Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Расчет дифференциальной защиты

Задание на расчетно – графическую работу

Выполнить расчет дифференциальной защиты, максимальной токовой защиты и защиты от перегрузки трансформатора, технические характеристики которого представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Технические характеристики двухобмоточного трансформатора ТРДН-32000/150

UВН, кВ UНН, кВ РХ, кВт РК, кВт UК, % IХ, % ΔUРПН, % Uк min, % Uк max, % ХСmin, Ом ХСmax, Ом
  6,3; 10,5     10,5 0,7 ±12 10,86 10,14 22,6 17,9

Трансформатор имеет встроенное регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) в нейтрали высшего напряжения в пределах ±16 % номинального.

Исходная схема (а) и схема замещения прямой и обратной последовательности (б) приведены на рисунке 1.

(а) (б)

Рисунок 1. Исходная схема (а) и схема замещения (б)

 

Расчет дифференциальной защиты

Сопротивления защищаемого трансформатора рассчитываются при двух крайних положениях регулятора (РПН). При крайних положениях переключателя РПН абсолютное значение напряжения обмотки ВН изменяется в диапазоне, определяемом по формулам:

(2.1)

(2.2)

где Uср.ВН – номинальное напряжение обмотки ВН, соответствующее среднему положению переключателя РПН (равна 158 кВ), кВ;

ΔUРПН – максимально возможный диапазон регулирования напряжения трансформатора, о.е.

Подставив числовые значения в формулы (2.1) – (2.2), получим:

Реально возможный диапазон регулирования напряжения в сетях 158 кВ должен быть не больше ±10 % от номинального значения напряжения сети (158 кВ), т.е. 143 кВ – для минимального режима и 173 кВ – для максимального режима [1, 2]. Следовательно, весь диапазон регулятора РПН ΔUРПН = ±12 % практически не может быть использован, так как вряд ли может возникнуть необходимость держать на шинах ВН питающей подстанции напряжение значительно ниже номинального и тем более выше допустимого. При этом принимается допущение, что напряжение uк между обмотками для минимального и максимального значений регулируемого напряжения (в зависимости от положения переключателя РПН) не изменяется [2], что сильно загрубляет релейную защиту трансформатора.

Уточненный расчет токов короткого замыкания проводится путем определения значений uк.min и uк.max для реального диапазона изменения напряжения в сети 158 кВ.

Переключатель РПН с диапазоном регулирования ±12 % имеет 9 ответвлений в положительную сторону и 9 ответвлений в отрицательную сторону. Каждому ответвлению соответствует изменение напряжения α = 16/9 = 1,78%.

Абсолютное значение изменения напряжения, соответствующее одной ступени регулирования, определяется по выражению:


(2.3)

Напряжению Umax.ВН = 177 кВ соответствует ответвление с номером:

(2.4)

Ближайшее целое число номера положительного ответвления N + = +7.

Этому ответвлению соответствует максимальное напряжение трансформатора:

(2.5)

Аналогично, напряжению Umin.ВН = 139 кВ соответствует ответвление с номером:

(2.6)

Ближайшее целое число номера отрицательного ответвления N - = -7.

 

 

Ему соответствует минимальное напряжение трансформатора:

(2.7)

Напряжение короткого замыкания трансформатора (uк) на всех промежуточных ответвлениях N можно определить исходя из линейной интерполяции между значениями uк при среднем (номинальном) и соответствующем крайнем ответвлении [3]:

(2.8)

(2.9)

где uк.ср – напряжение между обмотками для среднего значения регулируемого напряжения (при среднем положении переключателя РПН), % (справочное значение) [2];

uк.min – напряжение между обмотками для минимального значения регулируемого напряжения (при крайнем нижнем положении переключателя РПН), %;

uк.max – напряжение между обмотками для максимального значения регулируемого напряжения (при крайнем верхнем положении переключателя РПН), %;

N кр – номер крайнего ответвления, N кр = 9;

 

Расчет значений сопротивления трансформатора с учетом влияния РПН согласно известной методике выполняется по выражениям [3, 4]:

(2.10)

(2.11)

где Sном.тр-ра – номинальная мощность трансформатора, МВ·А;

Расчет токов короткого замыкания на стороне ВН 158 кВ производится по формулам:

(2.12)

(2.13)

где XC.min, XC.max – сопротивления питающей системы соответственно в минимальном и максимальном режимах, Ом, причем XC.min > XC.max;

 

Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий номинальной мощности, определяется по формуле:

(2.14)

Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, вычисляется по выражению:

(2.15)

где KI – коэффициент трансформации трансформатора тока;

kсх – коэффициент схемы (при соединении трансформаторов тока в треугольник , при соединении трансформаторов тока в неполную звезду kсх = 1).

Результаты расчета первичных и вторичных токов сторон ВН и НН, соответствующих номинальной мощности трансформатора приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Расчет первичных и вторичных токов сторон ВН и НН, соответствующих номинальной мощности трансформатора

Наименование величины Результаты расчетов
158 кВ 10,5 кВ
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий его номинальной мощности, А 117,07 1761,3
Схема соединения трансформаторов тока Δ Y
Коэффициент трансформации трансформаторов тока 300/5 2500/5
Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, А 3.37 3.52

 

Первичный расчетный ток небаланса Iнб.расч. без учета составляющей , обусловленной неточностью установки на насыщающемся трансформаторе тока (НТТ) реле расчетного числа витков при рассматриваемом внешнем коротком замыкании в точке К1 (рис. 1), определяется по формуле:

(2.16)

где - составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока, А;

- составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора, А.

Составляющая , вычисляется по выражению:

(2.17)

где kпер. – коэффициент, учитывающий переходный режим (наличие апериодической составляющей тока); для реле серии РНТ-565, имеющего НТТ с короткозамкнутой обмоткой, принимается равным 1;

kодн. – коэффициент однотипности трансформатора тока (при внешних КЗ на сторонах, где защищаемый трансформатор имеет одно соединение, принимается равным 1);

ε – относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, соответствующее установившемуся режиму КЗ или качаний (при 10 % погрешности принимается равным 0,1);

Составляющая , вычисляется по выражению:

(2.18)

где ΔUРНП - погрешность, обусловленная регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора. рекомендуется принимать равным половине суммарного (полного) диапазона регулирования напряжения на соответствующей стороне трансформатора (ΔUРНП = 0,12);

Подставив полученные значения в выражение (2.16), вычислим:

Предварительно определяем первичный ток срабатывания защиты:

- по условию отстройки от расчетного максимального первичного тока небаланса Iнб.расч. без учета составляющей :

(2.19)

где kотс. – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности реле, ошибки расчета и необходимый запас (принимается равным 1,3);

- по условию отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора под напряжение:

(2.20)

где k - коэффициент, используемый при отстройке защиты от броска намагничивающего тока. в ориентировочных расчетах принимается равным 1 - 1,3 (принимаем равным 1,3);

kвыг. - коэффициент выгодности, представляющий собой отношение электромагнитной мощности автотрансформатора к его проходной мощности (для трансформатора принимается равным 1);

 

Расчетной для выбора тока срабатывания является отстройка от максимального тока небаланса при внешнем КЗ Iс.з. = 385.6 А.

Произведем предварительную проверку чувствительности в соответствии с методикой, приведенной в [2].

Расчетным по чувствительности является короткое замыкание между двумя фазами на стороне НН в точке К2 в минимальном режиме работы питающей системы и при максимальном сопротивлении трансформатора.

Минимальное значение периодической составляющей суммарного тока КЗ в защищаемой зоне, приведенного к стороне основного питания, определяется по формуле:

(2.21)

Коэффициент чувствительности защиты вычисляется по выражению:

(2.22)

Так как коэффициент чувствительности больше требуемого в крайних случаях согласно ПУЭ [5] (больше 1,5), поэтому продолжаем расчет защиты с реле типа РНТ-565.

Определяем число витков обмотки НТТ реле для основной стороны 158 кВ (за основную сторону принимается сторона, которой соответствует наибольший из вторичных токов в плечах защиты – сторона основного питания).

Ток срабатывания реле на основной стороне определяется по формуле:

(2.23)

Расчетное число витков обмотки НТТ реле для основной стороны вычисляется для выражения:

(2.24)

где Fср. - магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания реле, А (для реле типа РНТ-565 Fcp. = 100 A);

Iс.р.осн. - ток срабатывания реле, отнесенный к основной стороне (определяется приведением первичного тока срабатывания защиты к вторичным цепям трансформаторов тока основной стороны), А;

Принимаем ближайшее меньшее по отношению к полученному из (2.24) число витков Wосн. = 7.

Определяем число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны 10,5 кВ защищаемого трансформатора:

(2.25)

где Iосн.в. – вторичный ток в плечах защиты для основной (ВН) стороны, соответствующий номинальной мощности трансформатора;

II.в. – вторичный ток в плечах защиты для неосновной (НН) стороны, соответствующий номинальной мощности трансформатора;

Wосн. - принятое число витков обмотки для основной стороны;

Принимаем ближайшее меньшее по отношению к полученному из (2.25) число витков WI = 11.

Полученные значения числа витков Wосн. и WI уточняются после учета составляющей тока небаланса , обусловленной неточностью установки на НТТ реле расчетных чисел витков.

Составляющая тока небаланса определяется по выражению:

(2.26)

Первичный ток небаланса с учетом составляющей вычисляется по формуле:

(2.27)

Ток срабатывания защиты на основной стороне находится по выражению:

(2.28)

Коэффициент отстройки защиты (окончательное значение) определяется по формуле:

(2.29)

Окончательное принятое число витков обмотки НТТ реле для установки на основной и неосновной сторонах принимаются равными:

Wосн. = WI.ур = 7;

WI. = WII.ур = 11.

Определяем значение коэффициента чувствительности для тока срабатывания защиты, соответствующего окончательно принятому, в режиме, при котором производилась предварительная проверка чувствительности, по выражению (2.22):

Так как коэффициент чувствительности больше требуемого в крайних случаях согласно ПУЭ [5] (больше 1,5), то рассмотренная защита может быть использована для защиты двухобмоточного трансформатора.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...