Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения. часть II (стр. 6 )

4. Расчетные числа витков для других сторон трансформатора определяются по (1.13):

для стороны 220 кВ , принимается ;

для стороны 35 кВ , принимается .

5. Уточненный ток срабатывания защиты с учетом погрешности выравнивания находится по выражениям (1.2) – (1.6):

где .

Расчет первичных и вторичных токов сторон трансформатора представлен в табл.2.1.

Таблица 2.1

Расчет первичных и вторичных токов трансформатора.

Обозначение параметров	I-ВН-230 кВ	II-СН-38,5 кВ	III-НН-11 кВ
, А
	4000/5	2000/5	4000/5
Схема соединения ТТ	треугольник	треугольник	звезда
, А

6. Уточненный расчетный ток срабатывания реле определяется по (1.11)

.

Поскольку уточненный расчетный ток срабатывания реле (7 А) меньше фактического (7,14 А), то выбор рабочих витков закончен.

7. Расчетный ток небаланса защиты при КЗ на стороне СН, где пре-

дусмотрено торможение, с учетом погрешности выравнивания находится по выражениям (1.3) – (1.6):

где .

8. Число витков тормозной обмотки находится по выражению (1.15)

.

Таким образом, к установке на реле принимаются следующие витки:

, , и .

9. Чувствительность защиты определяется приближенно по первичным токам при расчетном КЗ на стороне НН для случаев минимального и нормального регулирования трансформатора

и

где – фактический ток срабатывания защиты, определяется из выражения (1.11) по .

Поскольку коэффициент чувствительности защиты при нормальном регулировании напряжения практически соответствует нормируемому, а при минимальном регулировании достаточно высок, то защита с реле ДЗТ-11 рекомендуется к установке. Заметим, что включение тормозной обмотки на сумму вторичных токов сторон СН и НН позволяет выбрать ток срабатывания по условию 3 а) и обеспечить во всех режимах. Уточнение числа витков реле предлагается произвести самостоятельно.

2.3. Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным

пуском по напряжению

В соответствии с п. 1.3.1 подп. 1 для трехобмоточных трансформаторов с односторонним питанием в качестве резервной защиты рекомендуется установка на стороне питания МТЗ с пуском или без пуска по напряжению.

1. Первоначально определяется ток срабатывания МТЗ без пуска по напряжению в соответствии с выражением (1.56):

2. Чувствительность защиты проверим по (1.57) при КЗ на шинах СН и НН в минимальных расчетных режимах (см. п. 2.1)

и .

Поскольку чувствительность МТЗ без пуска по напряжению оказывается недостаточной, применим блокировку по напряжению со сторон СН и НН трансформатора. В этом случае ток срабатывания защиты, определенный по уравнению (1.59), равен

а чувствительность защиты в тех же расчетных точках составит:

и .

3. Напряжение срабатывания органа блокировки при симметричных КЗ определим приближенно по выражению (1.61)

4. Напряжение срабатывания органа блокировки при несимметричных КЗ определяется по (1.62)

5. Чувствительность блокирующих органов проверяется при КЗ на приемных сторонах трансформатора, куда и подключены блокирующие реле, т. е. , а

Тогда

Поскольку при КЗ на приемных сторонах трансформатора , то дифференциальные защиты шин на этих сторонах можно не устанавливать.

6. Ток срабатывания защиты от симметричной перегрузки, действующей на сигнал, определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена защита, по выражению

7. Выдержки времени МТЗ согласуются с выдержками времени защит линий на сторонах СН и НН.

2.4. Защита автотрансформатора понижающей подстанции

2.4.1. Исходные данные к расчету защит

; ; .

1. Требуется рассчитать релейную защиту автотрансформатора типа АТДЦТН-125000/220/110, имеющего РПН на стороне СН в пределах ±12 % номинального напряжения; питание одностороннее – со стороны высшего напряжения, сопротивления системы прямой и нулевой последовательности для максимального и минимального режимов, приведенные к на стороне ВН подстанции, равны соответственно .

На подстанции установлены два одинаковых автотрансформатора. Питание подстанции осуществляется от двух источников по четырем одноцепным линиям 150, 120, 100 и 80 км. На стороне 110 кВ питание потребителей осуществляется по четырем радиальным линиям длиной 60, 70, 80 и 90 км.

2. При составлении схем замещения для расчета дифференциальной защиты рассматривается режим раздельной работы автотрансформатора (рис. 2.2, а). Сопротивления обмоток автотрансформатора (в зависимости от положения переключателя РПН) определяются для минимального, среднего и максимального значений регулируемого напряжения. Предварительно из [4, 3, табл. П1.1] выбираются соответствующие напряжения данного типа автотрансформатора:

; ; ; ;

; ; ,

по которым находятся напряжения соответствующих обмоток в зависимости от положения переключателя РПН:

;

Результаты расчетов для других положений переключателя РПН и соответствующие им сопротивления приведены в табл. 2.2

Таблица 2.2

Напряжения короткого замыкания и сопротивления обмоток

автотрансформатора мощностью 125 МВА

Обмотки автотрансформатора	Положение РПН	Напряжение короткого замыкания обмотки, %	Сопротивление обмотки, приведенное к Uср. ном = 230 кВ
Высшего напряжения	мин	14,8	62,6
сред	11,5	48,6
макс	8,85	37,4
Среднего напряжения	мин	4,1	17,3
сред	-0,5	-2,1
макс	-2,6	-11,0
Низшего напряжения	мин	16,2	68,5
сред	19,5	82,5
макс	22,15	93,7

Примечание. С целью упрощения расчетов сопротивления обмотки среднего напряжения во всех положениях РПН принимается равным нулю.

3. Определяются расчетные токи коротких замыканий для выбора уставок и проверки чувствительности защиты.

Ток трехфазного КЗ на шинах среднего напряжения (точка К1, рис. 2.2) в максимальном режиме

Ток трехфазного КЗ на шинах низкого напряжения в максимальном режиме (точка К2, рис. 2.2, б)

Двухфазное КЗ на шинах низкого напряжения в минимальном режиме работы системы в крайних положениях (+РО, - РО) переключателя РПН (точка К4, рис. 2.2, б)

Двухфазное КЗ на шинах среднего напряжения в минимальном режиме работы системы и крайних положениях (+РО, - РО) переключателя РПН (точка К3, рис. 2.2, б)

Однофазное КЗ на шинах среднего напряжения в минимальном режиме работы системы и крайних положениях (+РО, - РО) переключателя РПН (точка К3, рис. 2.2, б, в)

где

где

2.4.2. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты

Расчет выполняется для реле ДЗТ-21 в соответствии с методикой п. 1.2.2 [3].

1. Определяются расчетные первичные и вторичные номинальные токи для всех сторон защищаемого автотрансформатора, соответствующие его проходной мощности (табл. 2.3).

2. Производится выбор параметров выравнивающих автотрансформаторов (), трансреактора () и промежуточных ТТ () цепи торможения (табл. 2.4). За основную сторону принята сторона основного питания 220 кВ.

На рис. 2.3 приведена поясняющая схема включения токовых цепей дифференциальной защиты автотрансформатора, составленная по данным расчета табл. 2.4.

3. Определяется по (1.30) первичный тормозной ток, соответствующий началу торможения

где , – коэффициенты токораспределения, соответственно для сторон I, II в рассматриваемом режиме.

4. Определяется по (1.31), (1.32) ток небаланса в режиме, соответствующем началу торможения:

5. Определяется первичный минимальный ток срабатывания защиты (ее чувствительного органа) по следующим условиям:

отстройка по (1.34) от расчетного первичного тока небаланса в режиме, соответствующем началу торможения

отстройка по (1.35) от броска тока намагничивания

За расчетное принимается большее из полученных расчетных значений:

6. Определяется по (1.36) относительный минимальный ток срабатывания реле (его чувствительного органа) при отсутствии торможения. За расчетную принимается сторона СН

7. Определяется по (1.32), (1.37) максимальный расчетный ток небаланса при внешнем трехфазном КЗ на стороне среднего напряжения (точка К1, рис. 2.2)

8. Определяется по (1.38) коэффициент торможения защиты

где , , , – значения токов, полученных в табл. 2.4; – относительный вторичный ток начала торможения, поскольку торможение осуществляется только от групп ТТ на приемных сторонах.

9. Определяется по (1.39), (1.32) первичный ток срабатывания отсечки по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ на шинах 110 кВ:

где

10.  Определяется по (1.40) относительный расчетный ток срабатывания отсечки

.

Относительная уставка отсечки принимается равной 6, что соответствует току срабатывания отсечки .

11. Определяется по (1.41) коэффициент чувствительности защиты (ее чувствительного органа):

.

Расчет чувствительности защиты приведен в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Расчет чувствительности защиты в минимальном режиме

Вид и место КЗ в защищаемой зоне	При	При
КЗ между двумя фазами на стороне НН АТ
КЗ между двумя фазами на стороне СН АТ
КЗ на землю одной фазы на стороне СН АТ

2.4.3. Расчет минимальной токовой защиты обратной

последовательности на стороне ВН

1. Расчетным для выбора первичного тока срабатывания защиты является согласование с защитами линий сети СН по току обратной последовательности, эквивалентному уставкам срабатывания защит линий. Для принятых исходных данных расчетным является КЗ в конце наиболее короткой линии с уставкой срабатывания .

Ток обратной последовательности, протекающий через автотрансформатор, находится в условиях, когда защита с которой производится согласование, находится на грани срабатывания

где .

Ток срабатывания защиты автотрансформатора определяется по (1.67)

.

2. Определяется по (1.73) чувствительность защиты при двухфазном КЗ в расчетных режимах:

а) КЗ в конце наиболее длинной линии при параллельной работе автотрансформаторов на стороне СН:

где

б) КЗ на шинах СН при параллельной работе автотрансформаторов:

где

в) на шинах НН при раздельной работе в минимальном режиме

Защита обратной последовательности автотрансформатора обеспечивает резервирование основных защит автотрансформатора, но не обеспечивает дальнего резервирования в сети СН.

Выдержка времени защиты отстраивается от максимального времени действия II (III) ступеней резервных защит отходящих линий стороны СН. Защита действует последовательно (со ступенью селективности с) на деление шин СН, отключения (см. рис. 2.2) и всех выключателей автотрансформатора.

2.4.4. Расчет максимальной токовой защиты на стороне НН с

приставкой для действия при симметричных КЗ

Ток срабатывания отстраивается по (1.59) от минимального тока автотрансформатора:

Напряжение срабатывания блокирующего органа, включенное на междуфазное напряжение, определяется по (1.60):

.

Напряжение срабатывания блокирующего органа, включенного на напряжение обратной последовательности, определяется по (1.62)

Чувствительность защиты проверяется по (1.63), (1.64) и (1.65) при КЗ на шинах НН автотрансформатора в минимальном режиме:

а) для токового органа

б) для органа минимального напряжения

в) для органа напряжения обратной последовательности

Выдержки времени защиты отстраиваются от времени действия защит отходящих линий стороны НН.

Ток срабатывания сигнального органа

Выдержка времени сигнального органа отстраивается от максимального времени срабатывания резервных защит сети НН автотрансформатора.

2.4.5. Расчет дистанционных защит

1. Проверяется по (1.74) обеспечение чувствительности дистанционных защит линий ВН (со стороны питания) по условиям отстройки от КЗ на стороне СН автотрансформатора для предельного случая отключения двух линий на стороне ВН ()

Полученное сопротивление соответствует при максимальной расчетной длине линии , что меньше наибольшей длины линии стороны ВН. Следовательно, устанавливать дистанционную защиту автотрансформатора для согласования дистанционных защит сетей ВН и СН не требуется. Однако дистанционная защита автотрансформатора все же рекомендуется к установке на стороне ВН, поскольку МТЗ обратной последовательности автотрансформатора не обеспечивает дальнего резервирования линий стороны СН.

Установка двухступенчатой дистанционной защиты на стороне ВН автотрансформатора обеспечивает резервирование симметричных КЗ в автотрансформаторе и дальнее резервирование междуфазных повреждений отходящих линий стороны СН.

2. Уставка срабатывания первой ступени защиты выбирается аналогично (1.76), но с учетом установки защиты на стороне ВН