Методические указания к курсовой работе для специальности 1004 «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения промышленных предприятий» (стр. 3 из 5)

2. Методические указания к расчету защит потребителей

электроэнергии.

2.1 Защита трансформаторов

В процессе эксплуатации возможны повреждения в трансформаторах и на их соединениях с коммутационными аппаратами. Могут быть также опасны ненормальные режимы работы не связанные с повреждением трансформатора или его соединений. Возможность повреждений и ненормальных режимов обуславливает необходимость установки на трансформаторах защитных устройств. В качестве таких защит применяется токовая отсечка, дифференциальная, газовая, температурная. Система релейной защиты трансформатора имеет два назначения: основное - автоматическое, без выдержки времени, отключение трансформатора от энергосистемы при возникновении внутреннего к.з. и дополнительное - сигнализация или отключение трансформатора с выдержкой времени при возникновении опасного ненормального (анормального) режима работы [8].

2.1.1 Токовая отсечка.

Ток срабатывания защиты выбирается:

а) из условия отстройки от максимального тока к.з. за трансформатором.

I _сз=K_н·I⁽³⁾_к.макс (2.1)

где К_н - коэффициент надежности (K_н=1,2÷3)

б) из условия отстройки от броска тока намагничивания, возникающего

при включении трансформатора под напряжение:

I _сз=K_н.от··I_ном..m (2.1)

где К_нот - коэффициент отстройки защиты от бросков тока

намагничивания (К_нот=3÷5)

2.1.2. Продольная дифференциальная защита.

Предварительно необходимо изучить полную принципиальную схему защиты понижающих трансформаторов, вычертить ее и приступить к расчету [2, 8, 9, 10].

1. Определяются первичные номинальные токи на сторонах трансформатора (I_НОМ1и I_НОМ2) и коэффициенты трансформации трансформатора тока:

n_T1Δ=( I_ном..1· √ 3 ) / 5

n_T2Y= I_ном..2 / 5 (2.3)

2. Определяются вторичные номинальные токи в плечах дифференциальной защиты

i₁₂=(I_ном.1√3) / n_T1

i₂₂=(I_ном.2√3) / n_T2

По большему значению i₂ принимается основная сторона дифференциальной защиты и все расчеты приводятся к основной стороне.

3. Выбирается ток срабатывания защиты из условия отстройки:

а) от броска тока намагничивания

I_сз =K_н.д.з.• I_ном.mp

где: К_ндз - коэффициент отстройки дифференциальной защиты от бросков тока намагничивания. (К_ндз=1,3 для реле РНТ-565, К_ндз=1,2÷1,5 для реле ДЗТ-11)

б) от максимального тока небаланса:

I_сз =K_н.б.• I_{нб.макс}

где: К_нб = 1,3 для РНТ-565,

I_{нбмакс.} =1'_нб + 1'_нб + 1^''''_нб

1'_нб обусловлена погрешностью (токов намагничивания) трансформаторов тока, питающих дифференциальную защиту.

I'нб ⁼ К_оп ' К_0дн • fi • I_k.⁽³⁾_{макс. '} (2.8)
где: К_одн - коэффициент, учитывающий однотипность

трансформаторов тока (К_0дн =0,5÷1,0);

fi - коэффициент, учитывающий 10%-ую погрешность

трансформаторов тока, fi =0,1;

К_оп - коэффициент, учитывающий переходный режим, К_0п = 1,0 для

реле с БНТ;

1⁽³⁾_кмакс - максимальное значение тока к.з. за трансформатором,

приведенное к основной стороне трансформатора;

1''_нб обусловлена регулированием напряжения защищаемого

трансформатора:

1''_нб =(±ΔN/100)· 1⁽³⁾_кмакс

где: ±ΔN - полный диапазон регулирования напряжения.

1'''_нб -обусловлено неточностью установки на коммутаторе реле РНТ (ДЗТ) расчетного целого числа витков уравнительных обмоток:

1'''_нб=((W_1p- W₁)/ W_1p)· i_k.⁽³⁾_макс

где W_1p, W₁, - соответственно расчетное и установленное число витков обмоток РНТ для неосновной стороны.

На первом этапе расчета уставки дифференциальной защиты по (2.6) /I_нб^’’’ не учитывается, т.е.

I_cз⁼ К_нб (1'_нб + 1''_нб ) (2.11 )

За расчетную величину тока срабатывания защиты принимается большее значение определенное по формулам (2.5) и (2.1 1).

4. Производится предварительная проверка чувствительности защиты при повреждениях в зоне ее действия:

K_ч=(I_к.мин/I_сз)·K_сх

где: 1_кмин. - минимальное значение тока к.з.

(обычно двухфазное в зоне защиты).

k_cx - коэффициент, учитывающий схему соединения

трансформатора тока; при соединении в звезду k_cx =1, при соединении в звезду, при включении по схеме треугольника k_cx =√3

Если коэффициент чувствительности больше двух (К_ц > 2), то расчет можно продолжать.

5. Определяется ток срабатывания реле, отнесенный к стороне с большим током в плече (основной стороне)

I_ср.=(I_сз/ n_T)·K_сх (2.13)

где: n_T - коэффициент трансформации трансформаторов тока на той стороне защищаемого трансформатора, для которой подсчитан I_ср

6. Определяется число витков обмотки реле на основной стороне:

W _осн.р=F_ср/I_сргде:

F_cp - намагничивающая сила (F_cp=60 АВ для РНТ-562, 7^ = 100 АВ для РНТ-565).

Полученное число витков округляется до ближайшего меньшего числа витков, которое можно установить на реле.

7. Определяется число витков обмотки РНТ: по которым проходит ток неосновного плеча. Указанные витки находятся из уравнения баланса намагничивающих сил при внешнем к.з. при условии, что по обеим обмоткам защищаемого трансформатора проходят равные номинальные мощности

W _{неосн.р}=( W_диф·I_н1)/ I_н2

где: I_н1 - вторичный номинальный ток основной стороны;

I_н2 - вторичный номинальный ток другого плеча защиты.

8. Определяется ток небаланса с учетом I'''_нб;

9. Повторно определяется первичный ток срабатывания защиты и вторичный ток срабатывания реле по формулам (2.5, 2.11 и 2.13).

Если 1_СЗ окажется недостаточно отстроенным от тока небаланса, то необходимо принять новое значение числа витков дифференциальной обмотки (W_диф), ближайшее меньшее расчетного и провести пересчет параметров.

10. После повторно найденных чисел витков дифференциальной и уравнительной обмоток проверяется чувствительность защиты при к.з. в ее зоне.

При недостаточной чувствительности из-за большего значения тока небаланса приходится применять более сложные реле с торможением [2].

2.1.3. Газовая защита.

Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную различать степень повреждения и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение. Газовая защита выполнена на реле типа РГЧЗ-66 [2].

2.1.4. Защита от ненормальных режимов.

Ненормальные режимы работы трансформаторов обусловлены внешними короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в обмотках трансформатора появляются большие токи. В качестве защит от внешних коротких замыканий применяются токовые защиты с выдержкой времени и включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие.

В соответствии с [3] на трансформаторах мощностью менее 1 МВА предусматривается максимальная токовая защита действующая на отключение. Совместно с токовой отсечкой максимальная токовая защита (МТЗ) полностью защищает трансформатор и является вместе с тем его защитой от сверхтоков внешних коротких замыканий.

Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условий отстройки (несрабатывания) от перегрузки. Ток перегрузки определяется из рассмотрения двух режимов:

а) отключение параллельно работающего трансформатора

I_{нагр.макс.} =2·I_ном.тр (2.16)

б) автоматическое подключение нагрузки при действии АВР:

I_{раб.макс.} = I₁ + I₂ ≈0,7· (I_номтр1+I_номтр.2) (2.17)
где: /₂ - установившийся ток подключившейся нагрузки.
Ток срабатывания защиты:

I_сз=(К_отсмтз· К_сзп)/К_в)·I_{раб.макс}

где: К_отсмтз - коэффициент отстройки, (К_отсмтз=1,1÷1,2);

К_сзп - коэффициент самозапуска обобщенной нагрузки, (К_сзп≈ 2,5);

К_в - коэффициент возврата реле, (К_в=0,8).