2.5 Релейная защита

На трансформаторах 35/10 кВ предусмотрены следующие виды защит:

- дифференциальная защита;

- максимальная токовая защита на стороне 35 кВ;

- газовая защита с действием на сигнал (первая ступень) и на отключение (вторая ступень);

- защита от перегруза на стороне 35 кВ с действием на сигнал;

- сигнализация температуры с действием на сигнал.

Дифференциальная защита, максимальная токовая защита на стороне 35 кВ, газовая защита II ступени действуют на отключение выключателя на питающей п/ст Балаково II посредством передачи отключающего импульса. В бестоковую паузу происходит отключение отделителя. Для резервирования отключающего импульса служит короткозамыкатель. Все выше указанные защиты действуют на включение короткозамыкателя с большей выдержкой времени. После включения короткозамыкателя в первую очередь бестоковую паузу производится отключение поврежденного трансформатора с помощью отделителя.

Выбор установок дифференциальной защиты с реле РНТ -565 двухобмоточного трансформатора 10000 кВА, имеющего встроенное регулирование напряжения под нагрузкой на стороне ВН в пределах ± 4 % номинального.

Расчет произведем в именованных единицах, приведенных к ступени ВН (35 кВ), как и базисной .

Расчет произведем в следующем порядке (15)

1. Определяем первичные токи на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности; выбирают на соответствующие вторичные токи в плечах защиты.

87

Табл. 2.35 Расчет первичных токов на сторонах ВН и НН

№ п/п	Наименование величины	Числовые значения для стороны
		35 кВ	10 кВ
1.	Первичные токи на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности
2.	Коэффициент трансформации трансформаторов тока nт	400/5 Т ПОЛ 35	600/5 ТПЛ-10 КУ 3
3.	Соединение трансформаторов тока	Δ	Y
4.	Вторичные токи в плечах защиты, соответствующие номинальной мощности защищаемого трансформатора Iв

Трансформаторы тока соединены в треугольник (на стороне 35 кВ), выбираются по первичному току I_ном∙√3 исходя из целесообразности не иметь вторичные номинальные токи, значительно превышающие 5 А.

2. Определяем ток, проходящий через защищаемый трансформатор при трехфазном металлическом КЗ на шинах КЗ (в точке К₂, рис. 2) в максимальном режиме работы системы:

значение тока КЗ в точке К₂ берем из табл. 2.24 I_{кз к-3}=6,4 кА=6400 А на ступени приведенной к U=10,5 кВ. Приведем ток КЗ к U=37 кВ.

I_б=

I_{кз к-3} = кА=1800 А

3. Определяем первичный расчетный ток небаланса I_{н.б. расч.}:

I_{н.б. расч.}=k_апер ∙ k_одн. ∙ f_i ∙I_{k.з. макс.}+Δ U_α I_{α к.з. макс.}=(1∙1∙0,1+0,1) ∙1800=360 А

4.Предварительно определяем первичный ток срабатывания защиты:

а) по условию отстройки от максимального тока небаланса:

I_{с.з .}≥ k_н ∙ I_н ,

88

где k_н=1,3 – коэффициент отстройки защиты от броска тока намагничивания при выполнении защиты с реле типа РНТ при условии, что надежность отстройки уточняется при наладке защиты

I_{с.з .}≥1,3∙360=468 А

б) по условию отстройки от броска тока намагничивания:

I_{с.з .}≥ k_н ∙ I_ном

I_{с.з .}≥ 1,3 ∙ 164,96=214,4 А

Таким образом, расчетный для выбора тока срабатывания является отстройка от тока небаланса при внешнем повреждении:

5. Произведем предварительную проверку чувствительности.

Ток срабатывания реле, приведенный по вторичным цепям трансформатора тока питающей стороны (35 кВ)

I_с.р.= А

Коэффициент чувствительности защиты

k_r=

где I_{р. полн} – ток в обмотке насыщающегося трансформатора реле при условии, что он проходит по трансформаторам тока только одной из сторон; определяется приведением первичного тока повреждения по вторичной цепи этих трансформаторов тока с учетом вида повреждения и схем соединения трансформаторов тока.

I_р.полн.= (14, стр. 84 табл.2-1)

I_р.полн.= А

k_r=А > 2

Таким образом, следует продолжить расчет защиты, выключенной с реле типа РНТ-562.

Определяем число витков обмотки насыщающегося трансформатора реле для основной стороны 35 кВ и не для основной стороны 10 кВ.

89

Табл.2.36 Определяем число витков обмотки насыщающегося трансформатора реле

№ п/п	Наименование величины	Обозначение и метод определения	Числовые значения
1.	Ток срабатывания реле на основной стороне	Iс.р. осн=
2.	Расчетное число витков обмотки насыщающего трансформатора реле для основной стороны	ωосн. расч=	витка
3.	Предварительно принятое число витков для установки на основной стороне	ωосн.	S витков
4.	Соответствующий ток срабатывания реле на основной стороне	Iср. осн=	А
5.	Расчетное число витков обмотки насыщающегося трансформатора реле для неосновной стороны (10 кВ0	ωосн. расч=	5∙ витка
6.	Предварительно принятое число витков для установки на неосновной стороне	ωI	5 витков
7.	Составляющая первичного тока небаланса, обусловленная округлением расчетного числа витков неосновной стороны, для расчетного случая повреждения (на стороне 10 кВ)	IIIIн.б.расч=	А
8.	Первичный расчетный ток небаланса с учетом составляющей IIIIнб. расч.	Iн.б.расч= IIн.б.расч + IIIн.б.расч + IIIIн.б.расч	360+69,2=429,2 А
9.	Уточненное значение первичного тока срабатывания защиты	Iс.з.≥ kн∙ Iн.б.расч	1,3∙429,2=557,96
10.	Уточненный ток срабатывания реле на основной стороне	Iс.р. осн.=

90

1	2	3	4
11.	Окончательно принятые числа витков обмотки насыщающегося трансформатора реле для установки на основной (35 кВ) и массивной (10 кВ) сторонах	ωосн ωI	5 витков 5 витков

F_c.р.- н.с. (ампервитки) срабатывания реле для реле типа РНТ – 562 по данным завода F _с.р.=60 А

Коэффициент чувствительности:

k_r= > 2

Максимальная токовая защита

Определим тип максимальной токовой защиты с выдержкой времени, установленной на стороне 35 кВ, с пуском или без пуска по напряжению. На стороне 35 кВ трансформаторы снабжены устройством РПН ±4 х 1,5 %. Рабочее напряжение на шинах 35 кВ может изменяться в пределах 37,1-32,9 кВ, т. е. в пределах 35±6 %, при этом S_с=∞; х_с=0 и приведенные мощности К.З. остаются неизменными. Напряжение К.З. на крайней положительной и отрицательной ступени напряжения по ГОСТ 11920-73 (Авербух) соответственно равны u _{к. макс}=8,6 % и u_к.мин=7 %.

В начале определяем возможность применения МТЗ с выдержкой времени без пуска по напряжению. Эта защита должна быть отстроена:

а) от суммарного тока нагрузки своего трансформатора и тока самозапуска нагрузки другого трансформатора;

б) от токов самозапуска нагрузки при длительной работе с перегрузкой 40 %.

Рассматриваются расчетные случаи отключения более загруженного трансформатора и действия АВР секционного выключателя 10 кВ, а так же работа одного трансформатора с 40 % перегрузкой в режиме К.З. в сети 10 кВ с последующим самозапуском нагрузки. Наибольший ток самозапуска будет при меньшем сопротивлении трансформатора с РПН, которое имеет место при

91

наименьшем рабочем напряжении на шинах 35 кВ.

Сопротивление обобщенной нагрузки в условиях самозапуска не задано, то приближено, принимаем эту величину в относительных единицах х_{* нагр}=0,35 отнесенных к полной номинальной мощности в МВА.

Коэффициент чувствительности этой защиты определяют при минимальном токе К.З., который имеет место при наибольшем сопротивлении трансформатора с РПН.

Расчет ведем в именованных единицах, приведенных к напряжению 35 кВ. сопротивление системы: х_с=0.

Сопротивление трансформатора с РПН при заданном в условие минимальном и максимальном рабочем напряжении соответствующим ступеням устройства

РПН ±4 х 1,5 % вычисляем с учетом изменений U_к при N=4 и N_кр=6.

u_{к. макс.}=u_{к. ном} +

u_{к. макс.}=

u_{к. мин.}=

х_{т мин.}= u_{к. мин}∙U²_{раб. мин} / 100 S_т.ном

х_{т мин.}=7,17∙32,9²/ (100∙10)=7,8 Ом

х_{т макс.}=8,23∙37,1²/ (100∙10)=11,3 Ом

Сопротивление обобщенной нагрузки одного из трансформаторов при самозапуске:

х_{нагр. 3}= х_{* нагр}∙U² /S_нагр.

У каждого трансформатора нагрузка составляет 7,9 МВА.

х_{нагр. 3}=0,35∙32,9 /7,9=47,95 Ом

Ток самозапуска рассматриваемой нагрузки определяем по формуле:

I_нагр.3=U_{раб. мин} / (х_с + х_т.мин.+ х_{нагр. 3})

I_{нагр. 3}=(32900/) / (0+7,8+47,95)=340,7 А

Рабочий максимальный ток одного из трансформатора:

I_{раб. макс}=S_нагр. / ∙U_{раб мин}

92

I_{раб макс.}= 7900 / (∙32,9)=138,6 А

Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты без пуска по напряжению вычисляем по формуле:

I_с.з=κ_н ∙ ( I_{раб. макс}+ I_нагр.з)=1,3∙ (138,6+340,7)=623,1 А

где κ_н=1,3 –коэффициент надежности, принимаем 1,3 вместо рекомендуемого 1,2 вследствие приближенного вычисления тока самозапуска.

Рассматриваем второй режим – самозапуск нагрузки обеих секций после К.З. в сети 10 кВ в режиме работы трансформатора с нагрузкой 15,8 МВ∙А.

Минимальное сопротивление общей нагрузки при самозапуске х_нагр.з=0,35∙32,9²/ 15,8=23,98 Ом

Ток самозапуска I_нагр.з =(32900 /) / (0+7,8+23,98)=597,7 А

Для данного режима первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты определяем с учетом коэффициента возврата реле κ_в, так как при К.З, в сети реле могут срабатывать и замыкать свои замыкающие контакты:

I_с.з= κ_н ∙ I_нагр.з/ κ_н=1,3∙597,7/0,8=971,3 А

где κ_в – коэффициент возврата реле (κ_в )

Принимаем I_с.з=971 А, что более 4∙I_т.ном.=4∙

Для определения коэффициента чувствительности вычисляем минимальный ток при двухфазном К.З. на шинах 10 кВ, который имеется в минимальном режиме системы и при максимальном сопротивлении трансформатора с РНП.

Аварийная составляющая тока:

I_{т. ав. мин}= А

Действительный ток, протекающий через трансформатор, на стороне 35 кв:

I ⁽³⁾_т.мин ≈I_{т.ав.мин}+0,6∙I_{т.макс.рег.}=1895,5+0,6∙10000 /(=1988,9 А

Коэффициент чувствительности:

κ_ч=

По ПУЭ κ_ч ≥1,5.

Таким образом, максимальная токовая защита на рассматриваемых

93

трансформаторах может быть без пуска по напряжению. Данная защита должна быть согласована по времени и по току с защитами элементов, подключенных к шинам 10 КВ и питающими элементами 35 КВ.

Схема релейной защиты представлена на листе КФБН. 100404. 684 ЭО графической части дипломного проекта.