Дифференциальная защита трансформатора сириус

Расчет уставок ДЗТ на терминале Сириус-Т3

Содержание

В данной статье будет рассматриваться расчет продольной дифференциальной защиты трансформатора выполненный на терминале «Сириус-Т3» (АО «РАДИУС Автоматика»). Расчет выполнен в соответствии с «Рекомендациями по выбору уставок устройств защиты трансформаторов Сириус-Т и Сириус-Т3» АО «РАДИУС Автоматика».

1. Исходные данные

Таблица 1 – Данные трансформатора

Данные об объекте	Наименование
Тип трансформатора	ТДТН–25000/110
Группа соединения обмоток трансформатора	Y/Y/∆
Наличие реакторов в зоне дифзащиты (на какой стороне)	Нет
Коэффициенты трансформации ТТ:
на стороне ВН (Iперв. ТТ / Iвтор. ТТ)	200/5
на стороне НН	3000/5
Сторона, на которой установлен РПН	ВН
Размах регулирования РПН в процентах	±16 %

Результаты расчетов токов короткого замыкания на подстанции «Меловая» в максимальном и в минимальном режимах работы приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты расчетов токов короткого замыкания

Место КЗ	Максимальный ток трёхфазного КЗ I (3) к.max, кА, приведённый к уровню напряжения		Минимальный ток двухфазного КЗ I (2) к.min, кА, приведённый к уровню напряжения
	110 кВ	6 кВ	110 кВ	6 кВ
Шины 110 кВ	25	—	2,48	—
Шины 6 кВ	0,6327	11,6	0,4593	8,42

2. Расчет уставок дифференциальной защиты трансформатора

Определяем первичные токи на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности: на стороне ВН:

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока Kтт:

• на стороне ВН – 200/5;
• на стороне НН – 3000/5.

Определяем вторичные токи в плечах защиты, соответствующие номинальным токам защищаемого трансформатора: на стороне ВН:

Принимаем уставки: Iном.ВН – 3,14 А; Iном.НН – 3,64 А.

2.1 Расчет уставок дифференциальной отсечки (ДЗТ–1)

2.1.1 Определяем отношение тока внешнего расчётного КЗ к номинальному току трансформатора Iкз.внеш.max* при КЗ на стороне НН:

2.1.2 Определяем уставку дифференциальной отсечки при КЗ на стороне НН по условию:

• Kотс – коэффициент отстройки, принимается равным 1,2;
• Kнб(1) – отношение амплитуды первой гармоники тока небаланса к приведённой амплитуде периодической составляющей тока внешнего КЗ (поскольку на всех сторонах трансформатора вторичный номинальный ток ТТ 5 А, принимается Kнб(1) = 0,7).

Принимаем уставку Iдиф./Iном=4,2.

2.2 Расчет уставок дифференциальной отсечки (ДЗТ–2)

2.2.1 Определяем базовую уставку Iд1/Iном, согласно рекомендации производителя, выбирается в диапазоне 0,3 — 0,5. Принимаем Iд1/Iном.=0,4.

2.2.2 Определяем дифференциальный ток, вызванный протеканием по защищаемому трансформатору сквозного тока:

• Kотс – коэффициент отстройки, принимается равным 1,3;
• Iнб.расч – расчётный ток небаланса, порождаемый сквозным током:
• Kпер – коэффициент, учитывающий переходный режим, принимается Kпер = 2,0;
• Kодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается Kодн = 1,0;
• ε — относительное значение полной погрешности трансформаторов тока в установившемся режиме, ε = 0,1;
• ∆UРПН – размах РПН;
• ∆fдобав – слагаемое, обусловленное неточностью задания номинальных токов сторон ВН и НН – округлением при установке, а также метрологическими погрешностями, вносимыми элементами устройства, согласно данным изготовителя, ∆fдобав = 0,04.

2.2.3 Определяем тормозной ток:

2.2.4 Определяем расчётный коэффициент торможения:

Принимаем уставку Kторм = 68 %.

2.2.5 Определяем значение первой точки излома:

2.2.6 Уставка второй точки излома Iд2/Iном, согласно рекомендации производителя, выбирается в диапазоне 1,5 — 2. Принимаем уставку — 1,7.

2.2.7 Уставка блокировки от второй гармоники Iд.г2/Iд.г1 рекомендуется на уровне 12 — 15 %.

Строим тормозную характеристику ступени ДЗТ-2, см. рис.1. Выбору подлежат:

• Iд1/Iном. = 0,4 — базовая уставка ступени;
• Kторм. = 68% – коэффициент торможения, наклон тормозной характеристики на втором ее участке;
• Iт1/Iном. = 0,6 – первая точка излома тормозной характеристики;
• Iд2/Iном. = 1,7 – вторая точка излома тормозной характеристики;
• Iд.г2/Iд.г1 = 0,13 – уставка блокировка от второй гармоники;

Рис. 1 — Тормозная характеристика ступени ДЗТ-2

2.2.8 Определяем первичный ток срабатывания защиты при отсутствии торможения:

2.2.9 Определяем коэффициент чувствительности при КЗ на стороне НН:

где: I (2) к.min – 459,3 А минимальный ток двухфазного КЗ приведённый к уровню напряжения НН.

Чувствительность защиты соответствует требованиям ПУЭ.

2.2.10 Выбираем уставку сигнализации небаланса в плечах дифференциальной защиты, согласно рекомендации производителя. Принимаем уставку Iдиф./Iном=0,1, Tс.з = 0,1.

Источник

Сириус-Т3

Устройство микропроцессорной защиты «Сириус-Т3», предназначено для выполнения функций основной защиты трехобмоточного (либо двухобмоточного с расщепленной обмоткой) трансформатора или автотрансформатора с высшим напряжением 35-220 кВ.

Также возможно использование в качестве дифференциальной защиты сдвоенного реактора, мощного синхронного двигателя или в качестве продольной дифференциальной защиты ошиновки с тремя присоединениями. Содержит подменную МТЗ ВН, МТЗ CН, МТЗ НН с внешним комбинированным пуском напряжения.

Устройство имеет специальное исполнение «И5», обеспечивающее наиболее полный функционал при построении «цифровых подстанций» и развертывании «Smart Grid».

Функции защиты, выполняемые устройством:

• Двухступенчатая дифференциальная токовая защита трансформатора (токовая отсечка и защита с торможением от сквозного тока и отстройкой от бросков тока намагничивания).
• Цифровое выравнивание величины и фазы токов плечей дифференциальной защиты.
• Автоматическая компенсация токов небаланса в дифференциальной цепи, вносимых работой РПН.
• Контроль небаланса в плечах дифференциальной токовой защиты с действием на сигнализацию.
• Входы отключения от газовой защиты трансформатора и РПН с возможностью перевода действия на сигнал с помощью оперативной кнопки управления на лицевой панели, либо с помощью дискретного входа.
• Ненаправленная двухступенчатая МТЗ высшей стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от сторон низшего и среднего напряжения (по дискретным входам, объединенным по условию «ИЛИ»). Имеется возможность блокировки МТЗ ВН по содержанию второй гармоники для отстройки от бросков тока намагничивания.
• Внутренняя цифровая сборка токовых цепей ВН в треугольник и возможность использования полученных токов для реализации ступеней МТЗ ВН.
• Одна ступень ненаправленной МТЗ средней стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны среднего напряжения (по дискретному входу). Действие на отдельное реле и на общие реле отключения с разными временами. Имеется возможность блокировки МТЗ СН по содержанию второй гармоники, для отстройки от бросков тока намагничивания при подаче напряжения со стороны СН.
• Одна ступень ненаправленной МТЗ низшей стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны низшего напряжения (по дискретному входу). Действие на отдельное реле и на общие реле отключения с разными временами. Имеется возможность блокировки МТЗ НН по содержанию второй гармоники, для отстройки от бросков тока намагничивания при подаче напряжения со стороны НН.
• Защита от перегрузки с действием на сигнализацию.

Функции автоматики и сигнализации, выполняемые устройством:

• Логика устройства резервирования при отказе выключателя стороны ВН (УРОВ ВН). Функция УРОВ выполнена на основе индивидуального принципа, что подразумевает наличие независимой логики УРОВ на каждом присоединении. В случае необходимости, имеется возможность использования в централизованной схеме УРОВ. Возможны следующие варианты работы схемы УРОВ:
• с автоматической проверкой исправности выключателя (с контролем по току и предварительной выработкой команды отключения резервируемого выключателя);
• с дублированным пуском от защит с использованием реле положения «Включено» выключателя (с контролем по току и контролем посылки отключающего импульса на отключение выключателя от защит).
• Для трансформаторов с высшим напряжением 35 кВ предусмотрен вариант упрощенного выполнения схемы УРОВ (без внешнего пуска схемы УРОВ, без дублированного пуска).
• Входы отключения, предназначенные для подключения внешних защит. Реализованы контроль входов по токам сторон ВН, СН или НН, пуск схемы УРОВ от данных сигналов.
• Управление схемой обдува по двум критериям – ток нагрузки и сигналы от датчиков температуры. Алгоритм обеспечивает управление многоступенчатым обдувом.
• Контроль состояния трансформатора по ряду входных дискретных сигналов.
• Выдача сигнала блокировки РПН при повышении тока нагрузки выше допустимого.
• Дополнительные сервисные функции:
• Два набора уставок с возможностью выбора текущего с помощью дискретного входа.
• Аварийный осциллограф аналоговых и дискретных сигналов с возможностью гибкой настройки условий пуска, длины и количества осциллограмм.
• Регистратор событий.
• Оперативный ввод или вывод некоторых функций с помощью кнопок опера-тивного управления на передней панели устройства вместо традиционных накладок.
• Регистрация и отображение большинства электрических параметров системы.
• Входы с программируемой функцией, задаваемой потребителем (ранжируемые входы).
• Программируемые реле с возможностью подключения к одной из выбранных точек функциональной схемы.
• Программируемые светодиоды на лицевой панели с возможностью подключения к одной из выбранных точек функциональной схемы и задания режима работы.
• Возможность работы реле сигнализации «Сигнализация» в непрерывном или импульсном режиме работы.
• Наличие трех независимых интерфейсов связи для встраивания в АСУ ТП и локального доступа к устройству через компьютер.
• Возможность встраивания устройства в систему единого точного времени подстанции или станции.

Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:

• выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;
• задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит и автоматики, выбор защитных характеристик и т.д.);
• ввод и хранение уставок защит и автоматики;
• передачу параметров аварии, ввод и изменение уставок по линии связи;
• непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;
• блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;
• получение дискретных сигналов управления и блокировок, выдачу команд управления, аварийной и предупредительной сигнализации;
• гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности;
• высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов относительно корпуса и между собой для повышения устойчивости устройства к перенапряжениям, возникающим во вторичных цепях присоединения.

Устройство не срабатывает ложно и не повреждается:

• при снятии и подаче оперативного тока, а также при перерывах питания любой длительности с последующим восстановлением;
• при подаче напряжения оперативного постоянного тока обратной полярности;
• при замыкании на землю цепей оперативного тока.

Технические характеристики устройства Сириус-Т3

Характеристика	Значение
Число аналоговых входов по току	9
Число дискретных входов	21
Число дискретных выходных сигналов	12
Габаритные размеры (ВхШхГ), мм	190х305х215
Масса, кг, не более	7

IP52 со стороны лицевой панели

IP20 по остальным, кроме клемм подключения токовых цепей.

Характеристика	Значение
Коэффициент функционирования при воздействии помех согласно ГОСТ, МЭК	А
Степень защиты, обеспечиваемая корпусом в соответствии с ГОСТ 14254 (МЭК 70-1, EN 60529)
Рабочее значение относительной влажности воздуха, %	98
Предельные рабочие значения температуры окружающего воздуха, °С	от минус 40 до плюс 55
Полный средний срок службы устройства до списания. при условии проведения требуемых мероприятий по обслуживанию с заменой, при необходимости, материалов и комплектующих, имеющих меньший срок службы, лет, не менее	25

Устройство имеет полностью положительное заключение аттестационной комиссии ОАО «Россети» и рекомендовано к применению.

Устройство «Сириус-Т3» доступно для заказа в нескольких исполнениях. Конкретное исполнение устройства указывается в его обозначении, состоящем из следующих элементов:

Устройство «Сириус-Т3-tt-nn-ss», где

«Сириус-Т3» — фирменное название устройства,

tt — исполнение устройства по номинальному току вторичной обмотки ТТ:
5/5/5 — ТТ стороны ВН – 5 А, ТТ стороны СН – 5 А, ТТ стороны НН – 5 А;
1/1/1 — ТТ стороны ВН – 1 А, ТТ стороны СН – 1 А, ТТ стороны НН – 1 А;
1/5/5 — ТТ стороны ВН – 1 А, ТТ стороны СН – 5 А, ТТ стороны НН – 5 А;
1/1/5 — ТТ стороны ВН – 1 А, ТТ стороны СН – 1 А, ТТ стороны НН – 5 А;

nnnB — исполнение устройства по напряжению оперативного тока:
24В — напряжение питания 24 В постоянного тока;
48В — напряжение питания 48 В постоянного тока;
110В — напряжение питания 110 В постоянного тока;
220В — напряжение питания 220 В постоянного или переменного тока;
220В DC — напряжение питания 220В только постоянного тока с дискретными входами, обеспечивающими формирование импульса режекции, в соответствии с требованиями СТО 56947007-29.120.40.102-2011.

ss — тип интерфейса связи с АСУ:
И1 — два интерфейса RS485;
И3 — один интерфейс RS485, один интерфейс Ethernet по «витой паре» (100BASE-TX) и протокол обмена Modbus TCP;
И5-FX –для исполнения с двумя оптическими интерфейсами Ethernet (100BASE-FX) и протоколами обмена МЭК61850 (редакция 2) и Modbus TCP;

Источник