Худугуев В.И., Данеев В.В. Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов

Подождите немного. Документ загружается.

где η

ТА

– коэффициент трансформации трансформаторов тока,

установленных со стороны защиты с большим вторичным

током.

3В

У1 У2

Рис.3. Дифференциальная защита трехобмоточного

трансформатора с реле РНТ

4. Определяется расчетное число витков обмоток реле

РНТ со стороны защиты с большим вторичным током,

которая называется основной.

CPCPРАСЧУРАСЧОСН

IFWW /

(10)

Для двухобмоточных трансформаторов обычно в качестве

основной обмотки используется одна из уравнительных

обмоток, а другая уравнительная обмотка служит для

выравнивания токов в плечах защиты.

Принимается ближайшее, чаще всего, меньшее к

ОСН.РАСЧ

значение числа витков, которое можно установить

на уравнительной обмотке – W

У1

5. Определяется расчетное число витков со стороны с

меньшим вторичным током, которая называется не

основной, из условия (9).

Допустим: ток I

, сторона с током I

основная,

рабочая обмотка Р не используется; W

У1

– основная обмотка;

У2

– неосновная обмотка.

Тогда условием равновесия токов плеч защиты является

выражение

2211

=−

УBУB

WIWI

(11)

Откуда

РАСЧУ

W =

Принимается ближайшее значение W

У2

, которое можно

установить на этой обмотке.

6. Производится уточнение расчета с определением

составляющей

НБ

′′′

)3(

2.2

МАКСК

РАСЧУ

УРАСЧУ

НБ

−

′′′

(12)

НБНБНБНБ

IIII

′′′

′′

′

;

Затем вновь определяется ток I

СЗ

=К

ОТС

НБ

, и если он

получился больше определенного в п.2, то вновь

пересчитываются числа витков обмоток РНТ. Расчет

повторяется до тех пор, пока ток срабатывания, определенный

с учетом

НБ

′′′

, станет равным или меньше тока срабатывания,

определенного предыдущим расчетом.

7. Определяется коэффициент чувствительности по

минимальному вторичному току I

Р.МИН

, проходящему по

обмоткам реле при двухфазном КЗ за трансформатором в зоне

защиты. При этом необходимо учитывать токораспределение

в цепях защиты.

≥=

МИНР

(13)

При упрощенной оценке

)2(

≥=

CЗ

МИНК

, (14)

где I

К.МИН

(2)

– минимальный ток двухфазного КЗ за

трансформатором в зоне защиты.

При выполнении дифференциальной защиты

трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора

вначале аналогично предыдущему определяются первичные

токи со всех сторон, соответствующие номинальной

мощности наиболее мощной обмотки трансформатора или

проходной мощности автотрансформатора, определяются

вторичные токи в соответствующих плечах

дифференциальной защиты и выявляется сторона с большим

током.

Трансформаторы тока стороны с большим вторичным

током, которая называется основной, присоединяются

непосредственно к рабочей обмотке Р, а трансформаторы тока

двух других неосновных сторон присоединяются к

уравнительным обмоткам У1 и У2.

4.3. Дифференциальная защита с торможением

В ряде случаев токи небаланса могут достигать

значительных величин не только в переходном режиме, но и в

установившемся. При этом чувствительность защиты с реле

РНТ может оказаться недостаточной. В таких случаях

дифференциальная защита выполняется с реле типа ДЗТ. У

такого реле на промежуточном быстронасыщающемся

трансформаторе БНТ кроме обмоток, аналогичных тем, что

имеются у реле РНТ, расположены дополнительно одна или

несколько тормозных обмоток Т, а короткозамкнутая обмотка

К отсутствует.

Рис.4. Дифференциальная защита двухобмоточного

трансформатора с реле ДЗТ.

В нормальном режиме и при внешних КЗ (рис.4а),

тормозной ток I

наводит в магнитопроводе БНТ поток Ф

замыкающийся по крайним стержням и насыщающий их.

Э.д.с. индуктированные потоком Ф

в секциях вторичной

обмотки В взаимно уравновешиваются, так как эти секции

включаются встречно – последовательно. Но с увеличением

насыщения магнитопровода сопротивление ветви

намагничивания БНТ резко падает и существенно ухудшается

трансформаторная связь между рабочей и вторичной

обмотками. А это приводит к увеличению тока срабатывания

СР

, то-есть к загрубению защиты. Таким образом,

обеспечивается отстройка от увеличивающихся токов

небаланса при наличии в них как апериодической, так и

периодической составляющих. Зависимость тока

срабатывания реле ДЗТ от тока I

(рис.4б), проходящего в

тормозной обмотке, называется тормозной характеристикой.

Эта зависимость наглядно показывает, что чем больше ток

внешнего КЗ, тем больше ток I

и тем лучше отстройка от

токов I

НБ

Тормозная обмотка включается, как правило, в плечо той

стороны трансформатора или автотрансформатора, где

внешнее КЗ вызывает больший ток небаланса.

Число витков тормозной обмотки определяется по

выражению

tgI

WIK

МАКСК

PНБOTC

)3(

, (15)

где К

ОТС

=1,5; W

– расчетное число витков уравнительной

обмотки реле ДЗТ на стороне, где включена тормозная

обмотка;

НБ

– ток небаланса, определяемый по стороне с тормозной

обмоткой;

К.МАКС

(3)

– ток внешнего трехфазного КЗ в максимальном

режиме работы системы со стороны трансформатора, где

включена тормозная обмотка;

tgα=0,75…0,8 – тангенс угла наклона к оси абсцисс

касательной, проведенной из начала координат к тормозной

характеристике реле ДЗТ;

Промышленностью выпускается реле с одной тормозной

обмоткой типа ДЗТ-11, с тремя тормозными обмотками типа

ДЗТ-13 и с четырьмя тормозными обмотками типа ДЗТ-14 [3].

Для трансформаторов и автотрансформаторов большой

мощности освоен выпуск дифференциальной защиты с

торможением типов ДЗТ-21 и ДЗТ-23 [4], в которых может

быть установлена минимальная уставка по току срабатывания,

равная 0,3I

НОМ

трансформатора. Для отстройки от бросков

намагничивающего тока и переходных токов небаланса

используется время – импульсный принцип блокирования

защиты в сочетании с торможением от второй гармоники

тока, содержащейся в токе намагничивания. Новая защита

обладает более высокой чувствительностью, быстродействием

и потребляет меньшую мощность по сравнению с защитами,

использующими БНТ.

5. Газовая защита

Газовая защита устанавливается на маслонаполненных

трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах.

Применение газовой защиты является обязательным на

трансформаторах и автотрансформаторах мощностью

6300кВ*А и более, а на внутрицеховых подстанциях –

мощностью 630кВ*А и более. Установка такой защиты

допускается и на трансформаторах мощностью

1000…4000кВ*А, но не является обязательной.

Действие газовой защиты основано на том, что всякие

повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака

трансформатора вызывают разложение масла и органической

изоляции обмоток, что сопровождается выделением газа.

Интенсивность газообразования и химический состав газа

зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому при

медленном газообразовании, свидетельствующем о

медленном развитии аварии, газовая защита дает

предупредительный сигнал, а при бурным газообразовании,

вызванном КЗ, защита действует на отключение

трансформатора. Она является единственной защитой,

реагирующей на опасное понижение уровня масла и на

витковые замыкания обмоток, сопровождаемые

недостаточными для других видов защит значениями тока.

Газовая защита осуществляется с помощью специальных

газовых реле, которые подразделяются на поплавковые,

лопастные и чашечные. Наибольшее распространение

получили газовые реле типа РГЧ3, реле Бухгольца ВF 80/Q и

струйное реле типа

RFU

25/10.

6. Защита от сверхтоков.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов от

сверхтоков является резервной, предназначенной для

отключения их от источников питания как при повреждениях

самих трансформаторов (автотрансформаторов) и отказе

основных защит, так и при повреждениях смежного

оборудования и отказе его защиты или выключателей. При

отсутствии специальной защиты шин защита

трансформаторов (автотрансформаторов) от сверхтоков

осуществляет также защиту этих шин.

Резервные защиты от междуфазных повреждений имеют

несколько вариантов исполнения:

1). МТЗ без пуска по напряжению;

2). МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;

3). МТЗ обратной последовательности с приставкой

для действия при симметричных КЗ.

Резервные защиты от замыкания на землю выполняются в

виде токовой защиты нулевой последовательности.

6.1. Выбор схем резервных защит.

Выбор схем защит производится в зависимости от типа

защищаемого оборудования (трансформатора или

автотрансформатора) и числа обмоток, а также от схемы

питания (одностороннее, двухстороннее).

1) Для двухобмоточных трансформаторов в качестве

резервной защиты от междуфазных повреждений

используется МТЗ двухрелейного исполнения и с

соединением трансформаторов тока в треугольник для

повышения чувствительности. Первоначально рассчитывается

МТЗ без пуска по напряжению, а если чувствительность

защиты мала, то применяется комбинированный пуск по

напряжению со стороны НН (рис.5).

Как видно из схемы Рис.5, в цепь обмоток реле времени

КТ последовательно с контактами токовых реле КА1.1 и

КА2.1 включен контакт промежуточного реле КL.1.

Это реле фиксирует положение контактов пускового

органа напряжения KV2 и

минимального реле напряжения KV1. Напряжение на реле

KV1 подается через контакт KV2.1 реле, включенного через

фильтр напряжения обратной последовательности ZV2 [3].

При всех видах двухфазных КЗ вследствие возникновения

напряжения обратной последовательности реле КV2

срабатывает и снимает напряжение с реле KV1, которое при

этом также срабатывает и запускает промежуточное реле KL.

В результате подается сигнал о работе защиты, а через

выдержку времени – импульс на отключение.

а) б) в)

Рис.5. МТЗ с комбинированным пуском по напряжению.

При трехфазных КЗ напряжение обратной

последовательности отсутствует, реле KV2 не срабатывает, но

при достаточном снижении напряжения в сети срабатывает

реле KV1.

Для трехобмоточных трансформаторов с односторонним

питанием МТЗ устанавливается на стороне питания и

выполняется в трехфазном трехрелейном исполнении. Для

обеспечения чувствительности комбинированный пуск по

напряжению может осуществляться со стороны ВН и НН.

КА1 КА2

ТА

от

ТV

ZV2

КV1

КV2

КV2.1

КT

КL

КL.1.

КА2.1.

КА1.1.

КV1.1.

КL.2.

сигнал

на

отключение

Защита действует на отключение с двумя выдержками

времени: с первой выдержкой времени обычно отключается

сторона СН, со второй – все выключатели трансформатора.

Для трехобмоточных трансформаторов с двухсторонним

питанием МТЗ (как правило, с пуском по напряжению)

устанавливается на каждой стороне трансформатора и

предназначается в основном, для резервирования защит

присоединений своей стороны.

2) Выбор резервной защиты от междуфазных повреждений

для автотрансформаторов зависит от схемы питания.

Для автотрансформаторов с односторонним питанием на

стороне питания устанавливается МТЗ с комбинированным

пуском по напряжению; для обеспечения чувствительности

пуск по напряжению может осуществляться со сторон СН и

НН. Эта защита действует с двумя выдержками времени: с

первой – отключается выключатель со стороны СН, со второй

– все выключатели автотрансформатора. Кроме того, на

стороне НН предусматривается МТЗ с пуском или без пуска

по напряжению.

Для автотрансформаторов с двухсторонним питанием на

стороне ВН устанавливается МТЗ обратной

последовательности (рис.6). Схема состоит из фильтра-реле

тока обратной последовательности типа РТ-2 [3] (КА2 и ZA2)

и реле времени КТ.

а) б) в)

Рис.6. МТЗ обратной последовательности с приставкой

КА1 КА2

ТА

ZА2

КT

КА2.1.

КV1.1.

КV2.1.

КА1.1.

КТ.1.

на

отключение

от ТV

на шинах СН

КV2

от ТV

на шинах ВН

КV1

В таком виде защита действует только при несимметричных

КЗ. Поэтому для обеспечения действия защиты при

трехфазных симметричных КЗ схему защиты дополняют

приставкой, состоящей из токового реле КА1 и двух

блокирующих реле минимального напряжения KV1, KV2 на

сторонах ВН и СН. Приставка действует на то же реле

времени.

Отключение производится с двумя выдержками времени:

с первой отключается выключатель стороны СН, со второй –

все выключатели автотрансформатора. На стороне низшего

напряжения предусматривается МТЗ с пуском или без пуска

по напряжению.

На мощных трансформаторах и автотрансформаторах,

связывающих между собой основные сети напряжением

110÷750кВ, в качестве резервной защиты от внешних

междуфазных КЗ применяется дистанционная защита. Это

позволяет обеспечить необходимую чувствительность к

удаленным КЗ, а так же селективность с аналогичными

защитами линий электропередачи.

3) В качестве резервной защиты от замыканий на землю

принимается токовая защита нулевой

последовательности.

На трансформаторах применяется МТЗ нулевой

последовательности, которая может устанавливаться только

со стороны обмоток, соединенных по схеме звезды и

работающих с глухозаземленной нулевой точкой. Причем ток

нулевой последовательности получается от трансформатора

тока, включенного в провод, связывающий нейтраль

трансформатора с землей. Это позволяет охватывать своей

зоной действия обмотки звезды трансформатора.

Трехобмоточные трансформаторы, имеющие две обмотки с

заземленными нейтралями, оснащаются направленными