Дипломная (вкр): Электроснабжение части Няндомского района Архангельской области

9.2 Обоснование выбора защит

В соответствии с [1] обоснуем выбор и типы защит, устанавливаемые на подстанции.

) Защита отходящих линий 110 кВ

На одиночных линиях, имеющих питание с двух или более сторон (последнее - на линиях с ответвлениями), как при наличии, так и при отсутствии обходных связей, от многофазных замыканий должна быть применена дистанционная защита (преимущественно трехступенчатая), используемая в качестве основной.

В качестве дополнительной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени.

От замыканий на землю должна быть предусмотрена, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности.

Также устанавливаем АПВ и УРОВ. Выбираем для установки на отходящих линиях 110 кВ шкафы микропроцессорной защиты фирмы серии ШЭ2607 016. Производитель: ООО НПП "ЭКРА" (г. Чебоксары).

) Защита отходящих линии 35-10 кВ.

На отходящих линиях 35-10 кВ устанавливаем МТЗ, токовую отсечку и АПВ. Выбираем устройство защиты "Сириус-Л". Производитель: ЗАО "РАДИУС Автоматика" (г. Москва).

) Защита секционных выключателей 3-35 кВ

На секционном выключателе 3-35 кВ должна быть предусмотрена двухступенчатая токовая защита от многофазных КЗ.

) Защита ТСН-10 кВ

Для защиты ТСН устанавливаем токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемая со стороны питания и охватывающая часть обмотки трансформатора, если не предусматривается дифференциальная защита.

На трансформаторах мощностью менее 1 МВ·А (повышающих и понижающих) в качестве защиты от токов, обусловленных внешними многофазными КЗ, должна быть предусмотрена действующая на отключение максимальная токовая защита и АПВ. Выбираем микропроцессорную защиту "Сириус-Л". Производитель: ЗАО "РАДИУС Автоматика" (г. Москва).

9.3 Защита силовых трансформаторов ТДТН-10000

Согласно ПУЭ, для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

витковых замыканий в обмотках;

токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

понижения уровня масла;

однофазных замыканий на землю в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

Силовой трансформатор ТДТН-10000/110/35/10 оборудован следующими защитами:

газовая защита трансформатора;

продольно дифференциальная защита трансформатора;

МТЗ от токов при внешних КЗ;

МТЗ от перегрузки;

температурная сигнализация;

защита от понижения уровня масла (газовая защита на сигнал);

9.3.1 Газовая защита трансформаторов

Газовая защита является основной быстродействующей защитой при повреждении внутри бака трансформатора, внутри бака устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) и при уходе масла из газового реле.

Защита имеет два реле:

газовое реле (при повреждении внутри бака трансформатора);

струйное реле (при повреждении внутри бака РПН).

Основными достоинствами газовой защиты являются простота ее устройства, высокая чувствительность, малое время действия при значительных повреждениях, действие на сигнал или отключение в зависимости от степени повреждения. [15]

Требования к микропроцессорным устройствам таковы, что они должны обеспечивать отключение и действие на сигнализацию от газовых защит защищаемого силового оборудования, газовых защит устройства РПН (в том числе от струйного реле защиты РПН, защиты контактора РПН), линейного добавочного трансформатора и его устройства РПН, от технологических защит трансформатора. Также микропроцессорные устройства должны обеспечивать прием сигналов от различных датчиков, таких, как повышения температуры масла, повышения и понижения уровня масла, неисправности цепей охлаждения. [15]

В шкафах защиты обеспечивается прием сигналов от: [15]

сигнальной и отключающей ступеней газовой защиты трансформатора (ГЗТ);

газовой защиты устройства РПН трансформатора (ГЗ РПН).

9.3.2 Дифференциальная защита трансформатора

Дифференциальная защита является основной быстродействующей защитой трансформатора от всех видов КЗ, кроме однофазных на стороне 35 и 10 кВ (изолированная нейтраль).

Определяем номинальные токи по сторонам трансформатора: [16]

где:  - номинальное напряжение сети, кВ;

 - номинальная мощность трансформатора, кВА.

Также необходимо произвести расчет вторичных номинальных токов по сторонам трансформатора: [16]

где:  - коэффициент схемы ();

 - коэффициент трансформации главного ТТ соответствующей стороны.

В качестве примера произведем расчета для стороны 110 кВ.

Аналогично определяем номинальный и базисный токи для сторон СН и НН.

Результаты расчетов сводим в таблицу 21.

Таблица 21 - Расчет номинальный и базисных токов

Производим выбор уставок ДЗТ:

минимальный ток срабатывания ДЗТ при отсутствии торможения определяется по условию отстройки от тока небаланса в переходном режиме работы защищаемого трансформатора при малых сквозных токах и рассчитывается по формуле: [17]

где:  - сквозной ток во вторичных цепях, А;

 - относительное значение тока небаланса, вызванного неточностью выравнивания;

 - диапазон регулирования коэффициента трансформации ();

 - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей тока КЗ ();

 - коэффициент однотипности высоковольтных трансформаторов тока ();

 - максимально допустимая погрешность ТТ ().

где:  - номинальный вторичный ток трансформатора высокой стороны, А.

- определение тока срабатывания дифференциальной токовый отсечки.

Основным условием правильной работы защиты является отстройка тока срабатывания защиты от бросков намагничивающих токов, возникающих при включении трансформатора, и токов небаланса при внешних КЗ.

Определяем значение тока срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса: [17]

где:  - коэффициент отстройки, учитывающий погрешности измерительного органа, ошибки расчета и необходимый запас ().

Проверяем чувствительность защиты:

где:  - ток уставки на стороне ВН, А;

 - ток срабатывания уставки на стороне ВН, А.

где:  - минимальный двухфазный ток КЗ, при котором ДЗ должна сработать, А.

Чувствительность защиты обеспечивается.

9.3.3 МТЗ от токов при внешних КЗ

Выбираем максимальную токовую защиту (МТЗ) с пуском по напряжению. Первичный ток срабатывания защиты равен: [16]

где:  - коэффициент отстройки ();

 - коэффициент, учитывающий увеличение тока в условиях самозапуска заторможенных двигателей нагрузки. В предварительных расчетах, а также в случае отсутствия соответствующей информации, данный

коэффициент может быть принят из диапазона от 1,5 до 2,5. Для статической нагрузки, имеющей в своем составе малую долю электродвигателей, принимают коэффициент самозапуска по опытным данным  [16]

 - коэффициент возврата ();

 - номинальный ток на соответствующей стороне трансформатора, А.

Определим  на стороне ВН трансформатора:

Определим  на стороне СН трансформатора:

Определим  на стороне НН трансформатора:

Определяем коэффициенты чувствительности МТЗ:

Определим параметр срабатывания минимального измерительного органа напряжения:

где:  - междуфазное напряжение в месте установки защиты, В.

Определение выдержки времени МТЗ

Выдержка времени выбирается по условиям согласования с последними, наиболее чувствительными ступенями защит от многофазных КЗ предыдущих элементов (максимальной токовой с пуском по напряжению или без пуска, дистанционной защиты), в частности с максимальными токовыми защитами с пуском по напряжению, установленными на сторонах более низкого напряжения защищаемого трансформатора. Расчет может быть выполнен по выражению:

где:  - время срабатывания наиболее чувствительных ступеней смежных защит, с которыми производится согласование, с;

 - ступень селективности, может быть принята при малых выдержках времени равной 0,4 с, при больших выдержках времени МТЗ принимается равной 0,5 с; при согласовании цифровых реле и применении вакуумных или элегазовых выключателей с полным временем отключения 0,04 ÷ 0,05 с. можно принимать ступень селективности в диапазоне от 0,15 до 0,20 с.

9.3.4 МТЗ от перегрузки

Защита от перегрузки предназначена защиты трансформатора от длительных перегрузок. На трехобмоточных трансформаторах с обмотками одинаковой мощности и двусторонним питанием защиту от перегрузки следует ставить на обеих питающих сторонах. При неравной мощности обмоток защита устанавливается на всех трех сторонах. В остальных случаях на трансформаторах защита от перегрузки устанавливается только со стороны питания - ВН.

Ток срабатывания защиты равен:

Время срабатывания защиты от перегрузки выбирается на ступень больше времени МТЗ трансформатора:

9.3.5 Температурная сигнализация

Температурная сигнализация срабатывает при повышении температуры в баке трансформатора.

На трансформаторах с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла (система охлаждения Д) электродвигатели вентиляторов должны автоматически включаться при достижении температуры масла 55°С или номинальной нагрузки независимо от температуры масла и отключаться при понижении температуры масла до 50°С, если при этом ток нагрузки менее номинального. [18]

Условия работы трансформаторов с отключенным дутьем должны быть определены заводской инструкцией. [18]

Повешение температуры в баке трансформатора может произойти в результате его перегрузки, либо при аномально жаркой температуре окружающего воздуха.

Температурная сигнализация устанавливается на трансформаторах, к которым есть свободный доступ обслуживающего персонала (действует на сигнал), или выполняется в качестве тепловых реле, которые отключают трансформатор при превышении его максимально допустимой температуры.

9.3.6 Проверка ТТ по условию 10%-ой погрешности

Для сокращения числа однотипных расчетов выбираются из двух комплектов защит трансформаторов 1Т и 2Т трансформаторы тока, имеющие наибольшие значения предельной кратности и наибольшую вторичную нагрузку. Схемы защит в обоих случаях аналогичны.