Испытание дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ-11 (стр. 4 )

, (2.14)

где и - соответственно первичный ток небаланса, определенный по (2.1), и первичный тормозной ток при КЗ, расчетном для выбора числа витков тормозной обмотки; - число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне, к которой присоединена тормозная обмотка, при этом учитывается фактическое число витков, если рассматриваемая сторона является основной и расчетное число витков, если рассматриваемая сторона является неосновной; - коэффициент отстройки, учитывающий ошибку реле и необходимый запас, принимают равным 1,5; может приниматься равным 0,75 (рис. 2.4).

2.3.8. Определяются коэффициенты чувствительности при металлических КЗ разных видов на выводах защищаемого трансформатора в расчетных по чувствительности режимах работы подстанции и питающей системы.

Для защиты понижающего двухобмоточного трансформатора с односторонним питанием коэффициент чувствительности можно определить по выражению

, (2.15)

где - минимальное значение периодической составляющей тока КЗ рассматриваемого вида (m) в защищаемой зоне, приведенного к стороне питания; - ток срабатывания защиты, приведенный к стороне питания; - коэффициент схемы, который определяется видом повреждения (m), схемой соединения трансформаторов тока защиты со стороны источника питания и схемой соединения обмоток защищаемого трансформатора; - то же, но симметричного режима.

В соответствии с ПУЭ требуется обеспечить наименьший примерно 2.

В том случае, когда имеется торможение (по тормозной обмотке протекает ток при КЗ в защищаемой зоне), коэффициент чувствительности вычисляется по выражению

, (2.16)

где - рабочая МДС НТТ реле при рассматриваемом металлическом КЗ; - МДС срабатывания реле в условиях, когда защита находится на грани срабатывания при рассматриваемом КЗ, но не металлическом, а через переходное сопротивление.

Рабочая МДС определяется по выражению

, (2.17)

где - число витков рабочей обмотки НТТ реле, используемого на стороне n; - ток, подводимый к рабочей обмотке НТТ реле с числом витков при рассматриваемом КЗ.

МДС срабатывания определяется по тормозной характеристике реле, соответствующей максимальному торможению (кривая I на рис. 2.4) следующим образом: определяется тормозная МДС НТТ реле как

, (2.18)

где - тормозной ток, подводимый к тормозной обмотке ( ) реле; на плоскость (рис.2.4) наносится точка, соответствующая , определенной по (2.17) и , определенной по (2.18) (точка А); проводится прямая, соединяющая эту точку с началом координат (прямая ОА на рис. 2.4) Рабочая МДС, которая соответствует точке пересечения этой прямой с тормозной характеристикой I (точка А΄ на рис. 2.4), и является МДС срабатывания .

3. Краткое описание стенда

Испытательный стенд состоит из вертикальной панели. Используемые в защите реле ДЗТ-11 расположены в верхней части панели и обозначены соответственно KW1, KW2 и KW3, первичные обмотки НТТ реле выведены на клеммы, расположенные рядом с реле; вторичные обмотки ТА также выведены на клеммы. Контакты реле защиты заведены на сигнальные лампы, расположенные рядом с реле. На лицевой стороне панели изображена мнемоническая схема трансформатора, выключателей, трансформаторов тока. Здесь же расположены ключи управления выключателями, кнопка контактора КЗ, ключи для набора различных видов КЗ в зоне защиты и за ее пределами. В нижней правой части стенда расположены автоматический выключатель сети переменного напряжения и клеммы напряжений трех фаз.

Максимальные токи короткого замыкания измеряются с помощью амперметров, включенных в фазу С трансформатора со стороны каждого источника питания.

4. Задание на работу

4.1. Рассчитать уставки защиты. Выставить расчетное число витков дифференциальной, уравнительной и тормозной обмоток НТТ реле. Принципиальная схема реле показана на рис. 4.1.

4.2. Нарисовать трехфазную схему дифференциальной защиты трансформатора с обозначением клемм обмоток трансформаторов тока и реле в соответствии с его схемой.

4.3. Проверить правильность собранной схемы путем снятия векторной диаграммы токов в плечах защиты в режиме внешнего трехфазного КЗ.

4.4. Определить токи в фазах защищаемого трансформатора и в реле при заданном преподавателем виде КЗ в зоне действия защиты и рассчитать коэффициент чувствительности.

4.5. Сделать выводы по проделанной работе.

5. Методические указания к выполнению работы

Расчет уставок защиты целесообразно провести в порядке, рекомендуемом в разделе 2.3. Заполните таблицу 1 и определите основную сторону защищаемого трансформатора. Коэффициент трансформации трансформаторов тока стороны высшего и низшего напряжений равны соответственно и . Максимальный сквозной ток КЗ найти путем расчета и сопоставления токов трехфазного КЗ, протекающих через трансформатор при КЗ в точках К1 и К4 (для понижающего трансформатора с односторонним питанием - только точка К4). Исходная схема для расчета токов КЗ приведена на рис. 5.1.

Защищаемый трансформатор характеризуется следующими параметрами: номинальная мощность 1 кВА, номинальное напряжение обмотки высшего напряжения при среднем положении регулятора напряжения 230 В. Номинальное напряжение обмотки низшего напряжения 40 В; = 0,16.

При расчете токов КЗ следует принять реально возможный диапазон регулирования напряжения трансформатора: от напряжения, соответствующего положению РПН на крайнем ответвлении - РО, до максимально допустимого рабочего напряжения сети , т. е. В, 252 В. При этом напряжение короткого замыкания трансформатора ( ) также изменяется , , сопротивления и на рис. 5.1 приведены к стороне 220 В. Сопротивления трансформатора и можно определить по выражениям

(5.1)

(5.2)

Ниже для примера приведены расчетные выражения для определения токов при трехфазном КЗ в К4

(5.3)

(5.4)

При необходимости эти токи можно привести к стороне низшего напряжения

(5.5)

(5.6)

Аналогично рассчитываются токи при КЗ в других точках. Ток при двухфазном КЗ определяется по выражению

.

Снятие векторной диаграммы токов плеч защиты производится с помощью вольтамперфазометра (ВАФа). Инструкция по работе с ним прилагается к прибору. Для определения коэффициента чувствительности по выражению (2.21) необходимо знать минимальные токи при КЗ в защищаемой зоне (точки К2 и К3). Рассчитайте эти токи в соответствии с п. 2.3.5. Сравните рассчитанные токи с токами, найденными путем замера с помощью амперметров, установленных в фазе С на обеих сторонах защищаемого трансформатора. Результаты расчета и замера должны быть примерно одинаковы.

Для определения коэффициента чувствительности по выражению (2.16) необходимо найти токи, протекающие в реле, при КЗ в защищаемой зоне. При несимметричных видах КЗ токи в реле разных фаз не одинаковы и их нахождение не всегда достаточно просто. При оценке чувствительности берут то реле, в котором протекает наибольший ток. На рис. 5.2 - 5.4 показаны токораспределения в цепях защиты при различных видах короткого замыкания. Разобравшись с указанными схемами, студент должен решить задачу нахождения токов в обмотках реле для заданного преподавателем вида и места КЗ.

6. Контрольные вопросы

6.1. Чем ограничивается зона действия продольной дифференциальной токовой защиты?

6.2. Каково назначение НТТ реле?

6.3. Что определяет нагрузку трансформатора тока в продольной дифференциальной защите? Как ее уменьшить?

6.4. Каким образом происходит отстройка дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ-11 от установившегося тока небаланса?

6.5. Какой минимальный ток срабатывания может иметь продольная дифференциальная защита выполненная:

а) на реле типа РНТ?

б) на реле без насыщающихся трансформаторов тока?

в) на реле типа ДЗТ-11?

6.6. Почему продольную дифференциальную защиту понижающих трансформаторов, как правило, выполняют двухрелейной, а повышающих - трехрелейной?

6.7. С какой целью снимают векторную диаграмму токов в плечах защиты?

6.8. Для чего при расчете уставок продольной дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ ток срабатывания защиты приводят к основной стороне?

6.9. Каков принцип действия реле типа ДЗТ-11?

6.10. Почему дифференциальная защита трансформатора с реле типа ДЗТ всегда имеет ток срабатывания больше номинального тока трансформатора?

6.11. Какими недостатками обладает дифференциальная защита, выполненная с реле типа ДЗТ?

Список рекомендуемой литературы

1. Федосеев защита электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1992.

2. , Ирлахман защита: конспект лекций. / Новосиб. электротехнич. институт. - Новосибирск, 1973. - Ч. 2.

3. Реле защиты. / и др. М.: Энергия, 1976.

4. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 - 500 кВ. Руководящие указания по релейной защите. М.: Энергоиздат, 1985. Вып. 13А и 13Б.

5. , , Щеглов защиты: Методические указания к лабораторным работам. / Новосиб. электротехн. ин-т. - 1987.