Исходные данные

№ варианта

Схема рис.

Система

Сеть

Трансформатор T1, T2

Реактор LR

Линия W1,W2

SКЗ макс SКЗ мин

Uср.м, кВ

U вн, кВ

U нн, кВ

Тип и Sн, кВ*А

uк, %

uк, % мин

uк, % макс

xр.м, Ом

ll, км

x0 , Ом/км

11

3

3700/2500

115

115 ± 16%

6,6-6,6

ТРДН-25000

10,5

9,84

11,72

0,14

17

0,4

– максимальное напряжение

(кВ);

– минимальное напряжение

6 (кВ).

Напряжение короткого замыкания трансформатора, соответствующее крайним эксплуатационным положениям РПН:

- U_{к% макс}= 11,72%;

- U_{к% мин} = 9,84% .

Напряжение с низкой стороны трансформатора U_нн=6,6 кВ.

2.Принципиальная схема гпп 110/10 кВ.

3.Выбор места установки и типа релейной защиты.

Согласно ПУЭ п.3.2.51. силовой трансформатор должен быть защищен от:

1. многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

2. однофазных замыканий на землю в обмотках с заземленной нейтралью;

3. витковых замыканий обмоток;

4. токов в обмотках обусловленных внешних КЗ;

5. токов в обмотках обусловленных перегрузкой;

6. понижения уровня масла.

На трансформаторе мощностью 25МВА согласно ПУЭ:

- п.3.2.53 устанавливается газовая защита;

• п.3.2.54 продольная дифференциальная защита без выдержки времени;

- п.3.2.59 максимальная токовая защита с комбинированным пуском напряжения и без него;

- п.3.2.61 защита от токов в обмотках обусловленных внешними КЗ со стороны питания и со стороны каждой секции.

3.1 Газовая защита. (Основная защита).

Газовая защита реагирует на образование газов, сопровождающих повреждение внутри кожуха, а так же действует при чрезмерном понижении уровня масла. Газовое реле одной парой контактов действует на сигнал, другой парой действует на отключение силового трансформатора от источников питания, т.е. с высокой и низкой стороны.

3.2 Продольная дифференциальная защита. (Основная защита).

На силовых трансформаторах мощностью 16 МВА и выше, как правило, по условиям обеспечения чувствительности монтируется (устанавливается) дифференциальная защита трансформатора на реле ДЗТ-11, ЯРЭ-2201 или микропроцессорные защиты трансформаторов. На трансформаторах до 16 МВА применяют (если удовлетворяет коэффициент чувствительности) дифференциальную защиту на реле РНТ-565. Это реле имеет меньшую стоимость по сравнению с ДЗТ-11.

Для нашего расчёта дифференциальную защиту силового трансформатора мощностью 25 МВА принимаем на реле ДЗТ-11 и если будет удовлетворять коэффициент чувствительности ПУЭ, то можно расчётом выбора уставок ограничиться т.к. стоимость ДЗТ-11 ниже чем ЯРЭ-2201 и тем более микропроцессорных защит. По надёжности работы ДЗТ-11 не уступает другим дорогим защитам. Но если коэффициент чувствительности не будет удовлетворять ПУЭ (при сквозных токах короткого замыкания в минимальных режимах системы и крайних положениях РПН трансформатора, то расчёт выбора типа защит продолжается, но по другим условиям выбора уставок срабатывания.

4.Схема замещения для расчета токов короткого замыкания.

Составляем схему замещения для расчётов токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах для различных положений РПН силового трансформатора, так как схема подключения Т1 и Т2 идентичны, то составляем схему замещения сопротивлений элементов цепи для расчётов тока короткого замыкания только для одного трансформатора (Т1).

Схема замещения в Visio

5.Расчет токов короткого замыкания.

Расчёт сопротивлений для схем замещения сопротивлений системы, (Ом): а) в максимальном режиме:

б) в минимальном режиме:

Сопротивление питающей линии, (Ом):

Сопротивление силового трансформатора:

а) при среднем положении РПН:

Так как силовой трансформатор с нерасщеплённой обмоткой, то в формуле принимается полная мощность, т.е. .

б) при крайних положениях РПН:

Сопротивление реактора, Ом:

а) при среднем положении РПН

=0,14*

б) при крайних эксплуатационных положениях РПН

=0,14*

=0,14*

Расчёт 3-х фазного и 2-х фазного короткого замыкания в точках К-1 и К-2 для различных положений РПН, максимального и минимального режимов энергосистемы.

Расчёт токов КЗ для максимального режима:

Для двухфазного КЗ:

Расчёт токов КЗ для минимального режима:

Определяем ток двухфазного КЗ в минимальном режиме в точках К-1 и К-2:

Расчёт токов КЗ для минимального режима при среднем положении РПН трансформатора в точке К-2:

Расчётные значения токов КЗ сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Режим схемы замещения	Точка короткого замыкания
а) Максимальный режим	К-1	6,4	5,6
	К-2	0,86	0,75
б) Минимальный режим	К-1	5,5	4,8
	К-2	0,43	0,37
в) Минимальный режим, РПН в среднем положении	К-2	0,6	0,52

6. Выбор типов трансформатора тока.

Определяем коэффициенты трансформации трансформаторов тока по стороне 110 кВ и 6 кВ силового трансформатора.

Первичный ток трансформатора тока по стороне 110 кВ для дифзащиты определяется из условия:

,

Где 1,2 – учитывает возможность длительного перегруза силового трансформатора;

I_{1 т-ра} – номинальный ток силового трансформатора по обмотке 110 кВ;

К_сх= – коэффициент схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока по стороне 110 кВ (соединены в треугольник К_сх= ), для того, чтобы во вторичных цепях ТТ протекал номинальный ток.

Первичный ток трансформаторов тока определяем:

Принимаем ближайшее стандартное значение А. Коэффициент трансформации ТТ К_I = 300/5, соединение в треугольник К_сх = .

Выбираем трансформатор тока на номинальное напряжение 110 кВ в открытых распределительных устройствах (наружной установки) типа ТФЗМ-110Б1-300/5-0,5/10Р/10Р-У1 (трансформатор тока с фарфоровой изоляцией с обмотками звеньевого типа модернизированный, номинальное напряжение 110 кВ, первичный номинальный ток-300 А, вторичный- 5 А, 0,5/10Р/10Р-классы точности вторичных обмоток, У1- для умеренного климата) рисунок 3.

Таблица 3

Условия выбора и проверки трансформатора тока	Расчётные величины	Каталожные данные
Uуст ≤ Uном	110 кВ	110 кВ
;	А	400А
	16,3 кА	124 кА

Таким образом выбираем трансформатор тока в цепи силового трансформатора с высокой стороны ТФЗМ-110Б1-300/5-0,5/10Р/10Р-У1.

Первичный ток трансформаторов тока по стороне 6 кВ определяем:

К_сх = 1, т.к. вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду.

Принимаем ближайшее значение первичного тока трансформатора тока I₁ = 1500А, K_I = 1500/5.

Выбираем трансформатор типа ТШЛ-10-1500/5-05/10Р У3

Трансформаторы предназначены для питания цепей измерения, защиты и управления, для изолирования цепей вторичного тока от высокого напряжения в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц на класс напряжения до 10 кВ.

Трансформаторы применяются для встраивания в закрытые шинопроводы (ТШЛ-10, ТШЛП-10), комплектные распределительные устройства (ТШЛК-10, ТШЛПК-10), а также для встраивания в закрытые шинопроводы и комплектные распределительные устройства с круглой шиной (ТШЛ-10-I).

Трансформаторы для дифференциальной защиты поставляются по специальному заказу.

Рисунок 4 – Внешний вид трансформатор ТШЛ-10-1500/5 У3

Сравнение расчётных и каталожных данных заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Сравнение данных ТШЛ-10-1500/5 У3

Условия выбора и проверки трансформатора тока	Расчётные величины	Каталожные данные
Uуст ≤ Uном	6 кВ	10кВ
;	1314 А	1500 А
	25.7 кА	160 кА

При принятых значениях К_ТТ токи в цепях защиты будут равны:

По стороне 110 кВ:

По стороне 6 кВ:

Определяем ток срабатывания защиты из условий отстройки от броска тока намагничивания силового трансформатора:

,

Где К_отс.бр = 1,5 (для ДЗТ-11).

Ток срабатывания реле в плече со стороны 110 кВ:

Определяем расчётное число витков на стороне высокого напряжения:

Принимаем W1 = 19 (витков) по стороне 110 кВ.

Определяем расчётное число витков на стороне НН (6 кВ):

Принимаем W₂ = 16 (витков) по стороне 6 кВ.

Определяем расчётное число витков тормозной обмотки реле, включаемой в плечо защиты со стороны низкого напряжения (6 кВ)

Принимаем W_Т = 9 (витков).

Уточняем ток срабатывания защиты со стороны 110 кВ, так как расчётное число витков W_{1 расч}= 18,5, а принятое число витков W₁ = 19.

Определяем коэффициент чувствительности при КЗ в минимальном режиме в среднем положении РПН при двухфазном КЗ (таблица 2 режим в):

К_ч удовлетворяет требованиям ПУЭ и руководящим указаниям по релейной защите трансформаторов.

Проверяем К_ч при двухфазном КЗ в минимальном режиме РПН в крайнем положении (таблица 1 режим б):

К_ч удовлетворяет требованиям ПУЭ и руководящим указаниям по релейной защите трансформаторов.

Следовательно применяю дифференциальную защиту на реле ДЗТ-11

Рисунок 5 – Внешний вид ДЗТ-11.

Рисунок 6 – схемы подключения реле тока: а) ДЗТ-11; б) ДЗТ-11/2; в) ДЗТ-11/3