2. Типы релейной защиты, применяемой на проектируемой тяговой подстанции

2.1. Расчетные режимы

Предельные условия работы релейной защиты определяются максимальными и нормальными токами нагрузки, а также токами КЗ при минимальном и максимальном режимах работы электрической системы.

Учет минимального режима системы необходим для выявления наименьшей чувствительности рассматриваемого типа защиты в конкретных условиях работы электрической системы и имеет существенное значение для текущей эксплуатации.

Минимальный режим работы электрической системы характеризуется наименьшим количеством включенных генераторов на станциях и такой схемой включения линий электропередач и трансформаторов на подстанции, при которой ток КЗ в случае повреждения в конце зоны защиты имеет наименьшее значение.

Максимальный режим работы электрической системы соответствует включенному состоянию всех генераторов на электрических станциях и такой схеме включения линий электропередач и трансформаторов на подстанции, когда ток КЗ при возможных повреждениях в конце зоны защиты имеет наибольшее значение.

Нормальный, минимальный и максимальный режимы работы электри-ческой системы при выполнении курсового и дипломного проектов определяются заданием.

2.2. Релейная защита понижающих трансформаторов

На тяговых подстанциях устанавливаются двухобмоточные или трехобмоточные понижающие (силовые) трансформаторы напряжением 110 – 220/38,5/27,5 (11) кВ и мощностью от 10 до 63 МВ∙А.

Типы защиты, применяемой на трансформаторах различной мощности, регламентируются правилами устройства электроустановок (ПУЭ). На понижающих трехобмоточных трансформаторах тяговых подстанций устанавливаются следующие типы защиты:

от повреждений внутри бака трансформатора и недопустимого понижения уровня масла – двухступенчатая газовая защита;

от короткого замыкания внутри обмоток и на их выходах – продольная дифференциальная защита;

от внешнего короткого замыкания для резервирования продольной дифференциальной и газовой защиты – максимальная токовая защита (МТЗ) с независимой выдержкой времени в трехфазном трехрелейном исполнении со стороны 110 – 220 кВ (в случае недостаточной чувствительности защита дополняется блокировкой минимального напряжения);

от короткого замыкания на шинах 27,5 (11) кВ, обеспечивающих питание электрической тяги, и для резервирования защиты фидеров 27,5 кВ контактной сети или выпрямленных агрегатов – МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении со стороны 27,5 (11) кВ. Защита действует с выдержкой времени на отключение секционного выключателя шин 27,5 (11) кВ, если он есть, и с большей (на ступень селективности) выдержкой времени – на отключение выключателя ввода 27,5 (11) кВ;

от короткого замыкания на шинах 38,5 (11) кВ районной нагрузки и для резервирования защиты отходящих фидеров – МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении со стороны 38,5 (11) кВ. Защита действует на отключение секционного выключателя шин 38,5 (11) кВ, если он есть, и с большей (на ступень селективности) выдержкой времени – на отключение выключателя ввода 38,5 (11) кВ. Допускается не устанавливать эту защиту в случаях, если МТЗ стороны 110 – 220 кВ имеет достаточную чувствительность к короткому замыканию на шинах 38,5 (11) кВ районной нагрузки. При этом МТЗ стороны 110 – 220 кВ выполняется с двумя реле времени, контакты одного из которых вводятся в цепи отключения секционного выключателя и выключателя ввода 38,5 (11) кВ;

от перегрузок – МТЗ в однофазном исполнении со стороны 110 – 220 кВ и со стороны обмоток среднего и низкого напряжения, если они не рассчитаны на полную мощность трансформатора.

На трансформаторах промежуточных отпаечных и транзитных тяговых подстанций переменного тока дополнительно устанавливаются:

для устранения подпитки высоковольтных линий электропередач со стороны обмоток среднего и низкого напряжения при коротких междуфазных замыканиях – максимальная токовая направленная защита (МТНЗ) без выдержки времени со стороны 110 – 220 кВ;

от коротких однофазных замыканий на питающих линиях электропередачи – максимальная токовая защита нулевой последовательности с независимой выдержкой времени.

Последние два типа защиты устанавливаются также и на понижающих трансформаторах тяговых подстанций постоянного тока, если одна из обмоток (38,5 или 11 кВ) может получать питание от другого независимого источника.

Для контроля температуры верхних слоев масла трансформатора устанавливаются термосигнализаторы.

Все понижающие трансформаторы с первичным напряжением 110 – 220 кВ оборудуются дутьевым охлаждением. Дутьевая установка включается контактом термосигнализатора при температуре масла выше +55С и контактом токового реле при нагрузке трансформатора по току на 70 % выше номинальной.

Принципиальная схема релейной защиты понижающего трансформатора промежуточной отпаечной тяговой подстанции переменного тока представлена на рис. 2.1.