Готовая курсовая работа

Расчет защит трансформатора



В соответствии с Правилами [1] на мощных понижающих транс¬форматорах ГПП должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждения и ненормальных режимов работы:

- от многофазных замыканий в обмотках и на выводах трансформатора;

- однофазных КЗ на землю, в обмотках и на выводах, присоеди¬ненных к сети с глухо заземленной нейтралью;

- витковых замыканий в обмотках;

- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

- понижений уровня масла;

- однофазных КЗ на землю в сети 6 - 1 0 кВ, если трансформа¬тор питает сеть, в которой отключение однофазных КЗ необходимо.

Исходные данные для расчета:

- трансформатор типа ТРДН-63000 - 110/10.5/10.5 кВ;

- номинальный ток на стороне 115 кВ – 316 А:



Iн=Sн/( •Uн.ср.) А



- номинальный ток на стороне 10.5 кВ -1470 А;



А



- трехфазный ТКЗ в точке Кг от системы Si - 4100 А;



- трехфазный ТКЗ в точке Кj от системы S2 - 6620 А;

- результирующий трехфазный ТКЗ в точке Кj - 10720 А;

- минимальный двухфазный ТКЗ в точке Кj - 6620-0,866=5700 А;

- максимальный двухфазный ТКЗ в точке Кj - 10720-0,866=9300 А;

- минимальный однофазный ТКЗ в точке Кj - 6620/3-2200 А;

- максимальный однофазный ТКЗ в точке Кj - 10720/3=3570 А;

- ХК1 от системы Si = 16,21 Ом;

- ХКi от системы S2 = 10 Ом;

- результирующее сопротивление в точке Кi = 6,2 Ом;

- сопротивление трансформатора ХТР = 86,6 Ом;

- AU = ±15%;

- сопротивление в точке К2, приведенное к стороне 110 кВ = 92,8 Ом;

- сопротивление в точке К2 , приведенное к стороне 6 кВ = 0,28 Ом;

- трехфазный ТКЗ в точке К2 = 13000 А;

- двухфазный ТКЗ в точке К2 = 11200 А;

- однофазный ТКЗ в точке К2 , приведенный к стороне 110 кВ = 310 А;

- двухфазный ТКЗ в точке К2 , приведенный к стороне 110 кВ = 620 А;

- трехфазный ТКЗ в точке К2 , приведенный к стороне 110 кВ = 716 А;

- ток качания 1ШЧ - 5000 А.

Среднее число отходящих линий от шин ГПП - 30. Средняя длина от¬ходящих линий - 1,7 км.

Однофазный ток КЗ в точке К2

тП) U-n-L 6-30-1,7

1 К2 = = = ЗОЛ



2.1 Токовая отсечка

Одной из самых простых и быстродействующих защит от повреж¬дений в трансформаторе является токовая отсечка, действующая мгновен¬но. Однако она не является полноценной, так как реагирует только на боль¬шие токи повреждения и охватывает своей зоной действия лишь часть трансформатора. Отсечка не действует при витковых замыканиях и за¬мыканиях на землю в обмотках, работающих на сеть с изолированной ней¬тралью.

Отсечка должна применяться в комплексе с другими защитами и ус¬танавливается с питающей стороны трансформатора.

Ток срабатывания отсечки отстраивается от за трансформатором:

А

Трансформаторы тока, встроенные в силовой трансформатор типа ТВУ -110- 50У1, птт = 300/5 = 60.

А

Реле тока типа РТ-40/20. Время срабатывания защиты tcз = 0. Токовая отсечка должна быть отстроена от броска тока намагничивания:

А.

Схема отсечки принята в трехрелейном исполнении.



2.1 Максимальная токовая защита



Максимальная токовая защита трансформатора устанавливается со стороны питания с тем, чтобы включить в ее зону действия сам трансформатор. Для расширения зоны действия МТЗ ТТ устанавливаются на вводных выключателях со стороны шин. Защи¬та выполняется по трехфазной схеме. Схема с одним реле, включенным на разность токов двух фаз, не рекомендуется, так как защита не работает при не¬которых двухфазных замыканиях.

Ток срабатывания защиты выбирается исходя из условия, что МТЗ не должна работать при перегрузках. Максимальный ток нагрузки, от которо¬го необходимо отстроить МТЗ, определяется исходя из условия макси¬мально допустимых перегрузок трансформатора.

Защита действу¬ет на два выключателя (110 кВ и 10.5 кВ). Защита выполняется по трехфазной трехрелейной схеме.







Где КН - коэффициент надежности, равный 1,2;

Кз - коэффициент, учитывающий увеличение тока;

КВ - коэффициент возврата токовых реле.



Максимальный рабочий ток трансформатора определяется с учетом возможной послеаварийной перегрузки :

А

Тогда:



А



Ток срабатывания реле:



Токовое реле типа РТ – 30/60.

Время срабатывания МТЗ:



сек.

Реле времени типа ЭВ-215 с пределом регулирования времени 0.1-3 сек.

Коэффициент чувствительности:

Введение 2

1. Расчет защит линий электропередач 5

2. Расчет защит трансформатора 10

2.1 Токовая отсечка 11

2.1 Максимальная токовая защита 12

2.3 Защита от перегрузки 13

2.4 Дифференциальная защита трансформатора 14

2.5 Газовая защита 16

Список литературы 19



Введение

Все электроустановки оборудуются устройствами релейной за¬щиты, предназначенными для отключения защищаемого участка в цепи или 'элемента в случае его повреждения, если это поврежде¬ние влечет за собой выход из строя элемента или электроустанов¬ки в целом. Релейная защита срабатывает и тогда, когда возника¬ют условия, угрожающие нарушением нормального режима работы электроустановки.

В релейной защите электроустановок защитные функции воз¬ложены на реле, которые служат для подачи импульса на автома¬тическое отключение элементов электроустановки или сигнала о нарушении нормального режима работы оборудования, участка электроустановки, линии и т. д.

Реле представляет собой аппарат, реагирующий на изменение какой-либо физической величины, например тока, напряжения, давления, температуры. Когда отклонение этой величины оказы¬вается выше допустимого, реле срабатывает и его контакты, за¬мыкаясь или размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подали или отключения напряжения в цепях управле¬ния электроустановкой.

К релейной защите предъявляют следующие требования:

селективность (избирательность) — отключение только той ми¬нимальной части или элемента установки, которая вызвала нару¬шение режима;

чувствительность — быстрая реакция на определенные, заранее заданные отклонения от нормальных режимов, иногда самые не¬значительные;

надежность — безотказная работа в случае отклонения от нор¬мального режима; надежность защиты обеспечивается как пра¬вильным выбором схемы и аппаратов, так и правильной эксплуа¬тацией, предусматривающей периодические профилактические проверки и испытания.

Необходимая скорость срабатывания реле определяется проек¬том в зависимости от характера технологического процесса. Иногда для сведения до минимума ущерба от возникших повреждений релейная защита должна обеспечивать полное отключение в течение сотых долей секунды.

По своему назначению реле разделяют на реле управления и реле защиты.

Реле управления обычно включают непосредственно в электри¬ческие цепи и срабатывают они при отклонениях от технологического процесса или изменениях в работе механизмов. Реле защиты включают в электрические цепи через измерительные трансформа¬торы и только иногда непосредственно. Они срабатывают при не¬формальных или аварийных режимах работы установки. Реле характеризуется следующими показателями:

уставка — сила тока, напряжение или время, на которые отрегулировано данное реле для его срабатывания;

напряжение (или ток) срабатывания — наименьшее или на¬ибольшее значение, при котором реле полностью срабатывает;

напряжение (или ток) отпускания — наибольшее значение, при котором реле отключается (возвращается в исходное положение); коэффициент возврата — отношение напряжения (или тока) отпускания к напряжению (или току) срабатывания.

По времени срабатывания различают реле мгновенного дейст¬вия и с выдержкой времени.

К повреждениям трансформаторов относят:

междуфазные к.з. на выводах и в обмотках (последние возникают гораздо реже, чем первые);

однофазные к.з. (на землю и между витками обмотки, т. е. витковые замыкания);

«пожар стали» сердечника.

К ненормальным режимам относятся:

перегрузки, вызванные отключением, например, одного из параллельно работающих трансформаторов. Токи перегрузки относительно невелики, и поэтому до¬пускается перегрузка в течение времени, определяемого кратностью тока перегрузки по отношению к номиналь¬ному;

возникновение токов при внешних к. з., представляющих собой опасность в основном из-за их теплового действия на обмотки трансформатора, посколь¬ку эти токи могут существенно превосходить номиналь¬ные. Длительное прохождение тока внешнего к. з. мо¬жет возникнуть при неотключившемся повреждении на отходящем от трансформатора присоединении;

недопустимое понижение уровня масла, вызываемое значительным понижением температуры я другими причинами.

Повреждения и ненормальные режимы работы предъявляют определенные требования к устройствам автоматического управления трансформаторами, рас¬сматриваемые ниже.

1. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат,

2001.- 646 с.

2. Чернобровов КВ. Релейная защита. - М.: Энергия, 1971. - 664 с.

3. Справочник реле защиты и автоматики / Под редакцией Л.И. Какуе-вицкого. - М.: Энергия, 1972. - 344 с.

4. Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.

5. Справочник но электроустановкам высокого напряжения / Под об¬щей редакцией И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 768 с.

6. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13 А: Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ. Схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.



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

8. Справочник по релейной защите / Под общей редакцией М.А. Бер-ковича. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 512 с.

9. Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. - М.: Энерго-атомиздат, 1989. - 240 с.

10. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 2: Ступенча¬тые токовые защиты нулевой последовательности в сети 110-220 кВ. - М.: Госэнергоиздат, 1981. - 64 с.

11. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проекти¬рования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

12. Барзам А.Б. Системная автоматика. - М.: Энергоатомиздат, 1989.-368 с.

13. Федосеев A.M. Основы релейной защиты. - М., 1961. - 311 с.

14. Рыбак Х.А. Обслуживание релейной защиты, электроавтоматики и вторичных цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 104 с.

15. Лезнев С.И., Фаерман А.Л. Устройство и обслуживание вторичных цепей электроустановок. - М: Энергия, 1979. - 134 с.

16. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 562 с.