Релейная защита линии и трансформатора

Релейная защита линии и трансформатора
скачать (2838 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc

2838kb.

13.12.2011 00:38

скачать

Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:

Загрузка...

Задание (вариант 6)

1 Разработать релейную защиту трансформатора Т5.

2 Разработать защиту линии W2.

Рисунок 1 – Расчётная схема
Параметры системы:

- мощность, МВА 1500;

- номинальное напряжение, кВ, 110;

- сопротивление, приведенное к мощности системы, о.е. 0,10.
Таблица 1 – Параметры ЛЭП

Линия	Номинальное напряжение, кВ	Длина, км	Удельное сопротивление, Ом/км
W1	110	28	0,4
W2	110	25	0,4
W3	110	27	0,4
W4	110	62	0,4

Таблица 2 – Параметры нагрузки

Нагрузка	Мощность, МВА	Время срабатывания МТЗ, с
S1	48	0,5
S2	58	0,5
S3	66	0,5
S4	22	0,5

Таблица 3 – Параметры трансформаторов

Трансформатор	Тип трансформатора	S_ном, МВА	U_В, кВ	U_Н, кВ	U_К, %	Диапазон РПН, %
Т1, Т2	ТРДН-40000/110	40	115	10,5	10,5	±15
Т3, Т4	ТРДН-63000/110	63	115	10,5	10,5	±15
Т5, Т6	ТРДН-63000/110	63	115	10,5	10,5	±15
Т7, Т8	ТРДН-25000/110	25	115	10,5	10,5	±15

1 Выбор типов релейной защиты
Для тупиковой линии W2 с односторонним питанием рекомендуется применять токовую трехступенчатую защиту:

I ступень − мгновенная токовая отсечка (МТО). При недостаточной чувствительности простой отсечки применяется комбинированная отсечка по току и напряжению;

II ступень − токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВ);

III ступень − максимальная токовая защита (МТЗ).

На трансформаторах мощностью 6 МВА и выше применяются:

- продольная дифференциальная защита – от всех видов к.з. внутри обмотки и на выводах;

- газовая защита – от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла;

- максимальная токовая защита – от внешних к.з. и резервирования основных видов защит;

- МТЗ с действием на сигнал – для защиты от токов, обусловленных перегрузкой трансформатора;

- токовая защита нулевой последовательности – для защиты от однофазных к.з. на землю со стороны высокого напряжения.

2 Расчёт токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания (к.з.) начинается с составления схемы замещения электрической сети, которая приведена на рисунке 2. Для определения параметров срабатывания, выбранных типов релейных защит трансформатора Т5 и линии W2 необходимо рассчитать следующие токи короткого замыкания:

- максимальный трехфазный и минимальный двухфазный ток к.з. на шинах низкого напряжения трансформатора Т5 (точка К1);

- максимальный трехфазный ток к.з. на шинах низкого напряжения трансформатора Т3 (точка К3);

- максимальный трехфазный ток к.з. в конце линии W2 (точки К2).

Рисунок 2 – Схема замещения электрической сети
Расчёт параметров элементов схемы замещения проводится в относительных единицах. Принимаются следующие базисные условия: S_б = 1000 МВА, U_б = 110 кВ.

Минимальное сопротивление трансформатора, о.е.,

,

где

− напряжения к.з. для минимального значения регулируемого напряжения, для трансформатора ТРДН-63000/110 равно 9,59%

− предел регулируемого напряжения в относительных единицах,

.

Максимальное сопротивление трансформатора, о.е.,

где

− напряжения к.з. для минимального значения регулируемого напряжения, для трансформатора ТРДН-63000/110 равно 11,46%

.

Сопротивление ЛЭП, о.е.,

.

Сопротивление системы, о.е.,

.

ЭДС системы, о.е.,

.

Базисный ток, кА,

.

Максимальный ток трёхфазного короткого замыкания, о.е.,

;

Минимальный ток двухфазного короткого замыкания, о.е.,

.

.

3 Расчет параметров релейной защиты линии 110 кВ
Ток срабатывания МТО (I ступень), кА,

,

где К_от =1,25;

.

Чувствительность МТО оценивается графически, путем построения защищаемой зоны. Для этого строится кривая распределения минимального тока двухфазного короткого замыкания

вдоль длины защищаемой линии Lk,

= F(Lk), которая имеет следующую зависимость:

или

к.з. вначале линии W2 (n = 0)

;

к.з. на расстоянии 1/3 длины линии W2

;

к.з. в середине линии W2

;

к.з. на расстоянии 2/3 длины линии W2

;

к.з. в конце линии W2

.

Далее строится зависимость

= F(Lk), которая приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – График зависимости

= F(Lk)
По графику на рисунке 2 определяется зона действия защиты МТО, которая равна 16,4 км, что составляет 65,5 % общей длины линии W2, что больше 20 %. Таким образом, МТО обладает достаточной чувствительностью.

Ток срабатывания реле МТО, А,

,

где

 коэффициент схемы, при соединении обмоток т.т. в звезду принимается равным 1;

К_I = 2000;

.

Ток срабатывания ТОВ (II ступень) определяется из условия отстройки от тока срабатывания МТО смежных элементов. Наибольший ток трехфазного к.з. имеет трансформатор Т3 (точка К3), поэтому ток срабатывания ТОВ будет равен, кА,

,

где К_от =1,15;

.

По графику на рисунке 2 определяется зона действия защиты ТОВ, откуда видно, что ТОВ защищает 100 % длины линии. Таким образом, ТОВ обладает достаточной чувствительностью.

Ток срабатывания МТЗ (III ступень), кА,

где I_раб._max – максимальный ток нагрузки, кА,

;

К_в – коэффициент возврата, принимается равным 0,85;

К_з – коэффициент запаса, принимается равным 0,95;

К_от =1,15;

.

Время срабатывания МТЗ, с,

.

Коэффициент чувствительности МТЗ, о.е.,

>1,6,

таким образом, МТЗ обладает достаточной чувствительностью.

Рисунок 3 – Принципиальная схема трёхступенчатой токовой защиты

4 Расчет релейной защиты трансформатора
4.1 Расчёт параметров дифференциальной защиты трансформатора
Для трансформаторов мощностью 25 МВА и более дифференциальная защита выполняется на базе реле ДЗТ-11 или ДЗТ-21.

Номинальный ток трансформаторов Т7 и Т8, кА,

Коэффициент трансформации трансформатора тока (т.т.), установленного на стороне ВН о.е.,

,

где

 коэффициент схемы; в качестве схемы соединения обмоток т.т. на стороне ВН выбирается “треугольник”, для которого

;

 номинальный вторичный ток т.т., равен 5 А.

,

принимается ближайший, стандартный коэффициент трансформации т.т. равный 120.

Коэффициент трансформации трансформатора тока (т.т.), установленного на стороне НН о.е.,

,

в качестве схемы соединения обмоток т.т. на стороне НН выбирается “звезда”, для которой

=1;

,

принимается ближайший, стандартный коэффициент трансформации т.т. равный 800.

Вторичные токи в плечах защиты, А,

.

Токи небаланса, А,

где

 составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью т.т.;

 составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;

= 0,1 – относительное значение тока намагничивания трансформатора тока;

Кодн = 1,0 – коэффициент однотипности, если на всех сторонах трансформатора имеется не более одного выключателя;

Кап – коэффициент, учитывающий переходный режим, принимается равным 1,3;

 относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения.

.

Ток срабатывания защиты, кА,

,

где К_от – коэффициент отстройки, принимается 1,5;

.

Ток срабатывания реле, А,

.

Расчётное значение числа витков обмотки БНТ основной стороны (сторона НН), шт.,

,

где F – намагничивающая сила срабатывания реле, F=100;

принимается ближайшее стандартное число витков 15.

Число витков не основной стороны, шт.,

,

принимается стандартное число витков 14.

Ток небаланса, обусловленный неполной компенсацией токов в реле кА,

.

Коэффициент торможения, о.е.,

,

где I_нб.р – суммарный ток небаланса, кА,

;

.

Число витков тормозной обмотки, шт.,

,

где

− коэффициент, соответствующий минимальному торможению, принимается равным 0,75;

,

число витков принимается равным 10.

Коэффициент чувствительности, о.е.,

,

защита обладает достаточной чувствительностью.
4.2 Газовая защита трансформатора
Газовая защита – это высокочувствительная защита от внутренних повреждений в трансформаторе. В виду специфики конструкции применяется только на масляных трансформаторах.

Газовая защита реагирует на повреждения внутри бака трансформатора, сопровождающиеся значительным нагревом и выделением газа. Выделяющиеся в трансформаторе газы поступают в газовое реле, расположенное в маслопроводе между трансформатором и расширителем. Интенсивность газообразования напрямую зависит от степени повреждения.

Газовая защита имеет две ступени. Первая ступень действует на сигнал, а вторая - на отключение. Первая ступень срабатывает при повреждениях, сопровождающихся слабым газообразованием, после накопления определенного объема газа в реле. Вторая ступень срабатывает при значительных повреждениях, сопровождающихся бурным выделением газа. Она может быть также переведена для действия на сигнал (например, после доливки масла).

Газовая защита обладает высокой чувствительностью и в ряде случаев выявляет повреждения в начальной стадии. На некоторые виды опасных повреждений (пожар в стали сердечника трансформатора, замыкание малого числа витков обмоток, снижение уровня масла) реагирует только газовая защита, тогда как другие защиты при этом не приходят в действие.

Hа трехфазных трансформаторах защита выполняется на одном газовом pеле, а на группе из трех однофазных трансформаторов - на трех газовых pеле.

На тpансфоpматоpах с пленочной защитой масла устанавливают газовое pеле типа ВГ80/ Q. Наибольшее распространение получили чашечковые pеле типа РГЧЗ, которое показано на рисунке 6.

Рисунок 6 – Газовое реле РГЧЗ-66
Принцип действия газового реле РГЧЗ основан на основе чашечкообразных элементах. Чашечки вращаются вместе с неподвижными контактами 4 вокруг осей 3. Эти контакты замыкаются с неподвижными контактами 5 при опускании чашечек. При наличии в кожухе масла реле удерживается благодаря наличию пружин. Пружина отрегулирована так, что масса чашки с маслом является достаточной для преодоления силы упругости при отсутствии масла в кожухе реле. Понижение уровня масла сопровождается опусканием чашечек и следовательно замыканием контактов. Сначала действует верхняя чашка (действие на сигнал). Опускание нижней чашки действует на отключение. При интенсивном газообразовании через газовое реле из кожуха в расширитель идет сильный поток масла (газов). Лопасть 7, действующая вместе с нижней чашкой на общий контакт, находится на пути этого потока. При достижении определенной скорости движения потока (уставки газового реле) лопасть поварачивается

и замыкает контакт в цепи отключения трансформатора. Возможны три уставки газового реле по скорости потока 0,6/0,9/1,2 м/с. Время срабатывания реле составляет 0,05-5 с.

Достоинства газового реле:

- высокая чувствительность;

- реагирование на все виды повреждений внутри бака;

- небольшое время срабатывания;

- простота выполнения;

- защита трансформаторов от недопустимого понижения уровня масла.

Недостатки:

- не реагирует на повреждения вне бака, в зоне между трансформатором и выключателем;

- ложные срабатывания при попадании воздуха внутрь бака при ремонтах доливке масла;

- невозможность использования в качестве единственного средства защиты трансформатора.
4.3 Максимальная токовая защита трансформатора
Максимально токовая защита (МТЗ) устанавливается на трансформаторах любой мощности. На трансформаторах S>6 МВА МТЗ является дополнительной защитой. Устанавливается защита со стороны питания и выполняется по схеме полной звезды. Вначале рассматривается наиболее простой вариант исполнения МТЗ.

Ток срабатывания защиты, кА,

,

где К_В – коэффициент возврата реле равен 0,85;

К_от – коэффициент отстройки равен 1,2;

.

Коэффициент чувствительности защиты, о.е.,

,

защита обладает достаточной чувствительностью, поэтому применение МТЗ с блокировкой по напряжению в данном случае нецелесообразно.

4.4 Токовая защита нулевой последовательности
Защита выполняется с помощью реле прямого действия типа РТВ, подключенного к т.т., находящемуся в нулевом проводе между силовым трансформатором и точкой заземления нейтрали. Ток срабатывания реле определяется по выражению,

,

где Кпер – допустимый коэффициент перегрузки трансформатора, принимается равным 1,4;

.

Чувствительность проверяется по минимальному значению тока однофазного к.з. на шинах низшего напряжения К_Ч >1,5. Дифференциальная защита трансформатора (рисунок 3) выполнена на базе двух реле KAW1, KAW2 типа ДЗТ-11. Реле КА1, КА2 выполняют

функции МТЗ трансформатора. KVZ – фильтр-реле напряжения обратной последовательности. В схеме дифференциальной защиты предусмотрена возможность перехода трансформаторов тока ТА1 на ТТ обходного выключателя в режиме питания трансформатора от обходной системы шин. Измерительный трансформатор напряженияTV подключен к шинам низкого напряжения со стороны потребителей. Контакт газового реле KSG1 служит для подачи сигнала при слабом газообразовании, KSG2 – для подачи на отключение трансформатора.

Трансформатор при срабатывании любой защиты должен отключаться двумя выключателями Q1 и Q2. Для подачи команды на отключение служат исполнительные реле KL1 и KL2 соответственно.

Принципиальная схема релейной защиты трансформатора приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Принципиальная схема релейной защиты трансформатора

Скачать файл (2838 kb.)

Релейная защита линии и трансформатора - файл 1.doc

Доступные файлы (1):

1.doc