Выбор схемы сети и системы защиты трансформаторов. Определение номинальных параметров преобразователя и диапазона цифрового выравнивания токов. Формирование тормозной характеристики. Расчет уставок дифференциальной отсечки и коэффициента чувствительности.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Задание

Выполнить расчет релейной защиты элемента электроэнергетической сети:

а) выбрать тип и основные параметры элемента защиты (марка трансформатора, мощность, тип проводов, схему прилегающей сети) и режим его работы;

б) рассчитать основную или резервную защиту элемента сети:

1) рассчитать схему замещения элемента сети;

2) выбрать реле защиты и схему его включения;

3) рассчитать основные режимы короткого замыкания;

4) рассчитать уставки защиты;

5) выполнить расчет чувствительности защиты;

в) сделать выводы по расчету;

г) нарисовать схему включения защиты на формате А1.

Заданный элемент сети - трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

Содержание

• Введение
• 1. Выбор схемы сети
• 2. Выбор защиты
• 3. Выбор уставок дифференциальной защиты
• 3.1 Номинальные параметры
• 3.2 Выравнивание токов
• 3.3 Проверка трансформаторов тока
• 3.4 Расчет уставок, определяющих тормозную характеристику дифференциальной защиты
• 3.5 Расчет уставок дифференциальной отсечки
• 3.6 Коэффициент чувствительности
• Выводы
• Список литературы

Введение

Основными видами повреждений в трансформаторах являются замыкания между фазами внутри кожуха трансформатора и на наружных выводах обмоток, замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания), замыкания на землю обмоток или их наружных выводов, повреждение магнитопровода трансформатора, приводящее к нагреву. Наиболее часто происходящими считаются короткие замыкания (КЗ) на выводах и витковые замыкания в обмотках[6].

В качестве основной быстродействующей релейной защиты трансформаторов от КЗ между фазами, однофазных КЗ на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная релейная защита.

Эту защиту рекомендуют применять на одиночно работающих трансформаторах мощностью ? 6,3 МВА и на трансформаторах, работающих параллельно, а также на трансформаторах собственных нужд станций мощностью ? 4 МВА.

Достоинствами дифференциальной защиты, охватывающей все обмотки трансформатора или автотрансформатора, считаются быстрота и действие при КЗ как внутри баков, так и вне их, в зоне, ограниченной схемой трансформатора тока. Эта защита также реагирует на витковые короткие замыкания.

Недостатком защиты может являться ее недостаточная чувствительность при КЗ внутри обмоток. Этот недостаток усугубляется, когда применяются грубые защиты с током срабатывания защиты, большим, чем номинальный ток защищаемого элемента.

В таких случаях используют совместно с дифференциальной газовую защиту, реагирующую практически на все повреждения внутри баков, но работающую медленнее.

Принцип работы дифференциальной защиты заключается в следующем: она должна работать при КЗ в трансформаторе, и не должна - при внешнем КЗ. Это достигается особым выполнением схемы защиты. На рисунке 1 показано действие дифференциальной защиты трансформатора.

При КЗ в трансформаторе ток в реле равен сумме вторичных токов:

(1)

Если , то реле срабатывает и отключает трансформатор.

Проблемы дифференциальной защиты трансформаторов (ДЗТ):

а) Выравнивание токов плеч. За счет того, что первичные токи обмоток трансформатора не равны по значению и не совпадают по фазе, в режиме нагрузки или при внешнем КЗ дифференциальная защита может работать неправильно. Для обеспечения условия селективности необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов:

1) установка промежуточного трансформатора тока;

2) учет группы соединения обмоток;

3) установка специальных автотрансформаторов для лучшего выравнивания.

б) Токи небаланса ДЗТ. Возникают вследствие нарушения равенства вторичных токов в реле и могут вызвать неправильную его работу. Для предупреждения этого явления в схемах применяют реле, включаемые через насыщающийся трансформатор тока (НТТ), или реле с торможением от сквозного тока КЗ [5].



Рисунок 1 - Действие дифференциальной защиты трансформатора:

а - внешнее КЗ; б - КЗ в трансформаторе.

Особенности дифференциальной защиты выбранного терминала будут рассмотрены ниже.

1. Выбор схемы сети

Для выбранного элемента сети - трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения - составлена исходная схема (рисунке 1.1),

Рисунок 1.1 - Исходная схема

Трансформатор работает в номинальном режиме.

· Система: Sc = ?; Uc = 35 кВ.

· Т - защищаемый трансформатор собственных нужд ТРДНС - 25000/35:

группа соединений - 11;

Sном=25 МВА;

U_ВН=15,75 кВ;

U_НН=6,3 - 6,3 кВ;

Uк%=10,5%;

Iх=0,65%;

пределы регулирования напряжения под нагрузкой ±8Ч1,25% на стороне ВН.

· ТТ1, ТТ2, ТТ3 - трансформаторы тока со стороны ВН, НН1, НН2 соответственно. Трансформаторы тока со всех сторон соединены по схеме "звезда с нулевым проводом":

со стороны ВН - ТВТ-10/30. Коэффициент трансформации - 3000/5;

со стороны НН - ТШЛ-10. Коэффициент трансформации 2000/5.

· В составе нагрузки имеется АД - асинхронный двигатель марки 4АЗМ - 6300/6000УХЛ4:

Pном=6300 кВт;

Uном=6 кВ;

Iпуск* = 5,9 о.е; cosц_ном=0,9.[4]

2. Выбор защиты

Защищаемый объект - трансформатор собственных нужд тепловой электростанции, имеющий в составе нагрузки асинхронные двигатели и общеподстанционные потребители (механизмы, обслуживающие станцию в целом).

Это очень ответственный потребитель, поэтому устанавливаемая защита будет микропроцессорная.

Выберем для защиты терминал нового поколения RET670 фирмы "АББ Автоматизация".

Он подходит для защиты двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов, а также шунтирующих реакторов.

Нижняя граница номинальной мощности защищаемого трансформатора ориентировочно может быть установлена 25 МВА (у нашего трансформатора 25 МВА). Терминал должен подключаться, как правило, к группам защитных трансформаторов тока, имеющих соединение вторичных обмоток "звезда с нулевым проводом". Область применения терминала ограничена и охватывает:

а) трансформаторы собственных нужд электрических станций и другие понижающие трансформаторы, имеющие в составе нагрузки мощные двигатели напряжением 6 - 10 кВ;

б) трансформаторы связи и блочные трансформаторы электрических станций;

в) трансформаторы электрических сетей и автотрансформаторы, не имеющие в составе нагрузки со стороны НН мощных двигателей или синхронных компенсаторов[1].

Таким образом, по всех параметрам этот терминал подходит для защиты трансформатора ТРДНС - 25000/35. Его использование также облегчает наличие технического справочного руководства и рекомендаций по применению и выбору уставок на русском языке.

Терминал включает в себя функциональные блоки дифференциальной защиты, максимальной токовой защиты и ряд других.

В данной курсовой работе будет подробно рассмотрена только основная защита - дифференциальная.

3. Выбор уставок дифференциальной защиты

Уставки дифференциальной защиты задаются в относительных единицах. В память терминала RET670 должны вводиться основные технические данные защищаемого трансформатора: номинальные напряжения и номинальные токи обмоток, а также схемы соединения обмоток[1].

3.1 Номинальные параметры

Номинальная мощность - Sном=25 МВА;

Номинальное напряжение с высшей стороны - U_ВН=15,75 кВ;

Номинальное напряжение с низшей стороны - U_НН=6,3 - 6,3 кВ;

Найдем номинальные токи обмоток трансформатора при нулевом положении РПН:

со стороны ВН: ,

со стороны НН1 (НН2): .

Найдем вторичные токи ТТ в номинальном режиме:

со стороны ВН: ,

со стороны НН1 (НН2):.

3.2 Выравнивание токов

Выравнивание токов - одна из проблем дифференциальной защиты трансформатора. В терминале RET670 эта проблема решается путем внесения относительной погрешности выравнивания и учета ее при подсчете уставок. Цифровое выравнивание амплитуд (модулей) токов плеч осуществляется функцией DIFP, 87T на базе задаваемых параметров силового трансформатора и коэффициентов трансформации ТТ. Диапазон цифрового выравнивания достаточно велик.

Для определения погрешности необходимо знать вторичный номинальный ток ТТ Iном.вн(нн),II. Если с рассматриваемой стороны (для ТТ с вторичным номинальным током 1 А) этот ток больше или равен 0,125 А (восьмикратный диапазон цифрового выравнивания),...