Федеральное агентство железнодорожного транспорта РФ
Иркутский государственный университет путей сообщения
Кафедра: «Электроснабжение железнодорожного транспорта»
Дисциплина: «Релейная защита»
Курсовая работа
«Проектирование релейной защиты трансформатора»
Выполнил:
студент группы ЭНС-04-1
Иванов А.К.
Проверил:
профессор
Музыка Д.Ф.
Иркутск 2009
1
СОДЕРЖАНИЕ
Реферат
Введение
Исходные данные
Задание
1.
Газовая защита трансформатора
2.
Дифференциальная защита трансформатора
3.
Максимальные токовые защиты трансформатора от внешних
коротких замыканий
4.
Максимальная токовая направленная защита
5.
Максимальные токовые защиты от ненормальных режимов
6.
Защита блокировки отделителя
7.
Проверка трансформаторов тока на 10%-ную погрешность
Список литературы
2
Реферат
В данном курсовом проекте рассчитаны продольная дифференциальная
защиты от к.з. в обмотках и на наружных выводах трансформатора,
максимальные токовые защиты (МТЗ) – от внешних к.з., максимальная
токовая направленная защита – для устранения подпитки к.з. на ЛЭП системы
внешнего электроснабжения со стороны тяговой или районной обмотки
трансформатора,
максимальные
токовые
защиты
для
защиты
от
ненормальных режимов, защита блокировки отделителя. А также сделана
проверка трансформаторов тока на 10%–ную погрешность и дано графическое
представление защит трансформатора
3
Введение
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и
руководящими указаниями по релейной защите, на трансформаторах
устанавливаются защиты от внутренних повреждений, от внешних коротких
замыканий (к.з.) и ненормальных режимов. В связи с этим на понижающих
трансформаторах тяговых подстанций переменного тока применяются
следующие виды защит:
1) Газовая защита – от всех видов повреждений внутри бака
трансформатора, сопровождающихся выделением газа из трансформаторного
масла, а также понижением уровня масла. Газовая защита двухступенчатая,
действует на сигнал и на отключение трансформатора со всех сторон.
2) Продольная дифференциальная защита – от к.з. в обмотках и на
наружных выводах трансформатора.
3) Максимальные токовые защиты (МТЗ) – от внешних к.з.
4) Максимальная токовая направленная защита (МТНЗ) – для
устранения подпитки к.з. на ЛЭП системы внешнего электроснабжения со
стороны тяговой или районной обмотки трансформатора.
5) Максимальные токовые защиты – для защиты от ненормальных
режимов.
6) Защита блокировки отделителя. Защита обеспечивает отключение
отделителя в «бестоковую паузу» и выполняется в однофазном однорелейном
исполнении с использованием трансформатора тока, устанавливаемого в цепи
короткозамыкателя.
Для контроля температуры верхних слоёв масла трансформатора
устанавливаются термосигнализаторы, которые производят включение обдува
трансформатора при достижении температуры масла +55 0С.
Для
подключения
дифференциальной
реле
защиты
МТЗ
со
стороны
используются
110
кВ
отдельные
и
реле
обмотки
4
трансформаторов тока (ТА). Другие обмотки ТА используются для
подключения всех других защит.
Обмотки ТА класса 0,5 со стороны 27,5 кВ трансформатора
используются для подключения счётчиков электрической энергии.
5
Исходные данные

Тип, мощность и напряжение понижающего трансформатора на
подстанции:
ТДТНЭ – 25000/110 – 69
115/38,5/27,5.

Мощность к.з. на шинах 110 кВ подстанции, МВ*А ( в числителе
– в режиме максимума энергосистемы, в знаменателе – в режиме минимума ):
550/350.

Выдержка времени фидеров, питающихся от шин 27,5 кВ: 0,5 с.

Выдержка времени фидеров, питающихся от шин районной
обмотки трансформатора: 0,7 с.

Ступень выдержки времени Δt: 0,4 с.
6
Задание
В
данном
курсовом
проекте
надо
рассчитать
защиты:
дифференциальную, максимальную токовую защиту от внешних коротких
замыканий, максимальную токовую направленную, от ненормальных
режимов, защиту блокировки отделителя для трехобмоточного понижающего
трансформатора отпаечной тяговой подстанции переменного тока.
1. Газовая защита трансформатора
Газовое реле реагирует на выделение из трансформатора масла газов в
результате разложения масла и изолирующих материалов при возникновении
в трансформаторе электрической дуги.
Выбираем газовое реле типа РГЧЗ – 66.
На рисунке 1. Стрелкой указано направление
потока масла и газа при внутреннем повреждении
трансформатора. Реле состоит из резервуара 1,
внутри
которого
на
шарнирах
укреплены
плоскодонные алюминиевые чашки 2 и3.
Рис. 1 Устройство газового реле
В нормальном режиме резервуар полностью заполнен маслом и чашки
удерживаются пружинами 4, в горизонтальном положении. При понижении в
резервуаре 1 уровне масла из – за вытеснения его газами или течи в баке
трансформатора опускается ( под воздействием массы масла, оставшегося в
чашках ) сначала верхняя чашка, а затем и нижняя. Подвижные контакты 6
замыкаются с неподвижными 5. При бурном газообразовании поток масла и
7
газов ударяется в лопасть 8, чашка 3 поворачивается и контакты 5 и 6
замыкаются.В зависимости от скорости масла и газов время срабатывания
реле 0,05 – 0,5 с.
2. Дифференциальная защита трансформатора
Для
выполнения
продольной
дифференциальной
защиты
трансформатора используется схема с циркулирующими токами.
Понижающий трансформатор, в отличие от линии или генератора, имеет
некоторые специфические особенности, влияющие на выполнение его
продольной дифзащиты. К таким особенностям относятся:
1.
наличие броска тока намагничивания трансформатора при
включении его под напряжение или при восстановлении напряжения после
отключения близкого к.з.;
2.
неравенство токов по вторичным обмоткам трансформаторов тока;
3.
наличие углового сдвига вторичных токов ТА при различных
схемах соединения силовых обмоток трансформатора.
Для дифзащиты трансформаторов в нашей стране выпускаются
специальные
реле
серии
РНТ
и
ДЗТ.
Для
защиты
понижающих
трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой, которые
устанавливаются на тяговых подстанциях переменного тока, применяются в
основном реле типа ДЗТ с насыщающимися трансформаторами тока (НТТ) и
магнитным торможением.
Задачей расчета дифзащиты трансформатора является определение
числа витков различных обмоток дифференциального реле защиты.
1. По заданной мощности трансформатора находим номинальные токи
Iн высокой (ВН), средней(СН) и низкой (НН) сторон трансформатора.
8
S
25000
Iвн= 3 *U Н = 3 *115 =125,5 А
25000
Iсн= 3 * 38,5 =375 А
25000
Iнн= 3 * 27,5 =525,2 А
Выбираем типы ТА и определяем их коэффициенты трансформации.
При этом, в целях повышения надежности защиты и уменьшения полных
погрешностей ТА, целесообразно применять несколько завышенные против
расчетных значения коэффициентов трансформации.
Для Uн=115 кВ
ТВ–110-I-150/5
Первичный ток I1н=150 А
Вторичный ток I2н=5 А
nт=150/5=30
Для Uн=38,5 кВ
ТВ-35-I-600/5
I1н=425 А
I2н=5 А
nт=425/5=85
Для Uн=27,5 кВ
ТВ-35-I-600/5
I1н=600 А
I2н=5 А
nт=600/5=120
Выбираем схемы соединения ТА. Как известно, для компенсации
углового сдвига токов ТА со стороны звезды обмоток понижающего
9
трансформатора ТА соединяются в треугольник, а со стороны треугольника –
в звезду.
Схемы
соединения
ТА
в
дифференциальной
токовой
отсечке
трансформаторов.
Находим вторичные номинальные токи в плечах защиты :
I2 
kсх
Iн
nТ ,
где kсх – коэффициент схемы (kсх=1 для соединения ТА в звезду и kсх=
3
для соединения ТА в треугольник);
nТ – коэффициент трансформации ТА.
I 2 ВН 
3
*125,5  7,3
30
А,
I 2CН 
3
* 375  7,64
85
А,
I 2 НН 
1
* 525,5  4,39
120
А.
2. Выполним расчёты по определению максимальных
Iкmax и
минимальных Iкmin токов при трехфазном к.з. на стороне тяговой и районной
обмоток трансформатора. Эти значения токов к.з. необходимы для отстройки
10
защиты от максимальных токов небаланса Iнб при внешних к.з. и определения
коэффициентов чувствительности защит.
Для определения внешних токов к.з. составим схему замещения,
включающую
сопротивление
системы
Xs
и
обмоток
понижающего
трансформатора Xт.
Расчет токов к.з. произведём при представлении сопротивлений в
именованных единицах.
Сопротивление системы в максимальном и минимальном режимах:
X s max 
X s max 
U ср2
S кз max ,
X s min 
U ср2
S кз min ,
1152
1152
X s min 
 37,8
 24
350
550
Ом,
Ом.
Расчетная схема Схема замещения
Определим напряжения к.з. обмоток трансформатора
Uк вн – сн =17%, Uк вн – нн =10,5%, Uк сн – нн =6%
Uкв=0,5(Uкв – н +U кв – с – Uкс – н)=0,5(10,5+17 – 6)=10,75%
Uкс=0,5(Uкв – с +Uкс – н – Uкв – н) =0,5(17+6 –10,5)= 6,25%
11
Uкн=0,5(Uкв – н+Uкс – н – Uкв – с) =0,5(10,5+6 –17)= - 0,25%
Сопротивление обмоток трансформатора, приведённые к стороне 110
кВ:
X ТВ 
X ТВ
2
2
2
U * U в.ном
U * U в.ном
U кв * U в.ном
X ТН  кн
X ТC  кс
100 * S НТ ,
100 * S НТ ,
100 * S НТ
(0,25) * 115 2
10,75 *1152
6,25 *1152

 56,9
X ТС 
 33
X ТН 
 1,3
100 * 25
100 * 25
100 * 25
Ом,
Ом,
Ом.
Сопротивления до шин 38,5 и 27,5 кВ в максимальном и минимальном
режимах:
X max 27,5  X s max  X ТВ  X ТН  24  56,9  1,3  82,2(Ом )
X min 27,5  X s min  X ТВ  X ТН  37,8  56,9  1,3  96(Ом )
X max 38,5  X s max  X ТВ  X ТС  24  56,9  33  113,9(Ом )
X min 38,5  X s min  X ТВ  X ТС  37,8  56,9  33  127,7(Ом )
Токи к.з., протекающие через защищаемый трансформатор в расчетных
режимах, при внешнем трехфазном к.з. в максимальном режиме работы
системы - на шинах 38,5 и 27,5 кВ:
I k max 27,5 
U b ( ном)
3 X max 27,5

115000
 807,7( А)
3 * 82,2
.
Приводим к обмотке высокого напряжения
I kз max 27,5 
I k max 38,5 
807,7 *115
 3378( А)
27,5
U b ( ном)
3 X max 38,5

115000
 582,9( А)
3 *113,9
12
I kз max 38,5 
582,9 *115
 1741( А)
38,5
При внутреннем трехфазном к.з. в минимальном режиме работы
системы на сторонах 38,5 и 27,5 кВ:
I k min 27,5 
I kз min 27,5 
I k min 38,5 
I kз min 38,5 
U b ( ном)
3 X min 27,5

115000
 692( А)
3 * 96
692 *115
 2894( А)
27,5
U b ( ном)
3 X min 38,5

115000
 520( А)
3 *127,7
520 *115
 1553( А)
38,5
При внутреннем однофазном к.з. в минимальном режиме работы
системы на стороне 110 кВ
I ' k min 110 
U b ( ном)
3 X s min

115000
 1756( А)
3 * 37,8
Для дальнейших расчетов выбираем наибольший ток из двух
максимальных токов к.з Iк.мах=3378А и наименьший из двух минимальных
токов к.з. I k min  1553( А) .
3. Производим расчёт для выбора типа реле дифзащиты. Для этого
сначала определим первичный ток (на стороне ВН трансформатора) ток
срабатывания защиты.
Первым условием выбора первичного тока срабатывания защиты Iсз
является отстройка от тока небаланса Iнб:
Icз ≥ КЗ *Iнб,
13
где Кз – коэффициент запаса. Для реле типа РНТ Кз=1,3, а для реле типа
ДЗТ Кз=1,5. Ориентируясь в начале на возможность применения реле типа
РНТ , берем Кз=1,3
Определяем ток небаланса:
I нб  ( Ka * K oдд * E  U рег  Fвыр ) * I k max
Ка – коэффициент, учитывающий переходный режим токов кз наличие
апериодической составляющей). При наличие Нтт Ка=1
Кодн – коэффициент однотипности ТА. При различных типах ТА
Кодн=1
Е – допустимая относительная погрешностьТА,Е=0,1
ΔUрег – относительная погрешность, обусловленная регулированием
напряжение. Принимается равной половине полного суммарного диапазона
регулирования (для трансформаторов ТДТНЭ ΔUри=0,16;
ΔFвыр – относительная погрешность от неточного выравнивания токов
плеч защиты вследствие невозможности точной установки на реле расчетного
числа витков. Так как число витков пока еще неизвестно то Δfвыр =0;
Iк макс. – максимальное значение тока к.з. (на стороне ВН
трансформатора) при к.з. на стороне СН или НН.
I нб 27,5  (1 * 1 * 0,1  0,16) * 3378  878,28( А)
I сз 27,5  1,3 * 878,28  1142( А)
I нб 38.5  (1 * 1 * 0,1  0,16) * 1741  452,66( А)
I сз 38.5  1,3 * 452,66  588( А)
14
Вторым условием выбора первичного тока срабатывания защиты
является отстройка от броска тока намагничивания:
I сз  Kотс * I н
Котс
–
коэффициент
отстройки
защиты
от
бросков
тока
намагничивания. Для реле типа РНТ Котс=1,3 для реле типа ДЗТ Котс =1,5
Ориентируясь в начале на возможность применения реле типа РНТ,
берем Котс=1,3.
Iсз=1,3*125,5=163,1 А
Принимаем за ток срабатывания Iсз=1142А. По выбранному току
срабатывания защиты Icз определяется возможность применения реле типа
РНТ. Для этого определяем коэффициент чувствительности дифзащиты Кч с
при двухфазном внешнем к.з.
Кч(2)=Iк(2)мин/Iсз,
Где: Iкмин(2) – значение минимального тока двухфазного к.з.
приведенного к стороне ВН трансформатора.
3 ( 3)
3
* I min 
*1553  1345( А)
2
2
1345

 1,18
1142
( 2)
I min

K ч( 2)
Так как Кч(2)=1,18<2, то реле типа РНТ использовать нельзя. Выбираем
реле типа ДЗТ-11
15
4. Определяем место включения тормозной обмотки реле ДЗТ-11.
Наилучшим вариантом будет включить тормозную обмотку на сумму токов
плеч защиты сторон СН и НН трансформатора.
По условию I сз  K отс * I н
Где K отс =1,5
Icз=1,5*125.5=188,25 A
Понайденому току I определяется вторичный ток срабатывания реле.
Iср=(Iсз/nт)*Кcх=(188,25/30)* 3 =10,9А
5. Определяем число витков обмоток реле ДЗТ-11.
Число витков дифференциальной (рабочей) обмотки равно:
Wg=Fср/Iср,
где Fср – магнитодвижущая (намагничивающая сила, необходимая для
срабатывания реле. Для ДЗТ-11 Fср=100 А*вит;
Wg=100/10,9=9,17
(Принимаем 9 витков)
Расчетное число витков уравнительных обмоток определяется из
условия уравновешивания намагничивающих сил в реле, создаваемых
минимальными токами в дифференциальной и уравнительной обмотке, считая
одну из обмоток отключенной (НН), имеем
16
I 2вн * Wg  I 2 cн * WурI
WУрI 
I 2вн * Wg
I 2сн

7,3 * 9
 8,6(витков)
7,64
(Принимаем 8 витков)
I2сн, I2вн – номинальные вторичные токи сторон ВН и НН
трансформатора.
Витки тормозной обмотки в данном выражении отсутствует, так как они
включаются таким образом, что не создают тока в реле, а служат только для
подмагничивания крайних стержней магнитопровода, насыщая их и
препятствуя трансформации тока из рабочей обмотки во вторичную. Считая
отключенной другую обмотку (СН), условие равновесия магнитных сил будет
I 2вн * Wg  I 2 нн * WурII
WУрII 
I 2вн * Wg
I 2 нн

7,3 * 9
 14,9(витков)
4,39
(Принимаем 14 витков)
Правильность выбора числа витков обмоток реле ДЗТ-11 может быть
приведены по условию:
I 2вн * Wg  I 2 cн * WурI  I 2 нн * WурII
7,3 * 9  7,64 * 8  4,39 * 14  65,7  65,7  65,7
Число витков тормазной обмотки.
WT 
K 3 *I нб max *W расч
I k max *tg
где kз -коэфициент запаса, kз =1,5;
17
tg α -тангенс угла наклона к оси абсцисс с касательной, проведённой из
начала
координат
к
характеристике
срабатывания,
соответствующей
минимальному торможению. Для реле ДЗТ-11 tg α =0,87;
Wрасч - расчетное число витков рабочей обмотки. Wрасч= Wg;
Iнб max - наибольший ток небаланса при трёхфазном к.з. на одной из
сторон СН или НН трансформатора, определяемый по выражению
I нб  ( Ka * K oдд * E  U рег  Fвыр ) * I k max
с учётом ΔFвыр. Погрешность от
неточного выравнивания токов плеч защиты, вследствие невозможности
точной установки на реле расчётного числа уравнительных обмоток,
определяется для сторон ВН и НН трансформатора по выражению:
f выр 
WурустWуррасч
Wуруст
,
где Wур расч, Wур уст – расчётное и принятое к установке на реле число
витков уравнительных обмоток.
Для подстановки в формулу берётся наибольшее из двух полученных
значений Iнб max;
Ik max – максимальное значение внешнего тока к.з. на одной из сторон СН
или ВН трансформатора. В формулу подставляется значение Ik
max
соответствующее к.з. на той стороне трансформатора, для которой берётся Iнб
max.
f выр27,5  1414,9,914  0,06
f выр38,5  8,86,68  0,07
;
;
I нб 27,5  (1 *1 * 0,1  0,16  0,06) * 3378  1080( А)
I нб38.5  (1 *1 * 0,1  0,16  0,07) *1741  574( А)
*1080*9,17
WT  1,53378
*0,87  5,04
.
18
6.
Определение
коэффициента
чувствительности
защиты
при
двухфазном к.з.:
K
( 2)
ч

I ч( 2) min * Wg
nтвн * Fср
где I2кмин – значение минимального тока двухфазного к.з.;
nтвн – коэффициент трансформации со стороны ВН трансформатора;
Wg – принятое к установке число витков дифференциальной обмотки;
Fср0 – магнитодвижущая сила срабатывания реле типа ДЗТ-11 при
отсутствии
торможения,
т.е.
берётся
начальная
точка
тормозных
характеристик реле, Fср0=100А*ВТ;
Кч2=(1345*9,17)/(30*100)=4,035.
Значение kч2 должно быть больше или равно 2, что и получилось.
3. Максимальные токовые защиты трансформатора от внешних
коротких замыканий
МТЗ на стороне ВН трансформатора. Ток срабатывания МТЗ в общем
случае определяется по выражению:
k З * k СЗП
I н max
k
В
Iсз=
,
где: Кз – коэффициент запаса, Кз =1,15 – 1,25;
Ксзп – коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока
нагрузки в режиме самозапуска двигателей;
Кв – коэффициент возврата реле (для реле серии РТ – 40 Кв=0,85);
19
Iнmax – максимальный ток нагрузки.
Для МТЗ со стороны ВН можно принять Ксзп=1, а Iнmаx определить с
учетом допустимой перегрузки трансформатора, т.е. Iнmax=1,5*Iн (где Iн –
номинальный ток трансформатора).
I НMAX  1,5 *125,5  191,5 А,
I СЗ 
1,2 *1
191,5  270,85
0,85
А.
По найденному первичному току срабатывания IСЗ МТЗ определяем
вторичный ток срабатывания реле IСР и выбираем тип реле
I СР 
I СЗ
kСХ
nТ
,
I СР 
270,85
3  15,35
30
А.
Выбираем реле типа РТ – 40/20
МТЗ со стороны 110 кВ для повышения чувствительности дополняется
блокировкой (пуском) по напряжению.
Трансформаторы
напряжения
на
отпаечных
подстанциях
устанавливаются на шинах тяговой и районной обмоток трансформатора. В
связи с этим напряжения срабатывания защиты по напряжению будет равно:
U СЗ 
U p min
kЗ * kВ ,
где Uрmin – минимальное рабочее напряжение на шинах, например,
тяговой
обмотке;
20
КЗ – коэффициент запаса, Кз=1,15 – 1,25;
Кв – коэффициент возврата (Кв=1,2 для реле типа РН – 50).
U СЗ 
115
 79,9
1,2 *1,2
кВ
По найденному первичному напряжению UСЗ определяем вторичное
напряжение срабатывания реле UСР и выбираем тип реле
U СР 
U СЗ
nН ,
где nн – коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
U СР 
79,9
nН
Выбираем трансформатор напряжения НКФ – 110-83У1
U1=110000/ 3 В, U2=100/ 3 В,
nн=U1/U2=110000/100=1100,
U СР 
79900
 72,6
1100
В.
Выбираем реле РН – 53/200
Uсз = (Uрмин/(Кз*Кв))
Uрмин=27,5 кВ:
Uсз=27,5/1,2*1,2=19,09 кВ
21
Выбираем тр-р напряжения ЗНОМ-35-65
U1=27500 В, U2=100 В
nн=U1/U2=27500/100=275
Uср=19090/275=69 В
Выбираем реле РН – 53/200
Чувствительность МТЗ при наличии блокировки минимального
напряжения не проверяется.
Выдержка времени МТЗ со стороны ВН трансформатора tмтз вн должна
удовлетворять условиям:
tмтз вн= tмтз сн+Δt;
tмтз вн=tмтз нн+Δt;
где tмтз нн, tмтз сн – выдержки времени МТЗ вводов среднего и низкого
напряжения;
Δt – ступень выдержки времени.
Выдержка времени МТЗ ввода районной обмотки на отключение
секционного выключателя шин районной обмотки tмтз св определяется по
выражению:
tмтз св=tфрп+Δt,
а на отключение выключателя ввода районной обмотки:
tмтз рп=tмтз св+Δt,
где tфрп – выдержка времени фидеров районных потребителей.
22
tмтз св=0,7+0,4=1,1 с,
tмтз рп=1,1+0,4=1,5 с
Выдержка времени МТЗ ввода 27,5 кВ трансформатора:
tмтз сн=tфкс+Δt=0,5+0,4=0,9 c.
Тогда выдержка времени со стороны ВН:
tмтз вн =1,5+0,4=1,3 с,
tмтз вн =0,9+0,4=1,9 с.
Из двух значений выдержек времени принимаем наибольшее, т. е. tмтз
вн =1,9 с. Выбираем реле типа ЭВ – 122 (0,25 – 0,35)
Максимальная токовая защита ввода 27,5 кВ трансформатора.
Первичный ток этой защиты определяется на основании уже описанных
выражений, причём kсзп принимается равным 1, Iнmax=2Iн (где Iн –
номинальный ток тяговой обмотки трансформатора).
I НMAX  2 * 525,5  1051 А,
тогда
I СЗ 
1,2 *1
1051  1510
0,85
А.
Далее определяем ток срабатывания реле и выбираем его тип. Затем
определим чувствительность МТЗ по минимальному току двухфазного к.з. на
стороне 27,5 кВ трансформатора:
23
kч( 2) 
I СР 
)
I k( 2min
 1,5
I сз
,
1510
* 1  12,58
120
А
Выбираем реле типа РТ – 40/20.
kч( 2) 
1345
 0,89  1,5
1510
Значит
для
повышения
kч
МТЗ
дополним
блокировкой
по
минимальному напряжению.
U сз 
U ср 
U р min
K з * Kв

27,5
 19,09(кВ )
1,2 *1,2
,
U сз 19090

 159( В)
nT
120
.
Выбираем тр-р напряжения ЗНОМ-35-65:
U1н = 27500 В
U2н = 170 В
nТ = 161
Выбираем тип реле РН – 53/200
Выдержка времени МТЗ:
tмтз сн = tфкс+Δt
t мтз. сн=0,5+0,4=0,9
Выбираем реле типа ЭВ – 112(0,1 – 1,3)
Максимальная
токовая
защита
ввода
районной
обмотки
трансформатора. Определим первичный ток срабатывания
24
k З * kСЗП
I н max
kВ
,
I сз 
Iнмакс=2* Iн=2*375=750 А,
I сз 
1,2 * 1,6
750  1694
0,85
А.
Определим ток срабатывания реле:
I ср 
I сз
* K сх
nT
I ср 
1694
* 3  34,5( А)
85
Выбираем тип реле РТ – 40/50
K ч( 2 ) 
1345
 0,79  1,5
1694
Значит
для
повышения
kч
МТЗ
дополним
блокировкой
по
минимальному напряжению
U сз 
U ср 
U р min
K з * Kв

35
 24,3(кВ )
1,2 *1,2
U сз 24300

 285( В)
nГ
85
Выбираем трансформатор напряжения НОМ-35-66, обмотки:
U1н = 35000 В
U2н = 100 В
nТ = 350
25
Выбираем тип реле РН – 53/200
Выдержка времени МТЗ ввода районной обмотки на отключение СВ
шин
t м тз( св )  t фрп  t  0,7  0,4  1,1(сек )
А на отключение выключателя ввода районной обмотки.
t м тз( рп)  t mnp( cd )  t  1,1  0,4  1,5(сек )
Выбираем реле типа ЭВ – 122(0,25 – 3,5)
4. Максимальная токовая направленная защита
Первичный ток срабатывания пусковых реле этой защиты выбирается по
выражению:
I сз  0,3I н
,
где Iн – номинальный ток трансформатора на стороне ВН.
I сз  0,3 *125,5  38,4
А
Вторичный ток срабатывания реле определится по выражению:
I СР 
I СР 
I СЗ
kСХ
nТ
,
38,4
3  2,17
30
А.
26
Выбираем реле типа РТ – 40/6
Обмотки напряжения реле направления мощности получают питание от
трансформаторов напряжения, присоединенных к шинам 27,5кВ. Реле
направления мощности включается по 900 схеме.
5. Максимальные токовые защиты от ненормальных режимов
Защита от перегрузки трансформатора. Первичный ток срабатывания
защиты от перегрузки на стороне ВН трансформатора определяется по
выражению:
I сз 
kз
* Iн ,
kв
где kз – коэффициент запаса, kз=1,05.
I сз 
1,05
* 125,5  157,99 А
0,85
Далее определяем вторичный ток срабатывания реле и выбираем тип
токового реле и реле времени, так как защита действует на сигнал с выдержкой
времени 9 с.
I СР 
I ср 
I СЗ
kСХ
nТ
,
157,99
* 3  9,12 А
30
.
Выбираем реле РТ-40/10,ЭВ-132(0,5-9)
27
Защита включения обдува трансформатора. Автоматическое включение
обдува трансформатора производится при его нагрузке , равной 0,7Iн, т.е. Icз
оз=0,7 Iн.
I сз 03  0,7 * Iн  0,7 *125,5  89,5 А
Далее определяем вторичный ток срабатывания реле и выбираем его
тип. Выбираем также тип реле времени.
I ср 03 
I сз 03 * k сx
nT

89,5 * 3
 5,17 А
30
Выбираем реле типа РТ-40/10,ЭВ-132(0,5-9).
6. Защита блокировки отделителя
Блокировка отделителя (ОД) должна надежно (при Кч  2 ) срабатывать
при включении короткозамыкателя (КЗ). Для этого необходимо знать
(1)
однофазный ток к.з. I к на стороне 110 кВ подстанции в минимальном режиме
энергосистемы.
Его можно определить по току трехфазного к.з. на стороне 110 кВ в
режиме минимума энергосистемы на основании соотношения:
I к(1)  I к(3) *
2
где
3
Х о
Х о  , Х 1
Х 1 ,
-соответственно
сопротивления
нулевой
и
прямой
последовательности до точки к.з.
Считая, что подстанция питается по одноцепным ЛЭП со стальным
грозозащитным тросом, для которых Х 0  Х 1 , получаем:
28
)
)
I к(1min
 0,6 * I к(3min
,
)
I к(1min
 0,6 *1553  931,8 А.
Тогда первичный ток срабатывания блокировки ОД определится по
выражению:
I сзбл
)
I к(1min

kч ,
где kч – коэффициент чувствительности, kч=2,5.
I сзбл 
931,8
 372,7 А
2,5
.
Вторичный ток срабатывания реле блокировки
I србл 
I сзбл
nT ,
где
nT
–
коэффициент
трансформации
ТА
типа
ТШЛ-0,5,
устанавливаемого в цепи КЗ для питания реле блокировки. При одном
первичном витке (шине) nT  60 .
I србл 
372,7
 6,2
60
А
Выбираем реле типа РТ-40/20
В заключение необходимо произвести проверку трансформаторов тока
стороны ВН, к которым подключена МТЗ и дифзащита трансформатора.
29
В соответствии с ПУЭ трансформаторы тока, предназначенные для
цепей релейной защиты, должны удовлетворять трём основным требованиям:
Обеспечивать точную работу измерительных органов релейной
1)
защиты при к.з. в зоне ее действия.
Обеспечивать надёжную работу измерительных органов при
2)
близких к.з., когда форма кривой вторичного тока ТА может искажаться за
счет глубокого насыщения стали магнитопровода ТА.
Не иметь недопустимых перенапряжений на вторичных обмотках
3)
ТА при близких к.з.
Первое требование считается выполненным, если полная или токовая
погрешность не превышает 10% . В связи с этим следует произвести проверку
ТА на 10%-ную погрешность.
7. Проверка трансформаторов тока на 10-% погрешность
Проверка ТА может выполняться в следующей последовательности:
1. Определяется предельная кратность k10 расчетного тока по
отношению к первичному номинальному току трансформатора:
k10 
где
I расч
Iн ,
I расч  I к max 
т.е. принимается равным максимальному значению тока
к.з.
Этот ток определяется при к.з. на стороне ВН трансформатора
непосредственно за ТА по значению Sкз max.
k10 
3378
 26,9
125,5
.
30
2. Определяется допустимая вторичная нагрузка Т (Zн доп), при которой
полная погрешность ε Т не превышает 10%.
Определение производится по кривой предельных кратностей ТА типа
ТВТ-110, встроенных в ввод ВН трансформатора. Так как одинаковые
вторичные обмотки соединяются обычно последовательно, то значение Zн доп
следует удвоить , т.е.
Z ндоп.  0,75Ом  Z ндоп  1,5Ом .
3.
Сравнивается полученная по кривой предельных кратностей
величина
Zн доп с фактической расчётной нагрузкой ТА Zн расч. При определении Zн
расч
учитывается, что во вторичную цепь ТА со стороны ВН трансформатора
включены реле МТЗ и ДЗТ. Для трехлинейной схемы, в которой ТА соединяются в треугольник, а реле - в звезду,
Z нрасч.  3rпр  3( Z рм тз.  Z рдз )  rпер.
.
Сопротивления соединительных проводов
rпр. 
l
,
q
где l - длина кабеля от ТА до реле (в м), принимаем l=30 м;
6
2
q - сечение жилы кабеля(мм2), g  185 *10 мм ;

удельная
проводимость
м/(Ом*мм2),
для
алюминия
  34,5 м ОМ * мм 2 ;
полное сопротивление токовых реле МТЗ
31
S
I2 ,
Z рм тз 
где S - потребляемая мощность реле, (ВА);
I - ток, при котором задана потребляемая мощность (5А).
Z рм тз 
rпр 
0,8
 0,032
52
Ом,
30
 0,005
185 *10 * 34,5 *10 8
Ом.
6
Полное сопротивление дифференциального реле типа РНТ,ДЗТ
принимается
Zрдз=0,1 Ом. Величина переходного сопротивления в контактах rпер во
всех случаях принимается равной 0,1 Ом.
Если
Z нрасч  Z ндоп
Z нрасч  Z ндоп
, то ТА работают с полной погрешностью ε < 10%. Если
, то для снижения погрешностей ТА можно перейти на
больший коэффициент трансформации ТА. Однако при этом необходимо
будет пересчитать уставки защит.
Итак, фактическая расчётная нагрузка ТА равна
Z нрасч  3 * 0,005  3(0,032  0,1)  0,1  0,511
Ом.
Z нрасч  0,511Ом  Z ндоп.  1,5Ом
Отсюда следует, что ТА работает с полной погрешностью ε < 10%.
32
Список литературы
1.
Требования ЕСКД к текстовым документам. Методические указания по
выполнению контрольных работ и курсовых проектов для студентов всех
специальностей. Ч. 1. М.: ВЗИИТ, 1977. 24 с.
2.
Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных
дорог: Учебник для вузов ж. д. транспорта. М.: Транспорт, 1982. 528 с.
3.
Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных
дорог. Учебник для вузов ж.д. транспорта. М.: Транспорт, 1981. 216 с.
4.
Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 2 / Под. Ред. К. Г.
Марквардта. М.: Транспорт, 1981. 392 с.
5.
Давыдова И.К., Попов Б.И., Эрлих В. М. Справочник по эксплуатации
тяговых подстанций и постов секционирования. М.: Транспорт, 7978. 416 с.
6.
Какуевицкий Л.М., Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и
автоматики. М.: Энергия, 1972.344 с.
7.
Прохорский
А.А.
Тяговые
трансформаторные
подстанции.
М.:
Транспорт 1978. 536 с.: 1983. 496 с.
8.
Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные
установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983. 136 с.
9.
Герман Л.А. Вакуумные выключатели в устройствах электроснабжения
железных дорог / ЦНИИТЭИ МПС. Серия «Электрификация и энергетическое
хозяйство». Экспресс-информация. Вып. 1. М.: 1979. 32 с.
10.
Бей Ю. М., Мамошин Р. Р., Пупышин В. Н., Шалимов М. Г. Тяговые
подстанции. М.: Транспорт, 1986. 320 с.
11.
Герман Л.А. Электроснабжение электрических железных дорог.
Поперечная и продольная емкостная компенсация: Методические указания.
М.: ВЗИИТ, 1983. 60 с.
33