2.7 Вибір і розрахунок релейного захисту трансформаторів і ліній 6 кВ

Згідно з [3] і [7] для прийняття блочної системи „лінія – трансформатор” повинна бути передбачена пристроєм релейного захисту від таких видів ушкоджень і ненормальних режимів:

- багатофазних замикань на лінії, в обмотках і виводах трансформатора;

- однофазне замикання на землю в лініях і трансформаторах;

- струмів в обмотках трансформатора, зумовлених перевантаженнями, вищим ніж допустиме;

- зниження рівня мастила в трансформаторі.

Для виконання даних вимог передбачаються такі види захисту:

- максимально струмовий захист із витримкою часу;

- струмова відсічка без витримки часу;

- захист від однофазних замикань на землю;

- захист від ушкоджень усередині кожуха трансформатора.

Таблиця 2.13 - Початкові дані для обирання релейного захисту.

Найменування	Значення
1	2
Максимальне струмове навантаження	Iн макс=97,24 А
Струм трифазного к.з. на виводах 6,3 кВ трансформатора.	=7050 кА
Струм трифазного к.з. на виводах 0,4 кВ трансформатора	=1,27 кА
Струм однофазного к.з. наведеного на стороні 0,4 кВ трансформатора	=6693,71 А

Продовження таблиці 2.13

1	2
Струм однофазного к.з. наведеного на стороні 6,3 кВ трансформатора	=425 А
Номінальний струм трансформатора на стороні 6,3кВ	= =1000/(1,73*6,3)= =91,75 А
Номінальний струм трансформатора на стороні 0,4кВ	= =1000/(1,73*0,4)= =1443,42 А

Максимально струмовий захист із витримкою часу.

Максимально струмовий захист беремо за схемою з неповною зіркою з двома реле струму типу РТ – 40.

Визначаємо коефіцієнт трансформації трансформатора струму 6 кВ.

nтт 6,3 = (Ксх*Iнтр 6,3)/5;

(2.55)

де К_сх – коефіцієнт трансформації з’єднання в неповну зірку;

I_нтр6,3 – номінальний струм на стороні 6,3 кВ.

nтт 6,3 = (1*91,75)/5=91,75/5; nтт 6,3 =100/5=20.

Обираємо стандартний коефіцієнт трансформації трансформатора струму

n_{тт 6,3} =15.

Визначаємо струм спрацьовування максимально струмового захисту.

Iспр.зах=(Кнад*Ксз/Кпов)*Iн.макс ;

(2.56)

де К_над – коефіцієнт надійності(для РТ-40, К_над=1,2);

К_сз – коефіцієнт самозапуску (К_сз=1,5);

К_пов – коефіцієнт повернення, (беремо К_пов=0,8).

Iспр.зах= (1,2*1,5/0,8)*97,24=219 А.

Визначаємо струм спрацювання реле.

Iсп=(Ксх/nтт6,3)*Iспр.зах;

(2.57)

де К_сх – коефіцієнт з’єднання в неповну зірку;

- стандартний коефіцієнт трансформації трансформатора струму 6 кВ;

Iсп=(1/20)*219=10,95 А.

Беремо до установки реле типу РТ – 40/20.

Визначаємо розрахунковий струм реле при двофазному к.з. за трансформатором у точці К3.

Iр=0,87*(IК3^(2)/nтт6,3) ; Iр=0,87*(1100/20)=47,85 А.

(2.58)

Визначаємо коефіцієнт чутливості при двофазному к.з. за у точці К3.

=Iр/Iсп;

(2.59)

де I_р – розрахунковий струм при двофазному к.з. у точці, А;

I_сп – струм спрацювання реле максимально струмового захисту, А.

=47,85/10,95= 4,37  2.

Захист значно чутливий.

Визначаємо коефіцієнт чутливості при однофазному к.з. у точці К3.

Кч^(1)=Iр/Iср;

(2.60)

де I_р – струм у реле при однофазному к.з. поза трансформатором у точці К3 для з’єднання обмоток трансформатора /Y-0, /Y.

Iр=IКВН^(1)/(3*nтт6,3); Iр=425 / (3*20)=7,08;	(2.61)
Кч^(1)=7,08/10,95=0,65  2.

Максимально струмовий захист, установлений на стороні 6,3 кВ та виконаний за схемою неповної зірки на двох реле типу РТ – 40 опинився нечутливим до струмів однофазного к.з. на стороні 0,4 кВ. Максимально струмовий захист не буде чутливим, якщо його виконати за три релейною схемою, тому додатково установлюємо захист нульової послідовності на стороні 0,4 кВ, діючого на відключення автомату вводу низької напруги.

Струм спрацювання захисту обираємо за умовою відбудовою від найбільшого припустимого струму у нейтралі трансформатора із урахуванням коефіцієнта відбудови.

Iсз^(1)= (Км*Квід/Кпов)*Iнтр0,4 ;

(2.62)

де К_м – коефіцієнт кратності струму у нейтралі трансформатора відносно до номінального струму трансформатора, обираємо К_м=0,25;

К_від – коефіцієнт відбудови, обираємо К_від=1,25;

К_пов – коефіцієнт повернення, обираємо К_пов=0,8;

I_нтр0,4 – номінальний струм трансформатора на стороні 0,4 кВ, А.

Iсз^(1) =(0,25*1,25/0,8)*1443,42=563,8 А.

Визначаємо коефіцієнт трансформації трансформатора струму 0,4 кВ установленого у нейтралі трансформатора.

nтт0,4=(Ксх*Iсз^(1))/5;

(2.63)

де - струм спрацювання захисту із урахуванням коефіцієнту відбудови, А.

nтт0,4=(1*563,8)/5=563,8/5.

Беремо стандартний коефіцієнт трансформації трансформатора струму 0,4 кВ n_тт0,4=600/5=120.

Визначаємо струм спрацювання реле.

Iсп^(1) = (Ксх*Iсз^(1))/nтт0,4 ;

(2.64)

де n_тт0,4 - стандартний коефіцієнт трансформації трансформатора струму 0,4 кВ.

Iсп^(1)= (1*563,8)/120= 4,7 А.

Беремо струм спрацювання реле 5 А.

Беремо до установки реле типу РТ-40/6.

Визначаємо розрахунковий струм у реле.

Ip=IКНН^(1)/nтт0,4 ; Iр=6693,71/120=55,78 А.

(2.65)

Визначаємо коефіцієнт чутливості захисту.

Кч=Ip/Icп; Kч=55,78/5=11,15 > 2.

(2.66)

Захист досить чуттєвий.

Струмова відсічка.

Струмову відсічку виконують за схемою не повної зірки з двома реле РТ-40.

Визначаємо струм спрацювання захисту.

Iспрз=Кн* ;

(2.67)

де К_н – коефіцієнт надійності, беремо К_н= 1,3;

Iспрз=1,3*1270=1651 А.

Визначаємо струм спрацювання реле відсічки.

Iспв=(Ксх/nтт6,3 )*Iсз ;	(2.68)
Iспв=(1/20)*1651=82,55 А.

Визначаємо коефіцієнт чутливості відсічки при двофазному к.з. на виводах 6,3 кВ трансформатора.

Кч=0,87*(IК2^(2)/Iспв); Кч=0,87*(6100/82,55)=64,29  2.

(2.69)

Захист досить чутливий.

Захист від однофазних замикань на землю в мережі 6 кВ.

Захист виконуємо на реле РТ-40 з трансформатором нульової послідовності типу ТЗЛМ. Довжина кабельної лінії 1600 м, кабель марки ААШв-6 перерізом 370 мм, U_ном=6 кВ, ємнісний струм I_с=17,5 А.

Визначаємо струм замикань на землю захисної лінії.

Iс=Iсо*l*n ;

(2.70)

де I_со – ємнісний струм, беремо згідно з [7] таблицею 4.1 с.59

I_со=0,8 А;

Iс=0,8* 1,6*1=1,28 А.

Визначаємо первинний струм спрацювання захисту.

Iспр.з=Кзап*Кб*Iс ;

(2.71)

де К_зап – коефіцієнт запасу, приймаємо К_зап=1,1;

К_б – коефіцієнт, який враховує кидок струму. К_б=5;

I_с – величина струму замкнень на землю, на лінії що захищаються, А.

Iс.з.розр=1,1*5*1,28=7,04 А.

Беремо згідно з [7] таблиця 11.2, с.60 для реле РТ-40 з трансформатором нульової послідовності типу ТЗЛМ мінімальний струм спрацювання захисту I_с.з.мін=8,6 А  I_{с.з.розр}=7,04 А.

Перевіряємо чутливість захисту.

Кч=Iтт/Iст3=(IcΣ – Ic)/Iс.з.мiн ;

(2.72)

де I_с - ємнісний струм, А;

I_с – величина струму замикання на землю лінії що захищаються, А;

I_с.з.мін – мінімальний струм спрацювання захисту, А.

Кч=(17,5 – 1,28) / 8,6=1,89 1,25.

Захист досить чутливий.