Релейная защита силовых трансформаторов

Задание на курсовую работу

«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 взять из таблицы №2 Контрольного задания;

- длина ЛЭП 110 кВ; Л₁, Л₂;

- виды автоматики – РПН, АПВ.

Данные для расчета курсовой работы взять из таблицы №1 Контрольного задания (номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке учебной группы).

Содержание пояснительной записки при оформлении курсовой 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 I_22.

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

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 І]

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 I.

Литература для выполнения курсовой работы

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.

Рис. 1. Исходная электрическая схема

Рис. 2. Схема для расчета тока К.З.

Приложение I

Пример расчета дифференциальной защиты силового трансформатора

Принципиальная схема для расчета дифференциальной защиты представлена на Рис.3. Мощность рассматриваемого трансформатора 16 МВА.

Рис. 3. Принципиальная схема для расчета ДЗ

3.1. Выбор трансформаторов тока и определение вторичных токов в плечах дифференциальной защит I₂₁ и I₂₂

Определяем первичные номинальные токи обмоток трансформатора

- высокого напряжения

- низкого напряжения

Находим расчетные коэффициенты трансформации трансформаторов тока со стороны

высокого напряжения

низкого напряжения

где k_сх – коэффициент схемы для высокой стороны, где трансформаторы тока соединены в треугольник , на низкой стороне трансформаторы тока соединены в неполную звезду и (Рис. 3).

Учитывая стандартную шкалу первичных токов трансформатора тока принимаем следующие значения коэффициентов трансформации трансформаторов тока (см. Приложение II) со стороны:

- высокого напряжения

- низкого напряжения

Реальные вторичные токи в плечах защиты со стандартными коэффициентами трансформаторов тока

Видим, что токи в плечах ДЗ не равны 5А и в результате, по этой причине будет появляться ток небаланса I_нб. Для его устранения в специальных реле для ДЗ имеются уравнительные обмотки W_ур1и W_ур2. В этом случае выравниваются магнитодвижущие силы F_м.д.с. путем расчета числа витков уравнительных обмоток, чтобы I₂₁ W_ур1= I₂₂ W_ур2

Приложение II

Приложение III

Сокращения общие

КЗ – короткое замыкание

РЗА – релейная защита и автоматика

ВКЛ – включение

ОТКЛ – отключение

Таблица обозначения функций в кодах ANSI и МЭК

Обозначение функций	Код ANSI	Код МЭК	Описание функций	Обозначение в ТОР
Защиты
Максимальная токовая защита от междуфазных замыканий		31>	Ненаправленная трехфазная МТЗ, третья ступень	МТЗ 3_1, МТЗ 3_2
50/51	31> >	Ненаправленная трехфазная МТЗ, вторая ступень	МТЗ 2_1, МТЗ 2_2, МТЗ 2_3
50/51В	31> > >	Ненаправленная трехфазная МТЗ, первая ступень (отсечка)	МТЗ 1
	31>	Направленная трехфазная МТЗ, третья ступень	МТЗ 3_1, МТЗ 3_2
	31> >	Направленная трехфазная МТЗ, вторая ступень	МТЗ 2_1, МТЗ 2_2, МТЗ 2_3*
	31> > >	Направленная трехфазная МТЗ, первая ступень	МТЗ 1*
Дифференциальная токовая защита	87Т	3∆ I> > 3∆ I> >	Дифференциальная защита с торможе- нием.Дифф.отсечка	ДЗТ, ДО
Максимальная токовая защита от замыканий на землю	50N/51N	Io>	Ненаправленная МТЗ от замыканий на землю	ТЗНП_1, ТЗНП_2
67N	Io>	Направленная МТЗ от замыканий на землю	ТЗНП_1, ТЗНП_2
Защита от несимметрии нагрузки/небаланса		12>	Защита от несимметрии нагрузки/небаланса (обрыв фаз)	ЗОФ
Защита минимального/ максимального напряжения		U<, 3U<	Защита минимального напряжения(однофазная/трехфазная)	ЗМН_1
	3U>	Защита максимального напряжения (трехфазная)	U>
Защита по напряжению нулевой последовательности	59N	Uo>	Ступень защиты по напряжению нулевой последовательности	Uo
Защита по напряжению обратной последовательности		U2	Ступень защиты по напряжению обратной последовательности	U2>
Защита двигателя			Защита от перегрузки двигателя («псевдотепловая» модель)
	Is²t	Защита пусковых режимов двигателя
Защита от повышения/ понижения частоты	81U	f<, f< <, f< < <, f< < < <	Ступени 1…4 защиты от понижения частоты	АЧР_1… АЧР_4
	df/dt	Защита по скорости изменения частоты	df/dt
81O	f<, f< <, f< < <	Ступени 1…3 защиты от повышения частоты	ЧАПВ, f< <, f< < <
Измерения
		3I	Измерение фазных токов
		Io	Измерение тока нулевой последовательности
		3U	Измерение линейных напряжений
		Uo	Измерение напряжения нулевой последовательности
		P, Q, E, pf	Измерение активной, реактивной мощности, энергии, коэффициента мощности
		f	Измерение частоты
			Аварийный регистратор (осциллограф)

*- обозначение такое же, как если используются ненаправленные защиты

Задание на курсовую работу

«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 взять из таблицы №2 Контрольного задания;

- длина ЛЭП 110 кВ; Л₁, Л₂;

- виды автоматики – РПН, АПВ.

Содержание пояснительной записки при оформлении курсовой работы

1. Введение.

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

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

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

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

11. Блок-схема цифровой ДЗ трансформатора [1].

12. Заключение.

13. Список литературы.

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

Литература для выполнения курсовой работы

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.

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.

Рис. 1. Исходная электрическая схема

Рис. 2. Схема для расчета тока К.З.

Приложение I

Релейная защита силовых трансформаторов

Для защиты понижающих трансформаторов от повреждений и ненормальных режимов в соответствии с Правилами устройств электроустановок (ПУЭ) применяются следующие типы релейной защиты:

1. Продольная дифференциальная защита от коротких замыканий в обмотках и на их наружных выводах. Эта защита обладает абсолютной селективностью и в соответствии с ПУЭ устанавливается на всех трансформаторах мощностью 6, 3 МВА и более, а при параллельной работе – 4 MBА, действует на отключение без выдержки времени.

2. Токовая отсечка от К.З. на наружных выводах высокого напряжения (ВН) со стороны питания трансформатора. В зону защиты токовой отсечки обычно попадает и сама обмотка ВН, обмотку низкого напряжения (НН) трансформатора токовой отсечкой защитить не удается. Защита применяется для трансформаторов, не оборудованных продольной дифференциальной защитой и действует на отключение без выдержки времени.

3. Максимальная токовая защита от сверхтоков, вызванных внешними К.З. со стороны низкого или среднего напряжения трансформатора. Применяется для всех трансформаторов независимо от мощности и наличия других типов релейной защиты, действует на отключение с выдержкой времени.

4. Газовая защита – от всех повреждений внутри бака трансформатора, сопровождающихся выделением газа из трансформаторного масла при его нагреве в месте повреждения (например, витковые замыкания в обмотках, пожар стали), а также от понижения уровня масла в баке по причине утечки. Защита ставится у трансформаторов, начиная с 630 кВА. При небольшом газовыделении действует на сигнал, при бурном – на отключение мгновенно.

5. Специальная токовая защита нулевой последовательности от однофазных К.З. при глухозаземленной нейтрали. Защита устанавливается в нулевом проводе трансформатора со стороны НН при соединении обмоток Y/Y₀ и Δ /Y₀.

6. Максимальная токовая защита в одной фазе – от токов перегрузки, действует на сигнал и с выдержкой времени.

7. Защита от замыкания фазы на землю (корпус) со стороны ВН в сетях с изолированной нейтралью, действует на сигнал.

Наиболее важными защитами являются дифференциальная и газовая. Согласно ПУЭ дифференциальная защита может применяться и на трансформаторах 1-2, 5 MBА, когда токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени t > 0, 6 сек.

12	Поделиться: