13 Выбор релейных защит трансформатора и расчет основной защиты

Применяем шкаф защиты типа «БРЕСЛЕР ШТ2108», который содержит комплект основных и резервных защит силового трансформатора 35 кВ, а также автоматику управления выключателем стороны ВН.

Согласно ПУЭ на трансформаторе запроектируем следующие защиты:

1 Дифференциальная токовая защита трансформатора;

2 Газовая защита;

3 Устройство резервирования при отказе выключателя;

4 Токовая защита нулевой последовательности;

5 Максимальная токовая защита ВН;

6 Максимальные токовые защиты НН1 и НН2;

7 Комбинированный пуск по напряжению;

8 Защита трансформатора от перегрузки;

9 Устройство пуска охлаждения трансформатора;

10 Устройство блокировки РПН;

11 Логическая защита шин;

12 Цепи дуговой защиты.

13.1 Дифференциальная токовая защита трансформатора

Дифференциальная токовая защита трансформатора выполнена в виде трех фазных каналов с независимыми токовыми цепями. Каждый канал содержит орган дифференциальной токовой отсечки и дифференциальный орган с торможением.

Для отстройки от токов небаланса, возникающих в дифференциальной цепи в режимах внешнего замыкания и пуска двигательной нагрузки, используется процентное торможение. Данный принцип реализуется с помощью тормозной характеристики, которая определяет уровень срабатывания по дифференциальному току при заданном значении тормозного тока.

(50)

где – относительный ток небаланса на вводах ВН трансформатора;

– составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью ИТТ;

– коэффициент, учитывающий переходной режим (наличие апериодической составляющей), 1;

– коэффициент однотипности ТТ, для защиты «Бреслер», 1;

ε – относительное значение полной погрешности ТТ, 0,1;

– составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;

– погрешность, обусловленная РПН на сторонах защищаемого трансформатора и принимаемая равной половине используемого диапазона, 0,045;

– составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью выравнивания токов плеч в терминале защиты;

– погрешность выравнивания токов плеч в терминале защиты, 0,03;

– относительный ток, для которого производится расчёт небаланса, 1.

Относительный дифференциальный ток срабатывания выбирается по условию отстройки от тока небаланса в нормальном режиме работы трансформатора

(51)

где К_отс – коэффициент отстройки, 1,1.

I_{диф,нач} ≥ 1,1 * 0,175 = 0,19

Тормозной ток блокировки: I_блок = 1

Коэффициент торможения

(52)

где I_{диф.расч} ≥ К_отс*∑I_нб=К_отс*(К_пер*К_одн*ε+△U_рег+f_выр)*I^*_{нб.расч}

I^*_{нб.расч}=I_{тром.расч} = – относительный ток небаланса при КЗ за трансформатором;

I_{К-2 пр} – периодическая составляющая тока КЗ в точке К-2, приведённая к ВН;

К_т = 36,75/6,3=5,83 – коэффициент трансформации;

– номинальный ток трансформатора на стороне ВН.

I_{диф.расч} ≥ 1,1*0,19*4,33=0,91;

I_{нач.торм} – начальный тормозной ток, 0,6;

К_торм = (0,91–0,19)/(4,33–0,6)=0,19

Принимаем – 0,2.

ДЗТ при срабатывании действует на отключение выключателей всех сторон силового трансформатора с запретом АПВ, а также действует на пуск УРОВ выключателя ВН.

13.2 Газовая защита

Обеспечивается прием сигналов от отключающей и сигнальной ступеней газовой защиты бака трансформатора и ступени газовой защиты (или струйного реле) контакторного объема РПН. Для этого в составе шкафа предусмотрен комплект промежуточных реле, действующих на отключение, как через терминал основных защит, так и резервных, либо непосредственно на АУВ выключателей всех сторон (в зависимости от проекта). Газовая защита при срабатывании действует на отключение выключателей всех сторон силового трансформатора с запретом АПВ, а также действует на пуск УРОВ выключателя ВН.

В составе шкафа могут быть предусмотрены устройства контроля изоляции цепей газовой защиты трансформатора и газовой защиты РПН, действующие при ухудшении изоляции на сигнал через комплект основных защит.

13.3 Устройство резервирования при отказе выключателя

Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) содержит три фазных измерительных органа, контролирующих протекание тока через выключатель на стороне ВН.

Коэффициент возврата токовых ИО УРОВ не менее 0,9.

Пуск УРОВ происходит при появлении любого из сигналов:

- действие внешних устройств РЗА (сигнал с дискретного входа);

- отключение трансформатора от защит терминала.

Предусмотрена возможность оперативного вывода УРОВ из работы от ключа «УРОВ ВН» (положение «Вывод»).

13.4 Токовая защита нулевой последовательности

Токовая защита нулевой последовательности содержит измерительный орган тока нулевой последовательности.

Предусмотрена возможность отстройки защиты от режима броска намагничивающего тока.

Измерительный орган защиты реагирует на модуль основной гармоники расчетного тока нулевой последовательности I_0,вн:

I_0,ВН = (I_А,ВН + I_В,ВН + I_С,ВН)/3

Коэффициент возврата измерительного органа тока нулевой последовательности не менее 0,9. Для отстройки от режима броска намагничивающего тока контролируется отношение второй гармоники тока нулевой последовательности к основной гармонике.

13.5 Максимальная токовая защита ВН (МТЗ ВН)

МТЗ ВН содержит три измерительных органа тока, каждый из которых реагирует на модуль основной гармоники междуфазного тока.

При использовании группы ИТТ «звезда» получение междуфазных токов производится цифровым способом

Включение ИО МТЗ ВН на токи ВН регулируется заданием уставки группы соединения обмоток силового трансформатора.

Коэффициент возврата измерительных органов тока не менее 0,9.

Для отстройки от режима броска намагничивающего тока контролируется отношение второй гармоники междуфазных токов к основной гармонике.

13.6 Максимальные токовые защиты НН1 и НН2

МТЗ сторон НН1 и НН2 выполнены трехступенчатыми, направленными, с комбинированным пуском по напряжению. Каждая ступень содержит по три измерительных органа, каждый из которых реагирует на модуль фазного тока.

Коэффициент возврата измерительных органов тока не менее 0,9.

Первая ступень выполнена ненаправленной, без пуска по напряжению.

Вторая ступень, наоборот, выполнена направленной, с комбинированным пуском по напряжению.

При отключении выключателя НН1 (НН2) от МТЗ НН1 (НН2) формируется сигнал запрета АВР НН1 (НН1).

Предусмотрена возможность вывода из действия МТЗ НН1 (МТЗ НН2) от ключа «МТЗ НН1» («МТЗ НН2») при установке в положение «Вывод».

13.7 Комбинированный пуск по напряжению

Для выполнения пуска по напряжению максимальных токовых защит предусмотрено по два измерительных органа напряжения на сторонах НН1 и НН2 силового трансформатора. Орган максимального действия включен на напряжение обратной последовательности, а орган минимального действия - на линейное напряжение.

13.8 Защита трансформатора от перегрузки

Защита трансформатора от перегрузки содержит три измерительных органа, каждый из которых реагирует на максимальный из фазных токов соответствующей стороны.

13.9 Устройство пуска охлаждения трансформатора

Для автоматического пуска охлаждения трансформатора предусмотрены три измерительных органа, каждый из которых реагирует на максимальный из фазных токов соответствующей стороны.

При использовании устройства для защиты двухобмоточного трансформатора измерительный орган тока СН выводится из действия.

13.10 Устройство блокировки РПН

Для блокирования устройства РПН в анормальных режимах предусмотрены один измерительный орган максимального действия, реагирующий на максимальный из фазных токов стороны ВН, и два измерительных органа минимального действия, реагирующие на минимальное из линейных напряжений сторон НН1 и НН2 соответственно.

13.11 Логическая защита шин

В составе устройства предусмотрены логические защиты шин (ЛЗШ) сторон НН1 и НН2. Логическая защита шин НН1 (НН2) срабатывает при пуске выбранной ступени МТЗ НН1 (НН2) и отсутствии пуска максимальных токовых защит присоединений НН1 (НН2).

При отключении выключателя НН1 (НН2) от ЛЗШ НН1 (НН2) формируется сигнал запрета АВР НН1 (НН2).

13.12 Цепи дуговой защиты

В составе устройства предусмотрена возможность отключения силового трансформатора от дуговой защиты, установленной на сторонах НН1 и НН2.

Для пуска дуговых защит стороны НН1 (НН2) предусмотрены соответствующие выходные реле, срабатывающие при пуске МТЗ ВН и выбранной ступени МТЗ НН1 (НН2).