6 Релейная защита подстанции 110/35/10 кВ «Степная»
6.1 Общие сведения
Наиболее опасными видами повреждения являются короткие замыкания между фазами на выводах и внутри бака с большим числом замкнувшихся витков, когда возникают значительные токи в трансформаторе и значительное снижение напряжения в сети. Конструктивное выполнение трансформатора обеспечивает большую прочность междуфазной изоляции, что уменьшает вероятность многофазных коротких замыканий. Наиболее частыми являются витковые замыкания, которые сопровождаются малыми токами в наружных выводах при значительных токах в месте короткого замыкания. Для таких видов повреждений предусмотрена продольная дифференциальная защита, в результате которой происходит немедленное отключение трансформатора.
Короткие замыкания в смежном оборудовании, к которому присоединяется трансформатор, приводят к увеличению тока сверх номинального значения. Нагрев обмоток сверх допустимой температуры в этом режиме может привести к пробою изоляции и выходу из строя трансформатора на длительное время. Поэтому в защитах трансформатора предусматриваются устройства, действующие при внешних коротких замыканиях с выдержкой времени, такие как максимальные токовые защиты.
Уменьшение количества масла в трансформаторе возможно при сильном понижении температуры из-за недостаточного его количества в расширителе или утечки масла из бака. В качестве устройства, определяющего недопустимое снижение уровня масла, используется газовая защита, которая действует на сигнал, а в некоторых случаях и на отключение.
Для отключения силового трансформатора предусматривается установка маломасляного выключателя типа ВМТ – 110Б – 25/1250УХЛ1.
6.2 Расчёт первичных токов силового трансформатора
,
(6.1)
где Sномт - номинальная мощность силового трансформатора, кВ·А;
Uном - номинальное напряжение, кВ;
А
Так как мощность обмоток СН и НН составляет 66,7% от номинальной мощности трансформатора, то:
А.
А
6.3 Выбор коэффициентов трансформации
и первичных токов, трансформаторов тока
Схемы соединения обмоток трансформаторов тока на стороне 110 кВ в треугольник, на стороне 10 кВ в звезду.
,
(6.2)
где Ксх - коэффициент схемы;
А
А
А.
Коэффициенты трансформации:
6.4 Выбор трансформаторов тока
на стороне 110 кВ: ТВТ 110 – I - 200/5
на стороне 35 кВ: ТВТ 35 – I - 600/5
на стороне 10 кВ: ТЛМ 10 – 2 - 1000/5
6.5 Расчёт вторичных токов трансформаторов тока
,
(6.3)
А
А
А
6.6 Продольная дифференциальная защита
Продольная дифференциальная защита выполнена на реле типа ДЗТ – 11.
Эта защита от всех видов КЗ в обмотках и на выводах, включая витковые замыкания. Для данного трехобмоточного трансформатора тормозную обмотку подключаем на сумму токов трансформатора тока сторон ВН и СН.
Сторона защищаемого трансформатора с наибольшим вторичным током в плече защиты принимается за основную, то есть сторона на 10 кВ. Минимальное значение тока срабатывания защиты из условия отстройки от броска намагничивающего тока, определяем по формуле:
,
(6.4)
где К-коэффициент отстройки;
А.
Расчётное число витков обмотки НТТ реле для основной стороны:
,
(6.5)
где Fср - МДС срабатывания реле, А;
Iср.осн - ток срабатывания реле для основной стороны, А;
,
(6.6)
А
Выбираем
число витков на не основной стороне 
=16
Расчётное число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне 35 кВ, которая является не основной:
,
(6.7)
Принимаем
число витков на не основной стороне 
Число витков рабочей обмотки НТТ реле для не основной стороны 110 кВ:
,
(6.8)
Принимаем
число витков на не основной стороне
Результирующий ток в тормозной обмотке на стороне 10 кВ:
,
(6.9)
где 
,
-трёхфазные
токи на сторонах 110 и 35 кВ, А;
/смотри расчет токов к.з./
А
Первичный ток небаланса:
(6.10)
где Кпер - коэффициент, учитывающий переходной режим;
Кодн - коэффициент однотипности трансформаторов тока;
- относительное значение полной
погрешности;
- относительные значения
половины суммарного
диапазона на ВН, СН;
-
коэффициенты токораспределения на ВН, СН;
Необходимое число витков тормозной обмотки:
,
(6.11)
где 
- тангенс угла 
, наклона касательной к оси абсцисс
Коэффициент чувствительности:
,
(6.12)
где 
-двухфазный ток короткого замыкания
на стороне 35 кВ, кА;
Вторичный ток, подводимый к рабочей обмотке НТТ реле на СН:
,
(6.13)
где 
двухфазный
ток на стороне 35 кВ, А
А
Вторичный ток, подводимый к рабочей обмотке НТТ реле
на стороне 110 кВ:
,
(6.14)
А
Вторичный ток подводимый к рабочей обмотке НТТ реле на стороне 10 кВ:
А
Рабочая и тормозная магнитодвижущая сила:
,
(6.15)
Fраб = 10,2×19+10,6×19 = 395,2 А
Fторм = 6,1×21 = 128,1 А
Коэффициент чувствительности защиты с торможением:
,
(6.16)
где Fср р - магнитодвижущая сила срабатывания реле, А;
6.7 Газовая защита
Защита от замыканий внутри бака силового трансформатора и в контакторном объёме устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) сопровождающихся выделением газа, обеспечивается газовыми реле. Оно расположено между баком трансформатора и расширителем, выполнено с двумя ступенями, действующими на сигнал и на отключение. Газовая защита контакторного отсека РПН выполнена одной ступенью, действующей на отключение.
6.8 Максимальная токовая защита с пуском по напряжению
МТЗ с пуском по напряжению - защита от многофазных внешних коротких замыканий.
Основная защита выполняется на стороне 10 кВ.
Ток срабатывания защиты:
,
(6.17)
где Котс - коэффициент отстройки;
Кв - коэффициент возврата реле тока;
А
Ток срабатывания реле:
, (6.18)
А
Выбираем реле тока РТ 40/10: Sp=0,5 ВА.
Время
срабатывания защиты 
, с.
Коэффициент чувствительности определяется по (6.12):
,
что больше 1,5
Выбираем трансформаторы напряжения и их коэффициенты трансформации.
На стороне 110 кВ:
,
НКФ –110 - 83У1
,
3НОМ –35 - 65У1
,
НАМИ –10
Напряжение срабатывания защиты:
кВ
Напряжение срабатывания реле:
,
В
Выбираем реле напряжения типа РН 54/160.
На стороне 35 кВ - резервная защита.
,
А
,
А
Выбираем реле тока типа РТ 40/10;
Sср=0,5 ВА
с.
Коэффициент чувствительности:
, что больше 1,5
Напряжение срабатывания защиты:
, (6.19)
,
кВ
Напряжение срабатывания реле:
 |
, В (6.20)
Выбираем реле напряжения РН 54/160.
На стороне 110 кВ – резервная защита.
А
А
Выбираем реле тока РТ 40/100; Sср = 1,8 ВА.
,
что больше 1,5
с.
Напряжение срабатывания защиты: Uсз = 0,9×110000 = 99 кВ
Напряжение срабатывания реле:
 |
Выбираем реле напряжения РН 54/160.
МТЗ с независимой выдержкой времени
Эта защита от симметричных перегрузок, действует на сигнал с выдержкой времени. Устанавливается на стороне 110 кВ.
Ток срабатывания защиты:
, (6.21)
А
Ток срабатывания реле:
А
Выбираем реле тока РТ 40/50; Sср = 0,8 ВА.
с.
Коэффициент чувствительности:
, что больше 1,5
МТЗ с независимой выдержкой времени на стороне 10 кВ
Ток срабатывания защиты по (6.17):
А
Ток срабатывания реле по (6.18):
А
Выбираем реле тока РТ 40/10 Sср=0,5 ВА.
с.
Коэффициент чувствительности:
, что больше 1,5.
6.9 Электротехнические и конструктивные решения
Релейная защита, автоматика, сигнализация, измерение и учет электроэнергии на подстанции 110/35/10 кВ «Степная» выполнены в объеме, предусмотренном ПУЭ[1], действующими директивными указаниями и проектными решениями.
Оперативный ток для питания всех присоединений – выпрямленный 220 В от блоков питания.
Токовые блоки питания типа БПТ – 1002 подключены по два на выносные трансформаторы тока в цепи силовых трансформаторов.
Устройства стабилизированного напряжения типа УСН – 2401 подключены к трансформаторам напряжения 110кВ ВЛ 110 кВ – W1 и W2.
Аппаратура автоматики, защиты, управления и учета силовых трансформаторов, вводов 10 кВ, вводов СВ - 35 кВ и линий 35 кВ, организации оперативного выпрямленного тока, а также цепи управления и измерения вводов, ТН и СВ 35 кВ и 10 кВ размещаются на панелях, устанавливаемых в ОПУ – 6 заводского изготовления.
Аппаратура автоматики и защиты СВ – 10 кВ, автоматики и учета вводов 10 кВ, а также защита, измерение, учет ВЛ 10 кВ, ТН 10 кВ, установлена в релейных отсеках ячеек 10 кВ типа К – 59.
Управление выключателями вводов и СВ 10, 35, 110 кВ, а также управление РПН трансформаторов осуществляется с помощью ключей на панелях управления в ОПУ. Управление линейными выключателями 10 кВ ключами в шкафах КРУН, разъединителями – ручное.
На панели в ОПУ установлена центральная сигнализация. При аварийном отключении или неисправности на подстанции предусмотрена звуковая сигнализация, обеспечивающая привлечение внимания оперативного персонала, а также световая, сигнализирующая о срабатывании указательных реле в релейных отсеках ячеек 10 кВ и на панелях в ОПУ.
Измерение тока на всех маслянных выключателях, измерение мощности на вводах 35, 10 кВ, измерение напряжения на секциях шин 10, 35, 110 кВ, а также учет электроэнергии на вводах и линиях 10, 35 кВ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.