Релейная защита

 

 

Коэффициент чувствительности (предварительное  значение)

 

 

 

2.2. Определение числа витков обмоток НТТ

 

Выбор числа витков обмотки реле осуществляют с учётом того, что  на коммутаторе реле ДЗТ можно подобрать любое целое число витков. Сторону НН силового трансформатора принимаем за основную, т.к. по ней течёт максимальный ток. Расчёт начинаем вести с неосновной стороны.

Ток срабатывания реле на неосновной стороне

 

 

Число витков неосновной обмотки

 

 

где F_с.р – магнитодвижущая сила срабатывания реле.

Новое значение тока срабатывания неосновной обмотки

 

 

Новое значение тока срабатывания защиты неосновной стороны

 

 

Новое значение тока срабатывания защиты основной стороны

 

 

Вторичный ток трансформатора тока на стороне ВН при схеме соединения обмоток в треугольник (трансформатор ТВТ-110-150/5)

 

 

Вторичный ток трансформатора тока на стороне НН при схеме соединения обмоток в звезду (трансформатор ТВЛМ-10-400/5)

 

 

Число витков основной обмотки

 

 

Третья составляющая тока небаланса

 

 

Полный ток небаланса

 

 

Ток срабатывания защиты с учётом полного тока небаланса

 

 

Уточняем число витков для нового значения тока срабатывания защиты. Ток срабатывания неосновной стороны

 

 

Число витков неосновной обмотки

 

 

Новое значение тока срабатывания неосновной обмотки

 

 

Новое значение тока срабатывания защиты неосновной стороны

 

 

Новое значение тока срабатывания защиты основной стороны

 

 

Число витков основной обмотки

 

 

Третья составляющая тока небаланса

 

 

Полный ток небаланса

 

 

Ток срабатывания защиты с учётом полного тока небаланса

 

 

Окончательно принятое число витков

 

Правильность проведенного расчета

 

;

 

 

2.3. Расчёт трансформаторов тока

 

В схеме дифференциальной токовой  защиты трансформатора ТМН-6300/110 используются два трансформатора тока: ТВТ-110-150 (Т1) на стороне ВН и трансформатор ТВЛМ-10-400 (Т2) на стороне НН. Расчёты проводим аналогично расчётам трансформатора тока при определении параметров максимальной токовой защиты.

Проверяем трансформаторы тока на 10%-ную погрешность. Предельная кратность расчётного тока

 

где I_ном – номинальный ток, для Т1 I_ном =150 А, для Т2 I_ном =400 А.

     

Подставляя значения, получаем

 

 

По кривой предельных кратностей [1] находим Z_{н.доп,Т1} =1,6; Z_{н.доп,Т2} =3,1 Ом.

Находим сопротивление  соединительных проводов

 

,

где  – длина провода, м;

        γ – удельная  проводимость,  м/Ом мм²;

         S – сечение провода, мм² .

Для  соединительных проводов примем значения = 0,2 км для сечения медного провода S =50 мм² , тогда сопротивление линии составит r_пр = 0,072 Ом. 

Сопротивление последовательно соединённых  реле типа РТ, РП, РВМ

 

 

Сопротивление вторичной нагрузки в случае трёхфазного к.з. при  соединении вторичных обмоток в звезду равно

 

 

В случае двухфазного к.з.:

 

 

Легко видеть, что оба полученных значения вторичной нагрузки меньше допустимого, в свете чего приходим к заключению, что трансформаторы тока работают в пределах 10%-ной погрешности.

Осуществляем проверку надёжности работы контактов реле, для чего находим значение обобщённых коэффициентов для обеих точек подключения

 

 

Этим значениям соответствует  fрасч.Т1 »42% и fрасч.Т2 »45% < fдоп=50%. Таким образом, надёжная работа контактов реле обеспечивается.

Проводим проверку по амплитудному значению напряжения на выводах вторичных обмоток трансформаторов тока.

 

 

где ky – ударный коэффициент, ky =1,8;

      kmaкс =Iк.з.макс/Iн.

Таким образом

 

 

Амплитудные значения токов вторичных  обмоток после дешунтирования

 

 

Полученные значения токов значительно  меньше предельно допустимых для  данных трансформаторов тока.

Определяем полную погрешность трансформаторов тока. Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

 

,

 

где К_н =1,8;

К_сх.эо  - коэффициент схемы, для неполной звезды равен 1;

I_с.эо – ток срабатывания ЭО (как правило, 5 или 3,5 А );

Z_2тт - сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока.

Подставляя численные значения, получим

 

Расчетный ток   для дешунтируемых  электромагнитов отключения:

 

 

Полная погрешность  трансформатора тока вычисляется по формуле:

 

 

где I_нам – ток намагничивания, определяется по вольтамперной характеристике

       данного  трансформатора тока.

Осуществляем проверку трансформаторов  на термическую и динамическую устойчивость. Условие электродинамической устойчивости

 

.

 

Подставляя численные значения, получим:

 

 

Таким образом, трансформаторы подходят по условию электродинамической устойчивости.

Кратность термической устойчивости К_t :

 

 

где I_∞ –  установившийся ток короткого замыкания;

t_пр – приведенное время действия тока короткого замыкания.

Подставляя численные значения, получим:

 

 

Трансформаторы тока подходят по условию  термической устойчивости.

Для вторичной обмотки  трансформатора должно выполняться  неравенство:

 

S_н2 > S_пр+I²₂ (r_пр+r_к),

 

где  S_н2 - номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока;

S_пр -  мощность, потребляемая приборами;

I²₂   - ток во вторичной обмотке трансформатора тока;

r_пр, r_к    - сопротивления проводов и контактов соответственно.

Подставляя численные значения, получим (для Т1):

 

5²×2×0,41> 5,28+5² (0,072+0,26)  ,

20,5 > 13,58.

 

Для Т2:

 

5²×2×0,41> 5,28+5² (0,072+0,26)  ,

20,5 > 13,58.

 

Условия нормальной работы трансформаторов тока выполнены.

 

Таблица 5

Основные параметры расчёта  дифференциальной защиты

Параметр	Расчётное    значение	Каталожное значение
Ток срабатывания реле на стороне  ВН, А	4,277	»5
Ток срабатывания реле на стороне  НН, А	4,35	»5
Число витков на стороне ВН	23	-
Число витков на стороне НН	10	-
Ток срабатывания защиты на стороне  ВН, А	130,5	-
Ток срабатывания защиты на стороне  НН, А	1214,89	-
Ток небаланса, А	85,072	-

 

Таблица 6

Основные параметры  трансформаторов тока ТВТ-110-150 (Т1) и ТПЛМ-10-400 (Т2)

Параметр	Расчётное    значение	Каталожное значение
Номинальное напряжение тр-ра Т1, кВ	115	110
Номинальное напряжение тр-ра Т2, кВ	10,5	10
Номинальный первичный ток Т1, А	31,628	150
Номинальный первичный ток Т2, А	346,41	400
Номинальный вторичный ток Т1, А	5	5
Номинальный вторичный ток Т2, А	5	5
Коэффициент трансформации Т1	30	30
Коэффициент трансформации Т2	80	80
Амплитуда вторичного напряжения Т1, В	38,586	£ 1414
Амплитуда вторичного напряжения Т2, В	134,704	£ 1414
Амплитуда вторичного тока Т1, А	11,25	£ 80
Амплитуда вторичного тока Т2, А	39,285	£ 100
Полная погрешность трансформатора Т1, %	9,11	£ 10
Полная погрешность трансформатора Т2, %	9,89	£ 10
Кратность динамической устойчивости Т1	2,86	£ 50
Кратность динамической устойчивости Т2	10	£ 60
Кратность термической устойчивости Т1	2,756	£ 16
Кратность термической устойчивости Т2	9,622	£ 20

В табл. 4 и табл. 5 занесены основные параметры расчёта дифференциальной токовой защиты и параметры трансформаторов тока.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Принципиальная схема максимальной токовой защиты трансформатора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Во всех устройствах релейной защиты предусматривается возможность плавного или ступенчатого изменения в соответствующих пределах параметров срабатывания (уставок). Расчет релейной защиты заключается в выборе рабочих уставок, отвечающих определенным основным требованиям.

Виды защит и объем защиты элементов системы электроснабжения зависит от характера повреждения или нарушения режима работы и от возможного повреждения системы электроснабжения.

В настоящее время в практике эксплуатации и проектирования релейной защиты выбор рабочих уставок принято производить в расчете на «наихудший случай», учитывая, что неправильное действие защиты,  даже при маловероятном сочетании обстоятельств может привести к большому ущербу.

При выполнении расчетов релейной защиты в распределительных сетях  необходимо строго соблюдать действующие ПУЭ, руководящие указания по релейной защите.

Релейная защита линий электропередачи в системах электроснабжения промышленных предприятий осуществляется в зависимости от схемы питания,  от числа линий и их конструктивного исполнения. Внешнее электроснабжение крупных потребителей электрической энергии первой категории по бесперебойности электроснабжения обычно осуществляется по двум линиям при одностороннем питании. Линии высокого напряжения внутреннего электроснабжения предприятия имеют сравнительно малую длину. Линии с односторонним питанием и при раздельной их работе должны иметь релейную защиту только на головных участках.

Защита линий осуществляется на оперативном переменном или выпрямленном токах.  Часто  применяется система защиты с реле  прямого действия, встроенными в приводы выключателей. В случаях, когда линия питает трансформаторы, соединенные по схеме «звезда-треугольник», не имеющих своей защиты и отключающей аппаратуры, применяется защита с помощью двух реле, включенных по схеме « неполная звезда». Такая схема защиты применяется также в случаях, когда защита с одним реле не отвечает требованиям чувствительности защиты.

Ток срабатывания реле максимальной токовой защиты должен отстраиваться от рабочего тока линии с учетом возможных бросков тока от самозапуска двигателей и тока намагничивания трансформаторов, присоединенных к ней.

Сети, работающие с изолированной  нейтралью, имеют малые токи короткого замыкания на землю. Поэтому для таких воздушных линий защита от однофазных замыканий на землю не устанавливается. Для сигнализации об однофазных замыканиях используется устройство контроля изоляции.