4 Лабораторная работа №4 Исследование дзт на базе комплексной модели электрической сети и защиты Назначение и краткая характеристика работы

Работа выполняется на персональном компьютере. В процессе выполнения данной лабораторной работы закрепляются знания студентов по разделу «Защита трансформаторов».

Целью работы является исследование функционирования МП дифференциальной защиты трансформатора (аналог защиты 7UT633 фирмы Siemens) в различных режимах работы защищаемого трансформатора.

Содержание работы

1. Подготовка к выполнению работы в лаборатории и составление предварительного отчета.

1.1 Изучение принципов выполнения ДЗТ и особенностей МП терминала 7UT633 фирмы Siemens.

1.2 Изучение моделей сети и дифференциальной защиты трансформатора, выполненных в среде Matlab.

2. Расчет параметров срабатывания дифференциальной защиты трансформатора.

3. Экспериментальная работа в лаборатории.

Моделирование сети и дифференциальной защиты трансформатора в среде Matlab.

4. Анализ полученных результатов и составление исполнительного отчета.

Исходными данными для работы являются параметры всех элементов электроэнергетической сети (см. рис. 4.1). Защита устанавливается на понижающем трансформаторе Т.

Рис. 4.1. Схема электроэнергетической сети

Составление предварительного отчета

1. Привести исходные данные в соответствии с вариантом задания.

2. Рассчитать параметры элементов сети, токи заданных режимов работы сети.

3. Рассчитать параметры срабатывания дифференциальной защиты трансформатора.

Методические указания к составлению предварительного отчета

К п. 2.

Рассчитать параметры заданной электроэнергетической сети для моделирования в среде Matlab, составить схемы замещения и рассчитать токи для заданных режимов работы.

Расчет параметров элементов сети, нагрузки и коротких замыканий аналогичен приведенному в работе №3.

К п. 3.

Расчет дифференциальной защиты трансформатора

Рис. 4.2. Характеристика срабатывания дифференциальной токовой защиты в терминале 7UT633

Ниже приведены расчеты минимального тока срабатывания, тока «начала торможения», коэффициента торможения и коэффициента чувствительности чувствительного органа защиты и тока срабатывания дифференциальной отсечки.

Значение тока «начала торможения» принимается равным удвоенному номинальному току трансформатора:

(4.1)

Минимальный дифференциальный ток срабатывания чувствительного органа защиты I_с.з.мин при токах торможения, меньших тока «начала торможения» , выбирается из следующих условий:

а) отстройки от тока небаланса в режиме, соответствующем режиму «начала торможения»;

б) учет отстройки от режима БНТ (остаточного тока намагничивания).

По первому условию минимальный ток срабатывания защиты определяется по выражению:

,

(4.2)

где k_отс =1,2 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность работы терминала, погрешность расчета и необходимый запас; I’_{нб.торм.нач} – составляющая тока небаланса, обусловленная различием погрешностей трансформаторов тока; I”_{нб.торм.нач} – составляющая тока небаланса, обусловленная изменением коэффициента трансформации трансформатора при действии РПН; I”’_{нб.торм.нач} – составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью входных трансформаторов тока и погрешностью АЦП терминала.

В вышеприведенном выражении учитываются абсолютные значения составляющих тока небаланса.

Составляющие тока небаланса определяются соотношениями:

,

(4.3)

где k _одн = 1 – коэффициент однотипности трансформаторов тока; e₁= 0,03 – полная погрешность трансформаторов тока при токе, соответствующем току «начала торможения» (проверяется в условиях эксплуатации); I _ном.Т – номинальный ток трансформатора.

,

(4.4)

где – половина диапазона регулирования напряжения на стороне высокого напряжения трансформатора.

,

(4.5)

где e₂ = 0,05 – относительное значение результирующей погрешности входных трансформаторов тока и АЦП терминала.

По второму условию минимальный ток срабатывания защиты определяется выражением:

,

(4.6)

Коэффициент торможения k_торм обеспечивает отстройку защиты от токов небаланса, возникающих в защите при внешних КЗ.

Коэффициент торможения определяется соотношением:

,

(4.7)

где k _отс =1,5 – коэффициент отстройки;

(4.8)

– результирующий ток небаланса при внешнем КЗ;

(4.9)

– составляющая тока небаланса, обусловленная различием погрешностей трансформаторов тока при внешнем КЗ;

k_пер =1,5 – коэффициент учитывающий переходный режим внешнего КЗ; k_одн = 1 – коэффициент однотипности трансформаторов тока; e₁ = 0,1 – относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, соответствующее установившемуся режиму КЗ; I_к.макс – максимальное значение тока при внешнем КЗ;

(4.10)

– составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью регулирования напряжения при действии РПН;

(4.11)

– составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью входных трансформаторов тока и погрешностью АЦП терминала;

I_{торм.расч} – ток торможения, равный арифметической сумме входных токов при внешнем КЗ.

Положение точки BASE POINT 1 на оси – начало наклонного участка характеристики срабатывания– определяется по выражению:

. (4.12)

Ток срабатывания дифференциальной отсечки выбирается из следующих условий:

а) отстройка от максимального значения тока небаланса в защите в переходном режиме внешнего КЗ;

б) отстройка от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора.

По первому условию ток срабатывания дифференциальной отсечки определяется выражением

(4.13)

где – коэффициент отстройки;

– см. выражение (4.7) для расчета k_{торм .}

По второму условию ток срабатывания дифференциальной отсечки определяется выражением

, (4.14)

где k_отс= 7 – коэффициент отстройки;

– номинальный ток трансформатора.

Выдержки времени дифференциальной токовой защиты и дифференциальной отсечки трансформатора принимаются равными нулю.