Защита силовых трансформаторов ГПП

Согласно ПУЭ для двухобмоточных трансформаторов мощностью более 6300 кВА рекомендуются следующие виды защит: продольная дифференциальная токовая, газовая, максимальная токовая от сверхтоков и от перегрузки, защита от замыканий на землю.

Продольная дифференциальная токовая защита

В настоящее время продольные дифференциальные токовые защиты выполняются с помощью реле тока, обладающих улучшенной отстройкой от бросков намагничивающего тока, переходных и установившихся токов небаланса.

Используем для защиты электромеханические реле с торможением типа ДЗТ-11.

Для данной системы электроснабжения, сопротивление питающей системы для максимального и минимального режимов одинаково. Сопротивления трансформаторов указаны для крайних, реально возможных отклонений регулятора РПН.

В сторону уменьшения напряжения регулируемой обмотки:

кВ. (7.1)

Тогда

Ом. (7.2)

В сторону увеличения напряжения обмотки: полагаем, что РПН в положении, соответствующем максимально допустимому напряжению 125,35 кВ

Тогда

Ом.

Максимально возможный ток внешнего к.з., проходящий через защищаемый трансформатор, определяется при трехфазном к.з. на шинах 10,5 кВ.

кА (7.3)

Минимально возможный ток внешнего к.з. соответствует двухфазному к.з. на шинах 6,3 кВ.

кА

- Определяем первичные токи для всех сторон трансформатора

Первичные токи для обеих сторон трансформатора определяем по формуле:

(7.4)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора

U_ном – номинальное напряжение на сторонах трансформатора

Ток на стороне ВН (U_ном=115 кВ)

 

А.

Ток на стороне НН (U_ном=10,5 кВ)

А.

- Выбираем трансформаторы тока и рассчитываем коэффициенты трансформации.

Вторичные обмотки трансформаторов тока на стороне ВН соединены в треугольник, а на стороне НН – в неполную звезду. В дифференциальной цепи устанавливаются два реле ДЗТ-11.

Коэффициенты трансформации определяем по формуле:

(7.5)

где I_номТА=5А – номинальный вторичный ток трансформатора тока

к_сх = 1 – для схемы соединений обмоток трансформатора тока в звезду

к_сх = √3 – для схемы соединений обмоток в треугольник

 

Коэффициент трансформации на стороне ВН:

Округляем до стандартного значения и выбираем трансформатор тока с

коэффициентом трансформации равным 150/5

 

Коэффициент трансформации на стороне НН:

 

Округляем до стандартного значения и выбираем трансформатор тока с

коэффициентом трансформации 1000/5

 

- Рассчитываем вторичные токи в плечах защиты:

 

(7.6)

Ток на стороне ВН

А

Ток на стороне НН

А

Таблица 7.1

Исходные данные и выбор трансформаторов тока

Параметры	Обозначения и метод определения	Числовые значения
115кВ	10,5 кВ
Max значение тока в обмотках при внешнем 3-фазном к.з., А			-
Min значение тока в обмотках при внешнем 2-фазном к.з., А			-
Первичный ток на сторонах, соот- ветствующий ном.мощности, А		80,33
Схема соединений вторичных об- моток трансформатора тока		Δ	Y
Коэффициент схемы включения реле защиты		√3
Расчетный коэффициент транс- формации трансформатора тока
Принятый коэффициент транс- формации трансформатора тока
Вторичный ток в плечах защиты, соответ. ном. мощности тр-ра, А		4,64	4,4

 

- Определяем ток срабатывания реле для основной стороны

Выберем сторону, к трансформаторам тока которой следует подключить тормозную обмотку реле ДЗТ-11. Для двухобмоточных понижающих трансформаторов это сторона НН.

Использование тормозной обмотки дает возможность не отстраивать защиту от токов небаланса при внешних к.з. И минимальное значение тока срабатывания определяется только из условия отстройки от броска намагничивающего тока:

 

(7.7)

где к = 1,2-1,5

Iном =80,33 А – номинальный ток на стороне ВН

 

А.

Плечо трансформатора тока с большим вторичным током, принимается за основное и подключается к рабочей обмотке реле. В данном случае, это обмотки трансформатора тока на стороне ВН (так как 4,64˃4,4).

Определим ток срабатывания реле для основной стороны:

(7.8)

где к_сх =√3 - т.к. обмотка трансформатора тока соединена в звезду

 

А.

 

- Определяем необходимое число витков обмоток насыщающегося трансформатора реле ДЗТ-11.

Расчетное число витков рабочих обмоток насыщающегося трансформатора НТТ для основной стороны:

(7.9)

 

где F_с.р.=100 – МДС срабатывания реле ДЗТ-11

 

Округляем в меньшую сторону и принимаем W_осн.р =17витков.

Тогда ток срабатывания защиты, соответствующий принятому числу витков равен:

А. (7.10)

Определяем расчетное число витков для неосновной стороны НН. Ток в трансформаторе тока на стороне ВН меньше и необходимо применить уравнительные обмотки, чтобы соблюдался баланс:

(7.11)

Отсюда:

витков

Округлим до ближайшего значения – 18 витков.

Тогда в неосновное плечо надо включить дополнительно 18-17=1 виток уравнительной обмотки.

Определим первичный ток небаланса при терехфазном к.з. на стороне НН трансформатора, приведенный к расчетной стороне 115 кВ.

 

(7.12)

где к_а – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в токе

к.з.; для реле с НТТ - Ка=1

к_одн =1 – коэффициент однотипности трансформаторов тока;

ξ =0,1 – относительная величина полной погрешности транс-ра тока;

ΔU% =12% - значение половины суммарного диапазона регулирования

напряжения трансформатора

W_расч.=W_р+W_ур – расчетное число витков обмоток НТТ на неосновной

стороне

- максимальный ток внешнего к.з.

А.

Тогда расчетное число витков тормозной обмотки:

 

(7.13)

 

где к_отс =1,5 коэффициент отстройки;

А – первичный тормозной ток, определяемый внешним к.з.;

W – число витков обмотки НТТ на стороне, в плечо которой включена

тормозная обмотка, при этом учитывается расчетное число витков,

если это неосновная сторона; в данном случае W=17,47

tgα =0,75 крутизна тормозной характеристики реле ДЗТ-11

витков.

Округляем до ближайшего большего значения и принимаем W_т=8 витков

Результаты расчетов сводим в таблицу 7.2

Таблица 7.2