3. Расчет защиты силового трансформатора

Данные для расчета:

понижающий трансформатор ТМЗ - 6500 - 110 / 10;

U_к% = 10,5 – регулировочный диапазон напряжения ;

I_кз = 3,5 кА - ток КЗ в цепи низкого напряжения (10 В);

I_кз. = 2,5 кА - ток КЗ в цепи высокого напряжения (110 В);

S_н = 6500 кВА – номинальная (проходная) мощность

трансформатора, это предельная мощность, которая может быть передана через трансформатор на стороне высшего напряжения.

3.1. Дифференциальная защита

1) Определение номинального тока I_н защищаемого трансформатора.

В цепи высокого напряжения (ВН-110кВ)

I_н (ВН) = S_н/( ·U_н) = 6500/ ( ·110) = 34,12 А.

В цепи низкого напряжения

I_н(НН) = 375,28 А.

2) Коэффициент схемы соединения трансформатора k_сх .

Схема соединения трансформатора тока со стороны ВН – треугольник (), k_сх= .

Схема соединения трансформатора тока со стороны НН – неполная звезда, k_сх= 1.

3) Расчетный коэффициент трансформации трансформатора тока k_тт

k_тт(ВН) = k_сх · I_н/5 = ∙34,12/5 = 11,82;

k_тт(НН) = 375,28/5 = 75.

где k_{тт i} - принятый k_тт, тогда k_тт1 = 150/5 = 30;

k_тт2 = 600/5 = 120.

4) Вторичные токи в плечах защиты, соответствующие номинальной мощности защищаемого трансформатора

i_н = k_сх ·I_н / k_тт1 = ·34,12/30 = 1,97 А;

i_н = 375,28 / 120 = 2,98 А.

Определение уставок и чувствительность защиты

1) первичный ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформатора тока при внешних КЗ, приведенный к стороне с наибольшим вторичным током в плече защиты:

I'_н.б = ·I_{к.з. mах} = 0,1·3,5 = 350 А,

где  = 0,1 – относительная погрешность ТТ, обусловленная прохождением тока намагничивания;

2) составляющая первичного тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора

1"_н.б = U·I_{к.з mах}= 0,06·3,5 = 210 А,

где U – половина регулировочного диапазона;

3) первичный расчетный ток небаланса при внешнем КЗ

I_н.б = I'_н.б + I"_н.б = 350 + 210 = 560 А;

4) первичный ток срабатывания защиты из условия отстройки от расчетного тока небаланса при внешнем КЗ

I_с.з = k_н·I_н.б = 1,5·560 = 840 А,

где k_н - коэффициент надежности отстройки от тока небаланса;

5) первичный ток срабатывания защиты из условия отстройки от броска тока намагничивания, приведенный к стороне с наибольшим вторичным током

I_с.з = k·I_н = 1,3·375,28 = 487,86 А ,

где k - коэффициент надежности отстройки от броска тока намагничивания;

6) принимаем большее значение расчетного тока срабатывания I_{с.з.расч}. = 840 А;

7) расчетный ток срабатывания реле, отнесенный к стороне с наибольшим номинальным вторичным током

i _cp.p = (k_сх ·I_{с.з.расч})/ k_тт2 ,

i _cp.p = ( ·I_{с.з.расч})/ k_тт2 = ( ·840)/120 = 12,12 А,

для реле РНТ 565 токи срабатывания регулируются в пределах 2,87 12,5А;

8) расчетное число витков в плече защиты с наибольшим вторичным током

w_1pacч. = F_ср/I_{ср.расч} = 60/12,12 = 4,95 витков,

где F_ср – магнитодвижущая сила срабатывания реле РНТ 565;

9) принятое число витков основной стороны w_1pacч = 5 витков

10) расчетное число витков для другого плеча обмотки реле

w_2pacч. = w_1p· (i _н1/i _н2) = 5· 1,97/2,98 = З,3 витка;

11) принятое число витков другого плеча обмотки w_2p = 3;

12) принятый ток срабатывания реле со стороны плеча защиты с наибольшим вторичным током

i _cp1 = F_cp/w_1p = 60/5 = 12 А;

13) первичный ток небаланса при внешнем КЗ, обусловленный округлением расчетного числа витков обмоток реле

I"' _н.б = I_кз·(w_2pacч - w_2p)/w_2pacч =3500· (3,3 - 3)/3,3= 318 А;

14) уточненный первичный ток небаланса при внешнем КЗ

I _пр.н.б = I_н.б+I"'_н.б = 560 +318 = 878 А;

15) принятый первичный ток срабатывания защиты

I_с.з = (I_ср1· k_тт2) / = 12·120/ = 831 А;

16) уточненный коэффициент отстройки от тока небаланса при внешнем КЗ

k_н.ут = I_с.з/I_н.б = 831/878 =0,95;

17) чувствительность защиты при минимальном токе КЗ в зоне защиты

k_ч = 0,87· I_{к.з. mах} /I_ср = 0,87·3500/831 = 3,66 > 2.