1. Устройство и назначение автотрансформаторов

Конструктивно автотрансформатор практически не отличается от обычного трансформатора, как я сказала чуть ранее. Из этого следует что он состоит из тех же элементов, а именно: корпус, три токоведущих части, три обмотки и несколько изоляторов.

При выполнении защит трансформаторов и автотрансформаторов должны быть учтены следующие режимы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- однофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- витковых замыканий в обмотках;

- внешних коротких замыканий;

- повышения напряжения на неповрежденных фазах ( для трансформаторов 110 кВ, работающих в режиме изолированной нейтрали);

- частичных пробоев изоляции вводов напряжением 500 кВ и более;

- перегрузки трансформатора;

- понижения уровня масла или отключение принудительной системы охлаждения;

- "пожара" стали магнитопровода.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов должна выполнять следующие функции:

- отключать трансформатор при его повреждении от всех источников питания;

- отключать трансформатор при внешних замыканиях в случае отказа защит или выключателей смежных присоединений;

- подавать сообщения дежурному персоналу о возникновении перегрузок или выполнять необходимые операции для их устранения.

Выбор типа защит.

Для защиты трансформаторов от повреждений и ненормальных режимов должны быть предусмотрены следующие типы релейной защиты:

1. От повреждений на выводах и внутренних повреждений - токовая отсечка или продольная дифференциальная защита.

Продольная дифференциальная защита ставится на трансформаторах мощностью 6300 кВА и более, на трансформаторах меньшей мощности - токовая отсечка.

2. От повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа и (или) понижением уровня масла, - газовая защита с действием на сигнал и отключение:

· для трансформаторов мощностью 6300 кВА и более;

· для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630 кВА и более;

· для трансформаторов мощностью (1000-4000) кВА, если отсутствует быстродействующая защита.

3. От токов внешних коротких замыканий должны быть установлены следующие защиты с действием на отключение:

· максимальная токовая защита для трансформаторов мощностью до 1000 кВА;

· максимальная токовая защита или максимальная токовая защита с комбинированным пуском напряжения или токовая защита обратной последовательности для трансформаторов мощностью 1000 кВА и более;

· дистанционная защита на понижающих автотрансформаторах напряжением 220 кВ и более, если это необходимо по условиям дальнего резервирования.

4. От возможной перегрузки на трансформаторах мощностью 400 кВА и более следует предусматривать максимальную токовую защиту с действием на сигнал или на разгрузку и на отключение.

5. От токов внешних замыканий на землю при наличии заземленной нейтрали для трансформаторов мощностью 1000 кВА и более устанавливается максимальная токовая защита нулевой последовательности, если это необходимо по условиям дальнего резервирования.

Защита от внутренних повреждений

Для защиты трансформаторов от внутренних повреждений и повреждений на выводах применяются:

Ш токовая отсечка;

Ш продольная дифференциальная защита;

Ш газовая защита.

· Токовая отсечка устанавливается на трансформаторах со стороны питания. Для обеспечения требований селективности ее ток срабатывания отстраивается от тока трехфазного короткого замыкания на шинах низшего напряжения. Использование токовой отсечки позволяет отключать короткие замыкания с высоким быстродействием. К недостаткам следует отнести невысокую чувствительность и то, что отсечка защищает только часть трансформатора.

· Дифференциальная защита. Принцип действия защиты основан на сравнении токов по входам защищаемого трансформатора. Для выполнения защиты на каждой стороне трансформатора ставятся трансформаторы тока с такими коэффициентами трансформации, чтобы их вторичные токи в нормальном режиме были примерно равны между собой. Вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются между собой параллельно, и к ним подключается токовое реле.

· Газовая защита устанавливается на трансформаторах и автотрансформаторах с масляной системой охлаждения. Принцип действия газовой защиты основан на том, что при любом, даже незначительном повреждении обмоток, за счет выделяющегося тепла происходит разложение масла. Разложение масла сопровождается выделением газа, интенсивность выделения которого зависит от тяжести повреждения. Газовая защита выполняется при помощи газовых реле, представляющих собой металлический корпус, устанавливаемый в маслопровод между баком и расширителем трансформатора. Внутри корпуса реле устанавливают поплавковые контакты, которые при появлении газа замыкают свои контакты. Установка газовой защиты обязательна на трансформаторах мощностью от 4000 кВА.

Защита от внешних замыканий.

Защиты от внешних замыканий служат для резервирования собственных защит и защит смежных присоединений. В зависимости от мощности трансформаторов и их назначения используются максимальная токовая защита, максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению, токовая защита обратной последовательности, токовая защита нулевой последовательности, дистанционная защита.

В основном защита от внешних замыканий устанавливается со стороны источников питания. Защита от внешних однофазных замыканий устанавливается со стороны обмотки, соединенной в звезду с заземленной нейтралью.

Глава 2. Результирующее сопротивление и расчеты

Для расчета токов КЗ необходимо составить схемы замещения, в которых магнитосвязанные цепи заменяются электрической связью путем приведения параметров элементов различных ступеней напряжения к одной ступени напряжения, принятой за основную. При использовании приведения в относительных единицах рекомендуется в качестве основной выбирать базисную ступень U U осн б . При определении параметров учитывать только индуктивные сопротивления отдельных элементов. Если по какому-либо элементу ток при КЗ не протекает Ї он исключается из схемы замещения. Все сопротивления схем нумеруются 11 порядковыми номерами, которые записывают в числителе дроби. В знаменателе указывается величина сопротивления в относительных единицах при принятых базисных условиях Sб, Uб. Сопротивлениям, возникающим в результате преобразования, присваиваются последующие порядковые номера. В соответствии с точностью практических методов расчета рекомендуется использовать приближенное приведение по средним коэффициентам трансформации. При этом для каждой ступени трансформации устанавливается одно среднее номинальное напряжение, а именно: 515; 340; 230; 115; 37; 24; 20; 16,5; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3 кВ.

2. Определение и расчёт РС, составление схемы замещения

Исходные данные: две ЛЭП по 90,1км каждая, на станции установлены турбогенераторы по 200 МВт, блочные трансформаторы мощностью по 250МВА; Худ = 0,40м/км; Uном = 15,75кВ; Uк = 11%.

Решение:

Составляем схему замещения, опираясь на исходную. Получаем следующее.

Сопротивление системы неограниченно большой мощности принимается равным нулю.

Подсчитываем индуктивные сопротивления всех элементов, используя расчетные формулы и принимая базисную мощность S = =1000 MB.A. При расчете все сопротивления обозначаются порядковыми номерами, причем при переходе от схемы к схеме новым сопротивлениям

даются следующие номера. Сопротивление линий Л1, Л2:

Х1 = Х2 = Xуд*l*(S/UІ) = 0,4*90*(1000*52900) = 0,68

Сопротивление генераторов Г1, Г2, Г3:

Х3 = Х4 = Х5 = Хd*S/(Pa/ cos ц) = 0,19*1000/(200/0,85) = 0,8

Сопротивление трансформаторов Т1, Т2, Т3:

Х6 = Х7 = Х8 = U%S/Sн = (11/100) * (1000/250) = 0,44 .

Линии Л1 и Л2 включены параллельно, следовательно, их эквивалентное сопротивление:

X9 = X1*X2/(X1+X2) = X1/2 = 0,68/2 = 0,34

Блоки Г1-Т1; 12-T2; 13-73 включены параллельно на шины 230 кв. следовательно, их эквивалентное сопротивление:

Х10 = (Х3+Х6)/3 = (0,8+0,44)/3 = 0,41

Результирующее сопротивление для точки КЗ К1:

Хрез. = Х11 = (Х9*Х10)/(Х9+Х10) = (0,34*0,41)/(0,34+0,41) = 0,185.