Завод по производству биотоплива

 

 

7. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

       

  Защита трансформаторов.

 Повреждения и ненормальные  режимы работы:

Виды повреждений. Основными видами повреждений в трансформаторах и автотрансформаторах являются: замыкания между фазами внутри кожуха трансформатора (трехфазного) и на наружных выводах обмоток; замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания); замыкания на землю обмоток или их наружных выводов; повреждения магнитопровода трансформатора, приводящие к появлению местного нагрева и "пожару стали". Опыт показывает, что КЗ на выводах и витковые замыкания в обмотках происходят наиболее часто. Междуфазные повреждения внутри трансформаторов возникают значительно реже. В трехфазных трансформаторах они хотя и не  исключены, но маловероятны вследствие большой прочности междуфазной изоляции. В трансформаторных группах, составленных из трех однофазных трансформаторов, замыкания между обмотками фаз практически невозможны.

При витковых замыканиях токи, идущие к местам повреждения от источников питания, могут быть небольшими. Чем меньше число замкнувшихся витков wa, тем меньше будет ток, приходящий из сети.

Виды ненормальных режимов. Наиболее частым ненормальным режимом работы трансформаторов является появление в них сверхтоков, т. е. токов, превышающих номинальный ток обмоток трансформатора. Сверхтоки в трансформаторе возникают при внешних КЗ, качаниях и перегрузках. Последние возникло вследствие самозапуска электродвигателей, увеличения нагрузки в результате отключения параллельно работающего трансформатора, автоматического подключения нагрузки при действии АВР и т. п.

Внешние КЗ. При внешнем КЗ, вызванном повреждением на шинах трансформатора или не отключившимся повреждением на отходящем от шин присоединении, по трансформатору проходят токи КЗ JK > /Ном> которые нагревают его обмотки сверх допустимого значения, что может привести к повреждению трансформатора. В связи с этим трансформаторы должны иметь РЗ от внешних КЗ, отключающую трансформатор.

Защита от внешних КЗ осуществляется при помощи МТЗ, МТЗ с блокировкой минимального напряжения, дистанционной РЗ, токовых РЗ нулевой и обратной последовательностей. В зону действия РЗ от внешних КЗ должны входить шины подстанций (I участок) и присоединения, отходящие от этих шин (II участок). Эти РЗ являются также резервными от повреждений в трансформаторе.

Перегрузка. Время действия РЗ от перегрузки определяется только нагревом изоляции обмоток. Масляные трансформаторы допускают длительную перегрузку на 5%. В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка в следующих пределах:

Кратность перегрузки............ ……….. 1,3         1,6        1,75         2        3

Допустимое время перегрузки, мин . . 120        45         20          10      1,5

Из этих данных видно, что перегрузку порядка (1,5-2)Iном можно допускать в течение значительного времени, измеряемого десятками минут. Наиболее часто возникают кратковременные, само ликвидирующиеся  перегрузки, неопасные для трансформатора ввиду их непродолжительности, например перегрузки, вызванные самозапуском электродвигателей или толчкообразной нагрузкой (электропоезда, подъемники и т. п.). Отключения трансформатора при таких перегрузках не требуется. Более длительные перегрузки, вызванные, например, автоматическим подключением нагрузки от АВР, отключением параллельно работающего трансформатора и др., могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом, который располагает для этого достаточным временем. На подстанциях без дежурного персонала ликвидация длительной перегрузки должна производиться автоматически от РЗ отключением менее ответственных потребителей или перегрузившегося трансформатора.

Таким образом, РЗ трансформатора от перегрузки должна действовать на отключение только в том случае, когда перегрузка не может быть устранена персоналом или автоматически.

Токовая отсечка:

Токовая отсечка - простая быстродействующая РЗ от повреждений в трансформаторе. Зона действия отсечки ограничена, она не действует при витковых замыканиях и замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с малым током замыкания на землю.

Газовая защита трансформаторов:

Принцип действия и устройство газового реле. Газовая защита получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформаторов. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей, что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель , который является самой  высокой  частью  трансформатора  и  имеет сообщение с атмосферой. При интенсивном газообразовании, имеющем место при значительных повреждениях, бурно расширяющиеся газы создают сильное давление, под влиянием которого масло в кожухе трансформатора приходит в движение, перемещаясь в сторону расширителя.

Таким образом, образование газов в кожухе трансформатора и движение масла в сторону расширителя могут служить признаком повреждения внутри трансформатора.

Особенности защиты трансформаторов, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения:

Основные принципы выполнения РЗ на ЛЭП с ответвлениями, трансформаторы которых подключены к ЛЭП без выключателей. Широкое распространение получили схемы с короткозамыкателями и отделителями. При этом важной частью РЗ трансформаторов является схема действия на короткозамыкатель и отделитель.

 Действие РЗ на короткозамыкатель  и отделитель должно происходить  в определенной последовательности, обеспечивающей работу отделителя в          бестоковую паузу АПВ ЛЭП, т. е. в тот момент, когда по отделителю не проходит ток. Схема управления отделителя выполняется таким образом, чтобы импульс на его отключение подавался после срабатывания короткозамыкателя при условии, что питающая ЛЭП отключилась, и ток КЗ прекратился.

Произведем расчет защит трансформатора ГПП 110/6 кВ.

Расчетные данные:

К1. Iк=3,35 кА; iу=8,5 кА; Sк=666,5 МВА.

К2. Iк=11,6 кА; iу=29,44 кА; Sк=126,4 МВА.

Трансформатор: Sн.т.=63 МВА; Uк=10,5%; кт=(115±16%) кВ/11 кВ.

  Расчет продольной дифференциальной  токовой защиты

Выбираем уставки защиты на базе реле ДЗТ-11 (с торможением).

Определяются средние значения первичных номинальных токов для сторон ВН и НН защищаемого трансформатора:

                                                                                      (9.1.1)

 

                                                                    (9.1.2)

 

 

 

Выбираются коэффициенты трансформации трансформаторов тока и их схемы соединений:

ВН: кт=400/5;  « »

НН: кт=6000/5; «У».

Вторичные номинальные токи в плечах защиты:

                                                                                     (9.1.3)

                                                                (9.1.4)

 

 

Первичный ток небаланса без учета

                                       (9.1.5)

где: - коэффициент апериодичности, =1;

- коэффициент однотипности ТТ (разные), =1.

 

Значение тока КЗ ВН с учетом сопротивления трансформатора:

;                                                                                              (9.1.6)

 

 

 

Ток срабатывания защиты выбирается только по условию отстройки от бросков тока намагничивания:

 

Где кн=1,3÷1,5.

 

Число витков рабочих обмоток реле ДЗТ-11. За неосновную сторону защиты принимается сторона 110 кВ, т.к. это питающая сторона с регулируемым напряжением.

                                                                                   (9.1.7)

 

Определяется расчетное число витков рабочей обмотки неосновной стороны:

                                                                                    (9.1.8)

 

Для реле ДЗТ-11 рабочая уставка – 27 витков.

 

Ток срабатывания защиты основной стороны (НН):

 

Расчетное число витков рабочей обмотки основной стороны:

;                                                                             (9.1.9)

 

Рабочая уставка принимается 60 витков.

 

Составляющая тока небаланса, обусловленная неполным выравниванием в плечах защиты:

                                                                            (9.1.10)

 

Ток небаланса с учетом :

=165,1+1,06=166,16 А.

 

Число витков тормозной обмотки реле ДЗТ-11, необходимое для обеспечения бездействия защиты при внешнем трехфазном замыкании:

                                                                                       (9.1.11)

 

 

Принимается ближайшее большее число витков (=24); числа витков тормозной обмотки реле ДЗТ-11 могут быть установлены следующие: 1,3,5,7,9,11,13,18,24.

Определяется коэффициент чувствительности защиты при КЗ за трансформатором в зоне действия защиты, когда ток повреждения проходит только через трансформаторы тока стороны 110 кВ и торможение отсутствует. Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты:

                                                                                                     (9.1.12)

                                                           (9.1.13)

 

Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты удовлетворяет нормативным требованиям.

Максимальная токовая защита секционного выключателя

Для выполнения МТЗ выбирается трансформатор тока с кт=6000/5.

Ток срабатывания защиты:

                                                                                        (9.2.1)

=0,7*

 

Ток срабатывания реле:

                                                                                                        (9.2.2)

 

Время срабатывания защиты:

=

Коэффициент чувствительности в основной зоне:

                                                                                                                   (9.2.3)

 

 

Коэффициент чувствительности МТЗ удовлетворяет нормативным требованиям.

Максимальная токовая защита трансформатора

Ток срабатывания защиты:

 

=1,4*

 

Ток срабатывания реле:

 

 

Время срабатывания защиты, действующей на отключение выключателя со стороны НН:

=

 

Время срабатывания защиты, действующей на отключение выключателя со стороны ВН:

=

Коэффициент чувствительности защиты:

                                                                                                             (9.3.1)

 

 

Коэффициент чувствительности МТЗ удовлетворяет нормативным требованиям.

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты от перегрузки:

                                                                                                (9.4.1)

Кв -  коэффициент возврата реле, =0,8÷0,9.

 

 

Ток срабатывания реле:

                                                                                       (9.4.2)

 

 

Время срабатывания защиты принимается 9÷20 секунд.

 

8. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Машины, аппараты и другое оборудование, применяемые в различных отраслях промышленности, чрезвычайно разнообразны по принципу действия, конструкции, типам и размерам. Однако существуют некоторые общие требования, соблюдение которых при конструировании оборудования позволяет обеспечить безопасность его эксплуатации. Эти требования сформулированы в ГОСТ 12.2.003-74.

Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов действия, конструктивных схем, материалов, рабочих процессов и т. п.; максимальным использованием средств механизации, автоматизации, дистанционного управления; применением в конструкции специальных защитных средств; выполнением эргономических требований; включением требований безопасности в техническую документацию по монтажу, эксплуатации, ремонту, транспортированию и хранению.