Релейная защита и автоматика силового трансформатора

Задание:

Разработать релейную защиту от всех видов повреждений трансформатора Т1 (Рис. 1.).

Изучить устройство и работу автоматического регулирования напряжения трансформатора с РПН.

Исходные данные: схема для расчета ДЗ и токов КЗ (Рис.1):

- мощность к.з. системы, S_кз

- мощность трансформатора, S_Т1 и его технические данные (Приложение II)

- длина ЛЭП 110 кВ; Л₁, Л₂

- виды автоматики – РПН, АПВ

Данные для расчета контрольной работы взять из табл. №1 (номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке учебной группы).

Содержание пояснительной записки при оформлении работы

1. Введение

2. Аварийные и ненормальные режимы силовых трансформаторов, требования ПУЭ по защите от них

3. Принцип работы и устройство продольной дифференциальной защиты и ее особенности при защите силовых трансформаторов (привести принципиальную электрическую схему ДЗ и пояснить как определяется ток срабатывания ДЗ с учетом всех составляющих тока небаланса I_нб) [1,3]

4. Расчет токов короткого замыкания для настройки ДЗ (точки K₁ на схеме рис. 2)

5. Выбор трансформаторов тока в плечах ДЗ: определение коэффициентов трансформации трансформаторов и вторичных токов I₂₁ и I₂₂

6. Выбор измерительной схемы дифференциальной защиты и специальных реле для защиты силового трансформатора [1,2 3,4, Приложение ІІ]

7. Расчет дифференциальных защит с реле типа РНТ-560, ДЗТ-11 и РСТ-15 (представить электрические схемы данных реле с расчетными параметрами) [4, 5,6 Приложение ІІ]

8. Газовая защита (устройство и работа газовых реле, электрическая схема газовой защиты) [1, 2].

9. Защита от перегрузки (электрическая схема защиты, ток срабатывания)

10. Автоматика силовых трансформаторов (РПН - устройство силовой части, блок-схемы автоматического устройства РПН, уставки срабатывания и зона нечувствительности РПН. АПВ. АВР) [1]

11. Блок-схема цифровой ДЗ трансформатора [1]

12. Заключение.

13. Список литературы

14. Приложения (электрические схемы защит, реле, токораспределения в схеме ДЗ при различных видах КЗ, векторные диаграммы и временные диаграммы токов и напряжений для цепей ДЗ)

Примечание: примеррасчета продольной дифференциальной защиты трансформатора приведен в Приложении II.

Литература

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 2006 (2001).

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. – М.: Энергоиздат, 1998.

3. Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

4. Маркевич А.И. Соловьев Н.С. Проектные расчеты по электроснабжению промышленных предприятий и релейной защиты. Псков, 2001.

5. Маркевич А.И., Иванов В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Статические реле. – Псков, 2001.

6. Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. В.И. Круповича. – М.: Энергия. 1980.

7. Правила устройств электроустановок, 2006.

8. Сайты с релейной защитой силовых трансформаторов.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Пример расчета МТЗ ЛЭП 10 кВ

Защита элементов системы электроснабжения (генераторы, трансформаторы, линии электропередач (ЛЭП), сборные шины, электродвигатели и др.) от аварийных и ненормальных режимов выполняется в соответствии с требованиями Правил устройств электроустановок (ПУЭ). Вид применяемых защит зависит от класса напряжения электрической сети, величины мощности электрооборудования, режима работы нейтрали, требований по быстродействию и ряду других особенностей.

Чтобы лучше разобраться в схемном исполнении, принципе работы, расчете и настройке любой релейной защиты нужно первоначально изучить структурную схему защиты, её составляющие, их назначение и исполнение. Структурная схема всех видов защит и любой сложности одинакова (рис. 3.).

Рис. 3. Общая структурная схема релейной защиты

 

Измерительная часть состоит из основных (измерительных) реле. В зависимости от вида защиты это могут быть реле тока (KA), реле напряжения (KV), реле сопротивления (KZ) и реле мощности (KW). Их задача контролировать электрические параметры защищаемого элемента (ток, напряжение, сопротивление, мощность), сравнивая их с заданными и выдавать соответствующий сигнал логической части.

В логическую часть входят вспомогательные реле – времени (KT), промежуточные (KL), сигнальные (KH). Реализуя элементарные логические функции «ИЛИ», «И», «НЕ», «Выдержка времени», логическая часть релейной защиты приводит в действие исполнительный орган. При повреждениях (к.з.) происходит отключение выключателя Q, при ненормальных режимах появляется сигнал (звуковой, световой).

Оперативные цепи релейной защиты должны иметь надежный самостоятельный источник питания независящий от состояния электроустановки, где находится защищаемый элемент.

В схемах релейной защиты источником оперативного питания может быть аккумуляторная батарея. Это самый надежный источник, но он требует постоянного технического ухода и значительных финансовых затрат. Применяется на всех электростанциях и мощных трансформаторных подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом. На подстанциях без постоянного обслуживающего персонала в качестве источников оперативного питания (как на постоянном токе, так и на переменном) находят применение блоки питания (БП), электрическая энергия к которым подается от трансформаторов напряжения (TV) и трансформаторов тока (TA), установленных на подстанции; трансформаторы собственных нужд (ТСН) подстанции; специальные батареи конденсаторов (БК).

Информация о токе и напряжении защищаемого элемента поступает к измерительной части релейной защиты от трансформаторов тока (TA) и трансформаторов напряжения (TV).

Распределительная электрическая сеть 6-10 кВ работает с изолированной нейтралью и в ней возможны лишь междуфазные короткие замыкания (К⁽³⁾ и К⁽²⁾). Замыкание одной фазы на землю не приводит к аварийному режиму и электроснабжение приемников не нарушается. Появление этого режима неблагоприятно для самой трехфазной распределительной сети (повышение напряжения и появление электрической дуги) и опасность поражения электрическим током людей и животных, находящихся вблизи места замыкания.

Поэтому ЛЭП этого класса имеют самостоятельную защиту от коротких замыканий, как правило, на базе токовых защит (МТЗ и ТО) и защиту от замыкания фазы на землю. [1, 2, 3].

В нашем примере ЛЭП 10кВ является радиальной (простой). Устанавливается релейная защита в начале ЛЭП относительно источника питания, сразу за высоковольтным выключателем, рис. 4.