Принципиальная электрическая схема силового трансформатора
Рис.11.5. Принципиальная электрическая схема токовых цепей и цепей оперативного тока дифференциальной токовой защиты, МТЗ, зашиты от перегрузок силового трансформатора.
Рис.11.6. Принципиальная электрическая схема
оперативных цепей управления
На рис.11.5, 11.6 представлен пример принципиальной электрической схемы защит трансформатора 110/10(6) кВ на переменном выпрямленном оперативном токе.
На рис.11.5 показаны трансформаторы тока и токовые реле защит трансформатора:
КАW1, КАW2 - дифференциальной токовой защиты c торможением (реле ДЗТ-11);
КА1, КА2 - максимальной токовой защиты от внешних КЗ (реле РТ-40);
КАЗ - максимальной токовой защиты от перегрузки, действующей на сигнал (реле РТ-40);
КА4 - реле тока, фиксирующее наличие бестоковой паузы.
В токовые цепи защиты включено специальное трехфазное реле тока КА типа РТ-40/Р-5, контакты которого используются в цепи блокировки и отключения отделителя QR .
Реле КV и КVZ включены в пусковой орган напряжения.
На рис.11-5 показаны оперативные цепи дифференциальной | токовой и максимальной токовых защит. Источником оперативного тока для промежуточных реле КL A и КLс (типа РП-361) а также реле времени КТ (РВМ-12) служат трансформаторы тока ТА1 и ТА2. Во вторичные токовые цепи этих трансформаторов тока включены первичные обмотки промежуточных насыщающихся трансформаторов КL L и КL T. Их вторичные обмотки через выпрямительные мосты питают катушки реле КL 1 и КL 2 , при условии, что срабатывают и замыкают свои контакты реле КАW1, КАW2
(дифференциальная защита) или КТ (реле времени максимальной защиты). В это же время по первичным КL L и КL T или одного из них должен проходить вторичный ток КЗ. После срабатывания реле КL замыкаются все его замыкающие контакты, в том числе КL 1. 1 и КL 2.. 1 , которые осуществляют самоудерживание реле. Это сделано для обеспечения надежного и достаточно длительного замкнутого состояния контактов реле РП-361, находящихся в цепях (КL 1. 2 и КL 2.. 2 ).
Реле времени КТ (типа РВМ-12) имеет в схеме три контакта:
КТ.1 — замыкающий, который замыкает цепь КL 1 и КL 2 ,что приводит к включению короткозамыкателя QN;
КТ.2 — импульсный, с меньшей выдержкой времени, чем КТ1, замыкающий цепь отключения выключателя Q 10(6) kB;
КТ.З — импульсный, замыкающий с выдержкой около 0,5 с ту же цепь в момент включения вручную или от автоматики (АПВ); эта цепь, называемая
«ускорение защиты после АПВ», создастся на небольшой период, около 1 с, замыканием контакта УДЗ и служит для отключения устойчивого КЗ на стороне 10(6) кВ.
Моторчик реле времени КТ может начать работать при двух одновремен-ных условиях: прохождении тока КЗ по двум или одной из первичных обмоток промежуточных трансформаторов тока КL T и замыкании цепи его обмотки.
Последнее осуществляется замыкающими контактами токовых реле макси-мальной защиты КА1 или КА2, а также размыкающими контактами реле КL5.1 и SQ. Реле-повторитель пускового органа напряжения КL5 в нормальном режиме находится под напряжением через замыкающий контакт реле КV1.Размыкающий контакт КL5 в цепи КТ при этом разомкнут.При КЗ срабатывает пусковой орган напряжения, замкнутый контакт КV1 размыкается, КL5 теряет питание, после чего контакт КL5.1 в цепи КТ замыкается, осуществляя пуск максимальной токовой защиты по напряжению.
Параллельно с размыкающим контактом КL5.1 включен размыкаю-щий контакт SQ - контакт вспомогательной цепи выключателя 10(6) кВ или реле-повторителя положения этого выключателя. Это сделано для обеспечении работы максимальной токовой защиты при КЗ между трансформаторами тока ТА1-ТАЗ и выключателем О в тот момент, когда на трансформатор подано напряжение со стороны ВН, а выключатель Q отключен. Поскольку пусковой орган питается от ТV, а на нем в это время может быть нормальное напряжение (от другой секции), пусковой орган не сработает. Вместо него пуск максималь-ной защиты осуществляет размыкающий контакт SQ, замкнутый при отключенном положении выключателя Q 10(6) кВ. Напомним, что рассматриваемое повреждение находится в зоне действия дифференциальной защиты трансформатора.
Шинки управления ЕV имеют напряжение 220В и нормально питаются от ТСН 10/0,22 кВ (или 6/0,22 кВ). Они называются шинками обеспеченного питания, так как при потере основного источника автоматически переключаются на другой: либо на ТСН соседнего силового трансформатора, либо на свой 110(6} кВ (через промежуточный трансформатор 0.1/0,22 кВ.)
От шинок ЕV получает питание КL5 — реле-повторитель пускового органа напряжения (см. выше) и зарядное устройство UGC.
Энергия предварительно заряженных конденсаторов СG 1-СG5 используется для выполнения следующих операций:
СG1 - срабатывание общего выходного промежуточного реле КL 4 при действии отключающего элемента газовой защиты KSG2, а также дифференциальной и максимальной защит через реле КL;
СG-2 - отключение выключателя Q10(6) кВ; его электромагнит отключения YАТ может подключаться к СG2 или контактом КТ2 первой ступени максимальной токовой защиты или контактом общего выходного реле КL 4 .1 (для отключения Q при внутренних повреждениях трансфор-маторов) или контактом КТ3 по цепи «ускорения защиты после АПВ»;
ССЗ - включение короткозамыкателя QN; его электромагнит включения УАС подключается к СGЗ после срабатывания общего выходного реле КL 4 и замыкания контакта КL 4.1;
СG4 - срабатывание реле КLЗ, разрешающего отключение отделителя QR в бестоковую паузу; наступление паузы фиксируется размыкающими контактами токовых реле КА и КА4, которые замыкаются при отсутствии тока через трансформаторы тока ТА и ТА5 соответственно, а также контактом вспо-могательной цепи короткозамыкателя QNS или контактом его реле-повтори-теля, который замыкается после включения короткозамыкателя.
СG5 - отключение отделителя QR ; его электромагнит отключения YАТ подключается к СG5 после замыкания контактов реле КL3.1.
На рис.11.6 не показаны: цепи управления коммутационными аппаратами, цепи сигнализации, в том числе газовой и максимальной токовой защиты от перегруза, а также цепи отдельной газовой защиты устройства РПН.
9.Расчет защит ВЛ- 110 кВ
1. Максимальная токовая защита I ступени – междуфазная отсечка.
= 0,1 с ( без выдержки времени - собственные время срабатывания цепей отключения).
При 
с - может быть введена для защиты от работы трубчатых разрядников.
а) Ток срабатывания по условию отстройки от КЗ
(6-1)
где 
- коэффициент отстройки, учитывающий погрешности, ТА и ИО, апериодическую составляющую;
= 1,2 ÷1,3 - при использовании РТ-40; = 1,5÷1,6 -при использовании реле РТ- 85.
- максимальный ток в защите 3х фазных КЗ в начале смежных участков ( в данном случае трансформатор-ввод 110 кВ)
построим график зависимости токов 
| l,% | |||||||
 ,кА | 83,8 | 27,7 | 16,6 | 13,8 | 11,8 | 9,2 | 7,5 |
 ,кА | 14,4 | 10,3 | 6,6 |
= 83,8 кА
= 46 кА
А
б) Ток срабатывания по условию бросков тока намагничивания
А
Выбираем установку:
А
Принимаем 
= 76 В 
= 76 · 120 = 9120 А составляет 80%
Выбираем реле РТ- 40/100 в 3х фазной 3-х релейной схеме. Длины линий при 3-х фазных и 70%, при 2-х фазных КЗ.
2. Вторая ступень – отсечка с выдержкой времени для защиты остальной части линии и трансформатора ГНН. Реализуется с помощью 2х реле тока и реле времени ток срабатывания защиты ступени II выбирается:
а) по условию отсройки от быстродействующей защиты трансформатора
где 
= 1,1 ÷1,2 – коэффициент отсрочки ступени II
-ток срабатывания быстродействующей (дифференциальной) токовой защиты трансформатора
кА
б) по условию отстройки от максимального 3х-фазного тока трансформатора (точка К4)
кА
Выбираем: 1716 А
Выбираем уставку:
А
Принимаем =15 А. 
А
= 0,1 + 0,5 = 0,6 с.
Коэффициент чувствительности:
3. Третья ступень – резервная защита для линии W1 и последующих участков. Выполняется 2х и 3х релейной с независимой характеристикой выдержки времени.
Время срабатывания:
.
Ток срабатывания:
при посадках напряжения
при АПВ.
где 
; 
для РТ-40; 0,8 для РТ-85; 0,9 для РСТ-11 и 13.
Дистанционная защита основного комплекта. Шкаф ШДЕ-2801.
Проверка возможности установки на линии дистанционной защиты.
Все повреждения на линии, сопровождающиеся снижением напряжения ниже 0,6 Uн должна ликвидироваться мгновенно, поэтому возможность установки дистанционной защиты проверенной по величине остаточного напряжения на линиях при КЗ в конце зоны защиты.
Uн – это требование устойчивой работы.
где 
- ток КЗ в ( ) к1 в конце линии
Ом/км
= 85,76 кВ
Uн
Следовательно, система работает устойчиво и дистанционную защиту можно ставить.
Выбор коэффициента трансформации трансформатора тока
А
63,3 × 1,3 = 82,29
Принимаем 100/5, так как по одной линии могут питаться 2-а трансформатора на подстанции.
I ступень защиты.
Первичное сопротивление срабатывания ступени - по отстройке КЗ в конце линии (точкаК3)
Ом
tc.з= 0,1 с (без выдержки времени)
селективность по отношению к быстродействующей защите трансформатора достается
= 0,87.
II ступень защиты.
Первичное сопротивление выбирается по наименьшему из условий:
1. По условию отсройки от максимального тока нагрузок с учетом самозапуска:
где котс=1,3; кзап=2,5; кm-коэффициент токораспределения, принимается=1;
2. По условию отстройки от КЗ за трансформатором с наименьшим сопротивлением (у нас один трансформатор и Umin=96,6 кВ).
Принимаем ? 
Проверка по чувствительности при к.з. в конце защищаемой линии
Выбор выдержки времени
III ступень защиты.
1.Характеристика срабатывания ДЗ с ШДЭ-2801 – треугольник предусмотрено 2 ступени регулирования наклона и правой боковой стороны, проходящей через начало координат под углом 
или 
к оси R.
Рассматривается возможность отстройки от максимального нагрузочного режима по углу. Принимается 
угол наклона правой боковой стороны характеристики
. 
. Принимается характеристика с углом наклона 470 
правой боковой стороны характеристики. Если это условие удовлетворяется, то сопротивление срабатывания III ступени выбираются по условию обеспечения требуемой чувствительности в конце зоны резервирования.
Определение сопротивления срабатывания III ступени.
1. По условию отстройки от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска 
Ом
Если принять отсутствие самозапуска 
, то 
Ом.
- По условию согласования с МТЗ трансформатора ГПП.
А
МТЗ трансформатора с пуском по напряжению (см. расчет МТЗ трансформатора)
Принято: 
А
отключение выключателя ввода 10 кВ.
включение короткозамыкателя КЗ-220 или отключение выключателя 110 кВ.
Ом
Список рекомендованной литературы.
1. Сенигов П.Н. Электроснабжение промышленных предприятий. Руководство по выполнению базовых экспериментов. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2009.-99 с.
2. Юдин М.А. Токовая защита электроустановок: Учебное пособие. 2-е изд., испр.- СПб.: Издательство «Лань», 2011.- 288 с.
3. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для студентов электротехнических и электромеханических специальностей транспортных и других вузов.- К.: транспорт Украины, 2004.-565 с.
4. Булычев А.В., Наволочный А.А.Релейная защита в распределительных электрических сетях: Пособие для практических расчетов / А.В. Булычев, А.А. Наволочный.- М.: ЭНАС, 2011.-208 с.
5. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / И.П. Машкарева, Н.В.Трутнев, М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА - Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2012. – 200с.
6. Проектирование электрических станций и подстанций: методические указания к курсовому проектированию / сост. Ю. П. Свиридов, С. М. Пестов. – Ульяновск : УлГТУ, 2011. – 26 с.
Приложение 1
АКТИВНЫЕ И ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЕЙ
(выдержки из ГОСТ 28249-93)
Таблица 6