8.1 Расчет релейной защиты трансформатора

Произведем расчет релейной защиты и автоматики трансформаторной подстанции напряжением 110/10 кВ “Сотниково”, а также отходящей от неё наиболее загруженной воздушной линии напряжением 10 кВ, понизительной трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4кВ.

Рассмотрим защиту двухобмоточного трансформатора мощностью 10000 кВА, установленного на подстанции “Сотниково”.

Схема сети

рис.8.1.

1. Токовая отсечка.

Т.к. на проектируемой подстанции “Сотниково” параллельно работают два трансформатора мощностью по 2500 кВА, в качестве защиты от коротких замыканий и больших перегрузок применяется токовая отсечка. Однако она не является полноценной, так как, реагируя только на большие токи повреждения, охватывает своей зоной действия лишь часть трансформатора. Резервирует отсечку максимальная токовая и газовая защиты.

Отсечка устанавливается с питающей стороны трансформатора и выполняется с использованием реле прямого действия РТМ, реле РТ-40 или электромагнитного элемента реле РТ-80.

Уставка отсечки определяется по формуле:

; (8.1)

где (РТ-40);

- максимальный ток короткого замыкания, при повреждении на

выводах трансформатора со стороны нагрузки.

А. (см. гл. 6)

По формуле (8.1) определяем уставку токовой отсечки:

А;

Чувствительность отсечки оценивается отношением:

; (8.2)

где - ток двухфазного КЗ у места установки защиты в режиме минимального питания.

А (см. гл. 6).

По формуле (8.2) определяем чувствительность отсечки:

;

;

Токовая отсечка по чувствительности проходит.

2. Мтз без пуска по напряжению.

Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока нагрузки:

, ; (8.3)

где ;

– коэффициент самозапуска электродвигателей (может быть определен расчетом);

(РТ-40) – коэффициент возврата реле;

- максимальный ток нагрузки, обычно принимается равным номинальному току трансформатора.

По формуле (8.3) определяем ток срабатывания защиты.

А;

Коэффициент чувствительности определяется по формуле:

; (8.4)

где - ток двухфазного короткого замыкания.

А (см. гл. 6)

По формуле (8.4) определим коэффициент чувствительности:

;

Время срабатывания защиты

; (8.5)

где – время срабатывания МТЗ наиболее мощного присоединения, подключенного к соответствующим шинам;

с – ступень селективности.

Оценку чувствительности защиты производят при двухфазном КЗ в конце зоны резервирования, где коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,2. При выполнении защитой функции и защиты шин коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,5.

3. Газовая защита

Газовая защита является резервной.

Действие газовой защиты основано на том, что всякие повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции обмоток, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому при медленном газообразовании, свидетельствующем о медленном развитии аварии, газовая защита дает предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, вызванном КЗ, защита действует на отключение трансформатора. Она является единственной защитой, реагирующей на опасное понижение уровня масла и на витковые замыкания обмоток, сопровождаемые недостаточными для других видов защит значениями тока.

Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные. Наибольшее распространение получили газовые реле типа РГЧ3, реле Бухгольца ВF 80/Q и струйное реле типа 25/10.

Для защиты трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ предусматриваются плавкие предохранители, газовая защита и токовая защита нулевой последовательности.

Для выбора предохранителя необходимо определить номинальный ток трансформатора:

; (8.6)

где - номинальное напряжение высокой стороны трансформатора, кВ

По формуле (8.6) найдем номинальный ток трансформатора:

А;

Номинальный ток плавкой вставки:

; (8.7)

По формуле (8.7) находим номинальный ток плавкой вставки:

А ;

Принимаем предохранитель типа ПКТ 102-10-50-12,5 УЗ со следующими параметрами кВ; А; .

На трансформатор 10/0,4 кВ устанавливаем газовое реле типа РГЧ3-66 (KSG) c чашкообразными элементами. При слабом газообразовании защита действует на сигнал, при интенсивном – на отключение выключателя нагрузки (QW), оснащенного электромагнитом отключения.

Токовая защита нулевой последовательности устанавливается для улучшения резервирования защит от замыканий на землю в сети 0,38 кВ. Она выполняется с помощью токового реле (KAO), включаемого через трансформатор тока (TAZ) в нейтраль трансформатора.

Ток срабатывания:

; (8.8)

По формуле (8.8) найдем ток срабатывания защиты:

;

А.

Чувствительность защиты нулевой последовательности:

; (8.9)

По формуле (8.9) найдем коэффициент чувствительности защиты:

;

;

Следовательно, чувствительность обеспечивается.