Электроснабжение нефтеперерабатывающего завода (стр. 10 из 18)

При витковых замыканиях токи, идущие к местам повреждения от источников питания, могут быть небольшими. Чем меньше число замкнувшихся витков w_a, тем меньше будет ток, приходящий из сети.

Виды ненормальных режимов. Наиболее частым ненормальным режимом работы трансформаторов является появление в них сверхтоков, т. е. токов, превышающих номинальный ток обмоток трансформатора. Сверхтоки в трансформаторе возникают при внешних КЗ, качаниях и перегрузках. Последние возникло вследствие самозапуска электродвигателей, увеличения нагрузки в результате отключения параллельно работающего трансформатора, автоматического подключения нагрузки при действии АВР и т. п.

Внешние КЗ. При внешнем КЗ, вызванном повреждением на шинах трансформатора или не отключившимся повреждением на отходящем от шин присоединении, по трансформатору проходят токи КЗ J_K > /_Ном> которые нагревают его обмотки сверх допустимого значения, что может привести к повреждению трансформатора. В связи с этим трансформаторы должны иметь РЗ от внешних КЗ, отключающую трансформатор.

Защита от внешних КЗ осуществляется при помощи МТЗ, МТЗ с блокировкой минимального напряжения, дистанционной РЗ, токовых РЗ нулевой и обратной последовательностей. В зону действия РЗ от внешних КЗ должны входить шины подстанций (I участок) и присоединения, отходящие от этих шин (II участок). Эти РЗ являются также резервными от повреждений в трансформаторе.

Перегрузка. Время действия РЗ от перегрузки определяется только нагревом изоляции обмоток. Масляные трансформаторы допускают длительную перегрузку на 5%. В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка в следующих пределах:

Кратность перегрузки............ ……….. 1,3 1,6 1,75 2 3

Допустимое время перегрузки, мин . . 120 45 20 10 1,5

Из этих данных видно, что перегрузку порядка (1,5-2)Iном можно допускать в течение значительного времени, измеряемого десятками минут. Наиболее часто возникают кратковременные, само ликвидирующиеся перегрузки, неопасные для трансформатора ввиду их непродолжительности, напримерперегрузки, вызванные самозапуском электродвигателей или толчкообразной нагрузкой (электропоезда, подъемники и т. п.). Отключения трансформатора при таких перегрузках не требуется. Более длительные перегрузки, вызванные, например, автоматическим подключением нагрузки от АВР, отключением параллельно работающего трансформатора и др., могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом, который располагает для этого достаточным временем. На подстанциях без дежурного персонала ликвидация длительной перегрузки должна производиться автоматически от РЗ отключением менее ответственных потребителей или перегрузившегося

Таким образом, РЗ трансформатора от перегрузки должна действовать на отключение только в том случае, когда перегрузка не может быть устранена персоналом или автоматически.

Токовая отсечка:

Токовая отсечка - простая быстродействующая РЗ от повреждений в трансформаторе. Зона действия отсечки ограничена, она не действует при витковых замыканиях и замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с малым током замыкания на землю.

Газовая защита трансформаторов:

Принцип действия и устройство газового реле. Газовая защита получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформаторов. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей, что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель , который является самой высокой частью трансформатора и имеет сообщение с атмосферой. При интенсивном газообразовании, имеющем место при значительных повреждениях, бурно расширяющиеся газы создают сильное давление, под влиянием которого масло в кожухе трансформатора приходит в движение, перемещаясь в сторону расширителя.

Таким образом, образование газов в кожухе трансформатора и движение масла в сторону расширителя могут служить признаком повреждения внутри трансформатора.

Особенности защиты трансформаторов, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения:

Основные принципы выполнения РЗ на ЛЭП с ответвлениями, трансформаторы которых подключены к ЛЭП без выключателей. Широкое распространение получили схемы с короткозамыкателями и отделителями. При этом важной частью РЗ трансформаторов является схема действия на короткозамыкатель и отделитель.

Действие РЗ на короткозамыкатель и отделитель должно происходить в определенной последовательности, обеспечивающей работу отделителя в бес токовую паузу АПВ ЛЭП, т. е. в тот момент, когда по отделителю не проходит ток. Схема управления отделителя выполняется таким образом, чтобы импульс на его отключение подавался после срабатывания короткозамыкателя при условии, что питающая ЛЭП отключилась, и ток КЗ прекратился.

10.1Защита кабельных линий и цеховых трансформаторов

Защита трансформатора с низшей стороны напряжения.

Для защиты трансформатора с низшей стороны используется расцепитель автоматического выключателя типа ВА.

Номинальный ток расцепителя выбирается по следующему условию:

I_рц.ном.≥ К_отс ∙I_раб.max, (10.1)

где : I_раб.max- максимальный рабочий ток.

К_отс – коэффициент отстройки (для выключателей типа ВА равен 1.1).

Наибольший расчетный ток нагрузки, длительно протекающий по защищаемому элементу определяется по следующему выражению:

I_раб.max=

(10.2)

A.

Тогда номинальный ток расцепителя будет следующим:

I_{р.ц.ном.} ≥ 1,1∙2020,7=2222,8 А

Для полупроводникового расцепителя селективного автоматического выключателя ВА 75-45 ( I_{а ном}=2500 А ) ближайшее устанавливаемое значение номинального тока I_рц.ном.=2500 А

Первая ступень защиты – токовая отсечка без выдержки времени. Уставка тока срабатывания первой ступени у полупроводникового расцепителя автоматического выключателя ВА75-45 не регулируется и зависит от его номинального тока. Для ВА75-45 он равен 40 кА. Токовая отсечка данного расцепителя чувствительна к повреждениям со стороны низшего напряжения трансформатора, так как значение тока трехфазного КЗ I⁽³⁾_KB=17,64кА

Вторая ступень – токовая отсечка с выдержкой времени. Для исключения срабатывания второй ступени защиты при кратковременных перегрузках необходимо выполнить условие:

I^II_с.з.=К^II_отс. ∙I_пер (10.3)

При наличий УАВР учитывается режим кратковременной перегрузки после АВР, когда потребители второго трансформатора цеховой трансформаторной подстанций подключаются через секционный выключатель к защищаемому трансформатору:

I_пер.=К∙I_P1+K_сзп∙I_P2 (10.4)

где: К – коэффициент, учитывающий некоторое значения тока электродвигателей секции 1 при снижений напряжения на секции вследствие подключения к ней само запускающихся электродвигателей секции 2.

K_сзп – коэффициент самозапуска электродвигателей секции 2.

Расчет:

I_р1=I_р2=

А

I_пер.=1,2∙1010,4+2,5∙1010,4=3738,48 А

I^II_c.з=1,5∙3738,48=5607,5 А

Так как у полупроводникового расцепителя автоматического выключателя ток срабатывания второй ступени связан с номинальным током расцепителя коэффициентом кратности (к=2,3,5,7 для ВА75-45)[13], то выбирается ближайшее устанавливаемое значение. Требуемый коэффициент кратности:

к_треб.=I^II_c.з / I_{р.ц.ном.} (10.5)

к_треб.=5607,5 / 2500=2,24

Выбирается ближайшее стандартное значение к=3 , тогда ток срабатывания второй ступени и определяется по следующей формуле:

I^II_c.з=к∙I_{р.ц.ном.}=3∙2500=7500 (10.6)

Выдержка времени второй ступени защиты может быть установлена равной 0,1; 0,2: 0,3 с. Принимается среднее время срабатывания защиты t^II_с.з.(SF13)=0,2 с.

Третья ступень – максимальная токовая защита. У полупроводниковых расцепителей уставка тока срабатывания третей ступени связана с номинальным током расцепителя:

I^III_c.з=1,25∙I_р.ц.ном (10.6)

I^III_c.з=1,25∙2500=3125 А.

В сетях, защищаемых от токов КЗ, расцепитель с выбранными уставками тока срабатывания должен удовлетворять требованию чувствительности.

I_к.min ≥ 3 I^III_с.з (10.7)

I⁽²⁾_п.о.к > 3∙3125=9375 А

Чувствительность выбранного полупроводникового расцепителя достаточна, т.к. I⁽²⁾_п.о.к=15,28кА.

10.2 Токовая отсечка

Ток срабатывания токовой отсечки можно выбирать по выражению:

(10.8)

где К_отс - коэффициент отстройки зависящий от типа применяемого реле тока, К_отс =1,2 – 1,3 при РТ-40;

I⁽³⁾_пок3- ток протекающий в месте установке защиты при 3^х фазном КЗ на стороне НН вмаксимальном режиме работы системы приведенное к 6кВ,

I⁽³⁾_пок3= 1,12кА

кА

Коэффициент чувствительности защиты определяется для случая 2^х фазного КЗ в месте ее установки.

,(10.9)

где I⁽²⁾_пок2 - ток 2^х фазного КЗ на выводах ВН трансформатора

I⁽²⁾_пок2=5,46кА