Принципиальная электрическая схема силового трансформатора

 

 

Рис.11.5. Принципиальная электрическая схема токовых цепей и цепей оперативного тока дифференциальной токовой защиты, МТЗ, зашиты от перегрузок силового трансформатора.

 

 

 

 

Рис.11.6. Принципиальная электрическая схема

оперативных цепей управления

 

На рис.11.5, 11.6 представлен пример принципиальной элек­трической схемы защит трансформатора 110/10(6) кВ на переменном выпрямленном оперативном токе.

На рис.11.5 показаны трансформаторы тока и токовые реле защит трансформатора:

КАW1, КАW2 - дифференциальной токовой защиты c торможением (реле ДЗТ-11);

КА1, КА2 - максимальной токовой защиты от внешних КЗ (реле РТ-40);

КАЗ - максимальной токовой защиты от перегрузки, действующей на сигнал (реле РТ-40);

КА4 - реле тока, фиксирующее наличие бестоковой паузы.

В токовые цепи защиты включено специальное трехфазное реле тока КА типа РТ-40/Р-5, контакты которого используются в цепи блокировки и отключения отделителя QR.

Реле КV и КVZ включены в пусковой орган напряжения.

На рис.11-5 показаны оперативные цепи дифференциальной | токовой и максимальной токовых защит. Источником оперативного тока для промежуточных реле КL _A и КLс (типа РП-361) а также реле времени КТ (РВМ-12) служат трансформаторы тока ТА1 и ТА2. Во вторичные токовые цепи этих трансформаторов тока включены первичные обмотки промежуточных насыщающихся трансформаторов КL _L и КL _T. Их вторичные обмотки через выпрямительные мосты питают катушки реле КL _{1 и} КL ₂, при условии, что срабатывают и замыкают свои контакты реле КАW1, КАW2

(дифференциальная защита) или КТ (реле времени максимальной защиты). В это же время по первичным КL _L и КL _T или одного из них должен проходить вторичный ток КЗ. После срабатывания реле КL замыкаются все его замыкающие контакты, в том числе КL _{1. 1 и} КL _{2.. 1}, которые осуществляют самоудерживание реле. Это сделано для обеспечения надежного и достаточно длительного замкнутого состояния контактов реле РП-361, находящихся в цепях (КL _1. 2 _и КL _{2.. 2}).

Реле времени КТ (типа РВМ-12) имеет в схеме три контакта:

КТ.1 — замыкающий, который замыкает цепь КL _{1 и} КL ₂,что приводит к включению короткозамыкателя QN;

КТ.2 — импульсный, с меньшей выдержкой времени, чем КТ1, замыкающий цепь отключения выключателя Q 10(6) kB;

КТ.З — импульсный, замыкающий с выдержкой около 0,5 с ту же цепь в момент включения вручную или от автоматики (АПВ); эта цепь, называемая

«ускорение защиты после АПВ», создастся на небольшой период, около 1 с, замыканием контакта УДЗ и служит для отключения устойчивого КЗ на стороне 10(6) кВ.

Моторчик реле времени КТ может начать работать при двух одновремен-ных условиях: прохождении тока КЗ по двум или одной из первичных обмоток промежуточных трансформаторов тока КL _T и замыкании цепи его обмотки.

Последнее осуществляется замыкающими контактами токовых реле макси-мальной защиты КА1 или КА2, а также размыкающими контактами реле КL5.1 и SQ. Реле-повторитель пускового органа напряжения КL5 в нормальном режиме находится под напряжением через замыкающий контакт реле КV1.Размыкающий контакт КL5 в цепи КТ при этом разомкнут.При КЗ срабатывает пусковой орган напряжения, замкнутый контакт КV1 размыкается, КL5 теряет питание, после чего контакт КL5.1 в цепи КТ замыкается, осуществляя пуск максимальной токовой защиты по напряжению.

Параллельно с размыкающим контактом КL5.1 включен размыкаю-щий контакт SQ - контакт вспомогательной цепи выключателя 10(6) кВ или реле-повторителя положения этого выключателя. Это сделано для обеспечении работы максимальной токовой защиты при КЗ между трансформаторами тока ТА1-ТАЗ и выключателем О в тот момент, когда на трансформатор подано напряжение со стороны ВН, а выключатель Q отключен. Поскольку пусковой орган питается от ТV, а на нем в это время может быть нормальное напряжение (от другой секции), пусковой орган не сработает. Вместо него пуск максималь-ной защиты осуществляет размыкающий контакт SQ, замкнутый при отклю­ченном положении выключателя Q 10(6) кВ. Напомним, что рассматриваемое повреждение находится в зоне действия дифференциальной защиты трансформатора.

Шинки управления ЕV имеют напряжение 220В и нормально питаются от ТСН 10/0,22 кВ (или 6/0,22 кВ). Они называются шинками обеспеченного питания, так как при потере основного источника автоматически переключаются на другой: либо на ТСН соседнего силового трансформатора, либо на свой 110(6} кВ (через промежуточный трансформатор 0.1/0,22 кВ.)

От шинок ЕV получает питание КL5 — реле-повторитель пускового органа напряжения (см. выше) и зарядное устройство UGC.

Энергия предварительно заряженных конденсаторов СG 1-СG5 используется для выполнения следующих операций:

СG1 - срабатывание общего выходного промежуточного реле КL 4 при действии отключающего элемента газовой защиты KSG2, а также дифференциальной и максимальной защит через реле КL;

СG-2 - отключение выключателя Q10(6) кВ; его электромагнит отключения YАТ может подключаться к СG2 или контактом КТ2 первой ступени максимальной токовой защиты или контактом общего выходного реле КL 4.1 (для отключения Q при внутренних повреждениях трансфор-маторов) или контактом КТ3 по цепи «ускорения защиты после АПВ»;

 

ССЗ - включение короткозамыкателя QN; его электромагнит включения УАС подключается к СGЗ после срабатывания общего выходного реле КL 4 и замыкания контакта КL 4.1;

СG4 - срабатывание реле КLЗ, разрешающего отключение отделителя QR в бестоковую паузу; наступление паузы фиксируется размыкающими контактами токовых реле КА и КА4, которые замыкаются при отсутствии тока через трансформаторы тока ТА и ТА5 соответственно, а также контактом вспо-могательной цепи короткозамыкателя QNS или контактом его реле-повтори-теля, который замыкается после включения короткозамыкателя.

СG5 - отключение отделителя QR; его электромагнит отключения YАТ подключается к СG5 после замыкания контактов реле КL3.1.

На рис.11.6 не показаны: цепи управления коммутационными аппаратами, цепи сигнализации, в том числе газовой и максимальной токовой защиты от перегруза, а также цепи отдельной газовой защиты устройства РПН.

 

9.Расчет защит ВЛ- 110 кВ

 

1. Максимальная токовая защита I ступени – междуфазная отсечка.

= 0,1 с (без выдержки времени - собственные время срабатывания цепей отключения).

При с - может быть введена для защиты от работы трубчатых разрядников.

а) Ток срабатывания по условию отстройки от КЗ

(6-1)

где - коэффициент отстройки, учитывающий погрешности, ТА и ИО, апериодическую составляющую;

= 1,2 ÷1,3 - при использовании РТ-40; = 1,5÷1,6 -при использовании реле РТ- 85.

- максимальный ток в защите 3х фазных КЗ в начале смежных участков (в данном случае трансформатор-ввод 110 кВ)

построим график зависимости токов

 

l,%
,кА	83,8	27,7	16,6	13,8	11,8	9,2	7,5
,кА			14,4		10,3		6,6

= 83,8 кА

= 46 кА

А

 

б) Ток срабатывания по условию бросков тока намагничивания

А

Выбираем установку:

А

Принимаем = 76 В = 76 · 120 = 9120 А составляет 80%

Выбираем реле РТ- 40/100 в 3х фазной 3-х релейной схеме. Длины линий при 3-х фазных и 70%, при 2-х фазных КЗ.

2. Вторая ступень – отсечка с выдержкой времени для защиты остальной части линии и трансформатора ГНН. Реализуется с помощью 2х реле тока и реле времени ток срабатывания защиты ступени II выбирается:

а) по условию отсройки от быстродействующей защиты трансформатора

где = 1,1 ÷1,2 – коэффициент отсрочки ступени II

-ток срабатывания быстродействующей (дифференциальной) токовой защиты трансформатора

кА

б) по условию отстройки от максимального 3х-фазного тока трансформатора (точка К4)

кА

Выбираем: 1716 А

 

Выбираем уставку:

А

Принимаем =15 А. А

= 0,1 + 0,5 = 0,6 с.

Коэффициент чувствительности:

3. Третья ступень – резервная защита для линии W1 и последующих участков. Выполняется 2х и 3х релейной с независимой характеристикой выдержки времени.

Время срабатывания:

.

Ток срабатывания:

при посадках напряжения

при АПВ.

где ; для РТ-40; 0,8 для РТ-85; 0,9 для РСТ-11 и 13.

 

Дистанционная защита основного комплекта. Шкаф ШДЕ-2801.

Проверка возможности установки на линии дистанционной защиты.

Все повреждения на линии, сопровождающиеся снижением напряжения ниже 0,6 U_н должна ликвидироваться мгновенно, поэтому возможность установки дистанционной защиты проверенной по величине остаточного напряжения на линиях при КЗ в конце зоны защиты.

U_н – это требование устойчивой работы.

где - ток КЗ в () к1 в конце линии

Ом/км

= 85,76 кВ

U_н

Следовательно, система работает устойчиво и дистанционную защиту можно ставить.

Выбор коэффициента трансформации трансформатора тока

А

 

63,3 × 1,3 = 82,29

Принимаем 100/5, так как по одной линии могут питаться 2-а трансформатора на подстанции.

 

I ступень защиты.

Первичное сопротивление срабатывания ступени - по отстройке КЗ в конце линии (точкаК₃)

Ом

t_c.з = 0,1 с (без выдержки времени)

селективность по отношению к быстродействующей защите трансформатора достается

= 0,87.

 

II ступень защиты.

Первичное сопротивление выбирается по наименьшему из условий:

1. По условию отсройки от максимального тока нагрузок с учетом самозапуска:

 

где к_отс=1,3; к_зап=2,5; к_m-коэффициент токораспределения, принимается=1;

 

2. По условию отстройки от КЗ за трансформатором с наименьшим сопротивлением (у нас один трансформатор и U_min=96,6 кВ).

 

 

Принимаем?

Проверка по чувствительности при к.з. в конце защищаемой линии

Выбор выдержки времени

 

III ступень защиты.

1.Характеристика срабатывания ДЗ с ШДЭ-2801 – треугольник предусмотрено 2 ступени регулирования наклона и правой боковой стороны, проходящей через начало координат под углом или к оси R.

Рассматривается возможность отстройки от максимального нагрузочного режима по углу. Принимается угол наклона правой боковой стороны характеристики

 

. . Принимается характеристика с углом наклона 47⁰ правой боковой стороны характеристики. Если это условие удовлетворяется, то сопротивление срабатывания III ступени выбираются по условию обеспечения требуемой чувствительности в конце зоны резервирования.

Определение сопротивления срабатывания III ступени.

1. По условию отстройки от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска Ом

Если принять отсутствие самозапуска , то Ом.

1. По условию согласования с МТЗ трансформатора ГПП.

А

МТЗ трансформатора с пуском по напряжению (см. расчет МТЗ трансформатора)

Принято: А

отключение выключателя ввода 10 кВ.

 

 

включение короткозамыкателя КЗ-220 или отключение выключателя 110 кВ.

 

Ом

 

 

Список рекомендованной литературы.

 

1. Сенигов П.Н. Электроснабжение промышленных предприятий. Руководство по выполнению базовых экспериментов. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2009.-99 с.

2. Юдин М.А. Токовая защита электроустановок: Учебное пособие. 2-е изд., испр.- СПб.: Издательство «Лань», 2011.- 288 с.

3. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для студентов электротехнических и электромеханических специальностей транспортных и других вузов.- К.: транспорт Украины, 2004.-565 с.

4. Булычев А.В., Наволочный А.А. Релейная защита в распределительных электрических сетях: Пособие для практических расчетов / А.В. Булычев, А.А. Наволочный.- М.: ЭНАС, 2011.-208 с.

5. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / И.П. Машкарева, Н.В.Трутнев, М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА - Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2012. – 200с.

6. Проектирование электрических станций и подстанций: методические указания к курсовому проектированию / сост. Ю. П. Свиридов, С. М. Пестов. – Ульяновск: УлГТУ, 2011. – 26 с.

 

 

Приложение 1

АКТИВНЫЕ И ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЕЙ
(выдержки из ГОСТ 28249-93)

Таблица 6