Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет максимальных токовых защит на двухтрансформаторной подстанции

Трансформаторы высшим напряжением 35 - 110 кВ применяются на главных понизительных подстанциях (ГПП) и отпайках. Основными защитами от внутренних повреждений трансформаторов являются токовая отсечка (ТО) или дифференциальная защита (ДЗТ), а также газовая защита. В качестве резервной защиты применяют МТЗ, в задачу которой входит защита трансформатора при внешних КЗ.

Токовая отсечка без выдержки времени применяется на трансформаторах мощностью до 4000 кВ×А. При большей мощности трансформатора или при недостаточной чувствительности токовой отсечки применяют дифференциальную защиту.

Выбор параметров срабатывания максимальных токовых защит, установленных на секционном выключателе Q _c, выключателе ввода 6(10) кВ Q _в и выключателе Q _т трансформатора взаимосвязан, поскольку каждый из этих элементов является либо предыдущим, либо последующим по отношению друг к другу. На рисунке 5.1 приведена схема двухтрансформаторной подстанции ГПП.

Для МТЗ выключателей Q _c и Q _в основной зоной защиты являются шины 6-10 кВ подстанции, а резервной зоной − присоединения Q _п.

Рисунок 5.1. Расчетная схема выбора уставок МТЗ на элементах ГПП

Ток срабатывания МТЗ выбирается по трем условиям:

1. Несрабатывание защиты при сверхтоках после аварийных перегрузок, т.е. после отключения КЗ на предыдущем элементе (рисунок 5.2). По этому условию ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению:

(5.1)

где К _н – коэффициент надежности несрабатывания защиты, учитывающий погрешность и необходимый запас;

К _в – коэффициент возврата максимальных реле тока;

К _сзп – коэффициент самозапуска, отражающий увеличение рабочего тока I _раб._max за счет одновременного пуска электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время короткого замыкания.

Рисунок 5.2. Расчетная схема для выбора уставок токовых защит отходящей линии

Для цифровых реле коэффициенты К _н и К _в соответственно равны 1,1-1,2 и 0,95-0.96. Для электромеханических реле типа РТ-40 или РТ-80 К _н = 1,2, а К _в = 0,8.

Для бытовой нагрузки К _сзп = 1,2-1,3. Для промышленной нагрузки с большой долей (более 50 %) электродвигателей 0,4 кВ принимается К _сзп = 1,8-2,5.

Максимальное значение рабочего тока защищаемого элемента I _раб._max определяется с учетом его допустимой перегрузки. Например, для трансформаторов с первичным напряжением 6 (10) кВ мощностью до 630 кВ×А допускается перегрузка до 1,6 − 1,8 номинального тока, для трансформаторов 110 кВ до 1,4 − 1,6.

2.Согласование чувствительности защит последующего и предыдущего элементов: по условию согласования чувствительности защит последующего (защищаемого) и предыдущего элементов ток срабатывания последующей защиты выбирается по выражению:

(5.2)

где К _н.с – коэффициент надежности согласования, значение которого принимается в зависимости от типа токовых реле:

К _н.с = 1,1 для цифрового реле;

К _н.с = 1,2 для реле РТ-40, РТ-80;

I _{с.з.пред.} – наибольшее значение тока срабатывания максимальных токовых защит предыдущих элементов, с которыми производятся согласования;

– арифметическая сумма значений рабочих токов нагрузки всех предыдущих элементов, за исключением того элемента, с защитой которого производится согласование.

За расчетный ток срабатывания защиты принимается значение наибольшего тока, из условий 5.1 и 5.2.

3.Обеспечение достаточной чувствительности при КЗ в конце защищаемого элемента (основная зона) и в конце каждого из предыдущих элементов (зона дальнего резервирования).

Для выполнения этого условия необходимо знать значение токов КЗ в конце защищаемого элемента, например, I _к2 и в конце зоны резервирования I _к1. Определение коэффициентов чувствительности защиты, например, 3РЗ (рисунок 5.2) производится по выражениям:

(5.3)

где − коэффициенты чувствительности защиты соответственно в основной и резервной зонах;

− минимальные (обычно двухфазные) токи коротких замыканий.

Согласно ПУЭ должны выполняться требования:

После выполнения трех вышеназванных условий определяется ток срабатывания реле (вторичный) , который устанавливается на реле. Значение этого тока в общем случае рассчитывается по выражению:

(5.4)

где − ток срабатывания защиты (первичный);

− коэффициент трансформации трансформаторов тока;

− коэффициент схемы соединения трансформаторов тока и реле; при применении схемы полной или неполной звезды .

Таким образом, уставка по току МТЗ предыдущего элемента должна всегда быть больше уставки МТЗ последующего элемента, что частично обеспечивает так называемую токовую селективность, имея в виду разную кратность токов в рассматриваемых реле. Однако, этого недостаточно для выполнения полной селективности защит.

При отсутствии электродвигателей 6 (10) кВ, подключенных к шинам подстанции в качестве значения I _раб._max можно принять:

для МТЗ Q _с I _раб._max = 0,7 ×I _ном.тр; для МТЗ Q _в I _раб._max = 1,4 ×I _ном.тр,

где I _ном.тр – номинальный ток трансформатора стороны НН.

Значение тока срабатывания МТЗ трансформатора (Q _т) должно быть больше, чем уставка МТЗ ввода Q _в из условия (5.2).

Проверка чувствительности МТЗ Q _с и Q _в производится по выражениям (5.3), где в качестве значения тока КЗ основной зоны принимается ток (рисунок 5.2) и тока КЗ в зоне резервирования − , т.е. тока КЗ в конце самой длинной линии присоединения.

Часто чувствительность МТЗ оказывается недостаточной за счет больших токов нагрузки. В этом случае применяют МТЗ с пуском по минимальному напряжению, тогда в выражении (5.2) пусковой ток ЭД не учитывают, а в выражении (5.1) коэффициент К _с.з.п принимают равным единице. Значение напряжения срабатывания пускового органа минимального напряжения принимают U _с.з = 0,6∙ U _ном Чувствительность пускового органа проверяется по условию:

, (5.5)

где Z_к – сопротивление кабельной (воздушной) линии наиболее протяженного присоединения.

Следует отметить, что чувствительность МТЗ трансформатора проверяется только при КЗ на шинах 6 (10) кВ, однако, при этом необходимо учитывать схему соединения трансформаторов тока (ТТ), установленных на стороне высшего напряжения и группу соединения обмоток трансформатора. Например, если ТТ соединены в треугольник, а группа трансформатора , то чувствительность МТЗ проверяется по формуле:

, (5.6)

где − приведенный к стороне высшего напряжения трехфазный минимальный ток при КЗ на выводах низкого напряжения.

Коэффициент чувствительности защиты должен быть К_ч ≥ 1,2 при условии, что на вводе 6 (10) кВ стороны НН трансформатора установлена своя максимальная токовая защита и ее К_ч ≥ 1,5. В последнем случае МТЗ трансформатора выполняется с двумя выдержками времени, с меньшей из них отключается ввод НН, а с большей – трансформатор.

Выбор времени срабатывания МТЗ производится в предположении, что все рассматриваемые защиты применяются с независимыми от тока выдержками времени. Поэтому исходной точкой для расчета выдержки времени МТЗ секционного выключателя является то присоединение Q _п, у которого МТЗ имеет наибольшую выдержку времени. Ступень селективности принимают D t = 0,2-0,3с.

Задача 5.1. Выбрать уставки максимальных токовых цифровых защит на выключателях СВ- Q _с, ввода 6 кВ – Q _ви трансформатора – Q _тГПП (рисунок 5.1), если известны: токи коротких замыканий на шинах 6 кВ ; , ток КЗ в конце самого протяженного присоединения , на выключателе Q _п присоединения установлена МТЗ с уставками по току I _с.з.п. = 400 А и по времени t_с.з.п. = 0,4 c с независимой характеристикой срабатывания, трансформаторы Т1 и Т2 мощностью по S ₁_p = 16 МВ×А имеют регуляторы РПН с DU_рпн = ±16 %, характер нагрузки общепромышленный, высоковольтных электродвигателей, подключенных к шинам ГПП, не имеется.

Решение.

1. Распределение нагрузки по секциям шин 6 кВ неизвестно, поэтому для двухтрансформаторной подстанции принимается максимальный ток нагрузки каждой секции, равным 0,7 номинального тока трансформатора.