Рассчитать максимальную токовую защиту и дифференциальную токовую защиты трансформаторов заводской подстанции. Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1-Исходные данные для контрольной работы
Вариант UВН, кВ UНН, кВ Sном.т., МВА Sс. ном, МВА LВЛ, км RВЛ, Ом/км Χс*
4 220 10 32 2500 18 0,118 0,35
По условию технического задания необходимо выполнить расчет максимальной токовой защиты и дифференциальной токовой защиты двухобмоточного трансформатора мощностью 32 МВА и напряжением 220/10 кВ. Источником питания является энергосистема мощностью 2500 МВА с сопротивлением xс* = 0,35. Трансформатор связан с энергосистемой воздушной линией протяженностью 18 км. Линия выполнена проводом, сечение которого соответствует сопротивлению RВЛ = 0,118 Ом/км.
Решение
Определяем максимальный длительный ток в первичной и вторичной обмотке трансформатора:
;
.
Составляем расчетную схему (рисунок 1)
xc*= 0,35
Sс.ном= 2500МВА
UВН= 220 кВ
UНН= 10 кВ
Sном.тр= 63 МВА
UКЗ= 11%
LВЛ= 18 км
RВЛ= 0,118 Ом/км
К1
К2
~
Рисунок 1 – Расчетная схема
Проставляем на расчетной схеме точки короткого замыкания К1 и К2. Составляем схему замещения для каждой точки (рисунок 2). Определяем индуктивное сопротивление всех элементов цепи, через которые протекает ток короткого замыкания. Сопротивление воздушной линии длиной 8 км составляет:
ХВЛ = 0,444·18·25002202 = 0,413
где QUOTE x0ВЛ является индуктивным сопротивлением провода АС-240/ ( QUOTE RВЛ= ).
Сопротивление трансформатора определяется по формуле:
ХTP =11100 ∙ 250032 = 8,6
где Uкз – напряжение короткого замыкания для трансформатора типа ТДН – 16000/220 (данные каталога).
Рисунок 2 – Схемы замещения для точек К1 и К2
Результирующие сопротивления для каждой точки определяется следующим образом.
0,35 + 0,444 + 8,6 = 9,4
За базисное напряжение Uб QUOTE Uб принимаем напряжение той ступени системы электроснабжения, где находится точка короткого замыкания:
225 кВ
Определяем базисный ток на стороне высокого и низкого напряжения:
25000
25003∙225 = 6,41 кА
137,5 кА
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:
6,411,23 = 5,2
137,59,4=14,6 кА
2·1,717·5,2 = 12,63 кА
Определяем ударный ток короткого замыкания:
14,6 = 28,27 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 220 кВ, то Та1 = 0,03 с (П.1). При расположении точки короткого замыкания на распределительной сети напряжением 610 кВ время затухания апериодической составляющей QUOTE Tа2= Та2 = 0,01с.
215,34 кА2·с
1065,2 кА2·с
Выбираем трансформаторы тока напряжением 220 кВ и 6 кВ по четырем параметрам: Uуст, ImaxВН, iуд и Вк.
Тип трансформатора ТФЗМ-220 Б-IV. Обоснование выбора сведено в таблицу 2.
Таблица 2-Расчетные данные трансформатора ТФЗМ-220 Б-IV
Расчетные данные Паспортные
QUOTE Uуст= Uуст = 220 кВ QUOTE Uном= Uном = 220 кВ
QUOTE ImaxВН= ImaxВН = 110,22 А QUOTE Iном= Iном = 1000 А /5 А
QUOTE iуд1= iуд1 = 12,63 кА QUOTE iдин= iдин = 126 кА
QUOTE bк1= Вк1 = 215,34 кА2∙с QUOTE Iтер2∙tтер= I2тер∙tтер = 262∙3 = 2028 кА2 ∙ с
Тип трансформатора ТШВ - 15. Обоснование выбора сведено в таблицу3.
Таблица 3-Расчетные данные трансформатора ТШВ - 15
Расчетные данные Паспортные
QUOTE Uуст= Uуст = 10 кВ Uном = 10 кВ
QUOTE ImaxНН= ImaxНН = 2424,9 А Iном = 6000 А /5 А
QUOTE iуд2= iуд2 = 28,27 кА iдин = 100 кА
Вк2 = 1065,2 кА2∙с I2тер∙tтер = 202 ∙3= 1200 кА2∙с
Определяем ток срабатывания максимальной токовой защиты на стороне высокого и низкого напряжения трансформатора:
где QUOTE kзап kзап – коэффициент самозапуска двигателя, учитывающий бросок тока при пуске двигателей, так как к линии не подключены двигатели, то QUOTE kзап= kзап = 1;
QUOTE kн kн – коэффициент надежности отстройки защиты, принимаем равным 1,5;
QUOTE kсх kсх – коэффициент схемы соединения трансформаторов тока. Обмотки трансформаторов тока на высокой и низкой стороне соединены по схемам полной и неполной звезды соответственно, поэтому kсх = 1 и в том и в другом случае; QUOTE kв
kВ– коэффициент возврата реле, принимаем равным 0,85;
QUOTE kТТ kТТ – коэффициент трансформации трансформатора тока.
=
3,56 А
Расчет дифференциальной токовой защиты трансформатора начинаем с определения тока силового трансформатора на стороне высокого и низкого напряжения:
82,1 А
2799,3 А
Определяем вторичный ток в плечах дифференциальной токовой защиты:
1,19 А
1,23 А
Определяем ток небаланса:
где QUOTE kа kа – коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока короткого замыкания
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
