Электроснабжение отделочной фабрики текстильного комбината (стр. 12 из 18)

При протекании тока КЗ элементы системы электроснабжения подвергаются термическому и динамическому воздействию. Для уменьшения размеров повреждения и предотвращения развития аварии устанавливают совокупность автоматических устройств, называемых релейной защитой и обеспечивающих с заданной степенью быстродействия отключение поврежденного элемента или сети.

Основные требования, предъявляемые к релейной защите, следующие: надежное отключение всех видов повреждений, чувствительность защиты, избирательность (селективность) действия – отключение только поврежденных участков, простота схем, быстродействие, наличие сигнализации о повреждениях.

Устройства релейной защиты для силовых трансформаторов предусматривают от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: многофазных замыканий в обмотках и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью; витковых замыканий в обмотках; токов в обмотках, обусловленных перегрузкой; понижения уровня масла.

1) Дифференциальная защита

Данная защита выполняется на реле РНТ-565 и защищает трансформатор от однофазных КЗ в обмотке и ошиновке трансформатора в зоне ограничения трансформаторами тока. При повреждении в трансформаторе дифференциальная защита дает импульс на отключение выключателей 10 кВ, 110 кВ ввода трансформатора.

2) Максимальная токовая защита (МТЗ)

Эта защита применяется в качестве защиты от внешних коротких замыканий и является резервной по отношению к дифференциальной защите. МТЗ выполняется на переменном оперативном токе в двухфазном исполнении на базе реле РТ-40. Защита выполнена в виде трех комплектов МТЗ с комбинированным пуском по напряжению.

3) Газовая защита

Газовая защита является чувствительной реагирующей на повреждение внутри трансформатора, особенно при витковых замыканиях в обмотках, на которые газовая защита реагирует при замыкании большого числа витков.

Газовая защита также реагирует на повреждения изоляции стянутых болтов и возникновение местных очагов нагрева стали сердечника. Газовая защита срабатывает при достижении скорости движения масла от бака к расширителю от 0,6-0,8 л/с. Она реагирует на появление газа в кожухе трансформатора и снижение уровня масла, защита выполняется на базе реле РТЗ-261, которое поставляется с трансформатором. При всех видах повреждений газы, образовавшиеся в результате разложения масла и изоляции проводов, направляются через реле, установленное на трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с расширителем и вытесняют масло из камеры реле в расширитель. В результате этого уровень масла в газовом реле понижается, установленные в реле поплавки опускаются, а прикрепленные к ним колбочки с ртутными контактами поворачиваются. При этом действует предупреждающий сигнал.

При бурном газообразовании, сопровождающемся течением струи масла под давлением, поворачиваются поплавок и колбочка с контактами. Последние, замыкаясь, действует на отключение выключателя 10 кВ трансформатора и отключение выключателя 110 кВ.

4) Защита от перегрузок

На трансформаторах номинальной мощностью 400 кВА и более, подверженных перегрузкам, предусматривается максимальная токовая защита от токов перегрузки с действием на сигнал с выдержкой времени.

Защита выполняется на базе реле РТ-40 (КА5, КА6) с действием на сигнал, реле включается в цепь трансформатора тока со стороны низшего напряжения.

Исходные данные

Трансформатор ТДН-10 МВА; 115±16%/6,6 кВ; ток трехфазного короткого замыкания I_кз=6,16 кА.

Расчет дифференциальной токовой защиты для трансформаторов ГПП.

а) Определение первичных номинальных токов на сторонах силового трансформатора (I_ном1 и I_ном2):

, А,

А,

А

и коэффициенты трансформации трансформаторов тока:

, А,

А,

, А

А

Принимаем стандартные коэффициенты трансформации:

n_Т1=100/5=20, ТВТ-110 (опорные в фарфоровой покрышке);

n_Т2=600/5=120, ТЛМ-10 (с литой изоляцией).

б) Определим вторичные номинальные токи в плечах дифференциальной защиты:

, А,

А,

А

Так как основная сторона дифференциальной защиты принимается по большему значению (i_н1 и i_н2), то в данном случае i_н2> i_н1. Сторону напряжением 6 кВ принимаем за основную и все расчеты приводим к основной стороне.

в) Выбирается ток срабатывания защиты из условия отстройки:

1) от броска намагничивания

I_сз = К_отс × I_нт2, А,

где К_отс=1,3-1,4 – коэффициент отсечки для РТН-565

I_сз = 1,3×2082=2706,6 А;

2) от максимального тока небаланса

I_сз = К_отс×I_нб= К_отс× (

), А,

где К_отс=1,3 – коэффициент отсечки для РНТ-565.

Составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью (ток намагничивания) трансформаторов тока, питающих дифференциальную защиту определяется по формуле:

= К_а·К_одн·e·I_кмакс, А,

= 1×1×0,1×6,16=616 А

где К_одн – коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока (К_одн=1);

e - коэффициент, учитывающий 10% погрешность трансформаторов тока (e=0,1);

К_а – коэффициент, учитывающий переходной режим (апериодическая составляющая), (К_а=1 для реле с БНТ);

I_кмакс – максимальное значение тока КЗ за трансформатором, приведенная к основной стороне трансформатора.

Составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора:

А,

где ±DN = ±16 – полный диапазон регулирования напряжения.

А

Составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью установки на коммутаторе реле РНТ расчетного целого числа витков обмоток:

,

где W_1расч., W₁ – соответственное расчетное и установленное число витков обмоток реле РНТ для не основной стороны.

На первом этапе установки дифференциальной защиты I^///_нб не учитывается, т.е.

I_сз = К_отс × I_нб = К_отс·(

), А,

I_сз = 1,3× (616+985,6)=2082 А.

За расчетную величину тока срабатывания защиты принимаем большее значение между:

I_сз (от намагничивания) = 985,6 А,

I_сз (от небаланса) = 2082 А

г) Производится предварительная проверка чувствительности защиты при повреждениях в зоне ее действия

К_ч=

>2,

где I_кмин – минимальное значение тока КЗ (обычно двухфазное в зоне защиты)

К_ч=

= =2,57>2

I_к.мин=0,87×I_кз, А,

I_к.мин=0,87×6160=5359,2 А.

Так как коэффициент чувствительности больше двух, то расчет можно продолжать.

д) Определяется ток срабатывания реле, отнесенный к стороне с большим током в плече (основной стороне)

I_ср=

, А,

где К_Т, К_сх – берется для основной стороны.

I_ср=

= 17,35 А

е) Определяется расчетное число витков обмотки реле основной стороны

W_{осн.расч.}=

, витков,

W_{осн.расч.}=

= 5,7 витка.

Полученное число витков обмотки округляем до ближайшего меньшего числа витков, которое можно установить на реле РНТ-565, т.е. W_{осн.расч}= 5 витков.

ж) Определяется число витков обмотки неосновной стороны

W _{неосн.расч}=

× W_{осн.расч}, витков,

где i_н1 – вторичный номинальный ток основной стороны;

i_н2 – вторичный номинальный ток другого плеча защиты.

W _{неосн.расч}=

=2,9 витков.

3) Определяется ток небаланса с учетом I

.

I

= × , А,