Проектирование дифференциальной защиты трансформатора

Защита от перегрузки по существу является максимальной токовой защитой и должна срабатывать когда ток трансформатора превысит номинальное значение.

Защита от перегрузки выполняется  с выдержкой времени, т.к. перегрузка может самоустраниться. Данная защита действует на сигнал или отключение.

Исходные данные для расчета:

– номинальный ток стороны  ВН: ;

– коэффициент трансформации  трансформаторов тока:

– ток КЗ в минимальном  режиме работы:;

– коэффициент надёжности:;

– коэффициент возврата:;

– коэффициент схемы:_;

– максимальное время срабатывания МТЗ: t_{МТЗ max} = 3 с.

 

Находим ток срабатывания защиты по формуле:

 

Находим ток срабатывания реле:

 

Определим время срабатывания защиты в с по следующей формуле:

 

 

 

2.5. Газовая защита трансформатора

Цель – выбор газового реле для защиты трансформатора от замыкания между витками обмоток при опасном понижении уровня масла в баке.

Газовая защита устанавливается  на трансформаторах, автотрансформаторах  и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители.

Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000—4000 кВА, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более. [1]

Защита получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформаторов. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей, что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель 2, который является самой высокой частью трансформатора. При интенсивном газообразовании, возникающем при значительных повреждениях, газы создают сильное давление, под влиянием которого масло в кожухе трансформатора приходит в движение, перемещаясь в сторону расширителя.

Газовая защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, газовая защита действует на сигнал и на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора или автотрансформатора. [1]

Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых  реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные.

Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный  в маслопровод между баком трансформатора и расширителем. (рисунок 3)

Рисунок 6. Установка газового реле на трансформаторе:

1 — газовое реле; 2 —  расширительный бак;

Реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется кран для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а  также расположены зажимы для  подключения кабеля к контактам, находящимся внутри кожуха. У поплавковых  реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющих собой  полые металлические цилиндры (или  пластмассовые шарики). На поплавках  укреплены ртутные контакты, соединенные  с выводными зажимами на крышке реле.

Большое распространение  в последние годы получили реле Бухгольца (типа BF80/Q). Реле BF 80/Q (рисунок 7) имеет сигнальный и два отключающих элемента. Сигнальный элемент управляется шарообразным пластмассовым поплавком 1. Отключающий элемент, кроме такого же поплавка 3, содержит пластину 2, установленную поперек потока масла и маслогазовой смеси. Контактная система сигнального и отключающего элементов выполнена при помощи магнитоуправляемых герконов, замыкание которых происходит при воздействии на них постоянных магнитов, перемещаемых поплавками и поворотной пластиной.

Рисунок 7. Газовое реле BF 80/Q

В отключающем элементе постоянный магнит можно установить в одном  из трех положений, соответствующих  следующим уставкам скорости срабатывания: 0,65—1—1,5 м/с. Время срабатывания реле зависит от кратности действительной скорости потока масла по отношению к уставке. При кратности 1,25 время срабатывания не превышает 0,15 с; при кратности 1,5—не более 0,1 с. Реле снабжено устройством для ручного опробования работоспособности обоих элементов. Реле имеет кран для отбора проб газа. На трансформаторах для защиты устройства РПН от повреждений внутри его бака применяется газовое реле типа URF 25/10, называемое струйным. Эти реле имеют один отключающий элемент, реагирующим органом которого является поворотная пластина, установленная поперек потока маслогазовой смеси; как и у реле типа BF80/Q, поворотная пластина при срабатывании реле перемещает постоянный магнит, который переключает геркон. При срабатывании реле поворотная пластина фиксируется в сработавшем положении до возврата вручную. Это не дает возможности включить в работу трансформатор, отключившийся газовой защитой, до принятия необходимых мер и ручного возврата струйного реле. Для возврата отключающего элемента реле предусмотрено устройство, которое служит также и для опробования работоспособности реле.

3. Защита отходящей  линии от междуфазных КЗ.

 

Цель расчета: рассчитать защиту линии от междуфазных КЗ, найти уставки токовой отсечки, токовой отсечки с выдержкой времени, МТЗ.

Для расчета защиты от междуфазных  КЗ применим двух ступенчатую комбинированную токовую защиту. Такая защита применяется для наилучшего использования достоинств токовых защит и для компенсации из недостатков, что обеспечивается их совместным действием. в данном случае токовая отсечка будет основной, а МТЗ будет ее резервировать.

Защита будет из двух составляющих: токовой отсечки, и МТЗ.

Исходные данные для расчета:

– номинальное напряжение системы: U_С= 10,5 кВ;

– эквивалентное сопротивление системы:;

– коэффициент надёжности:;

– коэффициент схемы:_;

Расчет производится по методике [4].

Схема замещения представлена на рисунке 8.

Рисунок 8. Эквивалентная  схема замещения.

Приведём ток к низшей стороне:

                         (3.1) 

Найдём сопротивление  системы:

                                     (3.2) 

Находим сопротивление линии  по формуле:

(3.3)

 

Определяем ток в точке  К₁ по следующей формуле:

 

Определяем ток в точке  К₂ по следующей формуле:

 

1-я ступень: Токовая  отсечка без выдержки времени.

Определяем ток срабатывания защиты по следующей формуле:

 

Производим проверку чувствительности защиты в минимальном режиме работы питающей системы:

 

Определяем ток срабатывания реле по следующей формуле:

 

Время срабатывания защиты в секундах равняется 

 

2-я ступень: МТЗ.

Найдём номинальный ток  стороны НН:

 

 Определим максимальный рабочий ток:

                                          

Находим ток срабатывания защиты:

 

Ток срабатывания реле:

 

Для определения чувствительности необходимо найти ток, протекающий  в реле при двухфазном КЗ в минимальном  режиме работы:

 

Выполним проверку чувствительности защиты:

 

Условие обеспечения чувствительности выполняется: Таким образом, защита выбрана верно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В курсовом проекте были рассчитаны значения токов КЗ в минимальном режиме и максимальном, для выбора и проверки защитной аппаратуры.

Рассчитана защита силового трансформатора подстанции на базе микропроцессорного устройства "Сириус-Т". Спроектирована дифференциальная защита, максимальная токовая защита, защита от перегрузки и газовая защита. Выбраны трансформаторы тока и схемы их соединений.

Так же рассчитана защита отходящей  линии 10 кВ от междуфазных КЗ. Защита двух ступенчатая, основанная на электромагнитных токовых реле.

Все разработанные защиты возможно применять на ПС, так как  они соответствуют всем требованиям  чувствительности,  селективности, надежности и быстродействия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников

 

1.Правила устройство электроустановок [текст]:7-е издание. М.:Госэнергонадзор, 2003. - 278 с.

2. ЗАО «РАДИУС Автоматика»,  Рекомендации по выбору уставок  устройств защиты трансформаторов  «Сириус-Т» и «Сириус-Т3».

3. С.С.  Ананичева, А.Л. Мызин, С.Н. Шелюг,  Справочные материалы для курсового  и дипломного проектирования, часть  1 Электроэнергетические системы  и сети, Екатеринбург 2005, 53стр.

4. Шабад М.А.  Расчеты релейной защиты и  автоматики распределительных сетей  [текст]: 3-е издание. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 298 с.

5. Электротехнический справочник. Том 3, 2009 г. Алиев И.И.