- •13.03.02 «Электроснабжение и электротехника»
- •Аннотация
- •Содержание
- •Введение
- •Определение токов короткого замыкания
- •Выбор трансформатора тока
- •Расчет дифференциальной токовой защиты трансформаторов
- •Расчет дифференциальной защиты с реле рнт-565
- •Расчет дифференциальной защиты с реле дзт-11
- •Расчет максимальной токовой защиты трансформаторов
- •Заключение
- •Список использованных источников
Определение токов короткого замыкания
Расчетным трансформатором является ТДТН-63000/110.
Сопротивление системы при различных мощностях КЗ:
, (1.1)
где Uнс– напряжение системы, кВ.
На примере КЗ максимальной мощности получаем:
Ом.
По аналогии рассчитаем для остальных мощностей КЗ и занесем в таблицу 1.1.
Для расчета приведенных потерь сначала рассчитаем Uкв,Uкс,Uкн– напряжения к.з. обмоток трехфазного трехобмоточного трансформатора, с помощью заданных в справочнике значениях напряжений к.з. между обмоткамиuкВН-НН,uкВН-СН,uкСН-НН(%), по формулам:
, (1.2)
, (1.3)
. (1.4)
Рассчитаем на примере высшей ступени напряжения:
%.
По аналогии рассчитаем по формулам 1.3 и 1.4 и занесем результаты в таблицу 1.1.
Половина суммарного диапазона регулирования напряжения будет равна:
.
Рассчитаем сопротивления с учетом РПН по формулам:
, (1.5)
, (1.6)
, (1.7)
где SТном– номинальная мощность трансформатора, МВА.
Подставим значения на примере формулы 1.5:
Ом.
Рассчитаем сопротивление линии по формуле:
, (1.8)
где xуд– удельное сопротивление линии, Ом/км;
l– длина линии, км.
По формуле 1.8 получаем: Ом.
Рассчитаем значения КЗ на стороне ВН трансформатора при внешнем КЗ по формулам:
, (1.9)
. (1.10)
Рассчитаем значения КЗ на стороне СН и НН по формулам:
(1.11)
(1.12)
Таблица 1.1– Результаты расчета сопротивлений
q |
В |
С |
Н |
z |
max |
ср |
min |
Sz, МВА |
5000 |
3630 |
1500 |
Uкq, % |
11,25 |
-0,75 |
7,75 |
xCz, Ом |
2,645 |
3,643 |
8,817 |
ΔUрпн, % |
16,02 | ||
xTвz, Ом |
31,789 |
-2,119 |
11,474 |
Таблица 1.2– Результаты расчета сопротивлений
z |
Мощность КЗ системы, МВА |
Ток трехфазного КЗ (кА) на шинах НН подстанции, приведенное к | ||
115 кВ |
37 кВ |
10,5 кВ | ||
max |
5000 |
2,39 |
4,628 |
10,985 |
ср |
3630 |
2,24 |
3,994 |
10,786 |
min |
1500 |
1,657 |
3,172 |
10,402 |
Выбор трансформатора тока
Трансформаторы тока выбираются по следующим параметрам:
номинальному напряжению (Uномq≤Uсет.номq);
номинальному рабочему току (Iномq≤Iном1q);
электродинамической стойкости (iудq≤Iэдн);
термической стойкости (Bкq≤Вкрq);
конструкции и классу точности;
вторичной нагрузке (Z2≤Zном2);
Допустимой погрешности.
Для напряжения 10 кВ, выберем ТОЛ-10-М2.
Таблица 2.1 – Каталожные данные трансформатора ТОЛ-10-М2
Uномq, кВ |
Класс точности |
Iном1н, А |
Iном2, А |
IТ, кА |
tT, с |
Iэдн, кА |
10 |
0,5 |
2500 |
5 |
61 |
1 |
152,5 |
кА2·с,
Данный ТТ проходит по всем параметрам, включая рассчитанную термическую стойкость.
По аналогии для 35 кВ выберем ТЛК-35, а для 110 кВ – ТОМ-110 III
Таблица 2.2 – Каталожные данные трансформатора ТЛК-35 и ТОМ-110 III
Uномq, кВ |
Класс точности |
Iном1q, А |
Iном2, А |
IТ, кА |
tT, с |
Iэдн, кА |
35 |
0,5 |
1000 |
5 |
31,5 |
1 |
80 |
110 |
300 |
15,5 |
3 |
40 |
Составим таблицу вторичной нагрузки трансформатора тока.
Проведем расчет по допустимой погрешности на примере напряжения 10 кВ по следующей формуле:
, (2.1)
где I(3)кmaxq– ток внешнего трехфазного КЗ;
kа– коэффициент учета апериодической составляющей.
Отсюда получаем: кА.
Рассчитаем кратность первичного тока:
, (2.2)
где α=0,8 – поправка к действительной кратности.
Отсюда получаем: .
Используя кратность первичного тока находим по кривым предельной кратности допустимую нагрузку: Ом.
Определим фактическую нагрузку, которая должна быть не больше zндоп.
Поскольку на низкой стороне напряжения обмотки трансформатора соединены в треугольник, то сопротивление приборов рассчитаем по следующей формуле для соединения ТА в звезду:
, (2.3)
где zпер=0,1 – переходное сопротивление контактов, Ом;
zр=0,15 – сопротивление реле, Ом (для 6-10 кВ).
Отсюда получаем: Ом.
Для 110 кВ (звезда) расчетная формула будет следующая:
. (2.4)
Рассчитаем расчетную длину при соединении ТА в неполную звезду:
, (2.5)
где l=45 – длина от ТА до реле, м (для стороны 6-10 кВ).
Получаем: м.
Определим расчетное сечение проводов:
, (2.6)
где ρ– удельное сопротивление алюминиевыми соединительных проводов, Ом;
Получаем: мм2.
Поскольку сечение проводов менее 4 мм2, то в соответствии с ПУЭ принимаем провода с сечениями 4мм2.
Для остальных ступеней напряжений проведем расчет аналогично предыдущему и занесем полученные результаты в таблицу.
Таблица 2.3 – Пример проверки ТА для защиты трансформатора
Наименование величин |
Рассчитанные параметры для ступеней напряжения | ||
115 кВ |
37 кВ |
10,5 кВ | |
Тип |
ТОМ-110 III 300/5 |
ТЛК-35 1000/5 |
ТОЛ-10-М2 2500/5 |
Схема соединения ТА |
∆ |
Y |
Y |
Расчетный первичный ток, А |
3,107 |
6,016 |
14,281 |
Расчетная кратность тока |
18 |
11 |
7 |
Допустимая нагрузка ТА, Ом |
1,6 |
2 |
4,2 |
Сопротивление реле защиты, Ом |
0,35 |
0,25 |
0,15 |
Допустимое сопротивление проводов (в один конец), Ом |
0,15 |
1,65 |
3,95 |
Длина проводов (в один конец), м |
65 |
55 |
45 |
Допустимое сечение проводов, мм2/расчетное принятое, мм2 |
11,7/16 |
0,9/4 |
0,534/4 |