4. Защита автотрансформатора понижающей подстанции

3.1. Исходные данные к расчету защит

1. Требуется рассчитать релейную защиту автотрансформатора типа АТДЦТН-63000/220/110, имеющего встроенное РПН на стороне СН в пределах 12% номинального напряжения, питание одностороннее со стороны высшего напряжения, сопротивления системы прямой и нулевой последовательности для максимального и минимального режимов, приведенные к U_ср.н = 230 кВ на стороне ВН подстанции, равны соответственно х_с1макс = 19,67 Ом; х_с1мин = 21,52 Ом

2 . При составлении схем замещения для расчета дифференциальной защиты рассматривается режим раздельной работы автотрансформатора (рис.7.1.,а). Сопротивления обмоток автотрансформатора (в зависимости от положения переключателя РПН) определяются для минимального, среднего и максимального значений регулируемого напряжения. Предварительно выбираются соответствующие напряжения U_К,% данного типа автотрансформатора:

Рис.8.1. Поясняющая схема (а) и схемы замещения прямой (б)

и нулевой последовательности (в) к примеру расчета

защиты автотрансформатора

по которыми находятся напряжения U_К соответствующих обмоток в зависимости от положения переключателя РПН

Таблица 7.1. Напряжения короткого замыкания и сопротивления обмоток автотрансформатора мощностью 63 МВА

Обмотки автотрансформатора	Высшего напряжения			Среднего напряжения			Низкого напряжения
Положение РПН	мин	сред	макс	мин	сред	макс		мин	сред	макс
Напряжение ко­роткого замыкания обмотки, %	15,75	12,00	8,50	5,25	-1,00	-1,50		19,25	23,00	26,50
Сопротивление обмотки, приведенное к Uср.н = 230 кВ	132,2	100,7	71,4	-44,0	-8,40	-11,0		161,6	193,1	222,5

Примечание: С целью упрощения расчетов сопротивления обмотки среднего напряжения во всех положениях РПН принимается равным нулю.

3. Определяются расчетные токи коротких замыканий для выбора уставок и проверки чувствительности защиты.

Ток трехфазного КЗ на шинах среднего напряжения (точка К1, рис.26) в максимальном режиме:

Ток трехфазного КЗ на шинах низкого напряжения в максимальном режиме (точка К2, рис.26,б):

Двухфазное КЗ на шинах низкого напряжения в минимальном режиме работы системы и крайних положениях (+РО,–РО) переключателя РПН (точка К4, рис.26,б):

Двухфазное КЗ на шинах среднего напряжения в минимальном режиме работы системы и крайних положениях (+РО, –РО) переключателя РПН (точка К3, рис.26,б):

1. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты

1. Определяются расчетные первичные и вторичные номинальные токи для всех сторон защищаемого автотрансформатора, соответствующие его проходной мощности.

Таблица 8.2. Расчет первичных и вторичных номинальных токов сторон автотрансформатора

Наименование величины	Обозначения и метод определения	Числовые значения для сторон
		220 кВ (I)	110 кВ (II)	10 кВ (III)
Первичный ток на сторонах автотрансформатора, А
Коэффициент трансформации ТТ	К1	200/5	400/5	4000/5
Схема соединения ТТ	–			Y
Вторичный ток в плечах защиты, А

2. Производится выбор параметров выравнивающих автотрансформаторов (ТLn), трансреактора (ТАV) и промежуточных ТТ (ТАn) цепи торможения. За основную сторону принята сторона основного питания 220 кВ.

Таблица 8.3. Расчет ответвлений автотрансформаторов тока, трансреактора и ПТТ реле

Наименование величины	Обозначения и метод определения	Числовые значения для сторон
		220 кВ	110 кВ	10 кВ
1	2	3	4	5
Номинальный ток принятого ответвления автотрансформатора тока на основной стороне, А	Iотв.ном.осн. Iв.ном.осн.	6,84	–	–
Расчетный ток ответвления автотрансформатора тока на неосновной стороне, А	Iотв.расч.n.= Iв.ном.n. 	–
Тип автотрансформатора тока		АТ-32	АТ-32	АТ-32
Номинальный ток (А) и номера используемого ответвления автотранс­форматора тока, к которому подводятся вторичные токи в плече защиты		6,84; 1–7	6,44; 1–5	4,29; 1–8
Расчетный ток и номер используемого ответвления АТТ, к которому подключается реле		4,25; 1–5	5; 1–4	5; 1–10
Номинальный ток (А) и номер принятого ответвления трансреактора реле		4,25; № 3	5; № 1	5; № 1
Расчетный ток ответвления промежуточных ТТ цепи торможения реле, А	Iотв.торм.расч. =
Номинальный ток принятого ответвления приставки и промежуточных ТТ, А	Iотв.торм.ном.n	3,75; № 2	3,75; № 2	3,75; № 2

На рис.26 приведена поясняющая схема включения токовых цепей дифференциальной защиты автотрансформатора, составленная по данным расчета табл.45.

3. Определяем первичный тормозной ток, соответствующий началу торможения

где к_токI = 1, к_токII = 1 – коэффициенты токораспределения, соответственно для сторон I, II в рассматриваемом режиме.

4. Определяем ток небаланса в режиме, соответствующий началу торможения:

Рис.8.1. Поясняющая схема включения токовых цепей дифференциальной защиты автотрансформатора с реле типа ДЗТ-21

5. Определяется первичный минимальный ток срабатывания защиты (ее чувствительного органа) по следующим условиям:

• отстройка от расчетного первичного тока небаланса в режиме, соответствующего началу торможения:

– отстройка от броска тока намагничивания:

За расчетное принимается большее из полученных расчетных значений: I_с.з.мин = 94 А.

6. Определяем относительный минимальный ток срабатывания реле (его чувствительного органа) при отсутствии торможения. За расчетную принимается сторона СН:

7. Определяем максимальный расчетный ток небаланса I_{нб.расч} при внешнем трехфазном КЗ на стороне среднего напряжения (точка К1, рис.8.1).

8. Определяем коэффициент торможения защиты:

где I_{в.ном.осн}, I_{отв.ном.осн}, I_{отв.торм.расч.n}, I_{отв.торм.ном.n} – значения токов, полученных в табл.9.4; I_{*торм.нач} = 0,6 – относительный вторичный ток начала торможения, поскольку торможение осуществляется только от групп ТТ на приемных сторонах.

9. Определяем первичный ток срабатывания отсечки по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ на шинах 110 кВ:

10. Определяем относительный расчетный ток срабатывания отсечки

Относительная уставка отсечки принимается равной 6, что соответствует току срабатывания отсечки I_с.отс = 948 А.

11. Определяем коэффициент чувствительности защиты (ее чувствительного органа):

Расчет чувствительности защиты приведены в табл.8.4.

Таблица 8.4. Расчет чувствительности защиты в минимальном режиме

Вид и место КЗ в защищаемой зоне	при +РО	при –РО
КЗ между двумя фазами на стороне НН АТ
КЗ на землю одной фазы на стороне СН АТ

3.3. Расчет максимальной токовой защиты обратной последовательности на стороне ВН