Проектирование дифференциальной защиты трансформатора

Автор: Пользователь скрыл имя, 06 Декабря 2012 в 16:51, курсовая работа

Описание работы

Целью данного курсового проекта является расчет устройств РЗ и А системы электроснабжения. При работе элементов систем электроснабжения возможно возникновение ненормальных и аварийных режимов. К ним относятся короткие замыкания, перегрузки, понижение уровня напряжения и другие.
Повреждения и ненормальные режимы должны быть устранены, и это является основным назначением устройств релейной защиты и автоматики.
К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, необходимое быстродействие, чувствительность и надежность.

Содержание

Введение 5
1 Расчет токов короткого замыкания 6
2. Расчет релейная защита понижающего трансформатора 8
2.1 Выбор типа трансформаторов тока 8
2.2 Расчет дифференциальной защиты трансформатора 11
2.3 Расчет МТЗ 13
2.4 Расчет защиты от перегрузки 15
2.5 Газовая защита трансформатора 16
3. Защита линии 10 кВ от межфазного КЗ 19
Заключение 22
Список используемых источников 23

Работа содержит 1 файл

Записка.docx

— 373.83 Кб (Скачать)

Реферат

 

Объем проекта составляет 23 страницы, 8 рисунков, 5 используемых источников, чертеж формата А1.

Ключевые слова: дифференциальная защита трансформатора, максимальная токовая защита, газовая защита, защита от перегрузки, двухступенчатая токовая защита.

Объектом проектирования является релейная защита трансформатора и разработка схемы защиты линии от межфазных КЗ.

Цель проектирования – разработка надёжной и простой защиты, выполняющей условия селективности и чувствительности.

Был произведен расчет токов КЗ, по которому была рассчитана защита трансформатора, выбраны трансформаторы тока. Для защиты линии выбрана двухступенчатая токовая защита.

Дифференциальная защита трансформатора выполнена на микропроцессорном устройстве "Сириус-Т". Газовая защита выполнена на газовом реле типа BF 80/Q. Защита отходящей линии 10 кВ выполнена на токовых реле РТ-80.

 

 

Содержание

 

Введение 5

1 Расчет токов короткого замыкания 6

2. Расчет релейная защита понижающего трансформатора 8

2.1 Выбор типа трансформаторов тока 8

2.2 Расчет дифференциальной защиты трансформатора 11

2.3 Расчет МТЗ  13

2.4 Расчет защиты от перегрузки 15

2.5 Газовая защита трансформатора  16

3. Защита линии 10 кВ от межфазного КЗ 19

Заключение 22

Список используемых источников 23

 

 

Введение

Целью данного курсового  проекта является расчет устройств  РЗ и А системы электроснабжения. При работе элементов систем электроснабжения возможно возникновение ненормальных и аварийных режимов. К ним  относятся короткие замыкания, перегрузки, понижение уровня напряжения и другие.

Повреждения и ненормальные режимы должны быть устранены, и это  является основным назначением устройств  релейной защиты и автоматики.

К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, необходимое быстродействие, чувствительность и надежность.

Быстродействие — это  свойство релейной защиты, характеризующее  скорость выявления и отделения  от электроэнергетической системы  повреждённых элементов.

Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность  выявлять поврежденный элемент электроэнергетической  системы и отключать этот элемент  только ближайшими к нему выключателями.

Чувствительность — это  свойство, характеризующее способность  релейной защиты выявлять повреждения  в конце установленной для  неё зоны действия в минимальном  режиме работы энергосистемы.

Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и  безотказно во всех режимах контролируемого  объекта при всех видах повреждений  и ненормальных режимов

Перечисленные требования удовлетворяются  правильным выбором устройств релейной защиты, схем соединения устройств  РЗ, расчётом уставок.

На трансформаторах номинальной  мощностью 10000 кВА применяются следующие виды защит [1]:

  • дифференциальная защита от повреждений в силовом трансформаторе;
  • газовая защита от повреждений внутри бака;
  • максимальная токовая защита (МТЗ)
  • МТЗ от симметричной перегрузки.

В курсовом проекте разработана  схема защиты линии от межфазного КЗ.

1. Расчет токов  короткого замыкания

 

Цель расчета: необходимо определить значение токов КЗ в максимальном и минимальном режимах работы системы.

Исходные данные: номинальная  мощность трансформатора SН=10000 кВА; мощность КЗ систем Sкз1=2900 МВА, Sкз2=2800 МВА,  длина воздушных линий

L1 = 7 км, L2= 8 км; UК = 10,5; напряжения UВН= 115 кВ, UНН= 10,5 кВ, UС= 110 кВ.

Расчет выполняется по методике, приведенной в [ ? ]

Составляем схему замещения  по которой будет производиться  расчет токов КЗ, рис.1.

Рисунок 1.

Выполним расчет элементов  схемы замещения:

Расчет будем проводить  в системе именованных едениц.

Определяем сопротивление  системы по следующей формуле:

 

 

Определяем сопротивление  линии по следующей формуле:

Погонное сопротивление  провода примем X0 = 0,4 Ом/км

 

 

Определяем сопротивление  трансформатора по следующей формуле:

 

Составим эквивалентную  схему замещения, для упрощения  расчета, состоящую из эквивалентных  источника и сопротивления, Рис.2:

Рисунок 2.

Определим эквивалентное  сопротивление:

 

 

Примем   ;

Рассчитаем токи короткого замыкания в максимальном режиме для, выбора уставок релейной защиты ( Iкз max ) и в минимальном режиме работы, для проверки чувствительности защит (Iкз min ).

Необходимо определять токи КЗ приведенные к стороне ВН силового трансформатора, т.к. защиты силового трансформатора устанавливаются на ВН, для их расчета  и проверки правильности действия необходимо знать значения тока КЗ за трансформатором, протекающих по стороне ВН.

 

Для составления схемы  замещения минимального режима необходимо определить какая их двух систем является менее мощной, т.е. имеет наибольшее суммарное сопротивление системы  и линии. Это доказывает и то, что  суммарное сопротивление линии 2 и системы 2 наибольшее.

 

 

Исходя из выше описанного, в минимальном режиме рабочее  питание схемы будет осуществлять только вторая система.

Составим эквивалентную  схему замещения для расчета  токов в минимальном режиме, Рис.3

Рисунок 3.

Определим сопротивление  системы в минимальном режиме по формуле:

 

Определим элементы схемы  замещения:

 

Для оценки чувствительности защит используется значение двухфазного КЗ. Для начала определим  в минимальном режиме, затем приведем найденное значение к току  .

 

 

 

 

 

2. Расчет релейной защиты силового трансформатора

 

Цель расчета: выбрать  тип трансформаторов тока, выбрать тип реле, на котором будет построена дифференциальная защита, рассчитать его и проверить на чувствительность, рассчитать МТЗ, защиту от перегрузки и газовую защиту.

На трансформаторах номинальной  мощностью более 6300кВА устанавливаются  следующие виды защит [5]:

  • дифференциальная защита от повреждений в силовом трансформаторе и на его выводах;
  • газовая защита от повреждений внутри бака;
  • максимальная токовая защита (МТЗ);
  • МТЗ от симметричной перегрузки.

 

2.1. Выбор типа трансформаторов тока.

 

Расчет защит трансформатора начинаем с выбора ТТ и схемы их соединения.

Определим номинальные токи стороны ВН и НН силового трансформатора по следующим формулам:

 

 

Определим расчетные значения коэффициентов трансформации трансформаторов тока ТА1 и ТА2. Для этого необходимо выбрать схему соединения трансформаторов. В дальнейшем будем использовать цифровую защиту на базе "Сириус-Т". При использовании "Сириус-Т", трансформаторы тока соединяются в полную звезду, как на стороне ВН, так и на НН. Из этого следует, что коэффициент схемы , тогда:

 

 

Величину коэффициентов  трансформации трансформаторов  тока выбираем из ряда стандартных  значений:

Для стороны ВН выбираем ТТ типа ТОЛ-110III

Для стороны НН выбираем ТТ типа ТОЛ-10

.

 

Рисунок 4. Схема соединения трансформаторов тока

 

 

2.2. Расчет дифференциальной защиты трансформатора

Целью данного расчета является разработка ДЗТ.

Исходные данные для расчета:

– номинальная мощность трансформатора: ;

– номинальное напряжение стороны ВН трансформатора: ;

– максимальный внешний  ток КЗ:;

– коэффициент схемы для  ВН и НН: КСХ = 1.

Защита будет строиться  на микропроцессорном устройстве "Сириус-Т", который включает в себя: 2-х ступенчатую  дифференциальную защиту, максимальную токовую защиту, защиту от перегрузки и т.д.

Расчет производится согласно методике, приведенной в [2] .

Первая ступень: Ток срабатывания дифференциальной токовой отсечки выбирается по значению тока стороны ВН и рассчитывается в относительных единицах относительных единицах:

 

 

Вторая ступень: (чувствительность) определяется базовое значение , рассчитывается тормозная характеристика и рассчитывается уставка блокировки от броска тока намагничивания по второй гармонике.

Базовая уставка тока срабатывания определяет ток срабатывания защиты в относительных единицах при  отсутствии торможения в случае протекания тока небаланса, возникающего при внешних  КЗ. Эта величина выбирается для  обеспечения чувствительности к  витковым замыканиям в пределах:

 

Для определения положения т. 1 характеристики торможения (рисунок 5) необходимо рассчитать значение коэффициента торможения:

 

где  – коэффициент, учитывающий переходные режимы, в первую очередь – содержание двигателей в нагрузке трансформатора;

– коэффициент  однотипности трансформаторов тока;

 – коэффициент, учитывающий  погрешность ТТ;

 – половина диапазона  регулирования напряжения;

 – коэффициент, учитывающий  погрешность, возникающую при  измерениях и обработке значений  тока (метрологическую погрешность).

                (2.7)

Положение точки 2 определяется из диапазона значений 2÷2,5.

Определим коэффициент чувствительности по формуле:

 

где

Блокировка по 2 гармонике  используется для запрета действия устройства «Сириус-Т» при включении  трансформатора под напряжение. В  этом случае возникает бросок тока намагничивания, имеющий сложную  форму и содержащий значительную вторую гармонику тока, появление  которой вызывает блокировку действия реле. Значение этой отстройки выбираем согласно данным завода изготовителя из интервала (12÷15)%=12%

Тормозная характеристика ступени  дифференциальной защиты трансформатора ДЗТ делится на 3 участка:

УЧАСТОК I (отрезок А – B): точка В (точка первого излома характеристики) получается как пересечение уставки «Iд1/Iном» с прямой, проходящей через начало координат иточку С. На данном участке дифференциальный ток, необходимый для отключения, постоянный.

УЧАСТОК II (между точками В и С): точка С определяется двумя уставками – наклоном прямой «Кторм, %» и «Iт2/Iном».

УЧАСТОК III правее точки С ): начало лежит в точке С, наклон участка постоянен и равен 60 градусам.

 

Рисунок 5.Тормозная характеристика ступени дифференциальной защиты трансформатора ДЗТ.

2.3. Расчет МТЗ

Целью расчета: является МТЗ трансформатора на базе «Сириус-Т».

Исходные данные для расчета:

– номинальный ток стороны  ВН: ;

– коэффициент трансформации  трансформаторов тока:

– ток КЗ в минимальном  режиме работы:;

– коэффициент надёжности:;

– коэффициент возврата:;

– коэффициент самозапуска:;

– максимальное время действия защит отходящих линий напряжением  10 кВ: tотх. л= 0,6 с.

Расчёт выполняется по методике, приведенной в [3].

Максимальная токовая защита предназначена для защиты трансформатора от внешних КЗ (возникающих вне зоны действия ДЗТ), а также для резервирования отказов действия быстродействующих защит трансформатора (дифференциальной и газовой). МТЗ отстраивается от максимального рабочего тока и действует на отключение.

Ток срабатывания МТЗ выбирается с учётом процессов самозапуска, возникающих в двигательной нагрузке после отключения близких КЗ, а  также с учётом возможности перегрузки трансформаторов.

Определим максимальное значение тока на стороне ВН защищаемого трансформатора с учетом коэффициента перегрузки по формуле:

 

Ток срабатывания МТЗ выбирается с учетом процессов самозапуска, возникающих в двигательной нагрузке после отключения длительного КЗ, а также с учетом возможности  перегрузки трансформатора, получим:

 

Выполним проверку чувствительности защиты:

 

Условие обеспечения чувствительности выполняется: Таким образом, защита выбрана верно.

Время срабатывания защиты со стороны НН силового трансформатора:

 

Время срабатывания защиты со стороны ВН силового трансформатора:

 

 

 

 

 

2.4. Расчет защиты от перегрузки

Цель расчета: рассчитать защиту силового трансформатора от токов перегрузки.

Информация о работе Проектирование дифференциальной защиты трансформатора