Особенности расчета дифференциальной защиты для трансформаторов с регулированием под нагрузкой (РПН).

Суть регулирования напряжения UНН (напряжение с низкой стороны трансформатора) состоит в переключении ответвления РПН с одного витка обмотки ВН (высокая сторона трансформатора) на другой. То есть мы, просто увеличиваем или уменьшаем количество витков в обмотке ВН трансформатора, которые подключены на напряжение, и тем самым изменяем коэффициент трансформации, что ведет к изменению напряжения НН. Изменяя UВН с помощью устройства РПН регулируется UНН. Увеличение количества обмоток ВН приводит к увеличению общего сопротивления трансформатора, поэтому ток короткого за трансформатором замыкания будет минимален. Уменьшение количества обмоток ВН приводит к уменьшению общего сопротивления трансформатора, поэтому ток короткого замыкания за трансформатором будет максимален.

так как для расчетов берут максимальные токи к.з. поэтому расчет сопротивления трансформатора ведется при крайнем “отрицательном” положении РПН, то есть когда все регулировочные витки обмотки ВН отключены от напряжения.

Алгоритм расчета токов короткого замыкания с учетом РПН за трансформатором для положение РПН в крайнем “отрицательном” положении (максимальный трехфазный ток короткого замыкания):

57.Дифференциальная токовая отсечка трансформатора. Схема и расчет. Общая оценка дифферен-циальной защиты трансформаторов.

Дифференциальная токовая отсечка

«Правила» допускают применение на трансформаторах мощностью до 25 MB-А дифференциальной защиты с обычными реле тока, отстроенными по току срабатывания от бросков тока намагничивания и переходных значений тока небаланса, если при этом обеспечивается требуемая чувствительность. Достоинством такой защиты, называемой дифференциальной отсечкой, является меньшая стоимость и меньшая сложность при наладке, чем у защиты с реле серий РНТ и ДЗТ.

Ток срабатывания дифференциальной отсечки выбирается по условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформатора:

Большой ток срабатывания является главным недостатком дифференциальной отсечки. Дифференциальная отсечка применяется довольно редко и только в тех случаях, когда ее kч >= 2. Практически это возможно, если вторичные номинальные токи плеч защиты отличаются друг от друга на несколько процентов и если максимальный и минимальный токи КЗ за трансформатором близки по значению.

Пример. Определяется возможность применения дифференциальной отсечки на трансформаторе 4 МВ*А, (35 ± 2x2,5%) кВ/10,5 кВ (рис. 2-31). Токи трехфазного КЗ в максимальном и минимальном режимах одинаковы и равны 680 А, приведенным к напряжению 35 кВ.

Решение. 1. Определяются первичные и вторичные номинальные токи в плечах дифференциальной защиты. При коэффициентах трансформации трансформаторов тока, указанных на схеме (рис. 2-31), они примерно равны: в плече ВН (35 кВ) - 3,8 А, в плече НН (10 кВ) - 3,67 А. Расчет рекомендуется оформлять таблицей, как в предыдущих примерах.

2. Определяется первичный ток небаланса по выражениям (2-35), (2-39) и (2-40). В выражении (2-39) коэффициент, учитывающий переходный режим, принимается kanep=2. Третья составляющая тока небаланса (при отсутствии специальных устройств для выравнивания вторичных токов)

Для данного примера

3. Определяется первичный ток срабатывания дифференциальной отсечки.

а) По условию (2-36) отстройки от тока небаланса Ic.з >= 1,3 * 193 = 250 А.

б) По условию (2-37), в котором kн = 3- 4, или по условию (2-57):

Iс.з= (3 - 4) I ном .тр = 196 - 264 А. Принимается Iс.з = 264 А.

4. Коэффициент чувствительности определяется по вторичным токам: по табл. 2-1

Надежность несрабатывания дифференциальной отсечки проверяется после наладки защиты путем пятикратного включения трансформатора под напряжение.

5. Производится расчетная проверка трансформаторов тока; в том числе проверка надежности работы реле типа РТ-40 при КЗ на стороне ВН трансформатора в зоне действия дифференциальной отсечки (f <= 50%).

58.      Требования к устройствам АВР и расчет их параметров.Применяют различные схемы УАВР, однако все они должны удовлетворять изложенным ниже основным требованиям.

1. Находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервном для данных потребителей источнике питания.

Чтобы не допустить включения резервного источника на короткое замыкание, линия рабочего источника к моменту действия УАВР должна быть отключена выключателем со стороны шин потребителей. Отключенное состояние этого выключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения, и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателя резервного источника. Признаком прекращения питания является исчезновение напряжения на шинах потребителей, поэтому воздействующей

величиной устройства АВР обычно является напряжение. При снижениинапряжения до определенного значения. УАВР приходит в действие.

2. Иметь минимально возможное время срабатывания TAВPl. Это необходимо для сокращения продолжительности перерыва питания потребителей и обеспечения самозапуска электродвигателей.

3. Обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократного включения резервного источника на устойчивое короткое замыкание.

4. Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и тем самым сохранять их нормальную работу. Для этого предусматривается ускорение защиты после АВР.

5. Не допускать опасных несинхронных включений синхронных

электродвигателей и перегрузок оборудования.

Пусковые органы и выбор параметров УАВР.В качестве примера рассмотрим УАВР на секционном выкл. схемы сети. В этой схеме шины секционированы; секционный выключатель Q5 отключен. Каждая секция питается от отдельного источника. Схему УАВР можно выполнить так, что устр-во будет действовать на вкл.секционного выкл. Q5 при откл. любого из источников питания и исчезновения напряжения на любой секции шин. В этом случае осуществляется взаимное резервирование с помощью УАВР двустороннего действия.

Но прежде чем вкл. выключатель Q5, устройство АВР должно отключить выкл. Q2 или Q4, если он остался включенным при исчезновении напряжения на соотв. секции шин. Для этой цели в схему УАВР вводят пусковой орган, в котором обычно применяют мин. реле напряжения. В общем случае УАВР содержит также орган выдержки времени.

Если резервируемой явл. одна из секций, например секция I, то УАВР включает выключатель Q5 только при исчезновении напряжения на этой секции, предварительно отключив выключатель Q2, т. е. осуществляет одностороннее действие.

Мин. пусковой орган напряжения не должен срабатывать при понижениях напряжения на шинах.

Uc.p<UocT.K/(kOTC Ku),

Где koтс=l,l... 1,2.

При к. з. в точках Кл — Ks устройство АВР тоже не должно срабатывать. Короткие замыкания в точках КА — Кб ликвидируются быстродействующими защитами с выдержкой времени тс.з, а реле напряжения будет находиться в положении, после срабатывания в течение времени тс.з+то.в. После включения поврежденного элемента напряжение на шинах начинает восст-ся и осущ-ся самозапуск электродв. Для того чтобы исключить действие УАВР, в этом случае необходимо соответствующим образом выбрать выдержку времени тавр и обеспечить возврат мин. реле напряжения в исходное состояние при напряжениях, не больших значения тост.сзв. Это второе условие выбора напряжения срабатывания

Uc.p,<UocT сзп/( kвkoтc Кт) (21)

где kв= 1,25 — коэффициент возврата.

В расчетах часто принимают

Uc.p1=(0,25...0,4) (UHOM/Ku). (22)

При этом выдержка времени tавр1 должна быть больше времени tc. з + to. Обычно в расчетах принимают наибольшую выдержку времени защит присоединений, отходящих от шин источника питания ИП1 и от шин секции 1.

В некоторых схемах УАВР пусковой орган (минимальное реле напряжения) и орган выдержки времени объединены в одном реле. Время tABP необходимо увеличить при однократном УАПВ на значение АПВ!. Если в системе электроснабжения наряду с рассматриваемым устройством tАВР имеется УАВР, расположенное ближе к рабочему источнику питания, то его время действия tABP выбирается с учетом сказанного, а для рассматриваемого УАВР должно выполняться дополнительное условие tABPI < taвp + tзап. Время tsan в зависимости от типов выключателей и реле времени в .схемах УАВР принимается 2—3 с. В условиях эксплуатации случаются перегорания предохранителей или другие неисправности в цепях, трансформаторов напряжения. При этом возможны срабатывания минимальных реле напряжения пускового органа. Для предотвращения ложных действий устройства АВР имеется ряд способов, например в пусковом органе используют два минимальных реле напряжения, включенные на разные трансформаторы напряжения. Для этих же целей в пусковом органе вместе с минимальным реле напряжения используют минимальное реле тока, включенное на ток питающей линии Л1. Такой комбинированный пусковой орган срабатывает лишь тогда, когда вместе с исчезновением напряжения на шинах исчезает ток в линии. Ток срабатывания реле отстраивается от минимального рабочего тока /раб min питающей линии по условию

/с.р =/paб.min/(kOTC Кu), где kotc =1,5.

В этом случае выдержка времени tabpi, опр. из условия, согласуется только с защитой, действ. при к.з. в точке Кб- Если к резервируемым шинам подключены синхронные электродв. и компенсаторы, то при отключении рабочего источника питания на шинах в течение некоторого времени поддерживается "остаточное напряжение благодаря разряду электромагнитной энергии, запасенной этими электродвигателями и компенсаторами. Значение этого напряжения снижается постепенно, поэтому минимальное реле напряжения УАВР может подействовать с замедлением, достигающим tc,p==l с и более. Такое замедление нежелательно. Избежать его можно, если вместо мин. реле напряжения использовать реле понижения частоты. Это возможно, так как снижается не только значение, но и частота остаточного напряжения, причем время снижения частоты до значения уставки срабатывания, равной 46—47 Гц, обычно не превышает 0,2—0,3-с, т. е. всегда значительно меньше, чем время снижения остаточного напряжения от первоначального значения до уставки срабатывания минимального реле напряжения. Действие устройства АВР имеет смысл при наличии напряжения на резервном источнике, питания. Поэтому в пусковой орган УАВР включают максимальное реле напряжения, контролирующее наличие напряжения на резервном источнике питания, на шинах секции П. При минимальном рабочем напряжении Upaб min реле должно находиться в состоянии после срабатывания, разрешая действие пускового органа УАВР. Это обеспечивается выбором его напряжения срабатывания по условию

Ucp2=Upaб.min /( kвkomc Ки)

где Котс=1,5... 1,7—коэффициент отстройки; ks=0,8—коэффициент возврата.

В расчетах обычно принимают Uc.p2= (0,65 ...0,7) (Uном/Кu)-Требование

однократности действия УАВР удовлетворяется, если принять продолжительность воздействия на включение выключателя Q5

tABP2=tB.B+t3aп.

где tB.B—время включения выключателя Q5; tзап=0,3 ...0,5 с. Включенный от УАВР выключатель должен иметь защиту, действующую с ускорением после АВР. В том случае, если при действии УАВР резервный источник питания перегружается и не обеспечивает самозапуска электродвигателей, следует отключить часть нагрузки, например, минимальной защитой напряжения.