Реконструкция и модернизация подстанции "Ильинск" (стр. 10 из 16)
Окончательное число вертикальных заземлителей с учётом коэффициента использования hст=0.5:
n= Rв/hст×Rи’=79.55/0.749×0.5=213 штук.
8. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Питание цепей релейной защиты и автоматики (РЗА) осуществляется на постоянном оперативном токе от аккумуляторной батареи 220 В. Устройство РЗА всех элементов ПС за исключением ВЛ-10 кВ, секционного выключателя 10 кВ и ТСН размещается на панелях в здании ОПУ. Защита остальных элементов выполнена с использованием оборудования, поставляемого комплектно с камерами КРУН К-37, из которых комплектуется РУ 10 кВ.
В соответствии с [4] для силового трансформатора 10 000 кВА должны выполнятся защиты: дифференциальная токовая и газовая, которые используются в качестве основных защит, максимальная токовая защита (МТЗ), используемая в качестве резервной, и защита от перегрузки с действием на сигнал.
8.1 Расчет защиты силовых трансформаторов
8.1.1 Диффренциальная защита с торможением
Проведем расчет дифференциальной защиты с торможением с применением реле серии ДЗТ-11 [8].
1) Определим значения первичных и вторичных токов плеч дифференциальной защиты. Сторона 10 кВ принимается за основную.
а) Находим первичные номинальные токи трансформатора по формуле:
I1ном=Sном тр/Ö3×Uном , (8.1)где Sном.тр – номинальная мощность трансформатора;
Uном – номинальное напряжение.
б) Находим вторичные номинальные токи трансформатора по формуле:
I2ном=I1ном×kсх /ki, (8.2)
где ki - коэффициент трансформации ТТ (с учетом возможных перегрузок ki=150/5 для стороны ВН, ki=200/5 для стороны СН и ki=600/5 для стороны НН );
kсх - коэффициент схемы, показывающий во сколько раз ток в реле защиты больше чем вторичный ток ТТ. Для схем соединения ТТ в звезду kсх=1, для схем, соединенных в треугольник kсх=Ö3.Расчет сводим в таблицу 8.1.
Таблица 8.1
Результаты расчета вторичных токов в плечах защиты
| Наименование величины | Численное значение для стороны | ||
| 110 кВ | 35 кВ | 10 кВ | |
| Первичные номинальные токи трансформатора, А | 10000/Ö3×110=52.5 | 10000/Ö3×35=165 | 10000/Ö3×10=577.4 |
| Коэффициенты трансформации трансформаторов тока, kI | 150/5 | 300/5 | 600/5 |
| Схемы соединения трансформаторов тока | D | D | Y |
| Вторичные токи в плечах защиты, А | 52.5×Ö3×5/150=3.03 | 165×Ö3×5/300=4.76 | 577.4×1×5/600=4.81 |
2) Тормозную обмотку реле ДЗТ-11 включаем в плечо 10 кВ.
3) Определим первичный ток небаланса с учетом составляющей Iнб’’’ по формулам:
Iнб=Iнб’+Iнб’’+Iнб’’’ , (8.3)
Iнб’=kапер×kоднצi×Iк.макс ; (8.3.1)
где Iк.макс- периодическая слагающая тока (при t=0) при расчетном внешнем трехфазном металлическом КЗ (Iк.макс=4700 А);
¦i - относительное значение тока намагничивания, при выборе трансформаторов тока по кривым 10%ных кратностей принимается равным 0,1;
kодн- коэффициент однотипности, принимается равным 1, если на всех сторонах трансформатора имеется не более одного выключателя;
kапер - коэффициент, учитывающий переходный режим, для реле с НТТ принимаем равным 1.
, (8.3.2)где
, 
- периодические составляющие токов (при t=0), проходящих при расчетном внешнем КЗ на сторонах, где производится регулирование напряжения; 
, 
- относительные погрешности, обусловленные регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора и принимаемые половине суммарного (полного) диапазона регулирования напряжения на соответствующей стороне.Iнб=1×1×0.1×4700+0.16×1990+0.05×1930=1154.9 [А],
4) Выбираем ток срабатывания защиты по условию отстройки от бросков тока намагничивания по выражению:
Iс.з.=kн×Iномтр=1.5×Iномтр (8.4)
где kн=1.5 для реле серии ДЗТ.
Iс.з.=1.5×10000/Ö3×10=866 А,
5) Определим число витков обмоток ДЗТ для основной и неосновных сторон:
Расчет будем производить по следующим формулам:
Iс.р.осн=Iс.з.осн. ×kсх осн(3)/ki , (8.5)
где Iс.з.осн. - ток срабатывания защиты, выбранный по условию (8.4) и приведенный к напряжению основной стороны;
ki - коэффициент трансформации трансформатора тока на основной стороне;
kсх осн(3) - коэффициент схемы для ТТ на основной стороне.
(8.6)где
- намагничивающая сила срабатывания реле, 
(8.7) 
(8.8) 
(8.9)где
и 
- расчетные числа витков уравнительных обмоток ДЗТ для неосновных сторон; 
и 
- периодические составляющие токов КЗ (при t=0), проходящих при расчетном внешнем КЗ на сторонах, где используются соответственно числа витков 
и 
.Результаты расчета числа обмоток ДЗТ сводим в таблицу 8.2.
Таблица 8.2
Определение чисел витков обмоток НТТ
| Обозначение величины и расчетноеВыражение | Численное значение |
 по (8.5) | Iс.р.осн=866×1×5/600=7.22 А |
 по (8.6) | wосн.р.=100/7.22=13.85 вит |
 (ближайшее меньшее число) | 13 вит |
| | 100/13=7.7А |
 1 по (8.7) | wн.р.1=13×4.81/3.03=20.6 вит |
| 2 по (8.7) | wн.р.2=13×4.81/4.76=13.1 вит |
 1 | 20 вит |
| 2 | 13 вит |
 по (8.9) | Iнб’’’=(20.6-20)×1990/20.6+(13.1-13) ××1930/13.1=72.7 |
6) Определим необходимое число витков тормозной обмотки по выражению:
(8.10)где
- тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, поведенной из начала координат к характеристике срабатывания реле (тормозной), соответствующей минимальному торможению (кривая 2 на рис. 2-16 [8]); для реле ДЗТ-11 принимается равным 0,87 [9].wm1=1.5×306.9×33/1990×0.87=8.7 вит.
Принимается ближайшее большее число витков тормозной обмотки: 9 вит. (числа витков на тормозной обмотке реле ДЗТ-11 могут быть установлены: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18 и 24).
wm2=1.5×306.9×26/1930×0.87=7.13вит.
Принимается ближайшее большее число витков тормозной обмотки: 9 вит. (числа витков на тормозной обмотке реле ДЗТ-11 могут быть установлены: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18 и 24).
7) Определим коэффициент чувствительности защиты при КЗ в зоне действия, когда ток повреждения проходит только через ТТ сторон 110 кВ и 35 кВ и торможение отсутствует из выражения:
(8.11)где
- ток в первичной обмотке НТТ реле ДЗТ при условии, что он проходит по ТТ только одной из сторон, определяется приведением минимального первичного тока КЗ к вторичной цепи этих ТТ с учетом вида повреждения, схем соединения ТТ и обмоток защищаемого трансформатора: