Расчёт уставок и выбор реле защит трансформатора.

Введение.

В работе электроустановок возможно возникновение ненормальных режимов и повреждение изоляции. Последствиями повреждений изоляции являются к.з. (короткие замыкания), которые опасны не только для того оборудования, где они возникают.

Во избежание повреждения оборудования и перерыва в энергоснабжении потребителей применяют специальные устройства – релейную защиту, которая обеспечивает быстрое автоматическое отключение повреждённого элемента электроустановки путём воздействия на отключающее устройство выключателя присоединения, где находится повреждённый элемент.

Трансформатор, являясь основным оборудованием подстанции, от исправности которого зависит электроснабжение потребителей, должен иметь защиты от внутренних повреждений, внешних к.з. и ненормальных режимов.

В связи с этим на понижающих трансформаторах тяговых подстанций переменного тока применяют следующие виды защит:

1. Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на межвитковое замыкание находящихся в трансформаторном масле обмоток, которые нагревают масло и вызывают деформацию его структуры с выделением газа. При медленном газообразовании подаётся предупредительный сигнал, а при бурном – отключение трансформатора.

2. Продольная дифференциальная защита – от к.з. в обмотках и на наружных выводах трансформатора. Зона действия защиты ограничена трансформаторами тока со стороны высокого (ВН), среднего (СН) и низкого (НН) напряжения трансформатора. Защита выполняется в трёхрелейном исполнении и действует без выдержки времени на отключение трансформатора со всех сторон.

3. Максимальные токовые защиты (МТЗ) – от внешних к.з. Для трёхобмоточного трансформатора тяговых подстанций переменного тока МТЗ выполняется следующим образом:

a) в трёхфазном трёхрелейном исполнении с выдержкой времени для защиты от к.з. на стороне 110 кВ трансформатора. Эта защита резервирует также продольную дифференциальную защиту. Защита действует на отключение трансформатора со всех сторон;

b) в двухфазном двухрелейном исполнении с выдержкой времени для защиты от к.з. на стороне 27,5 кВ трансформатора. Защита действует на отключение выключателя ввода 27,5 кВ и выступает в качестве резервной защиты фидеров контактной сети.

c) в двухфазном двухрелейном исполнении с выдержкой времени для защиты от к.з. на шинах районной обмотки трансформатора (38,5 кВ или 10 кВ). Защита действует на отключение секционного выключателя (СВ) шин районной нагрузки.

4. Максимальная токовая направленная защита (МТНЗ) – для устранения подпитки к.з. на ЛЭП внешнего электроснабжения со стороны тяговой обмотки трансформатора. Защита выполняется в трёхфазном трёхрелейном исполнении с использованием токовых реле в качестве пусковых органов и реле направления мощности. Защита действует с выдержки времени на отключение выключателей вводов контактной сети.

5. Максимальная токовая защита – для защиты от ненормальных режимов:

a) В однофазном однорелейном исполнении со стороны 110 кВ трансформатора для его защиты от перегрузки;

Защита действует на сигнал с выдержкой времени.

6. Защита блокировки отделителя обеспечивает отключение отделителя (ОД) в «бестоковую паузу» и выполняется в однофазном однорелейном исполнении с использованием трансформатора тока, устанавливаемого в цепи короткозамыкателя (КЗ).

Примечание. На основании Технической информации № ЦЭЗ-2 от 11.03.94 г. «Об ограничении применения отделителей с короткозамыкателями в устройствах электроснабжения» на вновь проектируемых или реконструируемых ОРУ-110 кВ вместо быстродействующих отделителей устанавливают масляные выключатели.

 

 

Исходные данные.

№	Исходные данные	Значение
	Тип, мощность и напряжение понижающего трансформатора на подстанции	ТДТНЭ 40000/110 115/27,5/6.6
	Мощность к.з. на шинах 110 кВ подстанции, МВА в режиме: максимума энергосистемы Sк.з. max минимума энергосистемы Sк.з. min
	Выдержка времени фидеров питающихся от шин 27,5 кВ, с	0,5
	Выдержка времени фидеров питающихся от шин районной обмотки трансформатора, с	0,7
	Ступень выдержки времени Dt, c	0,4
	Источник оперативного тока на тяговой подстанции – аккумуляторная батарея, U(В)

 

Расчётная часть.

Таблица уставок.

 

Результаты расчётов уставок защит и реле трансформатора, а также выбранные типы реле представим в виде сводной таблицы.

 

 

Защита	МТЗ-110	МТНЗ-110	МТЗ-35	МТЗ-27,5	Дифф.защита
Дифф.обмотка	Уравнительная 1	Уравнительная 2	Тормозная
Уставка срабатывания защиты		60,42	2371,2	9484,8
Уставка срабатывания реле тока	12,27	1,74	39,11	20,54
Тип реле тока	РТ 40 / 20	РТ 40 / 6	РТ 40 / 20	РТ 40 / 20
Уставка срабатывания блокировки по напряжению		Нет		7256,9
Уставка срабатывания реле напряжения	58,18	Нет	58,18	65,97
Тип реле напряжения	РН-54/160 Со стороны 27,5 кВ	Нет	РН-54/160	РН-54/160
Уставка срабатывания реле времени, с	2,0	Нет	0,9	1,1/1,5
Тип реле времени	РВ-124	Нет	РВ-124	РВ-124

 

 

Газовая защита.

Газовая защита трансформатора является двухступенчатой защитой. Первая ступень газовой защиты действует на сигнал, предупреждая оперативный персонал подстанции о ненормальном режиме работы трансформатора. Вторая ступень защиты действует на отключение трансформатора со всех сторон.

При срабатывании газовой защиты на сигнал замыкается контакт KSG 1.1 газового реле продавая тем самым напряжение на промежуточное реле KL1. Реле KL1 подаёт напряжение в схему общеподстанционной сигнализации (ОПС). Указательное реле (блинкер) KH1 сигнализирует о срабатывании газовой защиты на сигнал.

При срабатывании газовой защиты на отключение замыкается контакт KSG 1.2 газового реле продавая тем самым напряжение на промежуточное реле KL2. Реле KL2 является выходным реле защит трансформатора. Оно своими контактами подаёт напряжение на отключающие катушки выключателей со всех сторон трансформатора. Указательное реле КН2 сигнализирует о срабатывании второй ступени газовой защиты.

Дифференциальная защита.

Дифференциальная токовая защита трансформатора выполнена в виде одного комплекта (реле KAW1, KAW2, KAW3) с использование реле с торможением типа ДЗТ-11 и с включением тормозной обмотки на сумму токов сторон среднего и низшего напряжения (см. Графическая часть, лист 1).

При срабатывании любого из реле KAW1, KAW2 или KAW3 (см. Графическая часть, лист 2) подаётся питание на выходное реле KL2, которое своими контактами подаёт питание на соленоиды отключения выключателей вводов со всех сторон трансформатора. Защиту можно вывести из работы, если вывести накладку SX2. О срабатывание защиты сигнализирует указательное реле КН4.

Графическая часть.

Графическая часть курсового проекта:

1. Структурная схема защит трансформатора.
2. Принципиальная электрическая схема защит трансформатора в трёхфазном начертании.
3. Схема оперативных цепей защит.

 

 

Литература:

1. Гринберг-Басин М.М. Тяговые подстанции. Пособие по дипломному проектированию. –М.: Транспорт, 1986.
2. Гатальский Г.И., Герман Л.А. Релейная защита. Задание на курсовой проект с методическими указаниями. –М.: РГОТУПС, 1997.
3. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-150 кВ. Схемы. –М.: Энергоатомиздат, 1985.
4. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-150 кВ. Расчёты. –М.: Энергоатомиздат, 1985.
5. Герасимов В.Г. и др. Электротехнический справочник. В трёх томах. Том 3. Книга 1. –М.: Энергоатомиздат, 1988.
6. Авербух А.М. Релейная защита в задачах с решениями и примерами. –Л.: Энергия, 1975.
7. Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог. –М.: Транспорт, 1981.
8. Фигурнов Е.П. Релейная защита систем электроснабжения. Выпуск 4. Примеры расчётов. Учебное пособие –Р/Д.: РИИЖТ, 1983.
9. Прохорский АА. Тяговые и трансформаторные подстанции. –М.: Транспорт, 1978.

 

 

ЧЕРВЯКОВ В.А. 20.01.17

 

Введение.

В работе электроустановок возможно возникновение ненормальных режимов и повреждение изоляции. Последствиями повреждений изоляции являются к.з. (короткие замыкания), которые опасны не только для того оборудования, где они возникают.

Во избежание повреждения оборудования и перерыва в энергоснабжении потребителей применяют специальные устройства – релейную защиту, которая обеспечивает быстрое автоматическое отключение повреждённого элемента электроустановки путём воздействия на отключающее устройство выключателя присоединения, где находится повреждённый элемент.

Трансформатор, являясь основным оборудованием подстанции, от исправности которого зависит электроснабжение потребителей, должен иметь защиты от внутренних повреждений, внешних к.з. и ненормальных режимов.

В связи с этим на понижающих трансформаторах тяговых подстанций переменного тока применяют следующие виды защит:

1. Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на межвитковое замыкание находящихся в трансформаторном масле обмоток, которые нагревают масло и вызывают деформацию его структуры с выделением газа. При медленном газообразовании подаётся предупредительный сигнал, а при бурном – отключение трансформатора.

2. Продольная дифференциальная защита – от к.з. в обмотках и на наружных выводах трансформатора. Зона действия защиты ограничена трансформаторами тока со стороны высокого (ВН), среднего (СН) и низкого (НН) напряжения трансформатора. Защита выполняется в трёхрелейном исполнении и действует без выдержки времени на отключение трансформатора со всех сторон.

3. Максимальные токовые защиты (МТЗ) – от внешних к.з. Для трёхобмоточного трансформатора тяговых подстанций переменного тока МТЗ выполняется следующим образом:

a) в трёхфазном трёхрелейном исполнении с выдержкой времени для защиты от к.з. на стороне 110 кВ трансформатора. Эта защита резервирует также продольную дифференциальную защиту. Защита действует на отключение трансформатора со всех сторон;

b) в двухфазном двухрелейном исполнении с выдержкой времени для защиты от к.з. на стороне 27,5 кВ трансформатора. Защита действует на отключение выключателя ввода 27,5 кВ и выступает в качестве резервной защиты фидеров контактной сети.

c) в двухфазном двухрелейном исполнении с выдержкой времени для защиты от к.з. на шинах районной обмотки трансформатора (38,5 кВ или 10 кВ). Защита действует на отключение секционного выключателя (СВ) шин районной нагрузки.

4. Максимальная токовая направленная защита (МТНЗ) – для устранения подпитки к.з. на ЛЭП внешнего электроснабжения со стороны тяговой обмотки трансформатора. Защита выполняется в трёхфазном трёхрелейном исполнении с использованием токовых реле в качестве пусковых органов и реле направления мощности. Защита действует с выдержки времени на отключение выключателей вводов контактной сети.

5. Максимальная токовая защита – для защиты от ненормальных режимов:

a) В однофазном однорелейном исполнении со стороны 110 кВ трансформатора для его защиты от перегрузки;

Защита действует на сигнал с выдержкой времени.

6. Защита блокировки отделителя обеспечивает отключение отделителя (ОД) в «бестоковую паузу» и выполняется в однофазном однорелейном исполнении с использованием трансформатора тока, устанавливаемого в цепи короткозамыкателя (КЗ).

Примечание. На основании Технической информации № ЦЭЗ-2 от 11.03.94 г. «Об ограничении применения отделителей с короткозамыкателями в устройствах электроснабжения» на вновь проектируемых или реконструируемых ОРУ-110 кВ вместо быстродействующих отделителей устанавливают масляные выключатели.

 

 

Исходные данные.

№	Исходные данные	Значение
	Тип, мощность и напряжение понижающего трансформатора на подстанции	ТДТНЭ 40000/110 115/27,5/6.6
	Мощность к.з. на шинах 110 кВ подстанции, МВА в режиме: максимума энергосистемы Sк.з. max минимума энергосистемы Sк.з. min
	Выдержка времени фидеров питающихся от шин 27,5 кВ, с	0,5
	Выдержка времени фидеров питающихся от шин районной обмотки трансформатора, с	0,7
	Ступень выдержки времени Dt, c	0,4
	Источник оперативного тока на тяговой подстанции – аккумуляторная батарея, U(В)

 

Расчётная часть.

Расчёт уставок и выбор реле защит трансформатора.