РЗА. Курсовой проект по дисциплине Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

• Название: Курсовой проект по дисциплине Релейная защита и автоматика систем электроснабжения
• Дата: 06.05.2023
• Размер: 469.38 Kb.
• Имя файла: 11_1.docx
• Тип: Курсовой проект; #1111845
• страница: 4 из 5

Расчет защиты трансформатора

1. 
   Газовая защита
   

Защита реагирует на газообразование внутри бака трансформатора, возникающее в результате разложения масла или разрушения изоляции под действием значительных повышений температур.

Газовое реле имеет сигнальный элемент, срабатывающий на сигнал при повреждениях, сопровождающихся слабым газообразованием, и отключающий элемент, срабатывающий на отключение при повреждениях внутри бака трансформатора. Отключающий элемент действует без выдержки времени на отключение блока с остановом котла и турбины.

Газовая защита реагирует также на понижение уровня масла в трансформаторе. В этом случае первым срабатывает сигнальный контакт, а затем при продолжающимся снижении уровня масла срабатывает отключающий контакт, выключая трансформатор.

Защита выполняется на реле типа РГЧЗМ-67 или BF-80/Q. Чувствительность реле типа РГЧЗМ-67 регулируется в пределах от 0,6 до

1,2 м/с. Время действия реле при работе лопасти колеблется от 0,5 до 0,05 с. Большее распространение получили газовые реле, изготовленные в германии: реле Бухгольца (типа BF-80/Q).

Особенности газовой защиты

По своему принципу действия газовая защита может работать не только при повреждениях и опасных ненормальных режимах, но и при появлении в кожухе трансформатора воздуха, при толчках (движении) масла, вызванных любой причиной, и механических сотрясениях, имеющих место вследствие вибрации корпуса трансформатора.

Для предупреждения неправильного отключения трансформатора отключающая цепь защиты при доливке масла переводится на сигнал.

Для предотвращения ложного срабатывания нижнего поплавка газового реле от толчков масла принято регулировать его на скорость движения масла 50-160 см/с.

Основными достоинствами газовой защиты являются: простота ее устройства, высокая чувствительность, малое время действия при значительных повреждениях, действие на сигнал и отключение в зависимости от размеров повреждения.

Газовая защита является наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях. Все масляные трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше поставляются вместе с газовой защитой.

Газовая защита не действует при повреждениях на выводах трансформатора, поэтому должна дополняться второй защитой от внутренних повреждений.

Для данного трансформатора выбирается реле типа BF 80/Q, устанавливаемое в баке трансформатора с уставкой реле по скорости потока масла 1 м/с.

Для контактора РПН устанавливаем струйное реле типа BF 80/Q, с уставкой реле по скорости потока масла 0,65 м/с.

связи

2. 
   Продольная дифференциальная токовая защита трансформатора
   

Выбор уставок производится, исходя из следующих условий:

Защита должна надежно сработать при к.з. в зоне действия этой

защиты. При этом коэффициент чувствительности должен быть около 2;

Защита не должна сработать при включении трансформатора на холостой «толчком», а также при восстановлении напряжения на нем после отключения КЗ в сети ,т.е. защита должна быть отстроена от броска намагничивающего тока трансформатора;

Защита не должна срабатывать при внешних к.з. ,т.е. защита должна быть отстроена от токов небаланса, появившихся в реле при внешних к.з.

Защита осуществляется с помощью реле типа ДЗТ-11 характеризующаяся наличием одной тормозной обмотки в НТТ реле, что дает возможность обеспечить торможение от тока в одном комплекте трансформаторов тока. Использование тормозной обмотки дает возможность не отстраивать минимальный ток срабатывания защиты от токов небаланса при таких внешних повреждениях, когда имеется торможение, поскольку недействие защиты в этих режимах обеспечивается торможением. Это обуславливает большую чувствительность защиты.

1. 
   Определяются первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора
   

^Iном<sup>=

S</sup>ном
, (1)

где, S_ном -номинальная мощность трансформатора,
U_ном-номинальное напряжение обмотки

^IномВН⁼
I =

^Sном.Т
^Sном.Т

= 40ˑ1000/(
= 40ˑ1000/(

ˑ230)=100 А,
ˑ11)=2199 А.

номНН

2. 
   Определяются вторичные токи в плечах защиты исходя из коэффициентов трансформации и коэффициентов схемы
   

К = ^{Iном * Ксх, (2)}

I ₅

К_IВН= 100ˑ

/5=173,9/5

^К_IВВ=200/5

^КIНН

= 2199ˑ1/5=2199,4/5

^КIНН=3000/5

^Iном.в.

₌ ^Iном ^{* К}сх

К

, (3)

I

^Iном.в. ^{= 100ˑ}

/(200/5)=4,3 А,

I_ном.н. = 2199ˑ1/(3000/5)=3,7 А.

3. 
   Первичный ток срабатывания защиты из условия отстройки от броска напряжения
   

I_с.з. = 1,5* I_ном

, (4)

I_с.з. = 1,5ˑ100=151 А.

4. 
   Определяется ток срабатывания реле на основной стороне
   

^Iс. р.

₌ ^Iс.з. ^{* К}сх

К

, (5)

^Iс. р. ⁼

I
ˑ151/(200/5)=6,52 А.

5. 
   Определяется число витков рабочей обмотки НТТ реле для основной стороны ВН
   

W_ВН= _I

F

с. р.

, (6)

где, F = 100 АВ – минимальная магнитодвижущая сила срабатывания реле при отсутствии торможения.

W_ВН= 100/6,52=15,3.

Принимается 15 витков ближайшее целое.

6. 
   Уточняется значение тока срабатывания реле
   

F
I_ср = _W ^{, (7)}

ВН
I_ср = =100/15=6,67 А.

7. 
   Уточняется значение тока срабатывания защиты
   

^Iс.з.

₌ I_ср * К_I

К
, (8)

I_с.з. = 6,67ˑ(200/5)/

сх
= 154 А.

Ток срабатывания защиты на стороне НН

I_сзНН=I_сз·(Uвн/Uнн)·(1-0,09)= 154·(230/11)·(1-0,09)=3068,9 А.

8. 
   Определяется число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне
   

HН

^WНН

= W_ВН

^Iном.вт. _{, (9)}

I

вт.НН
W_HН= 15ˑ4,3/3,7=17,8

Принимаем 18 витков. Ближайшее целое.

9. 
   Определяются токи небаланса на стороне HН
   

I^'= К *К *Е *I^{(3 ), (10)}

нб а одн К 2

нб

I
^' = 1ˑ0,5ˑ0,1ˑ6,89ˑ1000ˑ10,5/230=15,7 А,

_I'' ₌ ^U _*I(3 )

(11)

нб ₁₀₀ К 2

нб

I
^'' = 0,16ˑ6,89ˑ1000ˑ10,5/230=50,3 А,

I

=
'''

нб
(3 )


*I
К2

(12)

I
'''

нб

= |(17,8-18)/ 17,8|ˑ6,89ˑ1000ˑ10,5/230=3,7 А,

 ^Iнб

+ I

= I
' ''

нб нб

+ I^''' , (13)

нб
_ I_нб.=15,7+50,3+3,7=69,7 А,

где,

^' -составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;


нб

нб

I

I
^'' - составляющая, обусловленная регулированием напряжения

защищаемого трансформатора;

I
'''

нб

- составляющая, обусловленная неточностью установки на

насыщающемся трансформаторе реле расчетных чисел витков,

реле

10. 
    Выбирается необходимое число витков тормозной обмотки НТТ
    

Рассматривается внешнее к.з. между тремя фазами в максимальном

режиме работы системы
_{W =} ^Котс ^*Iнб ^*WHН.расч _{, (14)}

ТСН

^Iторм

*tg

где, tg-тангенс угла наклона тормозной характеристики, принимается

равным 0,8 из заводской характеристики реле

К_отс=1,5- коэффициент отстройки

W_ТHН= 1,5ˑ69,7ˑ18/(6,89ˑ1000ˑ(10,5/230)ˑ0,87)=6,9.

Принимается 7 витков.

11. 
    Проверка защиты на чувствительность
    

( 3)
_К= 0,87 * I_min

ч _I

 2 ,

с.з.
К_ч= 0,87ˑ3,53ˑ1000/ 154=19,93>2

В случаях если коэффициент чувствительности оказывается меньше 2 (двух), то необходимо будет снижать величину тока срабатывания дифзащи- ты, до величины (1,2-1,5)ˑI_номВН.



Рисунок 6 – Схема подключения реле ДТЗ-11

3. 
   Максимальная токовая защита с пуском по напряжению
   

Максимальные токовые защиты предназначены для резервирования основных защит трансформатора и для защиты шин пониженного напряжения.

1. 
   Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению, установленной на стороне 10 кВ
   
   1. 
      Определяется ток срабатывания защиты
      

I = ^КОТС* I

, (15)

К
с. з.

В

раб. max

^IномНН

= 2199 А,

^Iраб. max <sup>=

S</sup>нагр.НН _,

I_раб.max = 2328,8/2=1164 А,

I_с.з. = (1,2/0,8)ˑ2199=3299 А.

2. 
   Проверка чувствительности по току
   

^К_ч⁼ 0,87ˑ3,53ˑ1000/3299=0,9<1,5.

3. 
   Определяется ток срабатывания реле
   

I_{с. р.} = 3299ˑ1/2199=1,5 А.

Применяется реле РТ-40/2.

4. 
   Определяется первичное напряжение срабатывания защиты для минимального реле напряжения
   

^Uс. з. <sup>

U</sup>min

^К отс^*КВ

, (16)

U_с.з.  ,0,85ˑ10,5ˑ1000/(1,2ˑ1,2)=6198 В.

По условию отстройки от напряжения самозапуска при включении АПВ и АВР заторможенных двигателей нагрузки

_{U } ^Uзап_,

с. з.

^Котс

U_с.з.  0,7ˑ10,5ˑ1000/1,2=6125 В.

Применяется U_с.з. =6125 В,

5. 
   Определяется напряжение срабатывания реле
   

U = ^{Uс. з. , (17)}

ср _К

V
U_ср=6125/(10ˑ1000/100)=61,25 В.

6. 
   Выбор выдержек времени защит производится по ступенчатому принципу
   

t_{с.з.МТЗ6} = t_{с.з.СВ6} + t=1+ 0,5 =1,5 с(РВ128),

t_{с.з.МТЗ110} = t_{с.з.МТЗ6} + t=1,5 + 0, 6 = 2,1 с(РВ 01),

2. 
   Расчет максимальной токовой защиты установленной на стороне
   

220 кВ

1. 
   Ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора
   

где,

I_номВН= 100 А.
^Iс.з.

₌ ^КОТС_{* I}К_В

НОМ

, (18)

I_с.з. = 1,2ˑ1,05ˑ100/0,8=158,1 А.

торов

2. 
   Проверка чувствительности защиты,
   

При двухфазном к.з. на шинах 10 кВ и раздельной работе трансформа-

_I( 2)

К_ч= _I

с.з.
К_ч= (0,87ˑ4,79/158,1)ˑ(10,5/230)=1,2<1,5

3. 
   Определение тока срабатывания реле
   

^Iс. р.

₌ ^Iс.з. ^{* К}сх _,

К

I_{с. р.} = 158,1ˑ

I
/(200/5)=6,8 А.

Применяется к установке реле РТ-40/10.

4. 
   Максимальная токовая защита от перегрузки
   

1. 
   Определяется ток срабатывания защиты от перегрузки на стороне
   

ВН

^Iс.з.

₌ ^КОТС

К_В

^{* I}ном^,

где, К_ОТС=1,05 -коэффициент отстройки;
^КВ=0,8 -коэффициент возврата реле тока;

I_ном- номинальный ток обмотки трансформатора с учетом регулирования напряжения,

I_с.з. = 1,05ˑ40000/(0,8ˑ

ˑ230)=131,8 А.

2. 
   Время срабатывания защиты t_с.з.  9с
   

3. 
   Определяется ток срабатывания защиты от перегрузки на стороне
   

НН

I = ^{1, 05} ˑ40000/(

ˑ10,5)=2886,8 А.

с.з.

0,8

4. 
   Время срабатывания защиты ^{tс.з.  5с}