Задача 4. Рассчитать защиты трансформатора ТДН-10000

Рассчитать защиты трансформатора ТДН-10000. Дифференциальная защита выполняется на базе реле ДЗТ-11. Номинальные напряжения обмоток трансформатора 115/11 кВ. выдержка времени МТЗ на отходящих фидерах 11 кВ 0,5 сек. Мощность КЗ в максимальном и минимальном режимах равна соответственно 680 и 550 МВА.

Определим токи КЗ на шинах ВН и НН в максимальном и минимальном режимах. Схема замещения примет вид:

Сопротивление трансформатора:

Ом;

Сопротивление системы:

Ом;

Ом;

Определим ток КЗ на стороне ВН:

кА;

кА;

Определим ток КЗ на стороне НН:

кА;

кА;

Произведем расчет дифференциальной защиты трансформатора.

В первую очередь определим первичные токи на сторонах высшего и низшего напряжений защищаемого трансформатора:

где – номинальная мощность трансформатора, кВ;

– напряжение ступени трансформации, где рассчитывается ток, кВ;

По первичным токам определим соответствующие вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации трансформаторов тока и коэффициентов схемы:

где К_сх – коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения трансформаторов тока [6];

коэффициент трансформации ТА.

Расчеты токов приведены в таблице.

Рассчитываемая величина	Ступень напряжения
115 кВ	11 кВ
Первичный ток, А
Коэффициент трансформации	75/5	600/5
Схема соединения обмоток ТТ	Δ	Y
Вторичный ток в плечах защиты, А

Выбираем место установки тормозной обмотки. На двухобмоточных трансформаторах тормозную обмотку целесообразно присоединять к ТА, установленным на стороне низшего напряжения.

Минимальный ток срабатывания защиты из условий отстройки от броска тока намагничивания при включении нагруженного трансформатора под напряжение:

где номинальный ток трансформатора высокой стороны.

А

Определим первичные токи небаланса без учета составляющей по выражениям:

где составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока, А;

составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора, А;

составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью установки на коммутаторе реле ДЗТ расчетных чисел витков уравнительных обмоток, А.

где коэффициент, учитывающий переходный режим;

коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 1,0;

относительное значение полной погрешности трансформаторов тока;

периодическая составляющая тока, проходящего через защищаемую зону при расчетном внешнем металлическом КЗ на стороне, где рассматривается повреждение, А.

где и относительные погрешности, обусловленные регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора, %;

и коэффициенты токораспределения.

, (56)

где и - расчетные числа витков обмоток НТТ реле для неосновных сторон, определяемые по условию баланса МДС при внешних КЗ, вит;

и принятые целые числа витков обмоток НТТ реле для неосновных сторон, вит;

и коэффициенты токораспределения.

Рассчитываются первичные токи небаланса без учета составляющей :

А

Определяем число витков обмоток ДЗТ

А

Число витков рабочей обмотки НТТ реле для неосновной стороны 35 кВ:

где магнитодвижущая сила срабатывания реле, равная 100 А.

вит.

Принимаем ближайшее меньшее по отношению к полученному целое число витков:

вит.

Число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны низшего напряжения:

вит.

Принимаем ближайшее целое число витков:

вит.

Определяем :

А

А

Определяем число витков тормозной обмотки:

вит.

Принимаем ближайшее к расчетному число витков:

вит.

Определяем коэффициент чувствительности защиты при металлическом КЗ за трансформатором в зоне действия защиты, когда ток повреждения проходит только через трансформаторы тока стороны 35 кВ и торможение отсутствует.

где ток в первичной обмотке НТТ реле.

А

А

То есть защита, выполненная с реле серии ДЗТ-11, обеспечивает необходимый по ПУЭ коэффициент чувствительности.

Защита трансформатора от сверхтоков

Первичный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена защита:

где коэффициент отстройки, равный 1,2;

К_В – коэффициент возврата реле 0,8.

А

Коэффициент чувствительности определяется по формуле:

,

где I⁽²⁾_{к. мин} - минимальное значение тока двухфазного КЗ при замыкании на стороне трансформатора, противоположной питанию.

В качестве токового реле защиты устанавливаем реле РТ – 40/6.

А

Коэффициент чувствительности определяется по формуле:

,

где I⁽²⁾_{к. мин} - минимальное значение тока двухфазного КЗ при замыкании на стороне трансформатора, противоположной питанию.

В качестве токового реле защиты устанавливаем реле РТ – 40/10.

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты от перегрузки (с действием на сигнал) определяется по формуле:

,

А

Определяем токи срабатывания реле защит:

А

В качестве реле защиты выбираем реле РТ – 40/6. В качестве реле времени принимаем РВ – 133, диапазон уставок 1-20сек.

Выбор выдержек времени защит:

Дифференциальная защита выполняется без выдержки времени.

Защита от сверхтоков по стороне 11 кВ выполняется с выдержкой времени сек.

Защита от сверхтоков по стороне 115 кВ выполняется с выдержкой времени сек.

Время срабатывания защиты от перегруза принимаем t_сз= 9 с.