Релейний захист блока лінія–трансформатор

Міністерство освіти та науки України
 
Донецький національний технічний університет
 
Кафедра “Електричні системи”

Курсовий проект
Тема: “Релейний захист блока лінія – трансформатор”

Донецьк

Реферат
Пояснювальназаписка до курсової роботи: 31 стор., 7 рис., 4 табл.
Об'єктомдослідження є блок лінія – трансформатор.
Метароботи: спроектувати релейний захист блока лінія–трансформатор.
Вданій курсовій роботі проводимо розрахунок релейного захисту для силовоготрансформатору та повітряної лінії. Як захист для трансформатора встановлюємона нього газовий захист, продольний диференційний захист та захист відперевантаження. На лінію становимо ступінчатий струмовий захист та захистнульової послідовності від замикань на землю.
Отриманірезультати – розраховані в даній курсовій роботі захисти відповідають вимогамПУЕ.
Релейнийзахист здійснює автоматичну ліквідацію ушкоджень та ненормальних режимів велектричній частині енергосистем і являється найважливішою автоматикою, яказабезпечує їх надійну та стійку роботу.
РЕЛЕЙНИЙЗАХИСТ, МАКСИМАЛЬНИЙ СТРУМОВИЙ ЗАХИСТ, ГАЗОВИЙ ЗАХИСТ, ДИФЕРЕНЦІЙНИЙ ЗАХИСТ,НЕНОРМАЛЬНИЙ РЕЖИМ, УШКОДЖЕННЯ, ЗАХИСТ ВІД ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ.

Зміст
Вступ
1 Стисла характеристиказахищаємого об’єкта
2 Аналіз видів пошкодженьта ненормальних режимів роботи2.1 Трансформатори2.1.1 Ненормальні режимиі захист від них
2.1.2 Основні види ушкоджень
2.2 Живильна повітряналінія 220 кВ
2.2.1 Ушкодженняповітряних ліній
2.2.2 Ненормальні режими
2.2.3 Основні вимоги,пропоновані дозахисту
3 Попередній вибір типівзахистів застосовано до захищаемого об’єкту
3.1 Захист трансформатора
3.2 Захист лінії
4 Розрахунок уставок, вибіртипів реле та з’ясування типів захисту
4.1 Розрахунокподовжнього диференціального захисту трансформатора
4.2 Розрахунокмаксимального струмового захисту трансформатора
4.3 Розрахунок захистутрансформатора від перевантаження
4.4 Газовийзахист трансформатора
5 Захист лінії
5.1 Розрахунок струмовоївідсічки лінії
5.2 Розрахунокмаксимального струмового захисту лінії
5.3 Розрахунокмаксимального струмового захисту нульової послідовності
6 Опис взаємодії захистів
Висновки
Перелік посилань

Вступ
          Системиелектропостачання є складними виробничими об’єктами кібернетичного типу, всіелементи яких беруть участь в єдиному виробничому процесі, основнимиспецифічними особливостями якого є швидкоплинність явищ і неминучістьпошкоджень аварійного характеру. Тому надійне та економічне функціонуваннясистем можливе тільки при автоматичному керуванні ними. Для цієї метивикористовується комплекс автоматичних пристроїв, серед яких першорядне значеннямають пристрої релейного захисту та автоматики.
          Зростанняспоживання електроенергії і ускладнення систем електропостачання вимагаютьпостійного вдосконалення цих пристроїв. Спостерігається тенденція створенняавтоматизованих систем керування на основі використання цифрових універсальнихта спеціалізованих обчислювальних машин. Разом з тим широко застосовуються інайпростіші засоби захисту і автоматики: плавкі запобіжники, автоматичнівимикачі, магнітні пускачі, реле прямої дії, магнітні трансформатори струму таінші. Найбільш поширені струменеві захисти, прості пристрої автоматичногоповторного включення, автоматичного включення резервного джерела живлення таавтоматичного частотного розвантаження.
          Релейнийзахист здійснює автоматичну ліквідацію пошкоджень і ненормальних режимів велектричній частині енергосистеми та є найважливішою автоматикою, що забезпечуєїх надійний та стійкий захист.
          Відповідальнуроль по забезпеченню надійної роботи електромереж грає правильна настройкарелейного захисту та протиаварійної автоматики і в тому числі правильний вибірробочих параметрів спрацювання (уставок) релейної апаратури.
          Зростаннянавантажень, збільшення протяжності ліній електропередач, посилювання вимог достійкості енергосистем ускладнюють умови роботи релейного захисту і підвищуютьвимоги до її швидкодії, чутливості та надійності. У зв’язку з цим йдебезперервний процес розвитку та вдосконалення техніки релейного захисту,направлений на створення все більш довершених захистів, що відповідають вимогамсучасної енергетики.

1Стисла характеристика захищаємого об’єкта
Об'єктомдля проектування релейного захисту в даній курсовій роботі є блок лінія — трансформатор, представлений на рис. 1.1. Відповідно з потребами ПУЕ споживачінапругою 10 кВ відносять до першої категорій надійності, тобто перерваелектропостачання яких може привести до: небезпеку для життя людей, значнийзбиток народному господарству, ушкодження дорогого основного устаткування,масовий брак продукції, розлад складного технологічного процесу, порушенняфункціонування особливо важливих елементів комунального господарства.
/>
Рисунок1.1 – Спрощена схема захищає мого об’єкту:
1–живляча підстанція; 2– повітряна ЛЕП; 3– знижуюча підстанція.

Блоклінія — трансформатор одержує живлення від системи з потужністю к.з, Sк.тах=2000МВ-А, причому приймаємо/>Номінальна напруга живильної лініїі вищої сторони трансформатора 220 кВ. Живлення від енергосистеми здійснюєтьсяпо одноланцюговій лінії довжиною 30 км. Мережа 220 кВ трифазна, змінногоструму, з глухозаземленою нейтраллю.
Лінія електропередачі з'єднана з енергосистемою черезвисоковольтний вимикач 220 кВ, на якому встановлене автоматичне повторневключення (АПВ). На нижній стороні трансформатора з потужністю 6,3 МВ-Анавантаження приєднане через вакуумні вимикачі 6 кВ. Для реалізації релейногозахисту на всіх приєднаннях установлені трансформатори струму (ТС). В мережі 220кВ встановлені трансформаторі! струму серії ТФЗМ-220Б-1, а в мережі 6 кВ — трансформатори вбудовані в комірки КРП, серії ТЛ-10.
Підстанція — двотрансформаторна, тому для забезпечення надійностіелектропостачання необхідно встановити пристрій АВР. У нормальному режиміроботи стан секційного вимикачі серії ВВ/ТЕL-10-20/1000У1 — вимкнено.
Вибираємо по [1] трансформатор типу ТДН-6300/220. Технічні данізахищаємого трансформатора приведені в табл. 1.1.
Номінальна потужність Sнош МВ-А 6.3
Номінальна напруга на стороні ВН Uном.вн кВ 230 Номінальна напруга на стороні НН Uном.нн кВ 6.3
Потужність короткого замикання ∆PКЗ, кВт 265 Потужність неробочого ходу ∆Рхх, кВт 70
Напруга короткого замикання UК_3, % 12
Струм неробочого ходу Іхх, % 0.5
Трансформатор має пристрій РПН ±12x1 %. У трансформатор вбудованийтрансформатор струму типу ТВТ-220-І.

2 Аналіз видів пошкоджень та ненормальних режимівроботи2.1 Трансформатори
У процесі експлуатації можливі ушкодження в трансформаторах і наїхніх з'єднаннях з комутаційними апаратами. Можуть бути також небезпечніненормальні режими роботи, незв'язані з ушкодженнями трансформатора чи йогоз'єднань. Можливість ушкоджень і ненормальних режимів обумовлює необхідністьустановки на трансформаторах захисних пристроїв.          2.1.1 Ненормальні режими і захист від них
          Найбільшчастим ненормальним режимом роботи трансформаторів є поява в них сверхструмів,тобто струмів, що перевищують номінальний струм обмоток трансформаторів. Сверхструмив трансформаторі виникають при зовнішніх КЗ, хитаннях і перевантаженнях.Останні виникають унаслідок самозапуску електродвигунів, збільшеннянавантаження в результаті відключення паралельно працюючого трансформатора,автоматичного підключення навантаження при дії АВР і т.п.
          Призовнішньому КЗ, викликаному ушкодженням на шинах трансформатора або невідімкнувшимсяушкодженням на відходящем від шин приєднанням, по трансформатору проходятьструми КЗ Ікз>Іном, що нагрівають його обмотки понад припустиме значення,що може привести до ушкодження трансформатора. Оскільки зовнішнє КЗсупроводжується зниженням напруги в мережі, захист повинен діяти з мінімальноювитримкою часу, необхідної для селективності.
          Перевантаженнятрансформаторів не впливає на роботу системи електропостачання в цілому, томущо вона звичайно не супроводжується зниженням напруги. Крім того, сверхструмиперевантаження відносно не великі і їхнє проходження припустиме протягомдеякого часу, достатнього для того, щоб було вжито заходів до розвантаження.Найбільш часто виникають короткочасні самоліквідуючиєся перевантаженнянебезпечні для трансформатора через їхню нетривалість. На підстанціяхліквідація тривалого перевантаження повинна вироблятися автоматично відзахисту, відключенням менш відповідальних споживачів або трансформатора, щоперевантажився.
          Такимчином, захист трансформатора від перевантаження повинен діяти на відключеннятільки в тому випадку, коли перевантаження не може бути усунуте автоматично. Вусіх інших випадках захист повинен діяти на сигнал або автоматично робити йогорозвантаження. Захист від перевантажень виконується, як правило реагуючим наструм.
          Доненормальних режимів роботи трансформаторів відноситься так само неприпустимезниження рівня олії, що може відбутися, наприклад, внаслідок ушкодження бака.
                    2.1.2 Основні види ушкоджень
          Основнимивидами ушкоджень є багатофазні КЗ в обмотках і на виводах трансформатора, атакож «пожежа стали» магнітопроводу. Однофазні ушкодження бувають двох видів: наземлю і між витками обмотки (виткові замикання). Найбільш ймовірні однофазні ібагатофазні КЗ на виводах трансформаторів і однофазні виткові замикання вобмотках. Захист на КЗ виконується з дією на відключення ушкодженоготрансформатора. Для обмеження розмірів руйнувань її виконують швидкодіючої.
          Замиканняоднієї фази на землю небезпечно для обмоток, приєднаних до мереж ізглухозаземленими нейтралями. У цьому випадку захист повинен відключатитрансформатор і при однофазних КЗ у його обмотках на землю. При вітковихзамиканнях у замкнених витках виникає значний струм, що руйнує ізоляцію імагнитопровід трансформатора, тому такі ушкодження повинні відключатисяшвидкодіючим захистом.
          Небезпечнимвнутрішнім ушкодженням є також «пожежа стали» магнитопровода, що виникає припорушенні ізоляції між листами магнитопроводу, що веде до збільшення втрат наперемагнічування і вихрові струми. Втрати викликають місцеве нагрівання стали,що веде до подальшого руйнування ізоляції. Захист, заснований на використанніелектричних величин, на цей вид ушкодження теж не реагує, тому виникаєнеобхідність у застосуванні спеціального захисту від віткових замикань і від«пожежі стали».
          Дляобмеження розміру руйнування захист від ушкоджень у трансформаторі повинендіяти швидко. Ушкодження, що супроводжуються великими струмами КЗ, повиннівідключатися без витримки часу з t=0,05 – 0,1 с.2.2 Живильна повітряна лінія 220 кВ          2.2.1 Ушкодження повітряних ліній
          Основнимипричинами ушкоджень є:
1) ушкодження проводів і опор ліній електропередач, викликана їхнімнезадовільним станом, ожеледдю, ураганною вітром, танцем     проводів і іншихпричин;
2) помилки персоналу при операціях (відключення роз'єднувачів піднавантаженням, включення їх на помилково залишене заземлення і т.п.);
3) порушення ізоляції струмоведучих частин, викликане її старінням,незадовільним станом, перенапругами, механічними ушкодженнями.
КЗ єнайбільш небезпечним і тяжким видом ушкодження. При КЗ ЕРС джерела живлення(генератора) замикається «накоротко» через відносно малий опір генераторів,трансформаторів і ліній. Тому в контурі замкнутої накоротко ЕРС виникає великийструм називаний струмом короткого замикання.
          Короткізамикання підрозділяються на трифазні, двуфазні й однофазні в залежності відчисла фаз, що замкнулися; на замикання з землею і без землі; замикання в однійі двох точках мережі.
ПриКЗ унаслідок збільшення струму зростає спадання напруги в елементах системи, щоприводить до зниження напруги у всіх точках мережі. Найбільше зниження напругивідбувається в місці КЗ і в безпосередній близькості від нього. У точкахмережі, вилучених від місця ушкодження, напруга знижується в меншому ступені.
Збільшенняструму може викликати ушкодження ізоляції і струмоведучих частин, тому щопроходячи по неушкодженому устаткуванню і лініям електропередач струм КЗнагріває їхній вище припустимої межі.
Зниженнянапруги при КЗ порушує роботу споживачів і порушує стійкість рівнобіжної роботигенератора. Другий наслідок від зниження напруги може привести до розпадусистеми і припиненню живлення всіх її споживачів. Розглянуті наслідки КЗпідтверджують, що вони є важким і небезпечним видом ушкодження, що вимагаєшвидкого відключення.2.2.2 Ненормальні режими
Перевантаженняустаткування, викликане збільшенням струму сверхномінального значення.Номінальним називається максимальний струм, що допускається для даногоустаткування протягом необмеженого часу. Якщо струм, що проходить поустаткуванню, перевищує номінальне значення, то за рахунок виділюваного їмдодаткового тепла температура струмоведучих частин і ізоляції через якийсь часперевершує припустиму величину, що приводить до прискореного зносу ізоляції іїї ушкодженню. Для попередження ушкодження устаткування при його перевантаженнянеобхідно прийняти міри до розвантаження або відключення устаткування.
Хитанняв системах виникають при виході із синхронізму працюючих паралельно генераторів(або електростанцій). При хитаннях у кожній точці системи відбувається періодичназміна («хитання») струму і напруги. Тік у всіх елементах мережі коливається від0 до максимального значення, у багато разів перевищуючу нормальну величину.Напруга падає від нормального до деякого мінімального значення. Зростанняструму викликає нагрівання устаткування, а зменшення напруги порушує роботувсіх споживачів системи.
          Підвищеннянапруги небезпечно для ізоляції. Воно може виникнути при однобічномувідключенні або включенні довгих ліній електропередач з великою ємнісноюпровідністю, а також виникає, як правило, на гідрогенераторах при раптовомувідключенні їхнього навантаження.2.2.3 Основні вимоги, пропоновані до захисту
а)від ненормальних режимів.
Цізахисти, також як і захисту від КЗ, повинні володіти селективністю, достатньоючутливістю і надійністю. Але швидкості дії від цих захистів, як правило непотрібно. Часто ненормальні режими носять короткочасний характер і ліквідуютьсясамі. У таких випадках швидке відключення не тільки не є необхідним, але можезавдати шкоди споживачам. Тому відключення устаткування при ненормальномурежимі повинне вироблятися тільки тоді, коли настає дійсна небезпека дляустаткування, що захищається, тобто в більшості випадків з витримкою часу. Утих випадках, коли усунення ненормальних режимів може зробити черговийперсонал, захист від ненормальних режимів може виконуватися з дією тільки насигнал.
б)від КЗ
Селективність– це здатність захисту відключати при КЗ тільки ушкоджена ділянка мережі. Такимчином, якщо підстанція зв'язана з мережею декількома лініями, то селективневідключення КЗ на одній з ліній дозволяє скоротити зв'язок цієї підстанції змережею, забезпечивши тим самим безперебійне харчування споживачів. Селективневідключення є основною умовою для забезпечення надійного електропостачанняспоживачів.
Швидкістьдії потрібна для обмеження розмірів руйнування устаткування, підвищенняефективності автоматичного повторного включення ліній і збірних шин, зменшеннятривалості зниження напруги в споживачів і збереження стійкості рівнобіжноїроботи генераторів, електростанцій і енергосистеми в цілому. Як наближенийкритерій необхідності застосування швидкодіючих захистів ПУЭ рекомендуютьвизначати залишкова напруга на шинах електростанцій і вузлових підстанцій притрифазних КЗ у цікавлячій нас крапки мережі. Якщо залишкова напруга виходитьменше 60% номінального, то для збереження стійкості варто застосовувати швидкодіючийзахист.
Чутливістьпотрібна для того, щоб захист реагував на відхилення від нормального режиму, щовиникають при КЗ. Чутливість захисту повинна бути такий, щоб вона діяла при КЗнаприкінці встановленої для неї зони в мінімальному режимі системи і призамиканнях через електричну дугу.
Надійність– це вимога полягає в тому, що захисту повинна безвідмовно працювати при КЗ у межахустановленої для неї зони і не повинна працювати неправильно в режимах, прияких її робота не передбачається.

3 Попередній вибір типів захистів застосовано дозахищаємого об’єкту
 3.1 Захист трансформатора
Для трансформаторів потужністю 6,3 МВ-А з напругою на високійстороні 220 кВ низкою 6 кВ повинні бути передбачені пристрої релейного захистувід наступних видів ушкоджень і ненормальних режимів роботи:
-   багатофазних КЗ в обмотках і на виводах;
— однофазних коротких замикань на землю в обмотках і на виводах,приєднаних домережі з глухозаземленою нейтралью;
- виткових замикань в обмотках;
- струмів в обмотках, обумовлених зовнішнім КЗ;
- струмів в обмотках, обумовлених перевантаженням:
- зниження рівня олії;
-   однофазних замикань на землю на стороні 6 кВ.
Згіднодля захисту від ушкоджень на виводах, а також від внутрішніх ушкоджень длятрансформаторів потужністю 6,3 МВ-А і вище передбачається подовжнійдиференціальний струмовий захист без витримки часу. Подовжній диференціальнийзахист здійснюється з застосуванням реле струму, що володіють поліпшенимвідбудуванням від кидків що намагнічує, перехідних і сталих струмів небалансу.Рекомендується використовувати реле з гальмуванням типу ДЗТ-11. Диференціальнийзахист трансформатора з реле ДЗТ-11 виконується так, щоб при внутрішніхушкодженнях у трансформаторі гальмування було мінімальним або зовсім буловідсутнє. Тому гальмова обмотка реле звичайно підключається до ТС, установленимна стороні НН трансформатора.
Длязахисту трансформатора від ушкоджень усередині кожуха від зниження рівня оліїзгідно передбачений газовий захист, що реагує на утворення газів, щосупроводжують ушкодження усередині кожуха трансформатора, у відсіку перемикачавідпайок пристрою РПН. У якості реле захисту використовуються газові реле. Цейзахист приймається як основний захист трансформатора. Він реагує на всіпошкодження в середині бака трансформатора, міжвіткові, міжфазні замикання тазамикання на корпус трансформатора. Принцип дії даного типу захисту заснованона явищі газоутворення в баку пошкодженого трансформатора, інтенсивність якогозалежить від вигляду пошкодження, що дає можливість виконати газовий захист,здатний розрівнювати ступень пошкодження та в залежності від цього діяти насигнал або вимкнення.
          Основнимелементом газового захисту є газове реле, що встановлюється в трансформаторі,типу ВF-80/Q і реле пристроюРПН RS-1000.
Достоїнствазахисту:
1. Висока чутливість;
2. Порівняно невеликий час спрацювання;
3. Простота використання;
4. Здатність захищати трансформатор при недоступному рівні масла побудь-яких причинах.
Недолікизахисту:
1.  Нереагуваннязахисту на пошкодження поза баком, в зоні між трансформатором та вимикачем.
2.  Захист можеподіяти при попаданні повітря в бак трансформатора.
Як захист від струмів в обмотках, обумовлених зовнішнімибагатофазними КЗ, передбачається максимальний струмовий захист із комбінованимпуском напруги чи без нього.
Від струмів, обумовлених перевантаженням на трансформаторахпотужністю 0,4 МВ-А і вище в залежності від імовірності і значення можливогоперевантаження передбачають максимальний струмовий захист із дією на сигнал, ана підстанціях, ще» не обслуговуються, на розвантаження і відключення.

3.2 Захист лінії
          Відповіднодо ПУЕ для ліній у мережах 110-500 кВ з ефективно заземленої нейтралю повиннібути передбачені пристрої РЗ від багатофазних замикань і від замикань на землю.Для цього використовується:
– наодиночних лініях з однобічним живленням від багатофазних замикань варто встановлюватисхідчасті токові захисти.
1–аступінь – струмова відсічка. Виконується без витримки часу. Діє при КЗ налініях і резервує частину обмоток трансформатора.
2–аступінь – МСЗ з витримкою часу. Діє при КЗ на лініях, замиканні обмотоктрансформатора на стороні ВН.
Відзамикань на землю повинна бути передбачений ступінчатий токовий спрямований абонеспрямований захист нульової послідовності .
Захистповинен бути встановлений тільки з тих сторін, відкіля може бути поданеживлення.
Данийзахист складається з наступних ступіней:
1–аступінь – спрямована або неспрямована струмова відсічка;
2–аступінь – МСЗ нульової послідовності.
Напідставі вище викладеного складаємо структурну схему захистів, що приведена нарис 3.1. шихтованими лініями зазначено на відключення яких вимикачів дієзахист.
/>
Рисунок3.1 – Схема роботи захисту

4 Розрахунок уставок, вибір типів реле та з’ясування типів захисту
 
4.1 Розрахунок подовжнього диференціальногозахисту трансформатора
 
Диференціальні захисти силових трансформаторів виконують восновному на реле серії РНТ і ДЗТ. Розрахунок захисту складається у визначенніструмів спрацьовування захисту і реле, числа витків обмоток реле і коефіцієнтачутливості.
Первинний струм спрацьовування захисту з реле РНТ-565 вибирають заумовами відбудування від кидка струму намагнічування при включенніненавантаженого трансформатора під напругу і максимальний струм небалансу приперехідних режимах зовнішніх КЗ. Диференціальний захист, струм спрацьовуванняякого обраний за умовою відбудування від струму небалансу, найчастішевиявляється грубим і малоефективним. Тому для захисту трансформаторів напругою110 кВ і вище доцільніше застосовувати реле серії ДЗТ, що завдяки наявностігальмової обмотки забезпечує неспрацьовування захисту від струмів небалансу призовнішніх КЗ.
Порядок розрахунку.
Знаходимо первинний струм на сторонах трансформатора, щозахищається, відповідно його номінальній потужності
/>
/>
Коефіцієнт схеми з'єднання трансформаторів струму на високійстороні
/>
а на низькій стороні –
/>
Прийняті коефіцієнти трансформації трансформаторів струму
/> />.
Визначимо вторинні струми в плечах захисту, що відповідаютьномінальній потужності трансформатора
/>
/>
Тому що />= 4,56 А >/>= 2,88 А, то вища сторонає основною стороною.
Визначаємо первинний струм спрацьовування захисту з умовивідбудування від кидка струму намагнічування
/>
Знаходимо розрахунковий струм спрацьовування реле, приведений доосновної сто рони ВН.
/>
Для розрахунку числа витків гальмової обмотки реле визначимо струмнебалансу
/>

де /> — складова, обумовленарізницею намагнічуючих струмів трансформаторів в плечах захисту;
/> — складова, обумовленанаявністю РПН у трансформаторів;
/> — складова, обумовленавідмінністю числа розрахункових і прийнятих витків реле на неосновній стороні.
/>
де />=1 — коефіцієнтоднотипності трансформаторів струму;
/> — коефіцієнт, що враховуєперехідний режим;
/>=0,1 — відносне значенняповної похибки трансформатора струму:
/> — періодична складоваструму при розрахунковому зовнішньому трифазному КЗ.
По параметрах схеми заміщення елементів мережі визначаємомаксимальний струм короткого замикання при КЗ усередині трансформатора (т. Кзна рис.4.1).
/>Рисунок 4.1 — Розрахункова схема заміщення

/>,
де /> - опір обмотки вищоїнапруги трансформатора в максимальному режимі.
Визначаємо опір системи

/>Ом; />Ом.
Визначаємо опір живильних ліній
/>Ом
Розрахуємо опір трансформатору в максимальному режимі
/>Ом
Тут /> — ступінь регулюваннятрансформатора в максимальному режимі (РПН: 12* 1 %;/>=0,12).
/>А.
Розрахуємо мінімальний струм короткого замикання при КЗ усерединітрансформатора.
/>
де /> - опір трансформатора вмінімальному режимі.
/>Ом
/>А
Струм двофазного короткого замикання в мінімальному режимі будедорівнювати
/>А
Тоді
/>А.
/>
де />,/> — коефіцієнтипотокорозподілу рівні відношенню складових струмів розрахункового зовнішньогоКЗ, що проходять на стороні, де провадиться регулювання напру пі, до струму настороні, де розглядається КЗ;
/>/>,/> — відносні погрішності,обумовлені регулюванням напруги і прийняті рівними половині діапазонурегулювання.
/>А.
Визначимо число витків робочої обмотки реле, що включаються вплече захисту з боку ВН
/>
де />= 100 А*В — мінімальнаМДС спрацьовування захисту. Приймаємо число витків на основній стороні /> - 15 витків.
Визначаємо число витків робочої обмотки реле, що включаються вплече захисту боку НН:
Розрахункове

/>
Приймаємо /> = 24 витків.
Визначаємо повний струм небалансу з обліком третьої складової
/>
Розрахуємо число витків гальмової обмотки реле, що включаються вплече захисту з боку низької напруги:
/>
де />=0,1 — відносне значенняповної погрішності трансформаторів струму;
/>= 0,12 — відноснапогрішність, обумовлена РПН, приймається рівній полонині сумарного діапазонурегулювання напруги;
/> - кут нахилу дотичної догальмової характеристики реле, що відповідає мінімальному гальмуванню для релетипу ДЗТ-1 /> =0,87.
/>витка
Приймаємо />= 10 витків.
Визначимо коефіцієнт чутливості диференціального захистутрансформатора
/>
Таким чином, чутливість захисту достатня.
4.2 Розрахунок максимального струмового захистутрансформатора
 
На стороні вищої напруги трансформатора передбачається установкамаксимальною струмового захисту (МСЗ) з витримкою часу.
Максимальний робочий струм трансформатору з сторони вищої напругибуде дорівнювати
/>А
Струм спрацьовування захисту буде дорівнювати
/>А
де кн — коефіцієнт надійності;
ке — коефіцієнт повернення реле.
Струм спрацьовування реле
/>А
де /> - коефіцієнт схемиз'єднання трансформаторів струму.
Приймаємо до установки реле типу РТ-40/6 з межами струмуспрацьовування 1,5-6 А.
Визначаємо коефіцієнт чутливості захисту

/>
Напругаспрацьовування фільтра – реле зворотної послідовності:
          /> кВ;
          /> В.
          Напругаспрацьовування мінімального реле напруги визначається з умови забезпеченняповернення реле після відключення КЗ.
/>
де Umin – мінімальна остаточнанапруга у місці установки ТН, від якого
живлятьсяреле;
Кн– коефіцієнт надійності (Кн=1,1/>1,2);
Кв– коефіцієнт повернення реле (Кв=1,2).
          /> кВ.
          ВибираємоТН /3/ типу НКФ–220 –58У1.
          Напругаспрацьовування реле, підключеного через вимірювальний ТН
          /> В.
          Часспрацьовування МСЗ вибираємо за умовою забезпечення селективності: tс.з.=1,5 с.
          Вибираємореле часу РВ – 123 з уставками 0,25 – 3,5 сек.
Чутливість захисту достатня.
Час спрацьовування МСЗ на стороні вищої напруги трансформаторабуде дорівнювати:
/>
/>
4.3 Розрахунок захисту трансформатора відперевантаження
 
Струм спрацьовування захисту від перевантаження можна визначити повираженню
/>
де кн =1,05 — коефіцієнт надійності;
кв = 0,85 — коефіцієнт повернення;
/>
/>
Струм спрацьовування реле
/>
Захист виконується на реле РТ-40/6 з межами струму спрацьовування1,5-6 А.
4.4 Газовий захист трансформатора
 
Силові трансформатори мають газовий захист, що реагує на усі видивнутрішніх ушкоджень трансформатора, а також дає сигнал при витоку олії з баку.
При коротких замиканнях у трансформаторі розкладається олія йізоляційні матеріали. Гази, що утворяться, спрямовуються в розширник.Інтенсивне виділення газу викликай рух олії і пускає в хід газові реле, щовстановлюються на патрубку, що з'єднує бак трансформатора і розширника.Промисловість випускає реле типу РГ-22 із двома поплавцями і ртутнимиконтакторами, а також реле типу РГ-43.
При короткому замиканні виникає рух олії і захист без витримкичасу відключає вимикач.
Після ремонту трансформатора, долівки олії, а також включення вроботу нового трансформатора, газовий захист включається з дією тільки насигнал (два-три дня). У противному випадку повітря, що виділяється з олії;,може викликати помилкове відключенні: трансформатора.

5 Захист лінії
 
Для ліній 220 кВ з ефективно заземленою нейтралью повинні бутипередбачені пристрої релейного захисту від багатофазних замикань і від замиканьна землю. На одиночних лініях з однобічним живленням установлюютьсядвоступінчасті токові захисти. Від замикані, на землю передбачається степеневийструмовий спрямований захист нульової послідовності.
5.1 Розрахунок струмової відсічки лінії
 
Струм спрацьовування струмової відсічки лінії, що живитьтрансформатори, повинний бути відбудований від кидка струму намагнічуваннятрансформаторів по вираженню
/>
і від КЗ на шинах низької напруги трансформаторів по вираженню
/>
де Квід — коефіцієнт відбудування, прийнятий рівним 4-5при миттєвому
спрацьовуванні захисту;
/> — сумарний номінальнийструм трансформаторів, що живляться від лінії, що захищається;
Кн — коефіцієнт, прийнятий рівним 1,5-1,6 для захисту зреле РТ-40 [3].
/> — найбільший зі струмів,що проходять у місці установки захисту при трифазних КЗ за трансформаторами умаксимальному режимі системи.

/> А
/> А
/> А
Приймаємо струм спрацьовування відсічення 1С_О= 241,5 А. Струм спрацьовування реле відсічки
/> А
Напругаспрацьовування фільтр – реле вибирається з умови забезпечення відстройки віднапруги небалансу фільтра в нормальному режимі
          /> кВ.
          Напругаспрацьовування мінімального реле напруги визначається, виходячи з умовизабезпечення повернення реле після відключення зовнішнього КЗ
/>
де Котс=1,2коефіцієнт відстройки;
Кв=1,2 коефіцієнт повернення реле.
          /> кВ,

          /> кВ.
          Коефіцієнтчутливості мінімального реле напруги
/>
де Uост – міжфазнанапруга при металічному КЗ у місці установки захисту.
          /> кВ.
Коефіцієнтчутливості для резервних захистів
          />
Напругаспрацьовування реле
          /> В.
Приймаємо реле типу РТ-40/50 з межами струму спрацьовування12,5-50 А. Чутливість струмової відсічки лінії, що живить трансформатор,визначають при двофазному КЗ наприкінці захищаємої лінії (т. К2 на рис.4.1)
/>
/> А

/> А
/>
Чутливість струмової відсічки задовольняє вимогам.
5.2 Розрахунок максимального струмового захистулінії
 
Первинний струм спрацьовування максимального струмової о захисту,установлено" на лінії, що живить один трансформатор, вибирається з умовивідбудування від струмів са-мозапуску
/>
де кн — коефіцієнт надійності, прийнятий рівним 1,1-1,2для реле РТ-40 і РТ-80; кв — коефіцієнт повернення реле, прийнятийрівним 0,8 для реле РТ-40; ксз — коефіцієнт самозапуску навантаженняпісля відключення зовнішнього КЗ; /> - максимальний робочий струмлінії після відключення зовнішнього КЗ. Коефіцієнт самозапуску приймаємо дляузагальненого навантаження рівним 3.
/> А
Тоді
/>А
Струм спрацьовування реле визначається по формулі:
/> А
Приймаємо реле РТ-40/20 з межами струму спрацьовування 5-20 А.Чутливість захисту визначається по струму двохфазного КЗ наприкінці лінії
/>
Чутливість МСЗ задовольняє вимогам ПУЕ.
Час спрацювання МСЗ лінії дорівнює
/>/>
5.3 Розрахунок максимального струмового захистунульової послідовності
Максимальний струмовий захист нульової послідовності реагує наоднофазні і двофазні КЗ на землю.
Розрахунок степеневого максимального струмового захисту нульовоїпослідовності полягає у визначенні струмів спрацьовування, витримки часу ічутливості кожної зі ступіней захисту.
Першою ступінню струмового захисту нульової послідовності єструмова відсічка нульової послідовності. Струм спрацьовування відсічкиповинний бути відбудований від кидка струму намагнічування трансформаторів, щомають глухозаземлену нейтраль і вмикаємих під напругу при включенні лінії
/>

де 1тр ном — номінальний струм трансформатора.
/> А
Тоді
Ісо > (3 — 4)*17,97=(53,91 – 71,88) А
Перевіряємо можливість установки ненаправленої відсічки,відбудованої від КЗ у т К1 (рис.4.1). Визначаємо максимальне і мінімальнезначення струму нульової послідовності в т.Кі.
Параметри схеми заміщення схеми зворотної послідовності приймаєморівними параметрам схеми заміщення прямої послідовності. Параметри схемизаміщення нульової послідовності
/> Ом /> Ом
/> Ом /> Ом
/> Ом
Опір нульової послідовності при КЗ у г. К1 дорівнює
— у максимальному режимі
/> Ом
- 
- мінімальному режимі
/> Ом Тоді
/> А
/> А.
Складові струмів від системи
/> А
/> А
Складові струмів від лінії
/> А
/> А
Струм спрацьовування захисту повинний бути відбудований відмаксимального значення потроєного струму нульової послідовності, що проходить умісці установки захисту і; короткочасному неповнофазному режимі, що виникає принеодночасному включенні фа; вимикача, що подає напругу на захищаєму лінію.
/>
де кн = 1,3 — коефіцієнт відбудування, що враховує погрішністьреле, вплив аперіодичної складової і необхідний запас.
Ісо > 1,3 • 406 = 527,8 А.
Коефіцієнт чутливості відсічки визначається при двохфазному КЗ наземлю наприкінці захищаємої лінії (т. К2).
Параметри схеми заміщення
/> Ом
/> Ом
Струм двохфазного КЗ на землю
/> А
Складова від системи
/> А
Складова від трансформатора
/> А
Знаходимо коефіцієнт чутливості
/>
Чутливість захисту задовольняє вимогам і немає необхідності встановлюватиспрямований захист.
Струм спрацьовування реле визначається по формулі:

/> А
Приймаємо реле РТ-40/20 з межами струму спрацьовування 5-20 А.
Струм спрацьовування другої ступіні вибирається за умовоювідбудування від струму небалансу в нульовому проводі трансформаторів струму приКЗ між трьома фазами за трансформаторами підстанцій, що живляться, тобто в т.К3
/>
де Інб.у — струм небалансу в нульовому проводі всталому режимі КЗ;
/>
/> — максимальне значенняфазного струму, що проходить у місці установки захисту при зовнішньому КЗ міжтрьома фазами; />=161 А;
/> - коефіцієнт небалансу,приймається в залежності від кратності />; при />//>161/15,81=10,2 />=0,1 ;
котс — коефіцієнт відбудування, що враховує погрішністьреле, помилки розрахунку і необхідний запас, приймається рівним 1,25;
кпер — коефіцієнт, що враховує збільшення струмунебалансу в перехідному режимі, при витримці часу до 0,3 с. дорівнює 1,5.
/> А
/> А
Струм спрацьовування реле
/> А

Приймаємо реле РТ-40/6 з межами струму спрацьовування 1,50-6 А.Знаходимо коефіцієнт чутливості
/>
Витримка часу другої ступіні вибирається за умовою відбудуваннявід різночасності вимикання фаз вимикача і складає 0,1-0,2 с.

6 Опис взаємодії захистів
 
При міжфазному к.з. у лінії спрацьовує І ступінь східчастогострумового захисту лінії — струмове відсічення без витримки часу і відключаєвимикач Q1. При відмовленні струмового відсічення з витримкою часу 2,5секунди спрацьовує третя ступінь — максимальний струмовий захист лінії і такожна відключення вимикача Q1.
Найбільш розповсюдженим видом к.з. у лініях є однофазне к.з. Воноскладає 83 % від усіх нидів к.з. у мережах. При виникненні такого ушкодженняспрацьовує спочатку перша ступінь східчастого струмового захисту лінії нульовоїпослідовності — токове відсічення нульової послідовності, а у випадку їївідмовлення спрацьовує друга ступінь — максимальним струмовий захист нульовоїпослідовності. Витримка часу другої ступіні складає 0,1-0,2 сек.
Найбільш ймовірним видом ушкодження в трансформаторі є витковізамикання в одній фазі. При малому числі витків, що замкнулися, струм вушкодженій фазі з боку живлення може виявитися менше Iном, а напруга на виводахне зміниться. При цьому без витримки часу на відключення вимикачів Q2 і Q3 повинен спрацювати газовийзахист трансформатора.
При відмовленні газового захисту кількість витків, що замкнулися,збільшиться спрацює диференціальний токовий захист трансформатора і безвитримки часу відключить вимикачі Q2 і Q3.
Перераховані вище захисти трансформаторів резервує МСЗ трансформатораі МСЗ лінії. При відмовленні ДЗТ повинна спрацювати І ступінь східчастогострумового захисту лінії на відключення вимикача Q1 чи з витримкою часу21,0 сек. МСЗ трансформатора на відключення вимикачів Q2 і Q3. В останньомувипадку МСЗ лінії повернеться у вихідне положення за рахунок більшої витримкичасу.
При к.з. на шинах 6 кВ, що не мають спеціального захисту,приходить у дію МСЗ трансформатора і відключає вимикач Q3.
При к.з. на приєднаннях, що відходять, струм к.з. проходить повсіх ділянках мережі, розташованим між джерелом живлення і місцем к.з. Прицьому опрацьовує МСЗ лінії, МСЗ трансформатора і МСЗ на приєднанні, щовідходить. При нормальній роботізахистів за умовою селективності повинний відключитися вимикач на ушкодженомуприєднанні. Інші захисти повернуться в початкове положення. Резервування МСЗприєднання виконують МСЗ трансформатора і МСЗ лінії.

Висновки
           Урезультаті роботи спроектовано захист блоку лінія – трансформатор. Розрахованіуставки реле струму та напруги, які використовуються у захистах.
          Отже,для лінії приймається двоступінчатий струмовий захист. До трансформаторурозраховано диференційний захист, захист від перевантаження, газовий захист. Уролі резервної використовується МСЗ трансформатора з комбінованим пуском понапрузі.
          ВикористанняМСЗ отримало поширене значення із-за техніко-економічних обставин. Цей захистмає простий, надійний та невеликий за вартістю вид.
          Прирозрахунку захисту використовувався принцип селективності. Для цього приймаласьступінь селективності Дt=0,5 с.
          Увесьзахист було перевірено на чутливість. При цьому коефіцієнт чутливості длязахисту є більше найбільш доступного Кi≥1,5.
Булиобрані наступні типи захистів:
– диференціальнийзахист трансформатора, виконаний на реле ДЗТ– 11. Струм спрацьовування наосновній стороні 6,5 А, число витків на стороні ВН – 15, на стороні НН– 24, число витків гальмової обмотки – 10;
–максимальний струмовий захист трансформатора, виконаний реле РТ– 40/6 івстановлений на стороні ВН з уставкою спрацьовування 5,54 А, а часспрацьовування 1,9 сек.;
           –максимальний струмовий захист трансформатора від перевантаження, виконаний релеРТ– 40/6 з уставкою спрацьовування 3,26 А;
–газовий захист трансформатора виконаний реле РГ-43;
– як основнийзахист лінії встановлений східчастий струмовий захист і захист від замикань наземлю. Струм спрацювання реле струмової відсічки складає 40,25 А, томуприйнято реле РТ– 40/50. Струм спрацювання реле МСЗ лінії 17,4 А, прийнятореле типу РТ– 40/20 а час спрацювання цього реле дорівнює 2,4 сек.

Перелік посилань
1. ЧернобровН.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд.5-е, перераб. и доп.М., «Энергия», 1974. – 680 с.: ил.
2. АндреевВ.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов поспец. «Электроснабжение». – 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1991. –496 с.: ил.
3. НеклепаевБ.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочныематериалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. –4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.: ил.
4. Руководящиеуказания по релейной защите. Вып.13Б Релейная защита понижающих трансформаторови автотрансформаторов 110 – 500 кВ: Расчеты. – М.: Энергоатомиздат, 1985, — 96с., ил.
5. Руководящиеуказания по релейной защите. Вып.13А Релейная защита понижающих трансформаторови автотрансформаторов 110 – 500 кВ: Схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1985, — 112с., ил.
6. ШабадМ.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Изд. 2-е,перераб. и доп. Л., «Энергия», 1976.
7. Правилаустройства электроустановок/Минэнерго СССр. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.: ил.