2.1. Выбор трансформаторов тока и напряжения

Для силовых трансформаторов принять за IРАБ..МАКС =1,4IТ.НОМ с учётом его перегрузки.

Для дифференциальной токовой защиты силового трансформатора со схемой соединения обмоток Y/ на стороне ВН ТА соединяются в треугольник, со стороны НН в звезду. Выбор расчетных коэффициентов ТА осуществляется исходя из равенства абсолютных значений сравниваемых токов (например I_{AB ВН} и I_{AB НН}) по формуле

.

На высокой стороне для схемы соединения ТА в треугольник

.

На низкой стороне для схемы соединения ТА в звезду

.

Трансформаторы напряжения выбираются также как для линий.

2.2 Расчёт токов короткого замыкания и построение векторных диаграмм токов.

Расчёт токов КЗ производится для максимального и минимального режимов работы системы с учётом наличия устройства регулирования под нагрузкой (РПН). Сопротивления трансформатора (Ом) рассчитываются по формулам:

; (2.2.1)

, (2.2.2)

, (2.2.3)

где UВН- напряжение на стороне ВН, кВ; SН.Т- номинальная мощность трансформатора, МВА; , , – напряжение КЗ в процентах для различных положений РПН (среднего и крайнего).

- половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора в относительных единицах ( - в процентах).

Значения напряжений короткого замыкания приведены в табл.7 приложения.

Максимальное и минимальное сопротивление системы определяется по выражению

,

где Uном – номинальное междуфазное напряжение сети, кВ.

S_K – мощность короткого замыкания на шинах ВН, кВА. Приведена в таблице 6 приложения.

ВН Sкз макс

Sкз мин

РЗ

TV Q2

НН

Рис.2 Первичная схема защищаемого силового трансформатора

В ычисления максимального тока КЗ производятся при наименьшем сопротивлении системы в максимальном её режиме ( ),отнесённом к UСР сети ВН ) и сопротивления .

,

где Uном – номинальное междуфазное напряжение сети.

Значение максимального тока КЗ на низкой стороне трансформатора:

.

М инимальный ток трёхфазного КЗ ( ) определяется при наибольшем сопротивлении питающей системы в минимальном её режиме (ХС МИН) и наибольшем сопротивлении трансформатора:

,

где =UСР.ВН(1+ ), но не более 40,5 кВ для напряжения 35 кВ и не более 126 кВ для 110 кВ.

Приведение тока к стороне НН производится с помощью коэффициента трансформации:

.

Ток при двухфазном КЗ можно вычислять по формуле:

.

Результаты расчётов токов КЗ следует свести в таблицу с указанием расчётной точки на схеме замещения. Для расчёта параметров срабатывания токовых защит должны быть рассчитаны максимальные токи КЗ, а для оценки чувствительности – минимальные. Построить векторные диаграммы токов при КЗ на низкой стороне трансформатора.

2.3 Дифференциальная токовая защита

Защита выполняется с реле серии РНТ- 565 или ДЗТ-11. Расчёт дифференциальной защиты с реле РНТ проводится в следующем порядке :

1. Определяются первичные номинальные токи на сторонах высокого и низкого напряжения силового трансформатора, А

,

где UНОМ – номинальное напряжение соответствующей стороны.

2. Определяются вторичные токи в плечах защиты ( в номинальном режиме), А:

,

3. За основную сторону защищаемого трансформатора принять сторону питания, т.е. сторону высокого напряжения.

4. Определяется первичный ток срабатывания защиты IСЗ. Отстройка от расчётного тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ производится по выражению:

, (2.3.1)

где .

Расчётный ток небаланса определяется как сумма трёх составляющих:

,

где - составляющая, обусловленная погрешностью ТА;

- составляющая, обусловленная регулированием напряжения;

составляющая, обусловленная неточностью установки на насыщающемся трансформаторе тока (НТТ) реле расчётных чисел витков для неосновной стороны.

,

где – периодическая составляющая тока, проходящего через трансформатор при расчётном внешнем КЗ и приведённом к основной стороне;

= 1 – коэффициент, учитывающий переходной режим;

= 1- коэффициент однотипности ТА;

ε =0,1- относительное значение полной погрешности ТА;

- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения, принимаемая равной половине диапазона регулирования;

WРАСЧ- расчётное число витков обмотки НТТ неосновной стороны;

Wф- фактическое (целое) число витков обмотки НТТ неосновной стороны.

Так как число витков WРАСЧ ещё не определено, то на первом этапе вычисляется без учёта .

Отстройка от броска намагничивающего тока при включении трансформатора на холостой ход производится по выражению

, (2.3.2)

где =1,3 – коэффициент отстройки защиты от броска намагничивающего тока;

- номинальный ток, соответствующий среднему значению РПН и приведённый к основной стороне.

Из двух значений, полученных по выражениям (2.3.1) и (2.3.2), принимается большее.

5. Производится предварительная проверка чувствительности по выражению (для схемы соединения обмоток трансформатора Y/Δ-11):

, (2.3.3)

где - первичный ток при двухфазном КЗ за трансформатором (НН) в расчётных по чувствительности режимах работы подстанции и питающей системы, приведённый к стороне питания (ВН);

- коэффициент схемы, определяемый видом повреждения, схемой соединения ТА защиты на стороне основного питания и схемой соединения обмоток защищаемого трансформатора;

IСЗ - ток срабатывания защиты, приведённый к стороне питания.

- коэффициент схемы для схемы соединения обмоток ТА на основной стороне.

Коэффициент чувствительности ( ) должен быть не менее 2. Если окажется не ниже допустимого, то расчёт защиты следует продолжить. Когда окажется ниже допустимого, а расчётным для выбора тока срабатывания являлась отстройка от тока небаланса при внешних КЗ по (2.3.1), то следует перейти к расчёту защиты, выполненной с реле ДЗТ-11.

6. Определяется ток срабатывания реле, приведённый к основной стороне по выражению:

,

где и -соответственно коэффициент схемы и коэффициент трансформации ТА основной стороны.