Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

По условию технического задания необходимо выполнить расчет максимальной токовой защиты и дифференциальной токовой защиты двухобмоточного трансформатора мощностью 10 МВА и напряжением 110/6кВ. Источником питания является энергосистема мощностью 2500 МВА с сопротивлением xс* = 0,3 о.е. Трансформатор связан с энергосистемой воздушной линией протяженностью 6 км. Линия выполнена проводом, сечение которого соответствует сопротивлению RВЛ = 0,43 Ом/км.
Определяется максимальный длительный ток в первичной и вторичной обмотке трансформатора:
;
.
Составляется расчетная схема (рис. 1).
Рисунок 1 – Расчетная схема
Проставляем на расчетной схеме точки короткого замыкания К1 и К2. Составляем схему замещения для каждой точки (рис. 2). Определяем индуктивное сопротивление всех элементов цепи, через которые протекает ток короткого замыкания. Сопротивление воздушной линии длиной 6 км составляет:
Xвл=X0вл*L*SбUном2=0.444*6*25001102=0.55 Ом
где QUOTE x0ВЛ является индуктивным сопротивлением провода АС-70 удельное активное сопротивление которого Rвл=0,43 Ом/км QUOTE RВЛ= .
Сопротивление трансформатора определяется по формуле:
Xтр=Uкз100*SбUном.тр2=10,5100*250010=26,25 Ом
где Uкз – напряжение короткого замыкания для трансформатора типа ТДН – 10000/110 (данные каталога).
Рисунок 2 – Схемы замещения для точек К1 и К2
Результирующие сопротивления для каждой точки определяется следующим образом.
Xрез1=Xс*+Xвл=0,3+0,55=0,85
Xрез2=Xс*+Xвл+Xтр=0,3+0,55+26,25=27,1
За базисное напряжение Uб QUOTE Uб принимаем напряжение той ступени системы электроснабжения, где находится точка короткого замыкания:
Uб1 = 115кВ
Uб2 = 6,3кВ
Определяем базисный ток на стороне высокого и низкого напряжения:
Iб1=Sб3*Uб1=25001,73*115=12,55кА
Iб1=Sб3*Uб2=25001,73*6,3=229,1кА
В системе неограниченной мощности периодическая составляющая тока в переходном режиме короткого замыкания остается практически неизменной .
Системой неограниченной мощности считается энергосистема, в которой при любых аварийных режимах напряжение на шинах энергосистемы остается практически неизменным. Находим периодическую составляющую тока короткого замыкания:
I"1=Iб1Xрез1=12,550,85=14,76кА
I"2=Iб2Xрез2=229,127,1=8,45кА
Определяем ударный ток короткого замыкания:
iуд1=2*kуд1*I"1=1.41*1.608*14.76=33.56 кА
iуд2=2*kуд2*I"2=1.41*1.8*8,45=21,52 кА
где kуд1 и kуд2 − ударные коэффициенты из справочных данных (П.1).
Находим тепловой импульс тока короткого замыкания:
где QUOTE tотк tотк– время, состоящее из времени отключения выключателя и времени срабатывания релейной защиты; Та – время затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. Определяется по справочным данным. Величина Та зависит от места нахождения точки короткого замыкания в схеме электроснабжения. Если точка короткого замыкания находится за воздушной линией напряжением 110 кВ, то Та1 = 0,02 с (П.1). При расположении точки короткого замыкания на распределительной сети напряжением 6 кВ время затухания апериодической составляющей QUOTE Tа2= Та2 = 0,01с.
Вк1=I"12*tотк+Та1=14,762*1,32+0,02=291,88 кА2*с
Вк2=I"22*tотк+Та2=8,452*1,32+0,01=95,06 кА2*с
Выбираем трансформаторы тока напряжением 110 кВ и 6 кВ по четырем параметрам: Uуст, ImaxВН, iуд и Вк.
Тип трансформатора ТФЗМ 110Б-IIУ1. Обоснование выбора сведено в таблицу 2.
Таблица 2-Расчетные данные трансформатора ТФЗМ 110Б-IIУ1
Расчётные данные Паспортные
QUOTE Uуст= Uуст = 110 кВ
QUOTE Uном= Uном = 110 кВ
QUOTE ImaxВН= ImaxВН = 73,48 А QUOTE Iном= Iном = 600 А /5 А
QUOTE iуд1= iуд1 = 33,56 кА QUOTE iдин= iдин = 126 кА
QUOTE bк1= Вк1 = 199,45 кА2∙с QUOTE Iтер2∙tтер= I2тер∙tтер = 262∙3 = 2028 кА2 ∙ с
Тип трансформатора ТШВ - 15