2.1.8. Защита силового трансформатора

Дифференциальная токовая защита трансформаторов, выпол­ненная с реле серии РНТ-560

Эквивалентное сопротивление системы рассчитано для максимального режима работы. Так как неизвестно какие элементы будут от­ключатся в минимальном режиме и чему будет равно сопротивление системы в режиме минимальных нагрузок примем сопротивление системы равным со­противлению максимального режима. Х_с^* = 1,551.

Дальнейший расчет ведется в соответствии с руководящими указаниями по релейной защите понижающих трансформаторов и автотрансформаторов.

Сопротивления защищаемого трансформатора рассчитаны при двух крайних реально возможных положениях регулятора по формулам

,

где U_вн - номинальное напряжение на стороне ВН, кВ;

U - половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН (в процентах);

S_ном,тр - номинальная мощность трансформатора, МВА.

Рассчитаем ток короткого замыкания для точки КЗ2 и КЗ3. Произведем дальнейшее эквивалентирование схемы. Так как на подстанциях установлены одинаковые трансформаторы то для точек короткого замыкания КЗ2 и КЗ3 бу­дет одинаков и составит

I_max = = 0,236 отн.баз.ед.

I_min = = 0,202 отн.баз.ед.

Для перевода рассчитанных токов в именованные единицы, рассчитаем базисные токи, для данных уровней напряжений по формуле

IБ= ,

где U_Б-среднее базисное напряжения.

Рассчитаем базисный ток для обоих режимов работы

I_Б= =12,49 кА,

I_max = I_Б∙I_max = 12,490,236 = 2,94 кА.

I_min = I_Б∙I_min = 12,49∙0,202 = 2,52 кА.

Минимальный ток срабатывания защиты определяем по условию от­стройки от броска намагничивающего тока, при включении ненагруженного трансформатора под напряжение

I_{с,з min}k_отсI_ном,

где k_отс - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагни- чивания (k_отс=1,3);

I_ном - номинальный ток, соответствующий номинальному напряже- нию среднего ответвления устройства РПН и номинальной мощности трансформатора, А

I_{с,з min} = 1,3394 = 512,2 А.

Определим первичный ток небаланса I_{нб, расч}, А. Расчетный ток небаланса определяем как сумму трех составляющих

I_{нб,расч} = |I^_{нб,расч}| + |I^_{нб,расч}| + |I^_{нб,расч}|,

где I^_{нб,расч} - составляющая, обусловленная погрешностью трансформа- торов тока, А;

I^_{нб,расч} - составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора, А;

I^_{нб,расч} - составляющая, обусловленная неточностью установки на НТТ реле расчетных чисел витков для неосновных сторон, А.

Данные составляющие могут определяться как значения, пропорцио­нальные периодической составляющей соответствующих токов внешнего КЗ, по выражениям:

I^_{нб,расч}=k_перk_однI_кmax,

I^_{нб,расч}=U_k_{ток }I_{к max},

,

где I_кmax - периодическая составляющая тока (при t=0), проходящего через защищаемую зону при расчетном внешнем (как правило, трехфазном) металлическом КЗ на стороне, где рассматривается повреждение, кА;

k_пер - коэффициент, учитывающий переходной режим (наличие апери-одической составляющей тока);

k_одн - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

 - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, соответствующее установившемуся режиму КЗ;

U_ - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения, %;

k_{ток } - коэффициент токораспределения, равный отношению сла­гающих тока расчетного внешнего КЗ к току на стороне, где рассматривается КЗ;

_{I расч} и _{II расч} - расчетные числа витков обмоток НТТ реле для неосновных сторон;

_I и _II - принятые (целые) числа витков обмоток НТТ реле для соответствующих неосновных сторон;

Определим первичный ток небаланса без учета третьей составляющей тока небаланса

I^_{нб,расч}=1·1·0,1·2940 = 323,4 А,

I^_{нб,расч}=1·0,12·2940 = 352,8 А,

I_{нб,расч}= |I^_{нб,расч}| + |I^_{нб,расч}| =323,4 + 352,8 = 676,2 А,

I_{с,з min}k_отс I_{нб,расч},

I_{с,з min}1,3·676,2 = 879,06 А.

В качестве тока срабатывания выбираем ток небаланса при внешнем КЗ. За основную сторону защиты принимаем сторону высокого напряжения.

Ток срабатывания на основной стороне

А.

Число витков обмотки НТТ реле для основной стороны

,

.

Число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны

,

.

Составляющая первичного тока небаланса, обусловленная округлением расчетного числа витков неосновной стороны для расчетного случая поврежде­ния

А.

Полный ток небаланса будет равен

I_{нб,расч}= |I^_{нб,расч}| + |I^_{нб,расч}| + |I^_{нб,расч}| =323,4 + 352,8 + 41,56 = 717,76 А.

Ток срабатывания защиты на основной стороне

А.

Коэффициент отстройки защиты

.

Окончательно принятое число витков

.

.

Определяем чувствительность защиты при металлических КЗ в защи­щаемой зоне. Рассматриваем КЗ между двумя фазами на стороне низшего на­пряжения трансформатора в точке К2, при раздельной работе трансформаторов в минимальном режиме работы системы.

Первичный ток в защите при рассматриваемом КЗ равен

= 2,520,867 = 2,18 кА.

Коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ определяется по формуле

k_ч= >1.5.

Как следует из приведенных расчетов, во всех рассмотренных случаях КЗ в защищаемой зоне, защита выполненная с реле серии РНТ-565, обеспечивает минимально допустимый по ПУЭ коэффициент.