2.2. Рекомендуемый порядок расчета

Расчет дифференциальной защиты трансформатора, выполненной с реле РСТ-23, производится в следующем порядке:

2.2.1. Определяются первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности.

, (2.5)

где S_ном – номинальная трехфазная мощность защищаемого трансформатора;

U_ном – номинальное напряжение рассматриваемой стороны защищаемого трансформатора в соответствии с его паспортными данными.

По номинальным токам производится выбор ТТ сторон и схемы соединения их. ТТ проверяют по утяжеленному режиму с учетом перегрузочной способности в соответствии с [5]. Номинальный вторичный ток ТТ равен 5 А. Коэффициент трансформации ТТ К_I определяют как отношение номинальных токов.

2.2.2. Определяются номинальные вторичные токи в плечах защиты

, (2.6)

где I_номj, К⁽³⁾_схj, К_Ij – соответственно номинальный ток, коэффициент схемы симметричного режима и коэффициент трансформации ТТ j-й стороны защищаемого трансформатора.

Сторона трансформатора с наибольшим вторичным током в плече защиты называется основной. Расчеты весьма упрощаются, если основная сторона является стороной основного питания.

2.2.3. Выбираются стороны, к ТТ которых наиболее целесообразно присоединить тормозные обмотки: на двухобмоточных трансформаторах – к ТТ, установленным на стороне низшего напряжения; на трехобмоточных трансформаторах – к ТТ, установленным на сторонах среднего и низшего напряжений.

2.2.4. Определяется первичный ток срабатывания защиты по условию отстройки от БТН при включении ненагруженного трансформатора под напряжение и токов небаланса переходного процесса

I_сзmin ≥ К I_ном, (2.7)

где К – коэффициент, используемый при отстройке защиты от БТН, принимается равным 0,5 . I_ном – номинальный ток трансформатора основной стороны.

2.2.5. Определяется ориентировочное значение первичного тока срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса при сквозном токе I_расч.max , равном току начала торможения (I_т.нач.), без учета составляющей тока небаланса I^III_нб

I_сзmin ≥ К_н I_{нб.расч}, (2.8)

где К_н = 1,5.

Расчет I_{нб.расч} производится в соответствии с (2.2) и (2.3), где ε = 0,03, К_пер=1.

Ток I_расч.max можно определить по выражению

, (2.9)

где К_I и К⁽³⁾_сх – соответственно коэффициент трансформации ТТ и коэффициент схемы основной стороны.

Ток I_сз.min определяется как больший из условий (2.7) и (2.8).

2.2.6. Определяется число витков рабочей обмотки ТАV, соответствующее минимальному току срабатывания I_сз.min для основной стороны

, (2.10)

где F_ср – выбранная МДС срабатывания реле; I_ср.min – ток срабатывания реле, определяется приведением тока I_сзmin ко вторичным цепям ТТ основной стороны.

2.2.7. Определяются числа витков первичных обмоток ТАV, соответствующие току срабатывания защиты I_сзmin, для других (неосновных) сторон защищаемого трансформатора по условию равенства нулю результирующей МДС первичных обмоток ТАV при нагрузочном режиме и внешних КЗ (при неучете небаланса). Это обеспечивается при равенстве МДС всех сторон в условиях прохождения по ним одной и той же мощности защищаемого трансформатора.

I_осн.в . W_{раб.осн} = I_I.в W_I.расч = I_II.в W _{II расч}, (2.11)

где I_осн.в, I_I.в и I_II.в – вторичные токи в плечах защиты для основной и неосновных сторон, соответствующие номинальной мощности трансформатора; W_{раб.осн} – принятое число витков рабочей обмотки ТАV для основной стороны (W_{раб.осн} ≤ W_{раб.осн..расч}).

Из (2.11)

, (2.12)

. (2.13)

Рассчитанные витки набираются отпайками обмоток W_p, W_У1 и W_У2 при помощи перемычек на плате реле.

2.2.8. С учетом составляющей тока небаланса I^III_нб определяется первичный ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса (см. (2.8)) и при необходимости уточняется выбранная МДС срабатывания при неизменном числе витков W_{раб.осн.}.

2.2.9. Определяется коэффициент торможения К_Т. Для этого рассматриваются внешние КЗ между тремя фазами в максимальном режиме работы системы. Расчет I_{нб.расч.} производится по (2.1) – (2.4) при ε=0,1 и К_пер=2. Коэффициент торможения определяется по приведенной ниже формуле, составленной исходя из тормозной характеристики реле (рис. 3).

, (2.14)

где К_отс – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,5; I_{нб.расч.в} – максимальный вторичный ток небаланса для расчетной стороны; I_ср.min – ток срабатывания реле при отсутствии торможения (уставка минимального тока срабатывания) для расчетной стороны; I_{торм.расч.в1} и I_{торм.расч.в2} – вторичные токи, подводимые к ответвлениям промежуточных трансформаторов тока цепи торможения реле соответственно стороны 1 и 2 при расчетном внешнем КЗ; К₁ и К₂ – коэффициенты, величина каждого из которых равна отношению расчетного числа витков тормозной обмотки, равного 4, к принятому для соответствующей стороны 1 или 2 . I_{торм.нач.в} – вторичный ток начала торможения, принимаемый равным 4 А.

Следует отметить, что токи I_{торм.расч.в} суммируются только при выполнении защиты трехобмоточного трансформатора, если при расчетном внешнем КЗ возможно протекание токов с двух сторон.

Коэффициент торможения можно определить с достаточной для практики точностью по формуле (2.15), в которой вторичные токи расчетной стороны заменены на первичные основной стороны.

(2.15)

где I_{ном.в.осн} – номинальный ток в плече защиты основной стороны; I_ном.в – номинальный ток в плече защиты стороны, где произошло КЗ.

2.2.10. Определяется величина тока ограничения торможения I_ТГ, при котором происходит переход тормозной характеристики на второй горизонтальный участок. Этот участок исключается при одностороннем питании защищаемого трансформатора. При питании трансформатора с других сторон ток ограничения торможения должен быть больше максимальной величины тока в тормозной обмотке при внешнем трехфазном КЗ на этой питающей стороне.

2.2.11. Определяется коэффициент чувствительности защиты.

, (2.16)

где I^(m)_kmin – минимальное значение периодической составляющей тока КЗ рассматриваемого вида (m) в защищаемой зоне , приведенного к стороне основного питания; I_сз.min – минимальный ток срабатывания защиты при отсутствии торможения, приведенный к стороне основного питания; К^(m)_сх – коэффициент схемы, определяется видом повреждения (m), схемой соединения ТТ защиты на стороне основного питания и схемой соединения обмоток защищаемого трансформатора; К⁽³⁾_сх – коэффициент схемы в симметричном режиме для ТТ стороны основного питания.

Как правило, чувствительность защиты при I_сз = 0,5 I_ном обеспечивается с большим запасом. Поэтому необходимость в ее расчете возникает в особых случаях, когда при КЗ в защищаемой зоне токи весьма малы.