18. Расчет релейной защиты понижающих трансформаторов

Основным оборудованием подстанции и наиболее характерным с точки зрения расчета защит является трансформатор.

В методических указаниях приведены примеры расчета дифференциальной защиты для двух обмоточных трансформаторов и трансформаторов с расщепленной обмоткой. Защиты рассчитаны на реле РНТ-560 и ДЗТ-11 как наиболее распространенные в защитах трансформаторов в настоящее время.

Приведены примеры расчета МТЗ с пуском по напряжению и защиты от перегрузки.

18.1. Дифференциальная токовая защита трансформаторов, выполненная с реле серии рнт-560

Ниже даны основные указания по расчету дифференциальной токовой защиты, выполненной на реле серии РНТ-560 (типов РНТ-565 и РНТ-566), применительно к двух обмоточным трансформаторам.

1. Составляется схема замещения трансформатора и определяются все параметры схемы замещения системы электроснабжения. Электрическая система учитывается эквивалентным сопротивлением.

2. Определяются первичные токи (I_ном) для всех сторон защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются соответствующие вторичные токи в плечах защиты , , , исходя из коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Коэффициентвыбирается с учетом параметров используемого оборудования, его перегрузочной способности, требований релейной защиты и схемы соединения трансформаторов тока.

3. Определяются первичные максимальные токи короткого замыкания, проходящие через защищаемый трансформатор при внешних и внутренних коротких замыканиях (к.з.) на его сторонах.

Рис. 124 Расчетные режимы к.з. для двухобмоточного трансформатора

Внешнее к.з. - к.з. на шинах НН (для понижающего трансформатора) или ВН ( для повышающего трансформатора). В рассматриваемом примере рассчитывается для к.з. на шинах НН (точка К1) при раздельной и параллельной работе трансформаторов (рис. 124).

Внутреннее к.з. - к.з. на выводах НН или ВН защищаемого трансформатора. Для рассматриваемого трансформатора (рис. 124) внутреннее к.з. соответствует к.з. в точке К2.

Значение =U_BH защищаемого трансформатора. Сопротивления трансформатора и системы, а также токи к.з. приведены к.

Для трансформатора учитывается только реактивное сопротивление

;

величина тока трехфазного к.з. ,

где - полное сопротивление от источника ЭДС до точки к.з. При наличии двух трансформаторов на подстанции ток к.з. рассчитывается для случая раздельной и параллельнойработы трансформаторов.

4. Первичный ток срабатывания защиты I_сз выбирается по следующим условиям 4.1. Условие отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора под напряжение

, . (3)

4.2. Условие отстройки от расчетного максимального первичного тока небаланса привнешних к.з. в дифференциальной обмотке

; (4)

может быть определен как

, (5)

где - составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;-составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора под нагрузкой;- составляющая, обусловленная неточностью установки на БНТ реле расчетных чисел витков для неосновных сторон:

a) (6)

где -периодическая составляющая тока, проходящего через защищаемую зону, при расчетном внешнем к.з.; - относительная погрешность трансформатора тока, принимаетсяравной 0,1, т.к. трансформаторы тока выбираются по кривым 10% погрешности; - коэффициент однотипности трансформаторов тока, =1, если трансформаторы тока, к которым подключено реле, разные и =0,5, если трансформаторы тока одинаковые; - коэффициент апериодичности, учитывает апериодическую составляющую тока (переходный режим), для РНТ и ДЗТ принят равным 1, т.к. в реле входят БНТ, производящие отстройку от апериодической составляющей тока к.з.;

б) , (7)

где - периодическая составляющая тока, проходящая при расчетном внешнем к.з. постороне, где происходит регулирование; - относительная погрешность, обусловленнаярегулированием напряжения на защищаемом трансформаторе, принимается равной половине суммарного диапазона регулирования на соответствующей стороне;

в) , (8)

где - расчетное число витков обмоток БНТ реле для неосновной стороны; - принятое число витков обмоток БНТ реле для неосновной стороны; - значение периодической составляющей тока к.з., проходящего при расчетном внешнем к.з. через защиту;

г) в предварительном расчете первичный ток срабатывания выбирается по отстройке от

. (9)

4.3. Большее из двух значений, полученных в пп. 4.1 и 4.2, принимается за расчетное.

5. Производится предварительная проверка чувствительности. Для этого определяется первичный ток к.з. на выходах защищаемого трансформатора в предположении, что весь ток повреждения проходит но одной из сторон трансформатора

. (10)

Если полученное значение >1,5, то расчет защиты, выполненной с реле серии РНТ-560,следует продолжить.

6. Определяется число витков обмотки БНТ реле, соответствующее току срабатывания Защиты , для основной стороны

, (11)

где - магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания реле; для реле серии РНТ-560;- ток срабатывания реле, отнесенный к основной стороне, определяется приведением первичного тока срабатывания защиты ко вторичным цепям трансформатора тока основной стороны.

За основную принимается сторона, которой соответствует наибольший из вторичных номинальных токов в плечах защиты (т.к. при этом в общем случае ток получается меньше), или сторона основного питания (т.к. это несколько упрощает расчеты чувствительности). Последнее целесообразно в случаях, когда вторичные токи в плечах защиты близки по значению.

Число витков обмотки БНТ реле серии РНТ-560 для основной стороны не должно быть меньше 8, т.е. 8 .

Числа витков обмотки БНТ реле, соответствующие току срабатывания защиты , для других (неосновных) сторон защищаемого трансформатора определяются по условию равенства нулю результирующей МДС в БНТ реле при нагрузочном режиме и внешних к.з. Этодостигается при

, (12)

где ,- вторичные токи в плечах защиты для основной и неосновной сторон в нормальном режиме; - принятое число витков обмотки БНТ реле для основной стороны.Отсюда следует:

. (13)

В случаях, когда число витков получается дробным, принимается ближайшее целое число витков, а расчет уточняется за счет учета составляющей тока небаланса (см. п. 4.2, в).

7. Определяется первичный уточненный ток небаланса (с учетом )

8. Определяется ток срабатывания защиты, соответствующий принятому числу витком БНТ реле для основной стороны.

9. Результаты расчетов в пп. 6-8 заносятся в таблицу.

10. Определяется чувствительность защиты по выражению (10) и уточненному току срабатывания защиты.