_методички / Релейная защита / Кондратьев-21.82

а на отключение выключателя ввода 38,5 (11) кВ –

t	ç.â 38,5(11)	= t	+ t = t	+ 2 t ,	(3.11)
		ç.ñ 38,5(11)	í .ï

где tн.п – наибольшая выдержка времени присоединения шин напряжением

38,5 (11) кВ, с.

+ ШУ КА1.1		КТ1	– ШУ
КА2.1
КТ1.1	КН1	КL1
КТ1.2	КН2	КL2
КQ1	КL1.1	L1
		L2
КQ2	КL2.1
КН1.1
КН2.1		На сигнал

а

б

Рис. 3.2. Схема максимальной токовой защиты трансформатора на стороне 38,5 кВ: а – схема первичной коммутации;

б– схема вторичной коммутации

3.3.Максимальная токовая защита ввода 110 – 220 кВ

Ток срабатывания защиты выбирается наибольшим из трех условии. 1) По условию отстройки максимального тока небаланса.

Первичный ток срабатывания МТЗ стороны 110 – 220 кВ понижающего трансформатора определяется по формуле (3.1) при kсз = 1 и

Iнагр max = (3 – 4) Iн.т,

(3.12)

где Iн.т – номинальный ток обмотки 110 – 220 кВ понижающего трансформатора, А.

2) По условию селективности с защитой стороны среднего напряжения:

30

	Iс.з (110-220)	³ kсел	(	I	с.з СН		+	Iнагр max НН		) ,	(3.13)
				k		т ВС		k	т ВН

где kсел – коэффициент селективности, для понижающих трансформаторов тяговых подстанций kсел = 1,05 – 1,1; Iс.з СН – первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты стороны среднего напряжения (СН), А; Iнагр max НН – максимальный ток нагрузки ввода низкого (27,5 (11) кВ) напряжения (НН), А; kт ВС, kт ВН – коэффициенты трансформации понижающего трансформатора, равные отношению номинальных линейных напряжений соответствующих сторон.

3) По условию селективности с защитой стороны низкого напряжения:

Iс.з (110-220)	³ kсел	(	I	с.з НН		+	I	нагр max СН		),	(3.14)
			k		т ВН			k	т ВС
где Iс.з НН – первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты сто-
роны низкого напряжения, А; Iнагр max СН –						максимальный ток нагрузки ввода
38,5 (27,5) кВ напряжения, А.

Ток срабатывания реле Iс.р рассчитываются по выражению (3.2) с учетом схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и реле.

Коэффициенты чувствительности защиты определяются при минимальных значениях тока, протекающего на стороне 110 – 220 кВ защищаемого трансформатора при двухфазном коротком замыкании на шинах среднего и низкого напряжения по выражениям:

	kч СН	=	I р СН	³ 1, 5;		(3.15)
			Iс.р
	k÷ Í Í	=	I ð Í Í		³ 1,5,	(3.16)
			Iñ.ð

где Iс.р – ток срабатывания реле, вычисленный по формуле (3.2), А; Iр НН, Iр СН – токи в реле при двухфазном коротком замыкании на шинах низкого и среднего напряжения соответственно, А.

В случае необходимости для повышения чувствительности МТЗ на стороне 110 – 220 кВ трансформатора может быть дополнена блокировкой минимального напряжения. При этом первичный ток срабатывания защиты вычис-

31

ляются по выражению (3.1) при Iнагр max = (1 – 2) Iн.т и kсз = 1, а выполнение условий (3.13) и (3.14) не требуется. Органы напряжения устанавливаются на шинах низкого и среднего напряжения, причем они могут быть общими для МТЗ вводов низкого (27,5 (11) кВ) и среднего (38,5 (27,5) кВ) напряжений. Напряжение срабатывания реле блокировки определяется по уравнению (3.7).

Схема МТЗ тягового трансформатора на стороне 110 кВ приведена на рис. 3.3.

а

б

Рис. 3.3. Схема МТЗ тягового трансформатора на стороне 110 кВ: а – схема первичной коммутации; б – схема вторичной коммутации

Выдержка времени защиты рассчитывается по формулам:

tз.(110-220) = tз в 27,5(11) +	t;	(3.17)
tз.(110-220) = tз в 38,5(27,5) +	t,	(3.18)

где tз в 27,5(11), tз в 38,5(27,5) – выдержки времени МТЗ ввода низкого и среднего напряжения на отключение выключателей ввода, с.

Из двух значений выдержки времени защиты, рассчитанных по выражениям (3.17) и (3.18), принимается большее.

32

Sн.т

3.4. Расчет дифференциальной защиты трансформатора (с торможением)

Дифференциальная защита применяется для защиты обмоток трансформаторов от короткого замыкания между фазами и на землю, при этом в зону защиты попадают выводы, ошиновка и выключатели со всех сторон трансформатора. Селективность защиты абсолютная.

Для защиты трансформаторов с регулированием под нагрузкой применяют реле типа ДЗТ (с торможением).

По исходным данным и схеме трансформатора (рис. 3.4) требуется рассчитать продольную дифференциальную защиту ДЗТ-11 трехобмоточного трансформатора.

Рис. 3.4. Схема трансформатора для расчета дифференциальной защиты

ниюобмотки ВН трансформатора:

Трансформатор получает одностороннее питание от системы Sс = ∞; предположим, что мощность трансформатора равна

, МВ·А.

Расчет защиты трансформатора целесообразно производить в следующем порядке.

1)Определяются значения первичных и вторичных номинальных токов для всех сторон защищаемого трансформатора

(табл. 3.1);

2)Вычисляются значения максимального тока при внешнем трехфазном коротком замыкании, приведенного к напряже-

I (3)		=	I (3)	к2 (к1) max СН(НН)	.	(3.19)
	к max СН(НН)
				kт ВС(ВН)

33

Таблица 3.1 Формулы для определения значений номинального тока

Наименование

Расчетная формула для стороны

величины

ВН

СН

НН

Первичный

номи-

I1ВН

=

Sн.т

I1СН

=

Sн.т

I1НН

=

Sн.т

нальный ток

3UВН

3UСН

3U НН

Выбранный

коэф-

I1т.т ВН

I1т.т СН

I1т.т НН

фициент трансформа-

k

=

k

т.т СН

=

k

т.т НН

=

ции трансформатора

т.т ВН

I2т.т ВН

I2т.т СН

I2т.т НН

тока

Схема

соединения

«Треугольник»

«Треугольник»

«Треугольник»

обмоток

трансформа-

( kсх = 3 );

( kсх = 3 );

( kсх = 3 );

тора тока и

коэффи-

«Звезда» ( kсх = 1)

«Звезда» ( kсх = 1)

«Звезда» ( kсх = 1)

циент схемы ( kсх )

Вторичный

номи-

I

=

kсхI1ВН

I

=

kсх I1СН

I

=

kсх I1НН

нальный ток в плече

2 ВН

2 СН

2 НН

kт.т ВН

kт.т СН

kт.т НН

защиты

3) Рассчитывается предварительно значение максимального первичного тока небаланса (без учета Iнб'''):

Iнб max СН(НН) = I'нб СН(НН) + I''нб СН(НН) =
= kоднЕI(3)к max СН(НН) + (Uα + Uβ)I(3)к max СН(НН),	(3.20)

где I'нб СН(НН) – составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью

трансформаторов тока, А; I'' – составляющая тока небаланса, обуслов-

нб СН(НН)

ленная регулированием напряжения трансформатора (автотрансформатора), А; kодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, kодн = 1; Е – относительная погрешность трансформаторов тока, Е = 0,1; Uα, Uβ – половина диапазонов регулирования напряжения.

4) Определяется предварительное значение первичного тока срабатывания защиты.

Принимается схема включения тормозной обмотки реле ДЗТ-11 на сумму токов двух сторон. В связи с этим дифференциальная защита не будет срабатывать при коротком замыкании на сторонах среднего и низкого напряжения, поэтому принимают ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска

34

тока намагничивания. В этом случае предварительное значение тока срабатывания защиты определится по выражению:

Iс.з ≥ kнIн.т ВН,

(3.21)

где kн – коэффициент надежности, kн = 1,5.

5) Определяется число витков обмоток реле ДЗТ-11.

Рассчитываемые параметры и расчетные формулы приведены в табл. 3.2. Принципиальная схема и схема включения обмоток насыщающегося трансформатора тока реле ДЗТ-11 в токовые цепи дифференциальной защиты

трехобмоточного трансформатора представлены на рис. 3.5.

Таблица 3.2

Расчетные формулы для определения числа витков обмоток реле ДЗТ-11

Наименование параметра

Расчетная формула

Результаты

расчета

1

2

3

Расчетное число витков обмотки насы-

ωрасч ВН =

Fс.р

щающегося трансформатора тока (НТТ)

Iс.р ВН

для стороны ВН

Принятое число витков обмотки НТТ

ωВН

для установки на стороне ВН (округляется

до ближайшего меньшего целого)

Ток срабатывания реле при принятом

Iс.р ВН =

Fс.р

числе витков обмотки на стороне ВН

ωВН

Ток в реле от трансформаторов тока сто-

роны ВН в минимальном режиме работы

системы при двухфазном коротком замы-

кании в зоне действия защиты:

(3)

Iр СН

=

3I

к min СН

в точке К2 на стороне СН

kт ВСkт.т ВН

в точке К1 на стороне НН

Iр НН

=

1,5I

(3)

к min НН

kт ВНkт.т ВН

Минимальное значение коэффициента

kч min =

Iр min

³ 2

чувствительности защиты должно быть не

менее

Ic.р ВН

35

Окончание табл. 3.2

1

2

3

Расчетное число витков обмотки НТТ

ωрасч НН =

I2 ВН

ωВН

для стороны НН

I2 НН

Принятое

значение

ωНН

в

результате

ωНН

округленияωрасч НН до ближайшего цело-

го числа

Составляющая первичного тока неба-

′′′

ωрасч НН − ωНН

(3)

ланса, обусловленная

неточностью уста-

=

Iнб НН

I

новки на коммутаторе реле ДЗТ-11 рас-

ωрасч НН

к max НН

четного числа витков стороны НН

Максимальный первичный ток небалан-

′

′′

′′′

са (с учетом

′′′

Iнб НН ) при коротком замыка-

Iнб max НН = Iнб НН

+ Iнб НН

+ Iнб НН

нии на шинах 27,5 кВ

Расчетное число витков обмотки НТТ

ωрасч СН =

I2 ВН

ωВН

для стороны СН

I2 СН

Принятое

значение

ωСН в

результате

ωСН

округления его до ближайшего целого

Составляющая

первичного

тока неба-

ωрасч СН − ωСН

ланса

′′′

, обусловленная неточностью

′′′

(3)

Ií á ÑÍ

I

=

I

установки на коммутаторе реле ДЗТ-11

нб СН

ωрасч СН

к max СН

расчетного числа витков стороны СН

Максимальный первичный ток небалан-

= I ′

+ I ′′

+ I ′′′

са (с учетом

I ′′′

) при коротком замыка-

I

нб max CН

нб СН

нб CН

нб CН

нб CН

нии на шинах 38,5 кВ

Расчетное число витков тормозной об-

ωт расч СН

=

kнωрасч СНIнб max СН

мотки по условию несрабатывания реле

при внешнем коротком замыкании в точке

I (3)

к max СНtgα

К2 на шинах 38,5 кВ

Расчетное число витков тормозной об-

ωт расч НН

=

kнωрасч НН Iнб max НН

мотки по условию несрабатывания реле

при внешнем коротком замыкании в точке

I (3)

к max ННtgα

К1 на шинах 27,5 кВ

Принятое число витков тормозной об-

мотки в результате округления большего

ω

из ω

т расч НН

и

ω

т расч СН

до ближайшего

т

целого числа, которое можно выставить на

коммутаторе тормозной обмотки

Окончательно

принятые

числа витков

ωраб = ωВН ;

обмоток НТТ при выбранной схеме вклю-

ω1ур = ωСН ;

чения

ω2ур = ωНН

36

ωраб

ω2ур

ω1ур

ωт

Rш

ω2

Рис. 3.5. Принципиальная схема включения реле ДЗТ-11:

а– схема подключения обмоток; б – схема подключения выходного реле;

в– рабочие контакты

37

3.5. Пример расчета дифференциальной защиты трансформатора (с торможением)

Исходные данные для расчета продольной дифференциальной защиты трехобмоточного понижающего трансформатора (рис. 3.6): Sн.т = 40 MB·A;

			(3)	= 2,7 кA;
UBH = 230 ± (12·1,00 %) кВ; UCH = 38,5 ± 5 % кВ; UHH = 27,5 кB; Iк2 max
(3)	(3)	(3)	= 5,54 кA.
Iк2 min	= 2,34 кA; Iк1 max	= 6,4 кA; Iк1 min

Расчет защиты производим в следующем порядке.

1)Определяем значения первичных и вторичных номинальных токов для всех сторон защищаемого трансформатора (табл. 3.3).

2)По выражению (3.19) вычисляем значения максимального тока при внешнем трехфазном коротком замыкании, приведенного к напряжению обмотки ВН трансформатора:

а) при коротком замыкании на шинах 35 кВ –

I (3)		=	2700 × 38,5	= 451,96 À			Рис. 3.6. Схема трансформатора для
							расчета дифференциальной защиты
ê max CH		230
	б) при коротком замыкании на
шинах 27,5 кВ –
				I (3)	=	6400 × 27,5		= 765, 22 À.
				ê max Í H			230

3) По формуле (3.20) вычисляем предварительные значения максимальных первичных токов небаланса.

Поскольку параметры, позволяющие рассчитать значение тока небаланса, обусловленного неточностью выставления расчетных чисел витков обмоток на коммутаторах реле ДЗТ, то этим значением в расчетах пренебрегаем.

38

										Таблица 3.3
		Результаты расчета номинальных токов
Наименование				Числовое значение параметра для стороны
параметра		ВН (220 кВ)					СН (35 кВ)			НН (27,5 кВ)
Первичный	I	=	40000	= 100, 4	I	=	40000 = 599,8	I		40000 = 839,8
номинальный									1Í Í
ток, А	1ÂÍ		3 × 230		1ÑÍ		3 ×38,5			3	× 27, 5
Выбранный			= 200 = 40				= 1000 = 200				= 1000 = 200
коэффициент	kò.ò ÂÍ					kò.ò ÑÍ			kт.т НН
трансформации			5				5				5
ТТ
Схема соеди-
нения обмоток		«Треугольник»				«Треугольник»				«Звезда»
ТТ
Вторичный		= 100, 4×			I2 СH = 599,8× 3 = 8, 66				I2 НH = 839,8 = 4, 2
номинальный	I2 BH			3 = 2,9
ток в плече за-			60				120				200
щиты, А
При коротком замыкании на шинах 35 кВ:
			Ií′á ÑÍ	=1× 0,1× 451,96 = 45,196 À;
			Ií¢¢á ÑÍ	= (0,12 + 0,05) × 451,96 = 76,83 À;
			Ií á max ÑÍ = 45,196 + 76,83 =122 À.
При коротком замыкании на шинах 27,5 кВ:

Ií′á Í Í =1× 0,1× 765, 22 = 76,522 À;

Ií¢¢á Í Í = (0,12 + 0) × 765,22 = 91,83 À; Ií á max Í Í = 76,522 + 91,83 =168, 4 À.

4) Определяем предварительное значение первичного тока срабатывания защиты.

Выбираем место включения тормозной обмотки реле ДЗТ-11на сумму токов двух сторон. В связи с этим дифференциальная защита не будет срабатывать при коротком замыкании на сторонах среднего и низкого напряжения, поэтому принимаем ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания. В этом случае предварительное значение тока срабатывания защиты вычисляется по выражению (3.21):

Ic.ç =1,5 ×100, 4 =150,6 À .

39