бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьДипломная работа: Режим роботи та захист трансформаторів

Дипломная работа: Режим роботи та захист трансформаторів

ЗМІСТ

Перелік скорочень

ВСТУП

1 РЕЖИМИ РОБОТИ ТА, ЗАХИСТ ТРАНСФОРМАТОРІВ

  1.1 Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів

  1.2 Види призначення автоматичних пристроїв трансформатора

  1.3 Струмові захисти трансформаторів

  1.4 Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора.

  1.5 Відключення трансформаторів від пристроїв релейного захисту за відсутності вимикача на стороні вищої напруги

2 РОЗРАХУНОК, ТА АВТОМАТИЧНЕ ВКЛЮЧЕННЯ ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

  2.1 Особливості АПВ трансформаторів  

  2.2 Автоматичне включення резервного джерела живлення при відключенні трансформатора

  2.3 Автоматичне регулювання коефіцієнта трансформації (АРКТ)

  2.4 Вибір і розрахунок захисту трансформатора

3 ВПРОВАДЖЕННЯ ТА РОЗРАХУНОК НОВОГО РЕЛЕ ЗАХИСТУ

  3.1 Мікропроцесорні блоки релейного захисту та автоматики БЭМП

  3.2 Призначення та основні типи захисту трансформаторів

  3.3 Захист від пошкоджень обмоток трансформатора

  3.4 Диференціальній захист

  3.5 Струмова відсічка

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ


ВСТУП

Всі електроустановки обладналися пристроями релейного захисту, призначеними для відключення ділянки в колі, якщо пошкодження спричиняє за собою вихід з ладу елементу або електроустановки в цілому. Релейний захист спрацьовує і тоді, коли виникають умови, загрозлив порушенням нормального режиму роботи електроустановки. У релейному захист електроустановок захисні функції покладені на реле, які служать для подач мпульсу на автоматичне відключення елементів електроустановки або сигналу про порушення нормального режиму роботи устаткування, ділянки електроустановки, лінії і так далі. Реле є апарат, що реагує на зміну якої-небудь фізично величини, наприклад струму, напруги, тиску, температури. Коли відхилення ц величини виявляється вищим допустимого, реле спрацьовує і його контакти, замикаючись або розмикаючись, проводять необхідні перемикання з допомогою подали або відключення напруги в ланцюгах управління електроустановкою. До релейного захисту пред'являють наступні вимоги: селективність (вибірковість) відключення тільки тієї мінімальної частини або елементу установки, яка викликала порушення режиму; чутливість швидка реакція на певні, заздалегідь задані відхилення від нормальних режимів, ноді самі незначні; надійність — безвідмовна робота у разі відхилення від нормального режиму; надійність захисту забезпечується як правильним вибором схеми і апаратів, так і правильною експлуатацією, що передбачає періодичн профілактичні перевірки і випробування. Необхідна швидкість спрацьовування реле визначається проектом залежно від характеру технологічного процесу. Іноді для зведення до мінімуму збитку від виниклих пошкоджень релейний захист повинен забезпечувати повне відключення протягом сотих доль секунди. По своєму призначенню реле розділяють на реле управління і реле захисту.

Реле управління зазвичай включають безпосередньо в електричні ланцюги спрацьовують вони при відхиленнях від технологічного процесу або змінах в роботі механізмів. Реле захисту включають в електричні ланцюги через вимірювальні трансформатори і лише іноді безпосередньо. Вони спрацьовують при неформальних або аварійних режимах роботи установки. Реле характеризується наступними показниками:

уставка — сила струму, напруга або час, на яких відрегульовано дане реле для його спрацьовування;

напруга (або струм) спрацьовування найменше або найбільше значення, при якому реле повністю спрацьовує;

напруга (або струм) відпуску найбільше значення, при якому реле відключається (повертається в початкове положення); коефіцієнт повернення — відношення напруги (або струму) відпуску до напруги (або струму) спрацьовування.

За часом спрацьовування розрізняють реле миттєвої дії і з витримкою часу.


1.1 Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів

До пошкоджень трансформаторів відносять:

міжфазні КЗ на виводах і в обмотках (останн виникають набагато рідше, ніж перші); однофазні КЗ (на землю і між витками обмотки, тобто витковые замикання); «пожежа сталі» сердечника. До ненормальних режимів відносяться: перевантаження, викликан відключенням, наприклад, одного з паралельно працюючих трансформаторів. Струми перевантаження відносно невеликі, і тому допускається перевантаження протягом часу, визначуваного кратністю струму перевантаження по відношенню до номінального; виникнення струмів при зовнішніх КЗ, що небезпекою в основному через їх теплову дію на обмотки трансформатора, оскільки ці струми можуть істотно перевершувати номінальні. Тривале проходження струму зовнішнього КЗ може виникнути при пошкодженні, що не відключилося, на приєднанні, що відходить від трансформатора; неприпустиме пониження рівня масла, що викликається значним пониженням температури я іншими причинами.

Пошкодження і ненормальн режими роботи пред'являють певні вимоги до пристроїв автоматичного управління трансформаторами, що розглядаються нижче.

1.2 Види і призначення автоматичних пристроїв трансформатора

На трансформаторах встановлюються наступні захисту: захист від коротких замикань, що діє на відключення пошкодженого трансформатора і виконувана без витримки часу (для обмеження розмірів пошкодження, а також для запобігання порушенню безперебійно роботи живлячої енергосистеми). Для захисту могутніх трансформаторів застосовуються подовжні диференціальні струмові захисту, а для малопотужних трансформаторів — струмові захисту із ступінчастою характеристикою витримки часу. Крім того, при всіх пошкодженнях усередині бака і пониженнях рівня масла застосовується газовий захист, що працює на неелектричному принципі; захист, від струмів зовнішніх КЗ, основне призначення якої полягає в запобіганн тривалому проходженню струмів КЗ у разі відмови вимикачів або защит суміжних елементів шляхом відключення трансформатора. Крім того, захист може працювати як основна (на трансформаторах малої модності, а також при КЗ на шинах, якщо відсутній спеціальний захист шин). Захисту від зовнішніх КЗ зазвичай виконуються струмовими або (значно рідше) дистанційними — з витримками часу; захист від перевантажень, що виконується за допомогою одного максимального реле струму, оскільки перевантаження зазвичай є симетричним режимом. Оскільки перевантаження допустиме протягом тривалого проміжку часу (десятки хвилин при струмі не більше 1,5Iт,ном), то захист від перевантаження за наявності чергового персоналу повинен виконуватися з дією на сигнал, а за відсутності персоналу — на розвантаження або на відключення трансформатора.

На трансформаторах передбачаються наступні пристрої автоматики:

автоматичне повторне включення, призначене для повторного включення трансформатора після його відключення максимальним струмовим захистом. Вимоги до АПВ (автоматичне повторне включення) і способи його здійснення аналогічні розглянутим раніше пристроям АПВ ліній. Основна особливість полягає в забороні дії АПВ трансформаторів при внутрішніх пошкодженнях, які вимикаються диференціальним або газовим захистом; автоматичне включення резервного трансформатора, призначене для автоматичного включення секційного вимикача при аварійному відключенні одного з працюючих трансформаторів або при втраті живлення однієї з секцій по інших причинах; автоматичне відключення і включення одне з паралельно працюючих трансформаторів, призначене для зменшення сумарних втрат електроенергії в трансформаторах; автоматичне регулювання напруги, призначене для забезпечення необхідної якост електроенергії у споживачів шляхом зміни коефіцієнта n трансформац знижувальних трансформаторів підстанцій, що живлять розподільну мережу. Для зміни n під навантаженням трансформатори обладналися пристроями РПН (регулятором перемикання відпаювань обмотки трансформатора під навантаженням). Автоматична зміна n здійснюється спеціальним регулятором коефіцієнта трансформац (АРКТ), що впливає на РПН.

1.3 Струмові захисти трансформаторів

Трансформатори малої потужності до 750 кВ*А при напрузі 10 кВ і до 3200 кВ*А при напрузі 35 кВ тупикових підстанцій, а також цехові трансформатори зазвичай комутують вимикачами навантаження ВНП. Для захисту таких трансформаторів від внутрішніх КЗдопускається застосування (рис. 1) запобіжників (наприклад, типу ПК). Номінальний струм плавкої вставки I вс, ном вибирається з тих же умов, що і для ліній. Крім того, необхідно враховувати можливість небажаного спрацьовування запобіжників при кидках струму намагнічення, викликаних включенням трансформатора під напругу. З урахуванням вказаних умов I вс, ном = (1,5.2,5)Iт,ном. Селективність захисту забезпечується узгодженням время-токовой характеристики запобіжника з характеристиками защит приєднань, що відходять, з боку нижчої напруги трансформатора.


Рис. 1.1 Захист трансформатора малої мощности за допомогою запобіжників.

 Для спрощення і здешевлення підстанцій систем електропостачання, що підключаються відгалуженням до лінії електропередачі, застосовуються відкриті плавкі вставки (ОП), а також керовані запобіжники.

Недоліками защит трансформаторів, виконаних за допомогою плавких вставок, є: нестабільність їх захисних характеристик, яка може привести до неприпустимого збільшення часу відключення трансформатора при деяких видах внутрішніх пошкоджень; трудність узгодження із защитами суміжних ділянок.

Струмовий захист трансформаторів виконується з використанням вторинних максимальних реле струму (прямої або непрямої дії). При цьому слід мати на увазі, що трансформатори малої потужності представляють для струмів КЗ відносний великий зосереджений опір. Тому захистоздатність першого ступеня (відсічення без витримки часу) виходить задовільною. Враховуючи це, захист зазвичай виконують двоступінчатою. Першим ступенем захисту є струмове відсічення, струм спрацьовування якої вибирається великим максимального струму при КЗ за трансформатором. Чутливість першого ступеня вважається задовільною, якщо kч = 2 при КЗ на стороні вищої напруги трансформатора. Другий ступінь є максимальним струмовим захистом, витримка часу якої узгоджена з витримками часу защит приєднань, що відходять. Чутливість максимального струмового захисту перевіряється по струму при КЗ на стороні нижчої напруги. Робота струмового захисту як резервною перевіряється при КЗ в кінці елементів, приєднаних до шин нижчої напруги (при цьому бажано мати kч >= 1.2).

При паралельній роботі двох трансформаторів слід мати на увазі, що у випадку КЗ на нижчій сторон максимальні струмові захисту (другі ступені) трансформаторів можуть відключити обидва трансформатори. Якщо є секційний вимикач, то цей недолік усувається тим, що встановлений на нім захист має меншу витримку часу.

Для підвищення чутливост максимальний струмовий захист доповнюється пуском від реле напруги зворотно послідовності (при несиметричних КЗ) і від реле мінімальної напруги (при симетричних КЗ) (Рис.2).

При несиметричному КЗ на виході фільтру ФНОП з'являється напруга, пропорційна напрузі зворотної послідовності, максимальне реле напруги 2РН спрацьовує і обумовлює спрацьовування мінімального реле напруги 3РН. Якщо при цьому для реле 1РТ Ip > Ic,p, то захист спрацьовує. При симетричному КЗспрацьовує ЗРН і реле струму 1РТ.

Струм спрацьовування захисту при цьому вибирається по умові налагодження від номінального струму, а не від струму самозапуска електродвигунів, що живляться від трансформатора, що захищається, що і обумовлює підвищення чутливості захисту.

Напруга спрацьовування 2РН відбудовується від напруги небаланса Uнб, раб на виході фільтру ФНОП в робочому режимі:


де kотс і kв — коефіцієнти налагодження повернення реле; Uном і KU номінальна напруга і коефіцієнт трансформації трасформатора напруги ТН.


Рис. 1.2. Захист трансформатора від зовнішніх КЗ і перевантажень.

Напруга спрацьовування ЗРН відбудовується від мінімального значення напруги в місці установки ТН з урахуванням самозапуска електродвигунів

(1)

Коефіцієнт чутливості захисту по напрузі повинен бути не нижче kч = 1,2¸1,3, причому kч, при симетричному КЗ можна визначати не по напрузі спрацьовування мінімального реле ЗРН, а по напрузі його повернення, оскільки симетричне КЗ у початковий момент часу є несиметричним, а отже, ЗРН спрацьовує в результаті спрацьовування 2РН. Таку взаємодію реле підвищує чутливість захисту по напрузі при симетричних КЗ

Якщо трансформатор з вищою напругою 110 кВ має глухозаземленну нейтраль, то при однофазном КЗ у мережі 110 кВ через нейтраль трансформатора проходитимуть струми нульової послідовності, для відключення яких на трансформаторі встановлюється спеціальний струмовий захист нульово послідовності. Вимірювальний орган захисту, який встановлюється тільки за наявності живлення з боку НН або СН, складається з одного реле струму 2РТ (Рис. 2), підключеного до ТТ, встановленому в ланцюзі заземлення нейтралі трансформатора. Струм спрацьовування захисту вибирається з умови надійного настроєння від струму небаланса в заземляючому ланцюзі при зовнішніх міжфазних КЗ і узгоджується із струмами спрацьовування защит від однофазних КЗ встановлених на лініях, що примикають до трансформатора, що захищається. Значення струму спрацьовування зазвичай знаходиться в межах 100—200А. Час спрацьовування захисту (реле РВ) повинен бути на ступінь селективності більше часу спрацьовування найбільш захисту, що поволі діє, від однофазних КЗ що примикають до трансформатора ліній електропередачі, При живленні трансформатора тільки з боку вищої напруги захист зазвичай не встановлюється.

Захист трансформатора від перевантаження, що виконується одним реле, ма струм спрацьовування

де kотс = 1,05 — коефіцієнт, що враховує погрішність в значенні струму спрацьовування.

На триобмоткових трансформаторах з одностороннім "живленням захист від перевантаження встановлюється з боку живлення. При істотно різних потужностях обмоток встановлюється додатково захист на живленій обмотці меншої потужності.

1.4 Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора

На трансформаторах потужністю більше 7,5 Мв*а як основний захист встановлюється подовжній диференціальний струмовий захист. Принцип дії захисту аналогічний захисту ліній електропередачі. Проте особливості трансформатора як об'єкту захисту приводять до того, що Iнб в диференціальному захисті трансформатора значно більше, чим в диференціальних захистах нших елементів системи електропостачання. Основними чинниками, які необхідно враховувати при виконанні диференціального захисту трансформатора, є наступні.

Кидок струму намагнічення при включенні трансформатора під напругу або при відновленні напруги після відключення зовнішнього КЗ Струм намагнічення трансформатора (рис. 4, а) Iнам = I1п— I11п в нормальному режимі роботи невеликий і складає 2—3% номінального струму Iт,ном. Після відключення зовнішнього КЗ як і при включенні трансформатора під напругу, виникаючий кидок струму намагнічення може перевищувати номінальний струм Іт,ном в 6—8 разів.


Рис. 1.3 Зміна потоку і струму намагнічення при включенні трансформатора під напругу.

а — пояснююча схема; б — изменение струму намагнічення; у — зміни напруги і магнітного потоку; г — характеристика намагнічення.

Значення струму при кидку залежить від моменту включення трансформатора під напругу. Найбільше значення кидок струму намагнічення має при включенн трансформатора в мить, коли миттєве значення напруги U рівне нулю (Рис. 1.3, в, г). В цьому випадку магнітний потік Фt в сердечнику трансформатора в початковий період часу містить велику аперіодичну складову Фа і перевищує при перехідному процесі стале значення Фуст практично в 2 рази. Оскільки залежність Ф = f(Iнам) нелінійна, то iнам збільшується по відношенню до сталого значення в сотні разів, але залишається зазвичай меншим максимальних перехідних струмів зовнішніх (крізних) КЗ Кидок струму намагнічення може містити велику що аперіодичну складає, а також значний відсоток вищих гармонік (перш за все другий). Загасання кидка відбувається повільніше, ніж струму КЗ В результаті крива кидка струму намагнічення Iнам,бр (рис. 1.3, б) може опинитися зміщеній по одну сторону осі часу.

Вказані характерн особливості кидка струму намагнічення використовуються для забезпечення отстроенности диференціального струмового захисту трансформатора, оскільки при настроєні захисту по струму спрацьовування вона має дуже низьку захистоздатність, а при настроєні за часом втрачає швидкість спрацьовування.

Схеми з'єднання обмоток трансформатора. Якщо обмотки вищо нижчої напруги трансформатора сполучені не по схемі Y/Y -12, а по якійсь ншій схемі, то між струмами фаз трансформатора на сторонах вищої і нижчо напруги існує фазове зрушення. Так, при широко поширеній схемі з'єднання обмоток трансформатора Y-D фазове зрушення складає I1пI11п = 30 эл. град. Тому при однакових схемах з'єднання вторинних обмоток груп 1ТТ і 2ТТ трансформаторів струму (на сторонах вищої і нижчої напруги) в диференціальному ланцюзі захисту при зовнішньому до. з, проходить значний струм, рівний приблизно половині вторинного струму ТТ при зовнішньому КЗ

Тому схеми з'єднання груп 1ТТ і 2ТТ повинні бути такими, щоб вказане зрушення по фазі отеутствовал (ÐI1пI11п = 0). При цьому можливі два варіанти: вторинні обмотки групи 1ТТ з'єднуються в трикутник, а групи 2ТТ — в зірку або вторинні обмотки групи 2ТТ — в трикутник, а 1ТТ — в зірку. Схема з'єднання обмоток ТТ в першому випадку ясна з Рис. 1.4. Перевага завжди віддається першому варіанту, оскільки з'єднання в трикутник вторинних обмоток ТТ, встановлених з боку зірки силового трансформатора, запобігає можливому неправильному спрацьовуванню диференціального захисту при зовнішніх однофазних КЗ (коли нейтраль трансформатора заземлена), оскільки з'єднання в трикутник запобігає попаданню струмів нульової послідовності в реле захисту. При з'єднанні вторинних обмоток 1ТТ в трикутник струми в ланцюзі циркуляції від 1ТТ (I’1в) в ÖЗ разів більше вторинних струмів 1ТТ (I1в). Тому коефіцієнт трансформації 1ТТ вибирається рівним IтYном ЗÖ5, де IтYном — номінальний струм трансформатора з боку обмотки силового трансформатора, сполученої в зірку.

Рис. 1.4. Схема з'єднання ТТ диференціального струмового захисту трансформатора Y/-11 Dі векторн діаграми.

Невідповідність коефіцієнтів трансформації ТТ розрахунковим значенням. Для забезпечення рівності струмів в ланцюзі циркуляції повинне дотримуватися співвідношення

відповідно для трансформаторів із з'єднанням обмоток по схемі Y/Y і Y/D. Трансформатори струму, що випускаються промисловістю, мають дискретну шкалу коефіцієнтів трансформації. Тому в загальному випадку I’11в ¹ I’1в що викликає додатковий струм небаланса в реле захисту.

Регулювання коефіцієнта трансформації трансформатора. При регулюванні коефіцієнта трансформації трансформатора співвідношення між первинними, а отже, і між вторинними струмами 1ТТ і 2ТТ змінюється, що також приводить до появи струму небаланса в диференціальному ланцюзі захисту. Відмінності типів ТТ, їх навантажень і кратностей струмів зовнішнього КЗТрансформатори струму ТТ диференціального захисту трансформатора встановлюються на сторонах трансформатора, що мають різну напругу, тому вони не можуть бути однаковими. Крім того, схеми з'єднання вторинних обмоток ТТ також різні, а отже, трансформатори струму мають різне навантаження. Різні у різних груп ТТ (особливо у разі триобмоткового трансформатора) і кратності струму зовнішнього КЗ по відношенню до їх номінальних струмів. Все це обумовлює різні погрішності у різних груп ТТ, що приводить до появи підвищених струмів небаланса в диференціальному ланцюзі захисту при зовнішніх КЗ

Страницы: 1, 2, 3, 4


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.