1 Техническое задание

Выбрать и рассчитать комплекс релейных защит и выбрать их элементную базу, для защиты силового трансформатора ТМ – 6300/10 со следующими параметрами

Таблица 1 - Параметры трансформатора ТМ – 6300/10

Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ		Потери, кВт		Напряжение КЗ, %	Ток холостого хода, %	Схема и группа соединения обмоток
	ВН	НН	ХХ	КЗ
6300	10	6,3	7,4	46,5	7,5	0,8	У/Д-11

Представить комплекс рассчитанных релейных защит в виде общей принципиальной схемы соединения.

Расставить в заданной конфигурации системы электроснабжения устройства автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического ввода резерва; оперативные цепи АПВ и АВР необходимо согласовать с оперативными цепями выбранных релейных защит.

Общие требования: определение рабочего режима схемы электроснабжения при условиях:

а) недопустимости параллельной работы источников питания;

б) допустимости перерыва в электроснабжении потребителей на время действия релейной защиты и противоаварийной автоматики

в) максимальный режим рассматривается при одновременном погашении двух источников питания: вводов 1 и 3;

г) каждая секция СШ максимально нагружена четырехкратной минимальной нагрузкой расчетного ответвления;

2 Расчет комплекса релейных защит расчетного ответвления

Режимы повреждений защищаемого трансформатора:

• Многофазное КЗ в обмотках трансформатора и на его выводах

• Витковые замыкания и другие повреждения внутри кожуха трансформатора, связанные с выделением газа и понижением уровня масла

• Однофазные замыкания на землю на стороне высшего напряжения

Ненормальные режимы защищаемого трансформатора:

• Внешние КЗ

• Перегрузка

2.1 Выбор комплекса релейных защит расчетного ответвления

Характер повреждения или нарушения нормального режима работы	Название и исполнение защиты
Многофазное КЗ в обмотках трансформатора и на его выводах	Продольная дифференциальная защита в трехфазном исполнении, с действием на отключение
Витковые замыкания и другие повреждения внутри кожуха трансформатора, связанные с выделением газа и понижением уровня масла	Газовая
Однофазные замыкания на землю на стороне высшего напряжения	Максимальная токовая защита нулевой последовательности, исполненная на фильтре токов нулевой последовательности с действием на сигнал
Внешние КЗ	МТЗ с пуском от реле минимального напряжения, в трехфазном исполнении, с действием на отключение
Перегрузка	Максимальная токовая защита, в трехрелейном исполнении, с действием на сигнал

2.2 Расчет параметров защит силового трансформатора тм-6300/10

Номинальные токи трансформатора:

363,73 А, (1)

А. (2)

Максимальный ток нагрузки:

Со стороны 10 кВ

А. (3)

Со стороны 6,3 кВ

(4)

Токи коротких замыканий:

Ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ

А. (5)

Ток двухфазного КЗ на шинах 10 кВ

А (6)

Ток трехфазного КЗ на шинах 6,3 кВ, приведенный к стороне ВН

А. (7)

Ток трехфазного КЗ на шинах 6,3 кВ

А (8)

Ток двухфазного КЗ на шинах 6,3 кВ

А (9)

2.3 Расчет токов срабатывания защит установленных на стороне 10 кВ

Продольная дифференциальная защита

I_с.з = k_отс  I_{нб,расч} (10)

Максимальная токовая защита

(11)

где k_воз – коэффициент возврата

Защита от перегрузки

(12)

2.4 Выбор схемы оперативного тока защиты и схемы подключения

Выбираем схему защиты силового трансформатора на переменном оперативном токе. Схема подключения реле косвенная.

2.5 Выбор измерительных трансформаторов тока

Трансформаторы тока

Коэффициенты трансформации для защит, устанавливаемых на стороне 10 кВ

МТЗ с НВ со стороны питания (защита от перегрузки)

(13)

Выбираем трансформатор ТПЛ –10 - трансформатор тока проходной с литой изоляцией, с коэффициентом трансформации 400/5. Термическая устойчивость k_ТУ = 35. Динамическая устойчивость k_ДИН = 165. Номинальный первичный ток А.

2.6 Расчет токов срабатывания реле, чувствительности защит и выбор элементной базы.

2.6.1 Расчет защит, устанавливаемых на стороне 10 кВ

Продольная дифференциальная защита (Многофазное КЗ)

Продольная дифференциальная токовая защита осуществляется с применением реле тока, обладающих улучшенной отстройкой от бросков намагничивающего тока, пере­ходных и установившихся токов небаланса. Выбор типа реле (РНТ-565 или ДЗТ-11) определяется требованиями чувстви­тельности. Если коэффициент чувствительности дифферен­циальной защиты с реле типа РНТ-565 оказывается меньшим двух, следует выпол­нить защиту с реле типа ДЗТ-11.

Первичный расчетный ток небаланса, обус­ловленный погрешностью трансформатор­ов тока при внешнем КЗ, А.

I_{нб,расч} =   , (14)

I_{нб,расч} = 0,1  10 000 = 1 000А (15)

где  - относительное значение полной по­грешности трансформаторов тока, принима­ется  = 0,1

Первичный ток срабатывания защиты при условии отстройки от расчетного тока небаланса, А

I_с.з ≥ k_отс  I_{нб,расч,} (16)

I_{с.з =} 1,3 1000 = 1300 А (17)

где k_отс = 1,3 - коэффициент отстройки.

Расчетный ток срабатывания реле, А

I_{с.р =} I_{с.з /} k_та

I_{с.р =} 1300/80=16,25 А (18)

Для выполнения защиты, по току срабатывания реле, выбираем реле РТ40/20, с током уставки 20, пределы тока уставки 5 – 20 А, класс точности – 5.

Выполним расчет коэффициента чувствительности максимальной токовой защиты.

(19)

Минимальный коэффициент чувствительности для дифференциальной защиты трансформаторов должен быть около 2, следовательно, выбранная защита соответствует требованиям чувствительности.

Максимальная токовая защита (Внешние КЗ)

Исполнение защиты производится по схеме подключения трансформаторов тока и реле «Неполная звезда», коэффициент схемы в данном случае равен k_сх=1

А, (20)

А (21)

Для выполнения защиты, по току срабатывания реле, выбираем реле РТ40/10 с уставкой по току срабатывания 9 А, класс точности – 5, пределы тока уставки 2.5 – 10 А, собственное время срабатывания 0,02—0,04 с.

Для создания цепи разветвления необходимой для одновременного отключения двух выключателей, выбираем промежуточное реле типа ЭП 1/220, время срабатывания не более 0,04 с.

Для сигнализации о срабатывании защиты в цепь защиты включаем указательное реле типа РУ 21.

Реле РУ 21 выпускаются с двумя замыкающими контактами без самовозврата. Возврат контактов и указателя действия в исходное состояние производится вручную.

Зная ток срабатывания реле, для дальнейшего расчета чувствительности защиты, уточняем ток срабатывания зашиты (первичная цепь).

А (22)

Выполним расчет коэффициента чувствительности максимальной токовой защиты.

(23)

Согласно ПУЭ 2001 минимальный коэффициент чувствительности токовых защит трансформаторов должен быть около 1,5, следовательно, выбранная защита соответствует требованиям чувствительности.

Исполнение максимальной токовой защиты производится по следующей схеме:

Рисунок 1 - Максимальная токовая защита

Защита от перегрузки

Защиту трансформатора от перегрузки выполняем с действием на сигнал. Исполнение защиты производится включением токового реле на сумму токов двух фаз. Коэффициент схемы в данном случае равен k_сх=1

А (24)

Рассчитаем ток срабатывания защиты

А (25)

Для выполнения защиты, по току срабатывания реле, выбираем реле РТ40/10 с уставкой по току срабатывания 6,5 А, класс точности – 5, пределы тока уставки 2.5 – 10 А, собственное время срабатывания 0,02—0,04 с.

Зная ток срабатывания реле, для дальнейшего расчета чувствительности защиты, уточняем ток срабатывания зашиты (первичная цепь).

А (26)

Выполним расчет коэффициента чувствительности защиты от перегрузки.

(27)

Согласно ПУЭ 2001 минимальный коэффициент чувствительности токовых защит трансформаторов должен быть около 1,5, следовательно, выбранная защита соответствует требованиям чувствительности.

Исполнение защиты от перегрузки производится по следующей схеме:

Рисунок 2 - Защита от перегрузки

Защита от однофазных КЗ

Защита трансформатора от токов однофазных КЗ выполняется с действием на сигнал. Исполнениезащиты производится при помощи трансформатора тока нулевой последовательности, установленного на кабеле, соединяющем силовой трансформатор с высоковольтным выключателем.

Для подключения силового трансформатора к высоковольтному выключателю, с учетом тока трехфазного КЗ выбираем кабель ААШВу (370мм²). По сечению жилы выбранного кабеля, выбираем трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗЛ. Для реализации защиты применяется токовое реле РТЗ 51 с уставками по току срабатывания 0,1 – 0,6 А.

Рассчитаем ток срабатывания защиты

= 1,2  5  3 10000  0,65 10^-6 = 0,118 А (28)

где С_з.л – емкость; k_б = 4 ÷ 5; k_H = 1,1 ÷ 1,2.

Согласно рассчитанному току однофазного КЗ, используемое для защиты реле РТЗ 51

Рисунок 3 - Защита от однофазных КЗ