Расчет защит понижающего трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Расчет защит понижающего трансформатора

Лебедев Иван Андреевич

Введение

Задание

Таблица 1 -Исходные данные

Таблица 2 - Параметры трансформатора 4

Рисунок 1 - Схема внешнего электроснабжения

Рисунок 2 - Схема главных соединений подстанции: АК1, …, АК5 - комплекты реле защит

электрический токоведущий замыкание коммутационный

В системах электроснабжения нередко возникают короткие замыкания и другие ненормальные режимы работы. Короткие замыкания возникают вследствие дефектов, старения и загрязнения изоляции токоведущих частей, обрыва и схлестывания проводов при сильном ветре или гололеде. Электрическая дуга в месте замыкания способна вызвать пережоги, оплавление и разрушение электрического оборудования и распределительных устройств, отжиг и обрыв контактного провода. Разрушения оказываются тем значительнее, чем больше ток в дуге и время ее существования. Чтобы короткое замыкание не вызвало большого ущерба, поврежденное электрооборудование необходимо как можно быстрее отключить.

Отключение электрической системы осуществляется коммутационными аппаратами - высоковольтными выключателями, привод которых снабжен специальным механизмом. Для отключения выключателя необходимо осуществить управляющее воздействие на этот механизм.

Автоматические устройства, служащие для выявления к.з. и ненормальных режимов и воздействующие в необходимых случаях на механизм отключения выключателя или на сигнал, называют релейной защитой.

Целью курсового проектирования является приобретение навыка расчета параметров аварийных режимов и уставок защит элементов тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока напряжением 27,5 кВ. В проекте:

- рассчитаны уставки защит на тяговой подстанции для понижающего трансформатора, шин 27,5 кВ и фидеров тяговой нагрузки;

- определены уставки защит постов секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС) для одной межподстанционной зоны;

- построены диаграммы селективности и характеристики срабатывания защит, а также векторные диаграммы аварийных режимов;

- разработаны функциональные схемы защит фидеров тяговой сети и алгоритмы их работы;

- выбраны аппаратные средства реализации функций защит;

- построены принципиальные схемы защит трансформатора.

1. Модель для расчёта мощности КЗ в пакете MATLAB SimPowerSystems

Собирается схема внешнего ЭС согласно рис.1 с установкой тяговых трансформаторов на заданной подстанции рис. 3.

Рисунок 3 - схема внешнего ЭС с установленными тяговыми трансформаторами на заданной подстанции в пакете MATLAB SimPowerSystems

По [5] находятся и вводятся параметры линий и трансформаторов и центров питания.

2. Расчёт защит понижающего трансформатора

Анализ исходных данных и принимаемые допущения

Схема главных соединений представлена на рис. 2.

При расчете токов КЗ приняты следующие допущения: короткое замыкание металлическое трехфазное, точка КЗ электрически удалена, используется линейная схема замещения, параметры 3-фазной системы симметричны, учитываются режимы максимума и минимума энергосистемы (ЭС), поперечные сопротивления и продольные активные принимаются равными нулю, определяется периодическая составляющая тока КЗ. Принято, что отсутствует подпитка точки КЗ крупными электродвигателями. В качестве метода расчета выбран приближенный метод комплексных величин в именованных единицах для симметричных трехфазных цепей. При изложенных условиях расчет произведен для одной фазы трехфазной системы.

Формирование расчетных схем.

На тяговых подстанциях переменного тока обычно предусматривается работа одного трансформатора в нормальном режиме. В вынужденных режимах, например при выпадении из работы смежной тяговой подстанции, а также в особых режимах нормальной работы, например при сгущении поездов, трансформаторы могут работать параллельно на шины 27,5 кВ. С учетом возможной работы энергосистемы в режимах минимума или максимума получены четыре расчетные схемы для определения токов КЗ на шинах низшего (НН) и среднего (СН) напряжений. Для расчетов КЗ при параллельной работе требуется определить сопротивления схемы замещения отдельно для каждой обмотки трансформатора.

Для трансформатора учтены также наличие на обмотках ВН устройств регулирования напряжения и заводской допуск на величину напряжения короткого замыкания Дuk .

Определение способа защиты и состава защит.

Принято решение установить на вводе шин 27,5 кВ максимальную токовую и дистанционную защиты с выдержкой времени 1,2 с. Максимальную токовую защиту с выдержкой времени выполнить на ВН и НН.

Защита тяговых шин обычно реализуется на дифференциальной защите, контролирующей токи всех присоединений шин. В простейшем случае для шин устанавливается потенциальная защита (ПЗ), чаще называемая защитой минимального напряжения (ЗМН). В рассматриваемом варианте шины защищаются защитами ввода в РУ 27,5 кВ. Кроме того, устанавливается ЗМН. Эта же защита должна срабатывать при КЗ на линиях, питающих подстанцию, для ликвидации подпитки по тяговой сети со стороны смежной подстанции, то есть выполнять функции защиты от подпитки (ЗПП).

Вычисление параметров аварийных режимов

На рисунке 4 представлен пример токов кз, а ниже приведены токи КЗ найденные в Matlab:

1) Максимальные токи:

2) Минимальные токи (схемы аналогично, но с одним трансформатором и в минимальном режиме):

Рисунок 4 - Пример токов короткого замыкания понижающего трансформатора: а, б, - для режима максимума; в, г, - для режима минимума; а, в, - при параллельной работе; б, г, - при одиночной работе трансформаторов

3. Расчет уставок дифференциальной защиты трансформатора

Необходимо обеспечить отстройку от внешних КЗ в режиме максимума ЭС и требуемый коэффициент чувствительности для режима минимума ЭС при КЗ в зоне действия защит. Рекомендуется применение реле ДЗТ-11, содержащего тормозную обмотку для обеспечения отстройки от внешних КЗ. Наиболее целесообразно включить тормозную обмотку на сумму токов плеч защиты сторон СН и НН. Увеличение числа витков тормозной обмотки улучшает отстройку от внешних КЗ, но ухудшает чувствительность защиты при параллельной работе.

Фактором, усложняющим расчет, является необходимость отстройки от бросков тока намагничивания. В отличие от реле РНТ реле ДЗТ-11 плохо отстраивается от бросков тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора. Обычно увеличивают ток срабатывания защиты, что ведет к уменьшению чувствительности. Для достижения компромисса требуется более тщательный расчет отстройки от бросков тока намагничивания с учетом насыщения стержней магнитопровода, характеризуемого относительным сопротивлением X*в(1). Расчет представлен в табл. 3.

Таблица 3 - Расчет дифференциальной защиты понижающего трансформатора

Заключение

При расчёте данного курсового проекта были приобретены навыки расчёта параметров аварийных режимов и уставок защит элементов тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока напряжением 25 кВ. В проекте были рассчитаны уставки защит на тяговой подстанции для понижающего трансформатора.

Таблица 4

Список литературы

1. Релейная защита: метод. указания к выполнению курсового проекта/ ПГУПС, каф. «Электроснабжение ж. д.»; сост., ред. А. И. Бурьяноватый. - СПб.: ПГУПС, 2002. - 39 с.

2. Фигурнов Е. П. Релейная защита: учеб.: в 2 ч.. Ч. 2: Релейная защита устройств тягового электроснабжения железных дорог/ Е. П. Фигурнов. - 3-е изд., перераб. и доп.. - М.: УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2009. - 604 с.

3. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. Расчёты токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110 - 750 кВ. - М.: «Энергия», 1979. - 151 с.

4. Руководящие указания по релейной защите . Вып. 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 - 500 кВ: Расчёты. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 96 с.

5. Основы компьютерного проектирования и моделирования устройств электроснабжения. Практикум: Учебное пособие / А.И. Бурьяноватый, М.А. Иванов, Э.А. Иванова, А.Е. Шаговик.- СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2019,- 56 с.

Размещено на Allbest.ru