РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Расчет токов короткого замыкания на подстанциях производится для выбора и проверки электрических аппаратов и токоведущих частей, определения параметров настройки релейной защиты и автоматики, выбора заземляющих устройств и разрядников. Расчетные точки КЗ выбираются на каждой ступени напряжения и у одного из потребителей в конце линии. Принимается самый тяжелый режим работы оборудования при трехфазном КЗ.
При расчете токов КЗ в сетях высокого напряжения делают следующие допущения: все ЭДС источников питания считаются неизменными и совпадающими по фазе; не учитывается влияние мелких нагрузок; не учитываются токи намагничивания трансформаторов; не учитываются активные сопротивления переходных контактов выключателей и коротких линий.
Расчет токов КЗ будем выполнять в именованных единицах. На основании расчетов для каждой nочки КЗ определяются параметры: мгновенное значение ударного тока, начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ и действующее значение тока установившегося режима КЗ. В принятых точках КЗ для каждого напряжения определить расчетный ток с учетом перегрузочных способностей трансформатора.
Составим расчетную схему.

Рисунок 1 – Расчетная схема ТКЗ на НН и ВН
Составим схему замещения расчетной схемы.

Рисунок 28 – Схема замещения для расчета ТКЗ

Рассчитаем параметры элементов схемы замещения.
Значения параметров энергосистемы на стороне 110 кВ:
Xс1=Xс2=Xс3=Xс4=3 Ом;



Значения сопротивлений ВЛ:
Xл1=x0l1=0,4∙25=10 Ом;
Xл2=x0l2=0,4∙35=14 Ом;
Xл3=x0l3=0,4∙30=12 Ом;
Xл4=x0l4=0,4∙40=16 Ом;
Упростим схему, сложив последовательно соединенные сопротивления
X1экв=Xс1+Xл1=3+10=13 Ом;
X2экв=Xс2+Xл1=3+14=17 Ом;
X3экв=Xс3+Xл3=3+12=15 Ом;
X4экв=Xс4+Xл4=3+16=19 Ом;
Упростим схему, преобразовав четыре параллельные ветви в одну:
X5экв=X1эквX2эквX1экв+X2экв=7,37 Ом;
X6экв=X3эквX4эквX3экв+X4экв=8,38 Ом;
X7экв=X5эквX6эквX5экв+X6экв=3,92 Ом.
Рассчитаем ток короткого замыкания в точке К1.
Iк1=Uc3X7экв=1153∙3,92=16,9 кА.
Для расчета тока замыкания на напряжении НН необходимо рассчитать сопротивление трансформатора ТДН 16000/110.
ХТ=uк100U2номSном =10,5100115216=86,8 Ом;


(5.1)

Суммарное сопротивление составит:
X8экв=X7экв+ХТ2=3,92+86,82=42,32 Ом
Рассчитаем ток короткого замыкания в точке К2, приведенный к стороне ВН.
Iвнк2=Uс3X8экв=1153∙42,32=1,57 кА.
Приведем полученный ток КЗ к напряжению НН:
IННк2=Iвнк2UвнUнн=1,57∙11511=16,41 кА
Амплитудное значение ТКЗ (ударный ток короткого замыкания) определяем по выражению:
iуд1=2куIК1=2∙1,6∙16,9=38,24 кА
iуд2=2куIК2=2∙1,6∙16,41=37,13 кА
(5.2)



ВВЕДЕНИЕ

Все работающее электрооборудование должно быть защищено от всех видов повреждений (иметь защиту, или защиты).
Рассмотрение вопросов по устройствам релейной защиты и автоматики (УРЗА) начнем с понятия «релейная защита», которое тесно переплетается с понятием «реле». Существует немало определений понятия реле. Остановимся на одном из них: реле – это устройство, преобразующее аналоговый (непрерывный) входной сигнал в дискретный сигнал на выходе устройства, причем выходным сигналом может быть не только какая – то физическая величина, а состояние устройства, например, выпавший указатель срабатывания с ручным возвратом – блинкер сигнального, или его еще называют указательным, реле.
В реле реализуется один из основных законов философии: переход количественных изменений в изменения качественные. Действительно: при увеличении входного сигнала от нуля до величины перехода в другое состояние – уставки срабатывания сигнал на выходе отсутствует, а по достижении входным сигналом величины уставки срабатывания состояние реле изменяется (возникает новое качество).
В зависимости от того, какая величина поступает на вход реле, различают реле тока, напряжения, сопротивления, промежуточные, времени и др. Устройства, предназначенные для защиты электрооборудования от ненормальных и аварийных режимов работы, выполненные с использованием реле, называются устройствами релейной защиты. Вопросы устройств релейной защиты и автоматики (УРЗА) достаточно сложны и представляют собой отдельное направление (специальность) обучения в энергетических ВУЗ-ах. Тем не менее, практически любое УРЗА может быть представлено просто, в виде «черного ящика» – специальный термин, обозначающий устройство, выходные состояния которого могут быть определены по сочетаниям (комбинациям) входных сигналов (рисунок В.1).

Рисунок В.1 – УРЗА, как «черный ящик»
При этом необязательно знать, как этот «черный ящик» устроен внутри. Необязательно – это имеется ввиду для оперативного персонала, но по возможности желательно. Разумеется, специалистам, обслуживающим УРЗА, эти знания необходимы.
Входы «черного ящика» могут быть информационными (для подачи сигналов о величинах токов, напряжений, сопротивлений, для подачи сигналов о состоянии других устройств), входами питания (практически любым устройствам требуется питание – оперативный ток). Выходы «черного ящика» могут быть воздействующими на электрооборудование (например, на отключение выключателя или группы выключателей), на сигнал оперативному персоналу, воздействие на другие устройства РЗА.
УРЗА, как «черный ящик» может быть однотактным, или двух- и более -тактным (многотактным). Состояние выходов однотактного устройства всегда полностью определяется тем или иным сочетанием сигналов на входах. Однотактными устройствами являются многие устройства релейной защиты. Их принцип действия можно выразить словами: возникновение повреждения приводит к воздействию на коммутационные аппараты для его ликвидации.