Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора.

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru

Дано:

Трансформатор:

ST = 63 МВ·А;

Uвн = 121 кВ

Δ U = ± 8·1,5%;

Uнн = 10,5 кВ;

uк = 12,5%;

Группа соединения обмоток – Ү/Δ - 11.

Система 1: Eв = 71,8 кВ; Zв = 4,1+j21,2 Ом;

Система 2: Eн = 6,67 кВ; Zн = 0,3+j2,1 Ом.

Рис.П3.1 Расчетная схема.

Расчет.

На расчетной схеме (рис.П3.1) указаны места расчетов токов к.з.

На рисунке 2 показана расшифровка токов к.з. притекающих к месту к.з. со стороны высшего и низшего напряжений.

1. Рассчитываем параметры трансформатора:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru – коэффициент трансформации;

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru – сопротивление приведенное к стороне высшего напряжения.

2. Рассчитаем токи к.з. в узлах 1 и 2 с учетом подпитки их со стороны ВН и НН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru ; Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru ;

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru ; Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru ;

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru ; Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru .

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru

Рис.П3.2

3. Расчет параметров дифференциальной защиты.

Согласно приведенной схемы, со стороны ВН трансформаторы тока соединены в треугольник, со стороны НН - в звезду.

Номинальные первичные токи трансформатора со стороны ВН и НН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru кА; Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru кА.

Трансформаторы тока, со стороны ВН: Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru и со стороны

НН: Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru

Находим вторичные номинальные токи:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru

Так как Iнвв> Iннв,

то основная сторона принимается ВН.

4. Нахождение токов небаланса дифференциальной защиты.

Возможное отклонение положения РПН от среднего положения при внешнем КЗ.

Поскольку выше была принята за основную сторону сторона ВН,

то расчеты проводим к этой стороне.

Внешнее КЗ в узле К1, ток IК1В=0,971· 1000=971 А

Отклонение коэффициента трансформации:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru

Вторичный ток небаланса:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А

Расчет КЗ в узле К2, ток IК1В=1,182·1000=1182 А

Вторичный ток небаланса:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А

Для дальнейших расчетов выбираем больший ток, т.е. второй ток небаланса.

Вторая составляющая тока небаланса связана с полной погрешностью трансформаторов тока ε , которую в расчетах принимают 10% или ε =0,1. Проявляется она также при внешних КЗ, поэтому, вторая составляющая тока небаланса связана с током КЗ следующим образом (расчет ведем для большего тока КЗ):

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Далее предполагается, что две небаланса суммируются арифметически. Это предположение реализует дополнительный запас, гарантирующий не срабатывание дифференциальной защиты при внешних КЗ.

Результирующий ток небаланса:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

5. Выберем дифференциальное реле. Остановимся на реле типа РНТ-565 (схема приведена на рис.П3.3), которое имеет основной параметр, определяющий срабатывние реле в виде намагничивающей силы F=100 Ампервитков.

Теоретическое количество обмотки реле, подключенной к стороне ВН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru витков.

Рис.П3.3

Из рис.П3.3 видно, что можно использовать 10 витков, набрав 2 витка на wI ур и 8 витков на wp и подключив к стороне ВН выводы 1 и 6. Количество витков, подключаемых к стороне НН, определяется из соотношения номинальных вторичных токов:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru витков.

Останавливаемся на 16 витках, подключив к стороне НН выводы 6 и 3. Для реализации 16 витков используем уже набранные 8 витков на wp, кроме того, набираем 7+1 виток на wIIур. В результате имеем фактическое количество витков: W1ф =10 витков, W2ф =16 витков. Однако они не соответствуют расчетным, теоретическим значениям количества витков, в результате образуется третья составляющая тока небаланса, проявляющаяся при большем внешнем КЗ, в данном случае в точке К2:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Находим полный ток небаланса, состоящий из трех составляющих:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Проверяем отстройку от тока небаланса:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru Авитков.

6. Проверка проводится в двух режимах: в нормальном режиме при двухстороннем питании при двухфазном КЗ в зоне защиты и при одностороннем питании, что соответствует включению трансформатора в сеть под полное напряжение. В первом режиме коэффициент чувствительности должен быть не менее 2, во втором – не менее 1,5.

Рассмотрим формирование вторичных токов при двухфазных КЗ.

Векторная диаграмма первичных и вторичных токов показана на рис.П3.4.

Из анализа диаграммы следует, что при 2х фазном КЗ на стороне ВН, в том числе в узле К1В, чувствительность можно проверять по 3х фазному КЗ, поскольку в одной фазе вторичный ток как со стороны ВН, так и со стороны НН достигает величины 3х фазного КЗ. При 2х фазном КЗ на стороне НН, в том числе в узле К2В, чувствительность необходимо проверять по токам 2х фазного КЗ.

7. Нормальный режим.

Определяем намагничивающую силу в реле, образуемую токами при КЗ в узле К1В.

Вторичный ток со стороны ВН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Вторичный ток со стороны НН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Намагничивающая сила при КЗ в узле К1В:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru Авитка.

Коэффициент чувствительности:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru .

Аналогично проверяем чувствительность при КЗ в узле К2В.

Вторичный ток со стороны ВН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Вторичный ток со стороны НН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Намагничивающая сила при КЗ в узле К2:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru Авитков.

Коэффициент чувствительности:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru .

8. Проверка чувствительности при одностороннем питании трансформатора, т.е. при включении под полное напряжение.

Рассмотрим включение со стороны ВН, КЗ в узле К2.

Вторичный ток со стороны ВН IК2Вв = IК2В.

Находим намагничивающую силу, образуемую обмоткой дифференциального реле, при 2х фазном КЗ.

Вторичный ток:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Намагничивающая сила, образованная обмоткой дифференциального реле:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru Авитков;

коэффициент чувствительности: Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru .

Включение со стороны НН, КЗ на стороне ВН, т.е. в узле К1В.

Ток со стороны НН IК1Нв = IК1Н.

Вторичный ток со стороны НН:

Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru А.

Намагничивающая сила: Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru Авитков;

коэффициент чувствительности: Расчет дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора. - student2.ru .

В данном случае разрешается постановка трансформатора под напряжение с любой стороны, как ВН, так и НН, поскольку коэффициенты чувствительности с обеих сторон больше 1,5.

Наши рекомендации