книги / Основы расчета и проектирования электроснабжения предприятий

мо построить по результатам исследования работы реле РТ-80. На этом рисунке обозначены:

/ср.з.ь /ср.з.2, /ср.з.з, — токи срабатывания защит линий JTi и Л.2 и линии, отходящей от подстанции Ш;

Лсь /к2, — токи трехфазного к.з. на шинах подстанций П и III.

Ток /кг является контрольной величиной при согласо­ вании защит 2 и 3, а ток 7KI — при согласовании защ ит 1 и 2.

Рассчитать значения коэффициентов чувствительно­ сти защит линий JIi и Л2для двух случаев:

а) защиты используются в качестве основных защит; б) защита линии JIi является резервной для защиты

линии Л2.

Дать заключение о достаточной чувствительности защит с учетом требований ПУЭ.

Исследование действия защит

Собрать схему сети и схему подключения элемен­ тов защит согласно рис. 5.1, б. Настроить реле защит по шкале уставок в соответствии с результатами расчета и выбора уставок.

Проверить поочередно работу защит линий Jïi и Л2 в режимах двух- и трехфазного к. з. Сравнить время сра­ батывания защит в этих режимах.

Проверить селективность действия защит линий. В случае неселективности действия защит произвести до­ полнительную подстройку по их параметрам (изменение уставок по току и времени). Уточненные уставки записать.

Рис. 5.2. Характеристика защит смежныхучастков сети

Отключить исполнительную цепь защиты линии Лг, имитируя тем самым повревдение защиты. Операционными тумблерами подстанции II создать режим двух- и трехфаз­ ного к. з. на линии Лг. При этом должна срабатывать защи­ та линии Л ь работающая в данном случае в качестве ре­ зервной для линии Лг. Сравнить время срабатывания этой защиты с временем срабатывания защиты линии Лг в ана­ логичных режимах.

Сделать выводы по результатам исследований.

Содержание отчета

1.Название и цель работы.

2.Схемы экспериментальных исследований.

3.Результаты измерений и расчетов, значения уставок защит, графические зависимости.

4.Выводы по работе.

6. ЗАЩИТА СИЛОВЫХ

ТРАНСФОРМАТОРОВ

6 .1 . О б щ и е п о л о ж е н и я

Вид применяемой защиты трансформаторов зависит от многих факторов: от номинальной мощности трансфор­ матора, его назначения, места установки, эксплуатацион­ ного режима.

В силовых трансформаторах возможны следующие основные виды повреждений и недопустимых режимов: междуфазные замыкания в обмотках внутри кожуха (бака) и на выводах; витковые замыкания одной фазы; однофаз­ ные замыкания на землю в обмотке и на выводах; увеличе­ ние токов в обмотках, обусловленное внешними коротки­ ми замыканиями; недопустимые токовые перегрузки обмо­ ток; понижение уровня масла.

В самом простом случае защита трансформатора может быть осуществлена с помощью предохранителей. Для сигна­ лизации о нарушениях нормальных режимов работы транс­ форматоров и для защиты трансформаторов при их поврежде­ ниях могут применяться следующие виды защит [12; 13]: мак­ симально-токовая защита (МТЗ); токовая отсечка (ТО); диф­ ференциальная токовая защита (ДТЗ); газовая защита (ГЗ).

Трансформаторы малой мощности до 750 кВА при на­ пряжении 10 кВ и мощностью до 3200 кВА при напряжении 35 кВ тупиковых подстанций, а также цеховые трансформа­ торы обычно подключают к сети с помощью выключателей нагрузки ВНП с встроенными предохранителями. Для за­ щиты таких трансформаторов от внутренних к. з. применя-

ются предохранители, например, типа ПК. Номинальный ток плавкой вставки выбирается с учетом возможного бро­ ска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение из условия.

где /т.ном — номинальный ток трансформатора. Селективность такой защиты обеспечивается согла­

сованием время-токовой характеристики предохранителей с характеристиками защит отходящих присоединений со стороны низшего напряжения трансформатора.

Недостатками защит трансформаторов с помощью предохранителей являются:

- нестабильность их защитных характеристик и раз­ брос времени срабатывания;

-трудность согласования с защитами смежных участ­ ков и возможная неселективная работа защит.

Токовая защита трансформаторов средней и боль­ шой мощности выполняется с использованием вторич­ ных максимальных реле тока (прямого или косвенного действия). Защиту обычно выполняют двухступенчатой.

Первой ступенью защиты является токовая отсечка, ток срабатывания которой выбирается большим максималь­ ного тока при к. з. за трансформатором. Чувствительность первой ступени считается удовлетворительной, если К г2 при к. з. на вводах высшего напряжения трансформатора.

Вторая ступень представляет собой МТЗ, выдержка времени которой согласована с выдержками времени за­ щит отходящих присоединений. Ток срабатывания защиты выбирается из условия возврата токового реле при номи­ нальном токе трансформатора

где £„ — коэффициент надежности, £„=1,05; £ . — коэффициент возврата, зависящий от типа то­

кового реле Чувствительность МТЗ проверяется по току при к. з.

на стороне низшего напряжения. При к.з. в конце участков сети, присоединенных к шинам низшего напряжения, жела­ тельно обеспечивать значения Кч> 1,2.

На трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше в качестве основной защиты от повреждений на выводах обмоток и от внутренних повреждений применяется ДТЗ. Кроме того, ДТЗ устанавливается на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обес­ печивает необходимой чувствительности (Кч< 2), а МТЗ имеет выдержку времени более 1 с [12].

На подстанциях промышленных предприятий чаще всего устанавливаются трансформаторы со схемой соеди­ нения обмоток «звезда — треугольник». Вследствие этого токи первичной и вторичной обмоток сдвинуты по фазе на 330° при П группе соединения. Поэтому требуется обеспечить компенсацию углового сдвига между токами, подводимыми к реле ДТЗ. Сдвиг токов по фазе можно компенсировать, если вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединить по обратной схеме — «треугольник — звезда».

Другой особенностью применения ДТЗ для трансфор­ маторов является необходимость учета броска намагничи­ вающего тока при включении трансформатора под напря­ жение. Намагничивающий ток нормального режима работы силового трансформатора составляет 1-5 % номинального

тока. При включении трансформатора под напряжение без нагрузки и при восстановлении напряжения после к. з. в об­ мотке силового трансформатора возникает бросок намаг­ ничивающего тока, который в первоначальный момент времени равен 6-8-кратному значению номинального тока трансформатора. Для надежной отстройки от броска на­ магничивающего тока величину тока срабатывания реле ДТЗ устанавливают обычно в 3,4 раза больше номинально­ го тока трансформатора и в схемах ДТЗ применяют специ­ альные быстронасьпцающиеся трансформаторы БИТ, ог­ раничивающие бросок тока в токовом реле. Это связано с тем, что намагничивающий ток трансформатора содержит постоянную составляющую, которая вызывает насыщение магнитопровода БИТ. В результате этого ток во вторичной обмотке БИТ снижается и реле ДТЗ не срабатывает. При к. з. в защищаемом трансформаторе постоянная состав­ ляющая тока отсутствует, магнитопровод БЫТ не насыща­ ется; Во вторичной обмотке БНТ наводится значительная ЭДС, которая создает ток, достаточный для надежного срабатывания реле ДТЗ.

В схемах ДТЗ силовых трансформаторов коэффици­ ент чувствительности должен быть не менее 1,5 [12]. Если это требование не обеспечивается при использовании в схе­ мах защиты типовых дифференциальных реле РНТ-565 и РНТ-566, то рекомендуется применять специальные уст­ ройства ДТЗ с торможением при срабатывании (реле типа ДТЗ-11 и ДТЗ-21).

От повреждений внутри баков масляных трансформа­ торов, сопровождающихся выделением газов, а также для понижения уровня масла применяется газовая защита. При­ менение газовой защиты является обязательным на транс-

не имеющих ДТЗ или токовой отсечки, и если МТЗ имеет выдержку времени 1 с и более. Газовая защита обязательна также для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630 кВА и более.

Работа газовой защиты основана на том, что многие повреждения трансформаторов внутри бака сопровожда­ ются выделением газообразных продуктов разложения трансформаторного масла, которые легче масла и потому поднимаются вверх в сторону расширителя. Для газовой защиты применяются специальные газовые реле, установ­ ленные в трубе, соединяющей бак с расширителем.

Газовое реле реагирует на различные повреждения по-разному. При слабом газообразовании, возникающем при межвитковых замыканиях в обмотках, а также при понижении уровня масла, замыкаются контакты реле, ко­ торые используются в схеме защиты для сигнализации о повреждениях. При бурном газообразовании при к. з. внутри бака трансформатора замыкаются другие контак­ ты реле. При этом защита срабатывает одновременно на сигнализацию и на отключение трансформатора.

Достоинством газовой защиты является простота вы­ полнения, срабатывание при всех видах повреждений внутри трансформатора, высокая чувствительность. Одна­ ко она не может быть единственной основной защитой трансформаторов, так как не контролирует повреждения вне бака трансформатора.

ходные — к выводам отключающих электромагнитов УАТ1 и УАТ2. При монтаже схемы дифференциальной защиты используется также трансформатор тока ТА2, включаемый встречно с трансформатором тока ТА1.

В нижней части стенда размещены ключи управления режимами работы трансформатора: S1 —номинальная на­ грузка; S1+S2 — перегрузка; S1+S3 — к. з. на низкой сто­ роне; SI +S4 — к. з. на высокой стороне; S5 — междувитковое замыкание.

Исследование режимов работы трансформатора

Подключить амперметр к трансформатору тока ТА1. Включить силовой трансформатор.. Соответствующими ключами создать режимы номинальный, пере1рузки, межвиткового замыкания, к. з. на низкой и высокой сторонах и измерить токи. Коэффициент трансформации трансфор­ матора тока ТА1 Кг =200/5. Данные замеров записать. От­ ключить силовой трансформатор и амперметр.

Расчет уставок токовых защит силового трансформатора

В схеме защит используются электромагнитные то­ ковые реле. Ток срабатывания реле максимальной токовой защиты отстраивается от рабочего максимального тока:

ср к,к„

где Кн— коэффициент надежности, Кн - 1,1-1,25; К3 — коэффициент самозапуска двигателей, пи­

тающихся от трансформатора, К3 - 1-3; Ксх — коэффициент схемы; Къ— коэффициент возврата реле, для электромаг­

нитных токовых реле Кв< 0,8-0,85;

Krr — коэффициент трансформации трансформато­ ра тока;

1м— рабочий максимальный ток, определяемый в режиме перегрузки.

Ток срабатывания токовой отсечки по условию се­ лективности отстраивается от токов к. з. на стороне нижнего напряжения трансформатора:

К К 1

iV H^ Cx^ квн.макс 9

где Ку\—1,2-1,3 — для электромагнитных токовых реле; Л вн макс— максимальный ток внешнего к. з., который определяется при повреждении на шинах

низшего напряжения трансформатора.

Ток срабатывания реле защиты от перегрузки от­ страивается от номинального тока трансформатора:

где £„= 1,05; /гном — номинальный ток трансформатора.

При определении выдержек токовых защит принять во внимание следующие условия: выдержка времени за­ щит линий, отходящих от шин низшего напряжения трансформатора, составляет 1,5 с; в работе используются токовые защиты с независимой выдержкой времени.

Выдержка времени защит от перегрузки выбирается на ступень больше выдержки времени МТЗ. Для защит с независимой выдержкой времени ступень селективности Д*=0,4-0,6 с.

Ток срабатывания дифференциальной защиты для предотвращения ложного срабатывания при включении силового трансформатора отстраивается от бросков намаг­