Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Релейная защита трансформаторов подстанции
|
|
Дифференциальная токовая защита трансформатора.
Основными видами повреждений в трансформаторах и автотрансформаторах являются: замыкание между фазами внутри кожуха трансформатора (трехфазного) и на наружных выводах обмоток; замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания); замыкания на землю обмоток или их наружных выводов; повреждения магнитопровода трансформатора, приводящие к появлению местного нагрева и «пожару стали».
Для ограничения размера разрушения релейная защита от повреждений в трансформаторе должна действовать быстро (t = 0.05÷ 0.1 с).В качестве таких защит применяются токовая отсечка, дифференциальная и газовая защиты[3, с.174].
Реле дифференциальной защиты 7UT6 применяются для быстрого и селективного отключения коротких замыканий в трансформаторах всех уровней напряжения, во вращающихся электрических машинах, например, в двигателях и генераторах, а также на коротких линиях и сборных шинах.
Конкретное применение устройства может быть определено параметризацией. Это позволяет максимально адаптировать реле к защищаемому объекту.
Встроенная программируемая логика позволяет пользователям добавлять их собственные функции, например, для автоматизации операций в распределительном устройстве. Могут также генерироваться пользовательские сообщения. Гибкие коммуникационные интерфейсы открыты для взаимодействия модемных коммуникационных архитектур с системами управления.
Устройство дифференциальной защиты 7UT613 осуществляет функции основных защит – дифференциальной токовой защиты, резервной МТЗ и защиты от перегрузки.
Дифференциальная токовая защита, выполненная с использованием терминала цифровой релейной защиты фирмы «SIEMENS» 7UT613, обладает высокой чувствительностью, достаточной для отключения повреждений, сопровождающихся токами в защите, меньшими номинальных.
Назначение внутренних функций устройства:
87Т – Продольная дифференциальная токовая защита, срабатывает при междуфазных и однофазных КЗ в зоне ограниченной трансформаторами тока. Защита действует на отключение всех выключателей трансформатора без выдержки времени, пуск УРОВ.
87N – Дифференциальная токовая защита от замыкания на землю, срабатывает при однофазных КЗ в защищаемой зоне, ограниченной трансформаторами тока.
Действует без выдержки времени – на отключение выключателей трансформатора, пуск УРОВ.
50, 51–Максимальная токовая защита имеет 3 ступени и используется как токовая защита от перегрузки (I>, I> >, 51) на стороне 110 кВ, на выводах общей обмотки трансформатора и на стороне 10 кВ[5].
Для расчета ДЗТ использовали данные приведенные в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета ДЗТ
| Наименование величины | Обозначение и метод определения | Числовые значения для стороны | ||
| 110 кВ | 35 кВ | 10 кВ | ||
| Первичные токи защищаемого автотрансформатора, соответствующий его проходной мощности, А | 
| 210, 19 | 329, 91 | 1154, 7 |
| Коэффициент трансформации трансформаторов тока | КT | 600/5 | 1000/5 | 3000/5 |
| Схема соединения трансформаторов тока | 
| U | U | U |
| Вторичные токи в плечах защиты, А | 
| 1, 75 | 1, 65 | 1, 93 |
Расчет чувствительного органа.
1) Отстройка от расчетного первичного тока небаланса в режиме, соответствующем «началу торможения»:
(3.1)
(3.2)
(3.3)
(3.4)
где 
– составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;
– составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью регулированием напряжения автотрансформатора;
Котс. = 1.5 – коэффициент отстройки от максимального тока небаланса;
Кодн. = 0.5÷ 1 – коэффициент однотипности, учитывающий различие в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему.
Для реле с торможением принимается Кодн . = 1,
ε = 0.1 – коэффициент, учитывающий погрешность в 10 % ТА,
Кпер . = 1 – коэффициент, учитывающий переходной режим.
Отстройка от броска тока намагничивания при включении ненагруженного автотрансформатора под напряжение или при восстановлении напряжения после отключения к.з., а также от переходных токов небаланса при внешних к.з.:
(3.5)
За расчетное значение Iсз.мин. принимается большее из полученных значений:
Расчет коэффициента торможения (наклонная часть тормозной характеристики).
За расчетный для выбора Кторм. Принимается режим, при котором он получается максимальным:
(3.6)
где Iнб.расч.п. – относительный максимальный расчетный первичный ток небаланса при расчетном внешнем к.з., при котором Кторм получается максимальным.
Составляющие тока небаланса рассчитываем для плеча 110 кВ:
(3.7)
(3.8)
где 
– относительные токи при расчетном внешнем к.з., подводимые к цепям торможения от всех плеч защиты защищаемого автотрансформатора.
, (3.9)
Суммарный расчетный ток 
рассчитан:
, (3.10)
Коэффициент торможение рассчитан по формуле:
(3.11)
Расчет коэффициента торможения дифференциальной защиты трансформатора приведен в таблице 3.2
Таблица 3.2 –Расчет коэффициента торможения дифференциальной защиты трансформатора
Таблица 3.2
| Режим | Расчетная точка и вид КЗ |  , А
|  , о.е.
| 
| 
|
| Опробование от сети 110 | На вводе 35 кВ, 2-х ф. КЗ | 3036.3 | 9.1 | 28.89 | 0.48 |
| Опробование от сети 110 | На вводе 10 кВ, 2-х ф. КЗ | 7821.3 | 23.44 | 74.42 | 0.47 |
Коэффициент торможения примем 
.
Оценка чувствительности дифференциальной защиты.
Двухфазное КЗ на стороне 35 кВ, А:
.
а) Без учета торможения:
(3.12)
б) С учетом торможения током плеча 35 кВ трансформатора:
(3.13)
(3.14)
(3.15)
(3.16)
,
,
.
Коэффициент чувствительности согласно ПУЭ должен быть не меньше 2, т.е. чувствительность дифференциальной защиты достаточна.
Газовая защита (ГЗ).
Практически все повреждения внутри бака маслонаполненного трансформатора (автотрансформатора) сопровождаются выделением газов. Газы появляются в результате разложения масла и других изолирующих материалов под действием электрической дуги и иных факторов (например, «пожара стали» магнитопровода).
Газовое реле устанавливается в трубопроводе между баком и расширителем (рисунок 3.2). Для облегчения выхода газов крышка трансформатора и трубопровод должны иметь небольшой подъем (1, 5-2%) к горизонтали, а трубопровод заделывается в бак вровень с внутренней поверхностью крышки. Для устранения влияния на работу защиты выхлопная труба заделывается в крышку, наоборот, с бортиком, обращенным внутрь бака.
Существующие конструкции газовых реле (рисунок 3.2) имеют три основных выполнения, различающихся принципом работы их реагирующих элементов. Последние выполняются в виде поплавков — герметизированных полых цилиндров, лопастей и открытых чашек. Обычно реле имеет два реагирующих элемента, действующих соответственно на сигнал и отключение; иногда реле имеет три реагирующих элемента, два из которых действуют на отключение. Контакты реле укрепляются на реагирующих элементах; оперативный ток к ним подводится с наружной стороны реле гибкими изолированными проводами.
При внутренних КЗ действие газовой защиты резервируется защитами, реагирующими на ток КЗ. Поэтому при использовании оперативного переменного тока считается допустимым питать цепи газовой защиты только от цепей переменного напряжения (например, измерительных ТН).
Рисунок 3.1 – Установка газового реле на трансформаторе
Достоинствами газовой защиты являются:
1) высокая чувствительность, позволяющая защите реагировать практически на все опасные повреждения внутри бака;
2) небольшое время срабатывания при больших скоростях потока масла.
Защита имеет следующие недостатки:
1) не реагирует на повреждения, возникающие вне бака, но в зоне между выключателями (на втулках, соединениях с выключателями) поэтому она не может быть единственной защитой от повреждений возникающих между этими выключателями;
2) значительное время срабатывания, например, при медленном газообразовании, что не позволяет отнести защиту к быстродействующим;
3) при использовании защиты с действием на отключение в районах, подверженных землетрясениям, на установках, вблизи которых проводятся взрывные работы и т. п., возникают затруднения;
4) необходимо временно выводить защиту из действия на отключение при доливке масла, включении трансформатора после ремонта.
В настоящее время трансформаторы мощностью 1 MBА и выше обычно поставляются комплектно с газовой защитой. Для трансформаторов небольшой мощности она сочетается с токовой, обычно двухступенчатой защитой, для мощных трансформаторов и автотрансформаторов – с дифференциальной токовой защитой от внутренних КЗ и токовыми защитами от внешних КЗ[13, c.421-427].
Расчет резервных защит трансформатора.
Устройство 7SJ63 может использоваться для выполнения любой резервной защиты.
Для второй (или третьей) ступени защиты выполняется автоматическое ускорение действия в течение заданного времени после включения выключателя автотрансформатора на шины без напряжения.
Каждая ступень действует с первой выдержкой времени: на отключение шиносоединительного выключателя, со второй выдержкой времени – на отключение выключателя 110 кВ автотрансформатора пуск АПВ и пуск УРОВ.
50N, 51N, 67N – Токовая направленная защита нулевой последовательности, имеет 4 ступени по току срабатывания при КЗ на землю в защищаемых зонах.
Для третьей (или четвертой) ступени защиты выполняется автоматическое ускорение действия в течение заданного времени после включения выключателя.
Каждая ступень действует с первой выдержкой времени: на отключение шиносоединительного выключателя, со второй выдержкой времени – на отключение выключателя 110 кВ автотрансформатора пуск АПВ и пуск УРОВ.
50, 51 –Максимальная токовая защита (аварийная), имеет 3 ступени по току срабатывания при междуфазных КЗ в защищаемых зонах. Вводится в действие автоматически в случае неисправности (исчезновении) цепей напряжения дистанционной защиты и автоматически выводится из действия при их восстановлении.
Каждая из ступеней действует с заданной выдержкой времени: на отключение выключателя, пуск АПВ и пуск УРОВ.
50BF – Устройство резервирования отказа выключателя, пускается при срабатывании защит на отключение выключателя автотрансформатора, с контролем наличия минимального тока в его цепи.
Действует с заданными независимыми выдержками времени в схему ДЗШ 110 кВ на отключение и запрет АПВ присоединений шин 110 кВ.
25 –Устройство контроля наличия (отсутствия) и синхронизма напряжений системы шин 110 кВ и ввода 10 кВ автотрансформатора. Имеет заданные минимальные и /или максимальные уставки контролируемых параметров.
Действует:
- на блокирование (запрещение действия) оперативного включения выключателя автотрансформатора при отсутствии синхронизма напряжений;
- на блокирование (запрещение действия) АПВ выключателя автотрансформатора (при отсутствии заданных условий его срабатывания - контроль отсутствия напряжения ввода, контроль отсутствия напряжения шин, контроль наличия синхронизма напряжений).
79 –Устройство автоматического повторного включения выключателя, имеет 1 или более циклов срабатывания, пускается по факту срабатывания защит трансформаторов на отключение выключателя (за исключением УРОВ, зашиты от внутренних повреждений автотрансформатора, газовой защиты), с проверкой его отключенного положения и наличия заданных условий срабатывания АПВ. Действует с заданной выдержкой времени на включение выключателя.
74ТС –Устройство контроля исправности цепей отключения выключателя. Действует на сигнал и блокирование автоматического повторного включения.
FR – Регистратор аварийных событий, фиксирует с отображением на дисплее устройства и дистанционной передачей данных:
- фазные токи, ток нулевой последовательности;
- фазные напряжения, напряжение нулевой последовательности.
В качестве резервной защиты трансформатора устанавливается максимальная токовая защита трансформатора (МТЗ), защита от перегрузки, охлаждение трансформатора.Для расчета резервных защит использовали данные в таблице 3.3.
Таблица 3.3 – Исходные данные для расчета резервных защит
| Наименование величины | Обозначение и метод определения | Числовые значения для стороны | ||
| 110 кВ | 35 кВ | 10 кВ | ||
| Первичные токи защищаемого трансформатора, соответствующий его проходной мощности, А | 
| 210.19 | 329.91 | 1154.7 |
Расчет МТЗ трансформатора.
Стороны ВН:
(3.17)
где Kотс = 1.2 – коэффициент отстройки;
Kв – коэффициент возврата реле, принимаемый – 1.2;
Ксэп – коэффициент самозапуска принимается равным 1.5-2 при малом удаленном значении электродвигателей.
Коэффициент чувствительности удовлетворителен.
Сторона СН:
Коэффициент чувствительности удовлетворителен.
Сторона НН:
МТЗ трансформатора на стороне НН. Ток срабатывания МТЗ отстраиваем от номинального тока трансформатора по формуле:
(3.18)
где 
– коэффициент отстройки.
.
Чувствительность защиты определяем при двухфазном коротком замыкании на стороне НН автотрансформатора:
(3.19)
.
По ПУЭ коэффициент чувствительности при КЗ в конце зоны защиты должен быть порядка 1.5.
Условие выполняется, т.е. чувствительность достаточна.
Защита от перегрузки.
Защита от перегрузки, устанавливаемая на стороне ВН с действием на сигнал.
Ток срабатывания защиты от перегрузки обмоток ВН выбирается по условию отстройки от номинального тока трансформатора по формуле:
(3.20)
где Котс. = 1.05 – коэффициент отстройки, равный 5% перегрузке трансформатор сверх номинального;
Квоз. = 0.95 – коэффициент возврата реле.
Защита от перегрузки, устанавливаемая на стороне СН с действием на сигнал.
Ток срабатывания защиты от перегрузки обмоток СН выбирается по условию отстройки от номинального тока трансформатора по формуле:
,
Защита от перегрузки, устанавливаемая на стороне НН с действием на сигнал.
Ток срабатывания защиты от перегрузки обмоток НН выбирается по условию отстройки от номинального тока трансформатора по формуле:
Охлаждение трансформатора.
На стороне ВН:
На стороне CН:
На стороне НН:
