Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности


Расчетно-графическая работа №1

По дисциплине ОЭРЗ

на тему:

«Расчет продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора собственных нужд электрической станции»


выполнил:

ст. 241группы

Логинов Д.

проверила:

Углова М.Б.
Севастополь

2011 г

Исходные данные:

Тип трансформатора собственных нужд: ТРДНС-32 000/220

1. 
   U_ном.ВН ТСН: 220кВ
   
2. 
   = 9000 МВА
   
3. 
   = 5000 МВА
   
4. 
   Расстояние от места установки до защиты:
   

Сторона НН: 60м

Сторона ВН: 175м
Основные параметры трансформаторов собственных нужд 6,3 кВ:

Тип трансформатора ТРДНС-32 000/220

Номинальное значение напряжения: - U_ном.ВН = 220 кВ

- U_ном.НН = 6,3-6,3 кВ

Схема и группа соединения обмоток: Y_Н/Δ-Δ-11-11

Диапазон регулирования напряжения на стороне ВН: РПН

в нейтрали ВН±12%; ±12 ступеней

Номинальное значение напряжения: - Нижний предел 202,4кВ

- Номинальное напряжение 230 кВ

- Верхний предел 257,6кВ

Значения напряжения короткого замыкания, соответствующее положению РПН:

- Нижний предел 11%

- Номинальное напряжение --

- Верхний предел 12%

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ И РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ЗАЩИЩАЕМОГО ТРАНСФОРМАТОРА


В качестве базисного принимаем напряжение системы.

U_б=220кВ;

Индуктивная составляющая сопротивления сети в максимальном режиме, приведённая к стороне высшего напряжения:



Индуктивная составляющая сопротивления сети в минимальном режиме, приведённая к стороне высшего напряжения:



Значение индуктивной составляющей сопротивления резервного трансформатора собственных нужд в максимальном и минимальном режимах, приведённое к стороне высшего напряжения:





Номинальное значение первичного тока на стороне ВН резервного трансформатора собственных нужд:



Номинальное значение первичного тока на стороне НН резервного трансформатора собственных нужд (суммарное значение на двух секциях):



В соответствии с величинами номинальных значений первичных токов трансформатора со сторон ВН и НН РТСН выбираются коэффициенты трансформации трансформаторов тока.

На стороне ВН ставим трансформатор тока типа: Т ТДУ-220 с коэффициентом трансформации: 100/1 Рисунок 30

На стороне НН ставим трансформатор тока типа: ТВТ-10/30 с коэффициентом трансформации: 1500/5
Вторичный ток в плече защиты на стороне высшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:



Вторичный ток в плече защиты на стороне низшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:



Максимальное значение первичного тока, приведённое к стороне ВН РТСН, проходящего через защищаемый трансформатор при трёхфазном металлическом коротком замыкании на выводах одной из расщеплённых обмоток резервного трансформатора собственных нужд составляет:



Максимальный первичный ток для режима несинхронного АВР (суммарный ток двух расщеплённых обмоток) определяется по выражению:



где: - сопротивление системы в максимальном режиме;

- сопротивление трансформатора собственных нужд;

- сопротивление двигательной нагрузки, подключённой к одной из расщеплённых обмоток трансформатора в режиме самозапуска и определяется по выражению:



где – номинальное напряжение двигательной нагрузки;

- коэффициент нагрузки. Для резервных ТСН принимается равным 1,5;

- кратность пускового тока, принимается равной 5,6;

- номинальный первичный ток стороны НН ТСН.

Минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания на выводах одной из расщеплённых обмоток трансформатора собственных нужд определяется из нормального режима работы;




2.ПОРЯДОК РАСЧЁТА ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА, ВЫПОЛНЕННОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ТИПА ДЗТ-21

Вторичные токи в плечах защиты:





Так как значения выходят за пределы номинальных токов трансреактора реле ДЗТ-21 (2,5...5,0 А) более, чем на 0,5А, то необходима установка выравнивающих автотрансформаторов тока (АТ-31 для стороны с и АТ-32 для стороны с .

На основной стороне:

.

Выбирается ответвление 7 автотрансформатора с номинальным значением тока

.





Выбирается ответвление трансреактора 6 с номинальным значением тока .

На стороне НН ТСН устанавливается понижающий автотрансформатор тока типа АТ-32. . Трансформатор тока подключается к ответвлению 6 с номинальным значением тока ответвления .





Выбирается ответвление трансреактора 1 с номинальным значением тока .

Выбираются ответвления промежуточных трансформаторов тока ТА1 и ТА2 цепи торможения реле ДЗТ-21.

Со стороны выводов ВН: _{выбирается} ответвление 4 с номинальным значением тока .

Со стороны выводов НН: выбирается ответвление 2 с номинальным значением тока .

Определяется первичный ток стороны ВН, соответствующий началу торможения с учётом принятых ответвлений ТА1 и ТА2 цепи торможения реле ДЗТ-21. При этом относительный вторичный ток начала торможения _{торм. нач.} = 0,6.

_{торм. нач.}



где: - номинальный первичный ток стороны ВН.

Определяется ток небаланса в режиме, соответствующем началу торможения:





Составляющие тока небаланса определяются по выражениям:

:







где: - коэффициент, учитывающий переходный режим, принимается равным 1;

- коэффициент однотипности условий работы ТА, принимается равным 1;

- относительная полная погрешность ТА. Учитывая дополнительную погрешность используемых в защите АТ тока, принимается равным 0,05; при отсутствии АТ тока погрешность можно принимать равной 0,03;

- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на стороне ВН трансформатора; принимается равной половине диапазона регулирования (равняется 0.12).

Первичный минимальный ток срабатывания защиты при отсутствии торможения принимается равным 0,3 номинального тока трансформатора и проверяется отстройка от тока небаланса в режиме, соответствующим началу торможения





где - коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,5.

Рассчитывается относительное значение тока срабатывания реле ДЗТ-21 при отсутствии торможения:





где - номинальный ток ответвления трансреактора.

Значение определяется для основной и неосновной сторон защиты. Полученные значения должны удовлетворять условию:

_{с.р. мин.}

Коэффициент торможения , равный тангенсу угла наклона тормозной характеристики реле, принимается равным 0,9 и проверяется по условию обеспечения недействия защиты от максимального тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ или в режиме несинхронного АВР (второй режим только для резервных ТСН)





где принимается равным 1,5.

Максимальный первичный ток небаланса стороны ВН при расчётном внешнем КЗ или в режиме несинхронного АВР определяется по выражению:





При этом в целях обеспечения недействия защиты от тока небаланса переходного процесса внешнего КЗ или несинхронного АВР коэффициент принимается равным 2, а равным 0,1.

При расчёте используется , пересчитанное к стороне ВН.

Относительный первичный тормозной ток _{торм. расч} определяется также для режима внешнего КЗ или несинхронного АВР:

_{торм. расч.}

Первичный ток срабатывания дифференциальной отсечки определяется отстройкой от максимального первичного тока небаланса при расчётном внешнем КЗ или несинхронном АВР и отстройкой от броска тока намагничивания трансформатора.

Коэффициент отстройки принимается равным 1,5; определятся по формулам с учётом того, что погрешность , а коэффициент .



Отстройка от максимального первичного тока небаланса:



Отстройка от броска тока намагничивания трансформатора, как правило, надёжно обеспечивается при минимальной уставке реле по току срабатывания отсечки () равным вторичным токам в соответствующих плечах защиты.

Первичный ток срабатывания отсечки на основной стороне, соответствующий минимальной уставке реле, определяется по выражению:



Так как превышает , то следует выставлять на реле уставку срабатывания отсечки.

Определяется коэффициент чувствительности защиты, исходя из расчётного минимального тока стороны ВН при двухфазном металлическом КЗ на выводах обмотки НН1 (или НН2) 6,3 кВ и тока срабатывания защиты с учётом тормозной характеристики реле:



ток рассчитывается по выражению:







3.ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ПО УСЛОВИЮ 10% ПОГРЕШНОСТИ И РАСЧЁТ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ ЗАЩИТЫ
Трансформаторы тока защиты проверяются по условию 10% погрешности при внешнем КЗ и в режиме несинхронного АВР.

Рассчитывается кратность максимального первичного тока, протекающего через трансформаторы тока:



где - первичный номинальный ток трансформаторов тока.

При проверке ТА в цепи обмотки НН1 (НН2) резервных ТСН:





При проверке ТА в цепи обмотки ВН резервных ТСН:





По значению и кривым предельных кратностей для заданного типа ТА определяется допустимая нагрузка вторичной цепи .

Z_{нг.доп.вн}=100Ом; Z_{нг.доп.нн}=2,6Ом.

Параллельное соединение токовых цепей от ТА со сторон НН1 и НН2 выполняем на панели защиты ДЗТ-21 так как если параллельное соединение выполнено вблизи ТА, то допустимая нагрузка уменьшается в 2 раза.

Рассчитывается фактическая нагрузка вторичной цепи ТА по выражениям:

Расчётный режим	Схема соединения ТА	Расчётное выражение
Трёхфазное и двухфазное КЗ, несинхронное АВР	Δ
	Y
Трёхфазное и двухфазное КЗ, несинхронное АВР	Δ
	Y

где - активное сопротивление жил контрольного кабеля от ТА до места установки реле;ℓ_вн=175м;ℓ_нн=60м

- фазное сопротивление дифференциального реле. Для ДЗТ-21 совместно с АТ-32 ; АТ-31 =, где: - сопротивление реле без учёта АТ;

-суммарное переходное сопротивление контактов, принимается равным 0,05 Ом.

Удовлетворительным по условию 10% погрешности является соотношение:



Ом Ом

Расчёт допустимого сечения жил контрольного кабеля, соответствующего , при необходимости выполняется по выражению:

принимаем сечение 2,5мм² тогда

принимаем сечение 2,5мм² тогда


где - удельное сопротивление кабеля:

для алюминиевых проводов:;

- длина контрольного кабеля от места установки трансформаторов тока до места установки реле, ℓ_вн=160м;ℓ_нн=45м.
По расчётному сопротивлению нагрузки на трансформаторы тока определяется напряжение на вторичной обмотке ТА, которое не должно превышать 1000 В при максимально возможном первичном токе внешнего КЗ (в том числе и при однофазном КЗ на стороне ВН для комплекта ТА стороны ВН) или в режиме несинхронного АВР (для резервных ТСН)



4.РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ДЗТ-21 К ТРАНСФОРМАТОРУ



Рисунок 1: Схема подключения устройства защиты дзт-21 к трансформатору

Список литературы

1.Барзам А. Б. Общие вопросы учебного проектирования релейной защиты и автоматики. – М., 1969.

2.Королев Е. П., Либерзон Э. М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. – М.: Энергия, 1972.-343 с.

3.Руководящие указания по релейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. -Вып. 13,Б. – 95 с.

4.Углов А.В. Защита понижающих трансформаторов схемы электроснабжения собственных нужд электростанций. – Севастополь: СНИЯЭиП, 2002. 56с.