Защита трансформатора собственных нужд 15,75/6 кВ

Дифференциальная защита трансформатора. Дифференциальная защита выполняется с использованием реле ДЗТ-21. Расчет проводится следующим образом.

Первичный минимальный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение (торможение в этом режиме отсутствует):

, (6.3.1)

где - коэффициент отстройки от броска тока намагничивания, принимаемый равным 0,3.

Кроме того, производится проверка отстройки от расчетного тока небаланса в режиме, соответствующем «началу торможения»:

, (6.3.2)

где ; - рассчитывается по следующим формулам:

· составляющая тока небаланса, вызванная погрешностью трансформаторов тока:

, (6.3.3)

где - максимальный ток трехфазного КЗ на шинах 6кВ СН;

· составляющая тока небаланса, вызванная регулированием напряжения на трансформаторе,

, (6.3.4)

где - половина суммарного диапазона регулирования напряжения на трансформаторе;

составляющая , обусловленная несовпадением расчетных и номинальных токов используемых ответвлений трансреактора TAV, определяется по выражению:

, (6.3.5)

где и - расчетный и номинальный токи ответвлений трансреактора реле на стороне низшего напряжения трансформатора (см. расчет ниже);

- первичный ток в обмотке торможения, соответствующий началу торможения, определяемый:

. (6.3.6)

Определяются вторичные токи в плечах защиты, соответствующие полной номинальной мощности трансформатора:

. (6.3.7)

Для стороны, где значения тока выходит за пределы диапазона номинальных токов трансреактора рабочей цепи реле (2,5 - 5А) более, чем на 0,5А, должны быть установлены автотрансформаторы тока.

Определяются номинальные токи рабочих ответвлений от обмотки трансреактора реле .

Для стороны низшего напряжения трансформатора СН:

. (6.3.8)

Для стороны низшего напряжения номинальный ток ответвления трансреактора выбирается как ближайший (больший или меньший) к значению, полученному по выражению:

. (6.3.9)

При выбранных номинальных токах ответвлений трансреактора реле ТАV определяется относительный минимальный ток срабатывания (при отсутствии торможения) для каждого из плеч защиты в долях номинального тока ответвления трансреактора в этом плече:

. (6.3.10)

Первичный ток срабатывания дифференциальной отсечки реле определяется:

· по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса при расчетном внешнем КЗ;

· по условию отстройки от броска тока намагничивания трансформатора.

По первому условию:

, (6.3.11)

где определяется по (6.2.3); при этом ;

принимается равным 3.

Отстройка по второму условию, как правило, надежно обеспечивается при номинальной уставке реле по току срабатывания отсечки .

Первичный ток срабатывания отсечки на основной стороне соответствующий минимальной уставке на реле , может быть определен по выражению:

. (6.3.12)

Если , определенный по первому условию, превышает значение тока по (6.2.11 ), следует выставить на реле уставку срабатывания отсечки .

Расчет цепи процентного торможения выполняется по условию отстройки от токов небаланса, обусловленных периодической составляющей тока внешнего КЗ. Как было указано выше, в настоящее время рекомендуется использование двух цепей процентного торможения, включаемых со стороны ВН и НН трансформатора.

Ответвления промежуточных трансформаторов тока цепей торможения ТА1 и ТА2 выбираются равными или ближайшими к расчетному току (с учетом установки выравнивающих автотрансформаторов тока на соответствующей стороне трансформатора):

. (6.3.13)

Рекомендуется по [11] выбирать ответвление с ближайшим меньшим значением тока. Однако в случае, когда разница между расчетным током и ближайшим меньшим номинальным током ответвления очень велика, целесообразно принять ближайшее большее значение.

Определяется первичный ток на стороне высшего напряжения трансформатора, соответствующий «началу торможения» с учетом принятых ответвлений промежуточных трансформаторов тока ТА1 и ТА2 цепи торможения реле:

. (6.3.14)

Коэффициент торможения , равный тангенсу угла наклона тормозной характеристики реле, рекомендуется принимать равным 0,9 и проверять по условию обеспечения недействия защиты от максимального тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ.

, (6.3.15)

где - относительный максимальный расчетный ток небаланса в рабочей цепи реле;

-полусумма относительных вторичных токов, подводимых к ответвлениям промежуточных трансформаторов тока цепи торможения реле при расчетном внешнем КЗ; .

Ток небаланса определяется по (6.3.16).

(6.3.16)

Составляющие определяются по формулам (6.3.4-5) соответственно с заменой на . Ток определяется по выражению:

, (6.3.17)

где , - расчетный и выбранный номинальный токи ответвлений трансреактора;

- максимальный первичный ток в расчетном режиме.

Если расчетный коэффициент торможения превышает 0,9, нужно повторить расчет, выбрав ответвление цепи торможения реле с меньшим номинальным током.

Чувствительность защиты при металлическом повреждении в защищаемой зоне, как правило, обеспечивается и проверка ее не обязательна.

Определим первичный ток срабатывания защиты по (6.3.1):

Определим номинальные токи трансформатора по (6.3.7), выберем коэффициенты трансформаторов тока и их типы:

КТА1: ТЛ-10-1-400/5-0,5/10РУ3,

КТА2,3: ТЛ-10-1-1000/5-0,5/10РУ3.

Рассчитываем вторичные токи в плечах защиты по (6.3.7):

Определяем номинальные токи ответвлений трансреактора по (6.3.8-9):

принимаем для дальнейших рассчетов ответвление 4 с [11];

Определяем отнтсительный минимальный ток срабатывания по (6.3.10):

;

принимаем

Рассчитаем ток ответвлений промежуточных трансформаторов тока цепи торможения по (6.3.13):

принимаем [11];

принимаем [11].

По формуле (6.3.6) определяем тормозной начальный пусковой ток:

Произведем проверку отстройки защиты в режиме «начала торможения» по выражению (6.3.2):

что удовлетворяет отстройке защиты в режиме «начала торможения» по выражению (6.3.2)

Коэффициент торможения принимаем равным 0,9 и проверяем по условию недействия защиты по (6.3.15).Ток небаланса определяем по (6.3.16), составляющие тока небаланса по (6.3.4), (6.3.5), (6.3.17) при этом ток КЗ расчитан в П. 4:

Относительное значение тока небаланса в рабочей цепи:

Относительное значение тока торможения:

Коэффициент торможения по (6.3.15):

что удовлетворяет условию 0,635 < 0,9.

Расчетный ток срабатывания дифференциальной отсечки реле определяется по (6.3.6):

Определяем по (6.3.12) первичный ток срабатывания отсечки:

Дистанционная защита. Первичное сопротивление срабатывания дистанционной защиты отстраивается от сопротивления полностью заторможенных электродвигателей, участвующих в самозапуске:

, (6.3.18)

где - не превышает 1,1;

определяется по формуле:

, (6.3.19)

где - номинальное напряжение электродвигателей, равное 6 кВ.

- суммарная величина пусковых токов электродвигателей, участвующих в самозапуске, А.

На стороне высшего напряжения устанавливаются два блок-реле сопротивления, каждое из которых подключено к ТТ стороны ВН трансформатора и к ТН одной из обмоток 6 кВ трансформатора. Первичное сопротивление срабатывания защиты на стороне 15,75 кВ принимается в 2 раза меньше, чем на стороне 6 кВ.

Уставка на реле сопротивления на стороне ВН и НН для трансформатора со схемой соединения обмоток Д/Д-Д-О-О определяется по выражениям:

, (6.3.20)

, (6.3.21)

где - коэффициент трансформации трансформатора СН.

Для стороны трансформаторов Д/Д-Д-О-О в (6.3.20) подставляют коэффициент трансформации ТТ стороны ВН трансформатора.

Зона надежного резервирования (с ) определяется по выражению:

. (6.3.22)

По формуле (6.3.19) определяем суммарное эквивалентное сопротивление электродвигателей участвующих в самозапуске:

секция А: ;

секция Б:

принимаем минимальное значение .

Рассчитываем сопротивление срабатывания защиты по (6.3.18):

кВ:

,75 кВ:

Рассчитываем сопротивление срабатывания реле по (6.3.20-21):

кВ:

,75 кВ: .

Зона резервирования дистанционной защиты с коэффициентом чувствительности 1,2 по формуле (6.3.22):

Защита от перегрузки. Защита от перегрузки на всех рабочих и резервных трансформаторах выполняется с одним реле тока, включенным на ток одной фазы. Она реагирует на симметричные перегрузки, которые одинаковы во всех фазах, и действует с выдержкой времени на сигнал, что позволяет дежурному персоналу применять меры для ликвидации перегрузки.

Ток срабатывания реле определяется по выражению

(6.3.23)

Рассчитываем ток срабатывания реле:

Для установки защиты принимаем токовое реле РТ-40/6.

Уставка реле тока УРОВ. Уставка реле контроля тока присоединений, оборудованных устройством резервирования отказа выключателя 6 кВ, должны быть меньше уставок защиты этих присоединений:

, (6.3.24)

где - понижающий коэффициент.

Для обеспечения надежного пуска УРОВ при однофазном КЗ за трансформатором СН 6/0,4 кВ в (6.3.24) подставляем ток срабатывания защиты нулевой последовательности, включенной в нейтраль на стороне 0,4 кВ, пересчитанный на напряжение 6 кВ:

, (6.3.25)