2. Выбор разъединителей напряжением 10 кВ

При выборе типа разъединителя обращают внимание на необходимое количество заземляющих ножей и место их установки. Заземляющие ножи используются во время ремонтных работ для заземления отключенного участка. В схеме предусмотрено такое количество заземляющих ножей, чтобы исключить необходимость использования переносных заземлений. Для этой цели в разъединителях предусматривают два или один заземляющий нож. Выбор типа разъединителя зависит также от места его установки (закрытое или открытое РУ).

Разъединители выбирают по тем же параметрам, что и выключатели, кроме условия: I_п,0<=I_{отк,ном.}

Для примера покажем выбор разъединителей для КТП-2.

Таблица 9.4- Выбор разъединителей

Линейный, 10кВ		РВФЗ-10/630-II-IIУ3
Критерий	Номинальные параметры		Расчётные параметры
UномUс	10		10
IномIраб.макс	630		15,666
iдинiуд	52		3,353
I2тсtтсI2кзtотк	1600		6,861

Выбор остальных разъединителей аналогичен приведёному выше. Результаты сведены в принципиальную электрическую схему.

3. Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности. Трансформаторы тока проверяются на внутреннюю и внешнюю электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ. Выбор трансформаторов тока по номинальному току состоит в соблюдении условия:

I_{ном.т.т.}  I_{расч. сети,} (9.6)

где I_{ном.т.т.} - номинальный ток трансформатора тока;

I_{расч. сети} - расчетный ток участка сети.

Выбор трансформаторов тока по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформаторов тока и участка сети, для которого он предназначен. В этом случае достаточно, чтобы соблюдалось условие

U_{ном. т.т.}  U_{ном. сети,} (9.7)

где U_{ном. т.т.} - номинальное напряжение трансформаторов тока;

U_{ном. сети} - номинальное напряжение участка сети.

На динамическую стойкость трансформаторы тока проверяют по формуле:

, (9.8)

где i_уд. - расчетный ударный ток;

к_дин - кратность допускаемого тока внутренней электродинамической стойкости.

Термическую стойкость трансформаторов тока обычно характеризуют отношением тока термической стойкости к номинальному первичному току, которое называют коэффициентом термической стойкости:

. (9.9)

Пример расчета:

Выберем трансформаторы тока для ячейки №3.

I_расч.= 8,49 А; I_К.З.= 1,305 кА; i_удар.= 3,327 кА; U_{ном. сети} = 10 кВ.

Выбираем трансформаторы тока ТПЛК-10-УЗ [6].

Т-трансформатор тока;

П- или проходной, или для крепления на пакете плоских шин;

Л- с литой изоляцией;

У- для районов с умеренным климатом;

З- для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Таблица 9.5 - Выбор трансформаторов тока

Линейные, кл. 1 (КТП-1)		ТПЛК-10-УЗ
Критерий	Номинальные параметры		Расчётные параметры
UномUс	10		10
IномIраб.макс	30		16,981
iдинiуд	3,5		3,327
I2тсtтсI2кзtотк	5,227		1,703

Условия выполняются.

Результаты выбора остальных трансформаторов тока приведены в таблице 9.6.

Таблица 9.6- Выбор трансформаторов тока для РП-10 кВ

Номер ячейки	Расчетный ток участка сети Iрасч., А	Тип трансформатора тока	Номинальное напряжение Uном, кВ	Номинальный ток Iном, А	Кратность эл.динамической стойкости	Кратность термической стойкости	Класс точности/ обозначение вторичной обмотки
3, 15	8,490	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
4, 16	15,666	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
5, 17	19,105	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
6, 18	14,258	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
7, 19	14,258	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
8, 20	14,258	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
9, 21	1,406	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
10, 22	3,031	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
1, 23	3,039	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р
11, 14	59,796	ТПЛК-10-УЗ	10	30	250	180	0,5/р

3. Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбирают по номинальному напряжению первичной цепи, классу точности и схеме соединения обмоток. Соответствие классу точности проверяется путем сопоставления номинальной нагрузки вторичной цепи с фактической нагрузкой от подключенных приборов. Для контроля изоляции в сетях, с малыми токами следует применять трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения.

В нашем случае выбираем 2 трансформатора напряжения типа НТМИ 10-66 У3 [9]:

Н - трансформатор напряжения;

Т – трехфазный;

М - с естественным масляным охлаждением;

И - для измерительных цепей.

Характеристика трансформатора напряжения НТМИ-10 приведена в таблице 9.5.

Таблица 9.5- Характеристика трансформатора напряжения НТМИ-10

Класс напряжения, кВ	Номинальное напряжение первичной обмотки, В	Номинальное напряжение основной вторичной, В	Номинальное напряжение дополнит. вторичной,В	Класс точности	Предельная мощность, ВА	Схема соединения
10	10000	100	100/3	1	1000

1. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Распределительные электрические сети являются важным звеном в системе производства, передачи и потребления электрической энергии. Большое значение для надежной работы электросетей имеет правильное выполнение и настройка релейной защиты и автоматики, в том числе правильный выбор рабочих параметров срабатывания (уставок) защитной аппаратуры. Основные требования предъявляемые к релейной защите: надежное отключение всех видов повреждений, чувствительность защиты, избирательность (селективность) действия, простота и надежность схем, быстродействие, наличие сигнализации о повреждениях.

1. Выбор релейной защиты

Согласно [1] для линий в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

На одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая - в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

Защита от однофазных замыканий на землю должна быть выполнена в виде селективной защиты, действующей на сигнал, выполняется как правило, с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности.

Для электродвигателей напряжением выше 1 кВ должна предусматриваться: защита от многофазных замыканий, выполняемая в виде токовой однорелейной отсечки без выдержки времени, отстроенной от пускового тока при выведенных пусковых устройствах, с реле прямого или косвенного действия, включенным на разность токов двух фаз (для электродвигателей мощностью менее 2 МВт); защита от однофазных замыканий на землю 10 А и более, выполняется без выдержки времени, как правило, с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности; защита от перегрузки предусматривается на электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам и на электродвигателях с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска, защиту следует предусматривать в одной фазе с зависимой или независимой от тока выдержкой времени, отстроенной от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях; защита минимального напряжения на электродвигателях неответственных механизмов с целью облегчения условий восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов, выдержки времени минимального напряжения должны выбираться в пределах от 0,5 до 1,5 с - на ступень больше времени действия быстродействующих защит от многофазных коротких замыканий, а установки по напряжению должны быть, как правило, не выше 70% номинального напряжения.

На синхронных электродвигателях должна, кроме того, предусматриваться защита от асинхронного хода, которая может быть совмещена с защитой от токов перегрузки, осуществляется при помощи реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора, она должна быть отстроена по времени от пускового режима и тока при действии форсировки возбуждения.

Защита, как правило, должна выполняться с независимой от тока характеристикой выдержкой времени.

Для трансформаторов [1] должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: многофазных замыканиях в обмотках и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью; токов в обмотках обусловленных перегрузкой; понижения уровня масла.

2. Расчет релейной защиты трансформаторов главной понизительной подстанции

В качестве защиты от внешних КЗ применяем максимальную токовую защиту, выполненную по двухфазной двухрелейной схеме неполной звезды.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты (МТЗ) определяется по формуле [10]:

, (11.1)

где к_н - коэффициент надежности, учитывающий погрешность реле и необходимый запас;

I_pmax - максимальный рабочий ток защищаемого элемента, А;

к_в - коэффициент возврата реле.

Максимальный рабочий ток определяем из режима подключения нагрузки при действии автоматического включения резерва (АВР) при отключении одного из параллельно работающих трансформаторов. Ток перегрузки оставшегося в работе трансформатора определяется по формуле:

I_pmax = I_p1 + k_сзп  I_p2 , (11.2)

где I_p1 - рабочий ток первой секции шин, А;

k_сзп - коэффициент самозапуска двигателей;

I_p2 - рабочий ток второй секции шин, А.

При расчете величины токов приводим к напряжению 110 кВ, так как МТЗ устанавливается на стороне высшего напряжения трансформатора с целью включения его в зону защиты МТЗ.

I_pmax = 91 А,

А.

Найдем ток срабатывания принятого реле РТ-40:

, (11.3)

где к_сх - коэффициент схемы; к_I - коэффициент трансформации трансформатора тока.

А.

Принимаем I_с.р. = 7 А, тогда I_с.з.1 = 140 А.

Определим коэффициент чувствительности защиты по формуле:

, (11.4)

где I_кmin - минимальное значение тока КЗ в конце защищаемой зоны, (в нашем случае ток КЗ на шинах низшего напряжения ГПП), А.

Проверку на чувствительность для основной зоны защиты прошла, следовательно пригодна к установке.

Выдержка времени выбирается из условий селективности на ступень выше наибольшей выдержки времени t_л защит присоединений, питающихся от трансформатора

t_з = t_л + t , (11.5)

где t - ступень селективности.

t_з = 1,5 + 0,5 = 2 с.

На трансформаторах находящихся под наблюдением персонала, защита от перегрузки выполняется действующей на сигнал посредством токового реле установленного в одной фазе, поскольку перегрузка трансформатора возникает одновременно во всех трех фазах. Чтобы избежать излишних сигналов при КЗ и кратковременных перегрузках, предусматривается реле времени [13].

Ток срабатывания выбирается из условия возврата реле при номинальном токе трансформатора I_ном.т:

, (11.6)

Время действия перегрузочной защиты выбирается на ступень больше времени максимальной защиты трансформатора.

t_пер = t_МТЗ + t , (11.7)

А.

А.

Принимаем I_с.р. = 2А, тогда I_с.з. = 40 А. Используем реле типа РТ - 40/100

t_пер = 2.0 + 0.5 = 2.5 с.

Для защиты трансформатора от КЗ между фазами, от замыканий на землю и от замыканий витков одной фазы применяем продольную дифференциальную токовую защиту, выполняемую на реле типа ДЗТ - 11 с насыщающимися трансформаторами тока и магнитным торможением сквозного тока дифференциальной защиты.

Так как схема соединения обмоток силового трансформатора Y- , то в дифференциальной защите одну группу трансформаторов тока соединяем в треугольник (на стороне высшего напряжения), а вторую - в неполную звезду (сторона низшего напряжения).

Ток в плече трансформаторов тока, соединенных в треугольник I_iв определяется по формуле:

(11.8)

Ток в плече трансформаторов тока соединенных в звезду:

, (11.9)

где N - коэффициент трансформации силового трансформатора.

А.

А.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания защищаемого трансформатора

I_с.з.  к_н  I_нам.т , (11.10)

где I_нам.т - намагничивающий ток защищаемого трансформатора.

На основании опыта эксплуатации и специальных экспериментов установлено, что при наличии насыщающего трансформатора тока, I_нам.т - попадающий в реле не превышает (1,3  1,5)  I_ном.т . С учетом этого принимается:

I_с.з.  к_н  I_нам.т = 1.5  I_ном . (11.11)

I_с.з.  1.5  17= 25,5 (А).

Определим число витков обмоток реле, по которым протекает ток I_iв неосновного плеча защиты _{неосн.расч} , так как это питающая сторона с регулируемым напряжением:

, (11.12)

где F_с.р - намагничивающая сила необходимая для срабатывания реле ДЗТ-11.

витков.

А.

А.

Определим число витков основного плеча:

витков.

Принимаем _осн =70 витков.

Определим первичный ток небаланса при внешних КЗ

I_нб = (к_одн  0.1 + N_рег)  I_к.мах , (11.13)

где к_одн - коэффициент учитывающий различия в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему;

N_рег - отклонение коэффициента трансформации силового трансформатора;

I_к.мах - максимальное значение тока внешнего трехфазного КЗ.

I_нб = (0.7  0.1 + 0.1)  2260 = 384,2 А.

. (11.14)

А.

I_нб = I_нб + I_нб^’ = 384,2 + 1.09= 385,29 А.

Определим число витков тормозной обмотки реле ДЗТ-11, необходимое для обеспечения бездействия защиты при внешнем трехфазном КЗ:

, (11.15)

где _р - расчетное число витков рабочей обмотки на той же стороне, где включена тормозная обмотка; tg - характеристика реле ДЗТ-11.

Устанавливаем тормозную обмотку на стороне основного плеча, тогда

витков.

Принимаем _т = 21 витков (ближайшее большее). Окончательно принятые числа витков:

_осн = _урI = 70 витков (сторона низшего напряжения);

_неосн = _урII = 67 витков (сторона высшего напряжения);

_т = 21 витков (сторона низшего напряжения).

Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты определяется по формуле:

, (11.16)

где I_рmin - ток в первичной обмотке намагничивающего трансформатора тока реле ДЗТ-11;

I_с.р - ток срабатывания реле, соответствующий числу витков первичной обмотки НТТ реле ДЗТ, используемых на той стороне, по которой проходит I_р.min .

Коэффициент чувствительности защиты определяем для случая, КЗ за трансформатором в зоне действия защиты, когда ток повреждения проходит только через трансформаторы тока стороны 110 кВ и торможение отсутствует.

Для схемы соединения трансформаторов в треугольник расчетный ток в реле:

(А).

При прохождении тока КЗ по стороне ВН

(А);

.

Коэффициент чувствительности удовлетворяет необходимому условию, следовательно, принимаем данную защиту к установке.

Определим ток срабатывания реле РТБ блокировки отключения отделителей, которое должно надежно срабатывать при включении короткозамыкателя, то есть при однофазном КЗ на выводах трансформатора высшего напряжения в минимальном режиме работы системы. Первичный ток срабатывания реле РТБ:

А;

А.

Устанавливаем реле РТ-40/10.

Дифференциальная защита действует с выдержкой времени на отключение выключателя со стороны 10 кВ и на короткозамыкатель см. лист 6(компас).

От повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа и от понижения уровня масла устанавливаем газовую защиту.

3. Защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения

Защита реализована в устройстве возбуждения БВУГ-12, поставляемого с генератором. Защита предназначена для сигнализации замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения.

На основании п. 5.1.25 ПТЭ (издание 15), при появлении сигнала снижения сопротивления изоляции (замыкания на землю) в цепи возбуждения турбогенератор должен быть в течении 1ч разгружен, отключен от сети и выведен в ремонт.

6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ