Расчет токов короткого замыкания

Точка К2.

Расчет тока к.з. в минимальном режиме.

Рисунок 2 -Схема замещения для расчета токов к.з. в минимальном режиме

Точка К3.

Определяем параметры схемы замещения:

1. Асинхронные двигатели:

2. Синхронные двигатели:

3. Принимаем длину l=200 м; ААБ — 3×95:

Х₀=0,078;

4. Трансформатор ГПП:

6. Система:

6. Трансформатор ДСП:

или 15,97*(6,3/37)= 2,72кА — приведенный к стороне 37 кВ.

или 13,83*(6,3/37)= 2,35 кА — приведенный к стороне 37 кВ.

Расчет тока к.з. в максимальном режиме.

Рисунок 3 — Схема замещения для расчета токов к.з. в максимальном режиме.

или 27,11*(6,3/37) = 4,62кА — приведенный к стороне 37 кВ.

или 4 *(6,3/37) = 0,681 кА — приведенный к стороне 37 кВ.

точка К4.

точка К5.

точка К6.

или 0,134*(0,4/6,3) =0,01 мОм — приведенное к стороне 0,4 кВ Трансформатор

Линия питающая АД1.

точка К7.

точка К8.

90,7*(6,3/37) =15,44кА.

Защита трансформаторов ГПП

В качестве защиты трансформаторов ГПП устанавливаем микропроцессорное устройство основной защиты двухобмоточного трансформатора (6−220 кВ, дифференциальная защита) — Сириус-Т Назначение Сириус-Т:

Устройство микропроцессорной защиты Сириус-Т, предназначено для выполнения функций основной защиты двухобмоточного (в том числе с расщепленной обмоткой) трансформатора с высшим напряжением 35−220 кВ. Также возможно использование в качестве дифференциальной защиты реактора или мощного синхронного двигателя. Содержит подменную МТЗ ВН и МТЗ НН с внешним комбинированным пуском напряжения.

Устройство предназначено для установки на панелях и в шкафах в релейных залах и пультах управления электростанций и подстанций 35−220 кВ.

Устройство Сириус-Т является комбинированным микропроцессорным терминалом релейной защиты и автоматики.

Объем выполняемой защиты:

• а) продольная дифференциальная токовая защита;
• б) МТЗ;
• в) токовая защита от перегрузки на сигнал или на разгрузку;
• г) газовая защита.

МТЗ от перегрузки токами внешнего КЗ.

Устанавливается со стороны основного питания. Первичный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена рассматриваемая защита.

Ток срабатывания защиты.

к_н — коэффициент надёжности несрабатывания защиты, принимаемый 1,1.

К_в — коэффициент возврата максимальных реле тока, принимаемый 0,982.

К_сзн — коэффициент самозапуска нагрузки отражающий увеличение рабочего тока I_{раб.макс} за счет одновременного пуска всех тех электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время короткого замыкания k_сзп? 1,1 ч 1,3.

А.

А.

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов. При параллельной работе трансформаторов дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора.

Ток срабатывания защиты от броска тока намагничивания:

• — коэффициент отстройки защиты от броска тока намагничивания,=1,3;
• — номинальный ток трансформатора с высокой стороны.

Определяем ток срабатывания защиты от тока небаланса.

— ток, учитывающий погрешности трансформаторов тока.

.

• — коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую, =1,
• — коэффициент однотипности ТТ (0,5 или 1).

Коэффициент трансформации трансформатора тока на ВН 200/5 и на НН 1000/5.

Вторичный ток в плечах дифференциальной защиты при номинальной нагрузке силового трансформатора:

,.

Принимаем =1,.

полная погрешность ТТ (0,1).

— ток, учитывающий у силового трансформатора устройство РПН.

.

— половина регулировочного диапазона РПН.

.

— учитывает дискретность шкалы уставок.

.

.

Выбираем наибольший ток срабатывания защиты.

Чувствительность защиты.

k_ч =.

По условию выравнивания вторичных токов по величине:

Трансформаторы ТДН-10 000/35:

Номинальный ток трансформатора I_BH=156,04 A.

Для ТТ со стороны 35 кВ.

0.1 *156,04=15,6<100<2,5*156,04=390,1 А.

Условие выполняется.

По условию отстройки от броска тока намагничивания Для проверки пригодности ТТ по условию отстройки от броска тока намагничивания необходимо определить амплитудную величину броска тока намагничивания. Т.к. в паспортных данных на трансформатор не приведена величина броска тока намагничивания и не приведено сопротивление трансформатора при полном насыщении, то определяем сопротивление трансформатора при полном насыщении по приближенной формуле.

Трансформаторы ТДН-10 000/37:

X_*В⁽¹⁾ =0,094+0,74*8/100=0,153(Ом) Определяем относительное индуктивное сопротивление прямой последовательности контура включения, предварительно приведя сопротивление линии электропередачи к базисным условиям X_б=38,5/6,3=6,11 (Ом):

Сопротивление линии, пренебрегая активным сопротивлением, равно.

X_Л =0,421*18/6,11=1,24 (Ом) Тогда сопротивление контура включения где К1 = 1,1−1,15 — коэффициент, учитывающий увеличение индуктивного сопротивления трансформатора за счет неполного насыщения ярм магнитопровода.

X₀ =1,24+1,1*0,153=1,41 (Ом) Или в именованных единицах: X=1,41•6,11=8,61 (Ом) Амплитудное значение броска тока намагничивания:

где, А — относительное смещение оси синусоиды потокосцепления по отношению к точке перегиба характеристики намагничивания, для.

трансформаторов с горячекатаной сталью принимается равным 0,39.

I_амп=(2^0,5*38,5*(1+0,39))/(3^0,5*8,61)=5,07 кА Кратность тока по отношению к амплитудному значению номинального тока ТТ:

К_ТТ =5070/(2^0,5*100)=35,85.

По условию отстройки от броска тока намагничивания предельная кратность ТТ стороны 35 кВ должна быть.

К₁₁₀?k_н*I_BH*k_ТТ=1,1*0,15 604*35,85=5,59.

По кривым предельной кратности для R_нагр=0,4 Ом определяем.

К₃₅=15>5,59.

Следовательно, требование отстройки от броска тока намагничивания выполняется.

3. По условию отстройки от переходных режимов Приведенная предельная кратность ТТ для данного ТТ должна быть:

К=5,59*100/156,04=3,58>3,5.

Проверка возможности использования самоадаптирующегося торможения В терминалах на базе микропроцессоров Сириус предлагается выбрать вид торможения: традиционное или самоадаптирующееся. При традиционном торможении необходимо задать вид тормозной характеристики, уставки дифференциальной отсечки и уставки 2 и 5 гармоник. При использовании самоадаптирующегося торможения требуется задать только тормозную характеристику, причем, только горизонтальную часть (Iсз) и первую наклонную часть (Id/It). Все остальные характеристики не устанавливаются. Единственное ограничение, вводимое фирмой, — применение искусственной нейронной схемы возможно на тех трансформаторах, для которых амплитудное значение броска тока намагничивания не превышает 16-кратного действующего значения номинального тока силового трансформатора.

Трансформаторы ТДН-10 000/35:

I_амп/ (I_ном*К_ТТВН)=5070/(156,04*100)=0,325.

Следовательно применяется самоадаптирующееся торможение.

Определение минимального тока срабатывания с учетом, что Кпер=1,0.

где е=0,1 погрешность ТТ.

Принимаем к установке I_СЗ = 30%.

Определение крутизны первого наклонного участка тормозной характеристики ТТ могут насыщаться при токах (2−3)•I_ном. Особенно большая вероятность насыщения ТТ возможна при питании силовым трансформатором двигательной нагрузки. Это объясняется большой апериодической составляющей и составляющей низкой частоты в токе пуска и самозапуска электродвигателей. Поэтому даже при небольших сквозных токах следует принимать К_пер=2,0 для трансформаторов с двигательной нагрузкой, составляющей менее 50% от номинальной мощности трансформатора и Кпер=2,5 для трансформаторов с двигательной нагрузкой, составляющей более 50% от номинальной мощности трансформатора.

Таким образом, крутизна первого наклонного участка тормозной характеристики определяется:

Принимаем I_d/I_t = 37%.

Точка изменения крутизны тормозной характеристики.

где I_{БР.НАМ.i} — значение броска тока намагничивания силового трансформатора со стороны соответствующей обмотки приведенное к номинальному току этой обмотки.

Принимаем к установке SLP=3,5.

Определение крутизны второго наклонного участка тормозной характеристики Крутизна второго наклонного участка тормозной характеристики (I_d/I_t2) принимается равной 60−70%.

Принимаем к установке I_d/I_t2 = 65%.

Газовая защита трансформатора.

Ток короткого замыкания, проходящий через место установки токовой защиты при повреждении внутри бака трансформатора, например при витковых замыканиях, определяется числом замкнувшихся витков и поэтому может оказаться недостаточным для ее действия. Однако витковые замыкания представляют опасность для трансформатора и должны отключаться. Токовая и дифференциальная защиты на этот вид повреждения не реагируют. Отсюда возникает необходимость в использовании специальной защиты от внутренних повреждений — газовой, фиксирующей появление в баке поврежденного трансформатора газа. Образование газа является следствием разложения масла и других изолирующих материалов под действием электрической дуги или недопустимого нагрева. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную различать степень повреждения, и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение.

Основным элементом газовой защиты является газовое реле KSG, устанавливаемое в маслопроводе между баком и расширителем.

Элементы выполнены в виде плоскодонных алюминиевых чашек, вращающихся вместе с подвижными контактами вокруг осей. Эти контакты замыкаются с неподвижными контактами при опускании чашек. В нормальном режиме при наличии масла в кожухе реле чашки удерживаются пружинами в положении, указанном на рисунке. Система отрегулирована так, что масса чашки с маслом является достаточной для преодоления силы пружины при отсутствии масла в кожухе реле. Поэтому понижение уровня масла сопровождается опусканием чашек и замыканием соответствующих контактов. Сначала опускается верхняя чашка и реле действует на сигнал. При интенсивном газообразовании возникает сильный поток масла и газов из бака в расширитель через газовое реле. На пути потока находится лопасть, действующая вместе с нижней чашкой на общий контакт. Лопасть поворачивается и замыкает контакт в цепи отключения трансформатора, если скорость движения масла и газов достигает определенного значения (0.6 — 1.2 м/с). При этом время срабатывания реле составляет t_ср.р = 0,05 — 0,5 с.

Достоинства газовой защиты: высокая чувствительность и реагирование практически на все виды повреждения внутри бака; сравнительно не большое время срабатывания; простота выполнения. Наряду с этим защита имеет ряд существенных недостатков, основным из которых является нереагирование ее на повреждения, расположенные вне бака, в зоне между трансформаторами и выключателями. Вследствие несовершенства конструкции современных газовых реле защиту приходится выводить из действия при попадании воздуха в бак трансформатора. В связи с этим газовую защиту нельзя использовать в качестве единственной защиты трансформатора от внутренних повреждений.

Токовая защита от перегрузок Устанавливается на трансформаторах с действием на сигнал (на автоматическую разгрузку или отключение на подстанциях без постоянного дежурного персонала) защита от перегрузки устанавливается со стороны питания. Ток срабатывания определяется по выражению:

где К_н=1,1; К_в=0,982.

Время срабатывания защиты от перегрузки выбирается на ступень больше времени МТЗ от перегрузки токами внешних КЗ.

Рисунок 4 — Принципиальная схема защиты трансформатора ГПП на микропроцессорной базе Сириус-Т.