Расчет коэффициента чувствительности дифференциальной

   защиты с реле РНТ-565.

 

   Правильность расчета дифференциальной защиты проверяется путем определения коэффициента чувствительности при металлическом двухфазном КЗ на вторичной стороне трансформатора:

 

                     , где                              (2.2.14)

 

 - рабочая МДС при двухфазном КЗ на вторичной стороне силового трансформатора;

 - МДС срабатывания реле, равная (100±5)А;

 - ток в обмотке реле при двухфазном КЗ;

 - число витков рабочей обмотки, по которым протекает ток    .

 

   В выражении (2.2.14) неизвестным является . Ток  определяется по расчетному минимальному току двухфазного КЗ на вторичной стороне трансформатора. Для различных схем соединения обмоток ТТ и реле формулы для определения тока  различны и сведены в таблицу 2.2.2.

 

   Для определения минимального тока трехфазного КЗ на стороне ВН следует воспользоваться выражением:

 

              ,  где              (2.2.15)

                                                                           

, но не более наибольшего допустимого напряжения сети;

 - сопротивление системы в минимальном режиме работы;

 - максимальное сопротивление трансформатора, определяемое выражением:

                  , где                       (2.2.16)

 

 - максимальное напряжение КЗ трансформатора в процентах.

 

   Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты силового трансформатора k_ч согласно требованию ПУЭ должен быть не менее 2. Допускается в отдельных случаях снижение k_ч до 1,5. Если расчетный k_ч окажется меньше 2, то следует заменить защиту с реле РНТ на защиту с реле ДЗТ.

 

 

Таблица 2.2.2

А В С 1 2 3 Схема выполнения максимальной токовой защиты	Коэффициент схемы при симметричном режиме	Токи в реле при двухфазном КЗ
		В месте установки защиты или за тр-ом Y/Y – 0(12)	За трансформатором Y/Δ – 11
Полная звезда	1
А В С 1   2   Неполная звезда с двумя реле	1
А В С 1   2   3   Неполная звезда с тремя реле (третье реле включено в обратный провод)	1
А В С 1 2 3 Треугольник с тремя реле
А В С 1   2   Треугольник с двумя реле
Схема включения одного реле на разность токов двух фаз  А и С А В С			Схема не применяется
	где  - ток трехфазного КЗ, приведенный к напряжению той питающей стороны, где установлена защита.

Пример расчета дифференциальной защиты с реле

    РНТ-565 силового понижающего трансформатора.

 

Исходные данные:

номинальная мощность трансформатора S_ТР = 16 МВ·А;

номинальные напряжения U_ном.ВН = 115 кВ, U_ном.НН = 11кВ;

диапазон регулирования напряжения Δ U = ±10%;

напряжения короткого замыкания u_к.мин = 9,8%, u_к.макс = 11,71%;

соединение обмоток по схеме Y/Δ – 11;

сопротивление системы в максимальном режиме X_с.макс = 24 Ом;

сопротивление системы в минимальном режиме X_с.мин = 26 Ом;

схема включения обмоток РНТ-565 – по рисунку 1.1, б.

 

~

Y

Δ

K1

K2

110 кВ

6,6 кВ

16 МВ·А

 

 

Рис. 2.2.2.  Расчетная схема к примеру.

 

1. Определим минимальное и максимальное сопротивление трансформатора  и

              

 Ом;

 

 

          Ом.                                                                                                                            

2. Определим максимальный и минимальный токи, проходящие через защищаемый трансформатор на первичной стороне при КЗ между тремя фазами на шинах НН

    А;

 

    А.

 

3. Определим номинальные токи защищаемого трансформатора на сторонах высокого и низкого напряжений

 

    А;

       

    А.

 

4. Выбираем коэффициенты трансформации трансформаторов тока:

 

   - на высокой стороне = 150/5;

 

   - на низкой стороне = 2000/5.

 

5. Определяем вторичные номинальные токи в плечах защиты:

       

- на высокой стороне  А;

 

   - на низкой стороне   А.

В качестве основного плеча защиты выбираем сторону с большим вторичным током (4,64 А), т.е. плечо на стороне ВН.

6. Определим первичный расчетный ток небаланса , приведенный к регулируемой стороне ВН, без учета составляющей :

А.

 

7. Определим ток срабатывания защиты:

 

   - по условию отстройки от тока небаланса (формула (2.2.2))

       

           А;

 

   - по условию отстройки от броска намагничивающего тока (формула (2.2.3))

­

           А

 

За расчетный ток срабатывания защиты принимаем наибольший, т.е.

= 185 А

 

8. Определим ток срабатывания реле на основной стороне (выражение (2.2.8)):

 

              А.

 

9. Производится предварительная проверка чувствительности защиты. Расчетным по чувствительности является КЗ между двумя фазами на стороне низкого напряжения в точке К2 (рисунок 2.2.2) в минимальном режиме работы питающей системы. При этом ток через реле определяется в соответствии с таблицей 2.2.2:

 

              А.

 

Предварительное значение коэффициента чувствительности можно определить из выражения:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

                                                                                   

Полученный коэффициент чувствительности больше требуемого согласно ПУЭ.

 

10. Определим число витков основной обмотки НТТ (выражение (2.2.11)):

 

                     .

 

Примем целое число витков = 9.

 

11. Число витков неосновной обмотки НТТ определим из условия баланса МДС в нормальном режиме в соответствии с выражением (2.2.12):

 

  

Примем ближайшее целое число витков = 12.

 

12. Определим составляющую тока небаланса , обусловленную неточностью установки на НТТ расчетных чисел витков:

 

     

 

13. Уточним первичный расчетный ток небаланса с учетом составляющей :

 

  

 

По полученному значению  производим уточняющий расчет тока срабатывания защиты , тока срабатывания реле , числа витков основной обмотки НТТ , числа витков неосновной обмотки НТТ .

 

14. А.

 

15.  А.

 

16.

   Примем уточненное число витков основной стороны =9.

 

17.

   Примем уточненное число витков неосновной стороны =12.

 

18. С помощью коммутатора рабочей обмотки W_р, подключенной к ТТ основной стороны, следует набрать число витков W_осн =9 (рисунок 2.2.1,б).

На коммутаторе уравнительной обмотки W_ур2 необходимо набрать три витка, тогда вторичный ток неосновной стороны будет обтекать три витка уравнительной обмотки и девять витков рабочей.

 

19. Проверим чувствительность дифференциальной защиты, воспользовавшись выражением (2.2.14):

 

      >2.

 

Поскольку коэффициент чувствительности защиты k _ч =2,3>2, то рассчитанная дифференциальная защита силового понижающего трансформатора с реле РНТ-565 удовлетворяет требованию ПУЭ по чувствительности.

 

Задача 2.3

   Для дистанционной защиты полного сопротивления от междуфазных КЗ со ступенчатым временем срабатывания, установленной на линии W1 (рисунок 2.3.1), определить уставки срабатывания первой, второй и третьей зон, времена срабатывания этих зон и графически представить характеристики согласования защит I, II и III зон. Параметры линий W₁, W₂, силового трансформатора Т, источников питания G₁, G₂, номинального напряжения линии и максимального рабочего тока на участке W₁ приведены в таблице 2.3.1.

 

Исходные данные:

 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления    

срабатывания I зоны за счет погрешностей трансформатора напряжения     и дистанционного органа;

 - коэффициент, учитывающий уменьшение сопротивления срабатывания I зоны за счет погрешности трансформатора тока;

 Ом/км – удельное полное сопротивление прямой последовательности;

 с – ступень селективности;

 - коэффициент надежности;

 - коэффициент возврата реле;

 - коэффициент самозапуска нагрузки;

 - угол полного сопротивления линии;

 - угол сдвига фаз между напряжением и током в нагрузочном режиме.

AK1

AK2

Q1

Q2

G1

Q3

W1

W2

G2

А

Б

В

Г

T

 

 

Рис. 2.3.1. Схема участка сети с трехступенчатой дистанционной защитой.

Таблица 2.3.1

№ варианта	Uс.ном,   кВ	L1,   км	L2, км	X1А макс, Ом	X1Б мин, Ом	Uк мин, %	ΔU,  %	Sтр ном,   МВ∙А	Iраб макс, А
1, 16	110	60	50	10	30	8,7	16	10	280
2, 17	110	40	60	6	20	9,59	16	40	260
3, 18	220	50	45	15	25	11,6	12	32	500
4, 19	150	70	50	12	26	10,86	12	32	320
5, 20	220	30	60	12	28	11,3	12	100	500
6, 21	110	40	70	10	18	9,8	16	16	220
7, 22	110	55	80	8	24	10,5	16	125	200
8, 23	150	100	80	12	16	11,5	12	16	150
9, 24	110	90	40	18	24	9,84	16	25	200
10, 25	220	30	50	16	30	11,6	12	63	600
11, 26	110	60	40	14	15	9,76	16	80	220
12, 27	150	70	60	9	22	10,66	12	63	300
13, 28	110	50	50	7	20	9,77	16	32	280
14, 29	220	80	40	12	22	11,6	12	100	400
15, 30	110	40	80	15	28	10,44	16	25	240

 

Условные обозначения величин в таблице 2.3.1:

 

U_{с ном} – номинальное напряжение сети; L₁ – длина линии W1; L₂ – длина линии W2; X_{1А макс} – сопротивление генератора G1 в максимальном режиме работы; X_{1Б мин} – сопротивление генератора G2 в минимальном режиме работы; u_{к мин}, % - минимальное напряжение короткого замыкания трансформатора; ΔU, % - диапазон регулирования напряжения устройством РПН; S_{тр ном} – номинальная мощность трансформатора; I_{раб макс} - максимальный ток нагрузки.