Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. РАСЧЁТ ТОКОВ КЗ
• 1.1 Определение параметров схемы замещения
• 1.2 Определение токов КЗ в характерных точках системы
• 2. ВЫБОР УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА
• 3. РАСЧЕТ УСТАВОК ВЫБРАННЫХ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА
• 3.1 Расчет дифференциальной токовой защиты
• 3.2 Расчет МТЗ
• 3.3 Расчет защиты от перегрузок
• 3.4 Газовая защита
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Релейная защита (РЗ) предназначена для отключения защищаемого участка в цепи или элемента в случае его повреждения, выхода из строя элемента или электроустановки в целом, короткого замыкания, выхода за пределы нормального режима работы и т.д. РЗ характеризуется селективностью (избирательностью) -- отключением только той части или элемента установки, которая вызвала нарушение режима; чувствительностью -- быстрая реакция на определенные, заранее заданные отклонения от нормальных режимов, иногда самые незначительные; надежностью -- безотказной работой в случае отклонения от нормального режима; временем срабатывания - необходимой скоростью срабатывания, определяемым характером технологического процесса.

При повреждениях релейная защита выявляет поврежденный участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты. При ненормальных режимах, не представляющих определенной опасности элементам системы, релейная защита работает на сигнал. Выполняя упомянутые функции, она является основным видом автоматики, обеспечивающим надежность системы электроснабжения [4].

1. РАСЧЁТ ТОКОВ КЗ

1.1 Определение параметров схемы замещения

Принимаем базисные мощность и напряжение:

S_б = 100 МВА, U_бI = 110 кВ,

(1)

Определяем базисные токи:

(2)

Составим эквивалентную схему замещения системы электроснабжения (рисунок 1).

релейный защита трансформатор автоматика



Рисунок 1 - Эквивалентная схема замещения системы электроснабжения.

Определим параметры элементов схемы замещения:

Система:

(3)

ВЛ:

(4)

Трансформатор:



Таблица 1 - Характеристики двухобмоточного трансформатора ТДН-16000/110 [5].

Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
ВН	НН	холостого хода	короткого замыкания
115	11	18	85	10,5	0,7

S_т=16 МВА, U_Кmin=9,8%, U_Кmax=11,71%. [3]

Трансформатор имеет встроенное регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) в нейтрали высшего напряжения в пределах ± 16% номинального.

Напряжение трансформатора:

(5)

Согласно ГОСТу 721-74 для номинального напряжения 110 кВ U_max.ВН=126 кВ [3]. Принимаем U_max.ВН=126 кВ.

(6)

Сопротивление трансформатора рассчитывают для крайних положений РПН по формулам:

(7)

(8)

1.2 Определение токов КЗ в характерных точках системы

Точка К1:

(9)

Точка К2:

(10)

Точка К3:

(11)

(12)



2. ВЫБОР УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА

Трансформатор ТДН мощностью 16 МВА 110/10 кВ имеет следующие виды защит:

1) от 2-х фазных КЗ - продольную дифференциальную токовую защиту;

2) защиту от внешних КЗ - МТЗ, являющуюся одновременно резервной для дифференциальной токовой защиты;

3) защиту от перегрузок;

4) газовую защиту - от межвитковых замыканий и снижения уровня масла.



• 3. РАСЧЕТ УСТАВОК ВЫБРАННЫХ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ АВТОМАТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА

3.1 Расчет дифференциальной токовой защиты

Выполняем на реле ДЗТ - 11.

Рисунок 2 - Схема включения обмоток реле ДТЗ - 11.

Определим первичные и вторичные токи в плечах дифференциальной защиты трансформатора по формулам:

(13) (14)



где - номинальный первичный ток ТА;

- номинальная мощность трансформатора;

- номинальное междуфазное напряжение рассчитываемой стороны трансформатора.

Ток ТА на стороне ВН:

, принимаем K_ТА = 150/5.

Выбираем трансформаторы тока типа ТФЗМ-110Б-I по таблице 5.9.[5] по величине номинального тока защищаемого трансформатора.

Ток ТА на стороне НН:

, принимаем K_ТА = 1000/5.

Выбираем трансформаторы тока типа ТШЛП-10 по таблице 5.9.[5] по величине номинального тока защищаемого трансформатора.

Вторичные токи в плечах защиты:

(15) (16)

где - коэффициент схемы. Для группы трансформаторов тока, соединенных в треугольник, равен , соединенных в звезду - 1;

Сторону, где протекает наибольший ток, принимаем за основную. В нашем случае за основную выбираем сторону 110 кВ.

Определим ток срабатывания защиты:

(17) (18)

где k_отс = 1,5 для защиты на реле ДЗТ-11 [2].

Число витков обмотки, подключаемой к трансформаторам тока основной частоты, определяется по выражению:

(19)

где - магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле. Для реле ДЗТ-11 равна 100 ± 5 А.

; (20)

(21)

Принимаем = 15 витков.

Обмотку основной стороны выполним на дифференциальной обмотке реле ДЗТ-11, т.е. = 14 витков, = 0 витков.

(22)

Определим число витков тормозной обмотки:

(23)

(24)

Составляющая тока небаланса определяется наличием погрешности ТА:

(25)

где - относительное значение тока намагничивания, при выборе трансформаторов тока по кривым предельных кратностей принимается равным 0,1;

- коэффициент однотипности, принимается равным 1;

- коэффициент, учитывающий переходный режим, для реле с НТТ может быть принят равным 1.

Составляющая тока небаланса от изменения коэффициента трансформации защищаемого трансформатора с РПН:

(26)

Составляющая тока небаланса , обусловленная неточностью выравнивания МДС сторон промежуточного ТА реле ДЗТ-11:

(27)

Тогда:

Количество витков тормозной обмотки:

Определим коэффициент чувствительности:

(28) (29)

, следовательно защита по чувствительности проходит.



3.2 Расчет МТЗ

Защита от внешних КЗ служит для отключения трансформатора при КЗ на сборных шинах или на отходящих от них присоединениях, если релейная защита или выключатели этих элементов отказали в работе. Одновременно МТЗ используется и для защиты от повреждений в трансформаторе как резервная при отказе основных защит.

Рисунок 3 - Расчетная схема МТЗ

Ток срабатывания МТЗ:

(30)

где = 1,2; = 0,85 для реле РТ-40.

Коэффициент самозапуска, как правило, не рассчитывается, а принимается в пределах 1,2--1,5.

Рабочий максимальный ток:



(31)

Ток срабатывания защиты:

(32)

Ток срабатывания реле:

(33)

Окончательно выбираем реле РТ-40/20 по таблице П1 [3] с пределом уставок 5 - 20 А.

Проверяем чувствительность выбранной защиты на двухфазное КЗ на стороне низкого напряжения.

(34)

(35)

, следовательно защита по чувствительности проходит.

3.3 Расчет защиты от перегрузок

Для защиты от перегрузок выбираем реле РТ - 40.

Ток срабатывания релейной защиты от перегрузок выбирается из условия возврата токового реле при номинальном токе трансформатора:

(36) (37)

где k_отс. - коэффициент отстройки; принимается равным 1,05;

k_в - коэффициент возврата; для реле РТ - 40 принимается равным 0,85;

I_ном - номинальный ток обмотки трансформатора со стороны установки реле РТ-40, то есть со стороны основного питания.

Окончательно выбираем реле РТ-40/10 по таблице П1[3] с пределом уставок 2,5-10 А.

3.4 Газовая защита

В соответствии с ПУЭ на трансформаторах большой мощности устанавливается газовая защита [6]. Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора (рисунок 4). Она устанавливается на трансформаторах и автотрансформаторах, а также на токоограничиваюших реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители. Применяемые газовые зашиты является обязательным на трансформаторах и автотрансформаторах мощностью 4,0 МВА и более, а также на трансформаторах и автотрансформаторах мощностью от 1000 до 4000 кВА, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 10 и более.

Интенсивность газовыделения и химический состав выбрасываемого газа зависят от характера и размеров внутренних повреждений трансформатора. Поэтому защита выполняется с таким условием, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал дежурному персоналу, а при бурном газообразовании, что имеет место при коротких замыканиях, происходило немедленное отключение защищаемого трансформатора (автотрансформатора). Кроме того, газовая защита действует на отключение или только на сигнал при опасном понижении масла в баке трансформатора или автотрансформатора.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой от внутренних повреждений. Эта защита реагирует на такие опасные повреждения, как замыкание между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточного значения тока при этом виде повреждения.

Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на:

- поплавковые,

- лопастные,

- чашечные.

Газовое реле представляет собой металлический кожух, который врезан в маслопровод, который соединяет бак трансформатора (автотрансформатора) с расширительным баком. Реле заполнено маслом. В кожухе реле имеется смотровое стекло со шкалой, с помощью которого мы наглядно определяем объём скопившегося в реле газа.

На крышке реле имеется кран, необходимый для выпуска скопившегося газа и взятия его на пробу для анализа. На кожухе реле также расположены зажимы для подключения кабеля к контактам, которые расположены внутри кожуха реле.

Достоинства: газовая защита является быстродействующей, это обусловлено тем, что в оперативной части защиты отсутствует реле времени, реагирует практически на все повреждения внутри бака, проста по исполнению.

К недостаткам газового реле можно отнести ложное срабатывание защиты при гидравлическом ударе (при коммутационных переключениях цепей, внешних КЗ, сопровождаемых электродинамическими перемещениями обмоток); возможны ложные срабатывания защиты в сейсмоопасных районах, при попадании воздуха в бак. Кроме того газовая защита нечувствительна к начальным стадиям межвитковых замыканий[1].

Для защиты бака силового трансформатора используем газовое реле типа РГТ - 80, а для устройства РПН, принимаем реле типа РСТ - 25 [7].

Рисунок 4 - Установка газового реле на трансформаторе



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении курсовой работы были выбраны и рассчитаны следующие виды защит трансформатора ТДН мощностью 16 МВА 110/10 кВ:

Дифференциальная токовая защита выполнена на реле ДЗТ-11:

=14 витков, =1 виток, =0 витков; = 10 витков; k_ч = 2,996.

Максимальная токовая защита выполнена на реле РТ-40/20:

I_с.р= 13,749 А; k_ч = 1,516.

Защита от перегрузок выполнена на реле РТ-40/10:

I_с.р = 6,087 А;

Для защиты бака силового трансформатора используем газовое реле типа РГТ - 80, а для устройства РПН принимаем реле типа РСТ - 25.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов / В.А.Андреев. - 4-е изд. Перераб. И доп. - М.: Высш. Шк., 2006. - 639 с.: ил.

2. Биткин И.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Руководство по решению задач. Учебное пособие/ Мар.гос. ун-т. - Йошкар-Ола. - 2001. - 104 с.

3. Биткин И.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Учебное проектирование. Учебное пособие. / Мар. гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2000. - 132 с.

4. Булычев А.В., Наволочный А.А. Релейная защита в распределительных электрических сетях. Пособие для практических расчетов. М.: ЭНАС, 2011. - 208 с.: ил.

5. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Учеб. пособие для вузов. 4-е изд. перераб. и доп., - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.

6. Правила устройства электроустановок. Изд. 7-ое, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2007г.

7. Исследовано в России [Электронный ресурс]: Газовое реле РГТ - 80 - Режим доступа: http://lider-energo.ru/rele-rgt-80-rgt-50-rst-25.

Размещено на Allbest.ru

...