную проверку коэффициентов чувствительности.
Т.к. Кч > 2 то защита чувствительна следовательно расчет можно продолжить.
Таблица 5 – Расчет дифференциальной защиты (продолжение)
После выбора определяем вторичные токи срабатывания реле А
Выбираем основную сторону – та у которой больше
Расчетное число витков основной стороны
Принятое число витков для основной стороны - принимается ближайшее меньшее значение
Число витков неосновных сторон
Принятое число витков для неосновных сторон - принимается ближайшее целое значение
Число витков уравнительных обмоток
Действительные токи срабатывания:
Составляющая тока небаланса обусловленная округлением числа витков неосновной стороны:
Тогда полный ток небаланса с учетом :
Проверим коэффициент чувствительности:
Т.к. Кч > 2 то расчет дифференциальной защиты закончен IС.З.=433 А.
1.2 Выбор газовой защиты трансформатора
Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора то есть она реагирует на понижение уровня масла. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту способную различать степень повреждения и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение.
Применяется для защиты трансформатора от внутренних повреждений. В данной курсовой работе расчет газового реле не производим. Но укажем что устанавливаем на трансформатор газовое реле типа BF-80Q.
2 Расчет резервной защиты трансформатора
2.1 Расчет токовой отсечки трансформатора
Токовая отсечка является самой простой быстродействующей защитой от повреждений в трансформаторе действующей с t=0 с. Однако она не является полноценной так как реагирует только на большие токи повреждения и охватывает своей зоной лишь часть трансформатора.
Отсечка не действует при витковых замыканиях и замыканиях на землю в обмотке работающей на сеть с малым током замыкания на землю и по существу является защитой от К.З. (междуфазных и однофазных).
Токовая отсечка устанавливается со стороны источника питания т.е. со стороны ВН.
Ток срабатывания отсечки отстраивается от максимального тока короткого замыкания при повреждении за трансформатором и вычисляется по формуле :
Тогда проверим коэффициенты чувствительности:
Т.к. коэффициент чувствительности больше 12 то можно использовать ТО как резервную защиту. Трансформаторы тока резервной защиты на стороне ВН соединены по схеме полной звезды следовательно kсх=1. принимаем kтт=6005.
Определяем ток срабатывания реле:
Выбираем реле РТ – 4020.
Токовая отсечка срабатывает без выдержки времени следовательно tто=0.
2.2 Расчет максимальной токовой защиты трансформатора
МТЗ защищает от всех видов междуфазных коротких замыканий. Отстраивается от максимального тока нагрузки в максимальном режиме.
Вычисляем значения этих токов:
МТЗ ставим со стороны ВН и НН.
Выбираем ток срабатывания защиты для стороны НН:
Проверяем коэффициент чувствительности:
Следовательно защита проходит по коэффициенту чувствительности. Определим ток срабатывания реле и выберем по нему реле. Собирается по схеме неполной звезды. Установим на стороне НН1 трансформатор тока с коэффициентом трансформации 30005 а на НН2 – 60005.
Выбираем реле типа РТ – 4010. Определяем время срабатывания защиты:
где – ступень селективности. Выбираем реле времени типа РВ – 123 (выдержка времени 025 – 35 с).
Выбираем ток срабатывания защиты для стороны ВН:
Проверяем коэффициент чувствительности на стороне НН:
т.к. коэффициент чувствительности меньше 15 то нужно применить МТЗ с пуском по напряжению.
следовательно защита проходит по коэффициенту чувствительности.
- выбираем реле РТ-4010.
На высшей стороне используем схему соединения трансформаторов тока – треугольник kсх= kтт=6005.
Определяем время срабатывания защиты:
–выбираем реле времени РВ – 132 (05 -9с).
Уставка фильтра напряжений обратной последовательности выбирается по отстройке от небаланса фильтра и по опыту принимается:
- вторичное напряжение. Исходя из чего выбираем реле напряжения: РНФ-1М (напряжение срабатывания 6-12 В).
– если напряжение упадет ниже 582 кВ то защита должна сработать восприняв это как К.З..
- выбираем реле напряжения РН-54160.
2.3 Расчет защиты от перегрузки
Защита от перегрузки выполняется действующей на сигнал посредством токового реле которое устанавливается в одной фазе так как перегрузка трансформатора возникает одновременно в трех фазах. Чтобы избежать излишних сигналов при КЗ и кратковременных перегрузках предусматривается реле времени.
Ток срабатывания выбирается из условия возврата токового реле при номинальном токе трансформатора.
Токи срабатывания реле:
; выбираем РТ – 406.
Выбираем реле времени РВ – 133 (выдержка времени 05 – 9с).
Так как перегрузки симметричны защита включается на ток одной фазы. Данный вид защиты действует на сигнал.
В данной курсовой работе в полном объеме был произведен расчет основной и резервной защит трансформатора ТРДН-63000110: выбраны измерительные трансформаторы тока и напряжения рассчитаны уставки защит время срабатывания и типы реле.
Список использованных источников
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций (справочные материалы). – 4-е изд. перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 608с.
Руководящие указания по релейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов 110 – 500 кВ: - Схемы. – М.: Энергоатомиздат 1985. – 112 с.
Чернобровов Н.В. Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: учебное пособие для техникумов. – М.: Энергоатомиздат 2007.

ЧертежКомпасV11.cdw

защите трансформатора
К максимальной токовой
К дифференциальной защите
Максимальная токовая
Максимальная токовая защита
К токовой отсечке изащите
Токовая отсечка и защита
Принципиальная схема
понижающего трансформатора
а) - поясняющая схема
Дифференциальная защита
Защита от перегрузки
г) цепи оперативного постоянного тока и выходные цепи
д) цепи сигнализации
б) цепи переменного тока
в) цепи переменного напряжения

Чертеж.cdw

защите трансформатора
К максимальной токовой
К дифференциальной защите
Максимальная токовая
Максимальная токовая защита
К токовой отсечке изащите
Токовая отсечка и защита
Принципиальная схема
понижающего трансформатора
а) - поясняющая схема
Дифференциальная защита
Защита от перегрузки
г) цепи оперативного постоянного тока и выходные цепи
д) цепи сигнализации
б) цепи переменного тока
в) цепи переменного напряжения

Чертеж 5,11(CDW).cdw

защите трансформатора
К максимальной токовой
К дифференциальной защите
Максимальная токовая
Максимальная токовая защита
К токовой отсечке изащите
Токовая отсечка и защита
Принципиальная схема
понижающего трансформатора
а) - поясняющая схема
Дифференциальная защита
Защита от перегрузки
г) цепи оперативного постоянного тока и выходные цепи
д) цепи сигнализации
б) цепи переменного тока
в) цепи переменного напряжения

Титульный лист.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра энергетики и технологии металлов
дисциплина «Релейная защита систем электроснабжения»
специальности 140211 «Электроснабжение»