Дифференциальная защита трансформаторов

Защита трансформатора от многофазных КЗ (защита А1 на рис. 8.24) выполняется с действием на отключение трансформатора и обычно содержит токовую отсечку без выдержки времени и максимальную токовую защиту с выдержкой времени [17, 29]. Защита А1 трансформатора Т устанавливается со стороны источника питания ИП непосредственно у выключателя Q1. При этом в зону действия защиты входят трансформатор и его соединения с выключателями Q1 и Q4. Селективность (избирательность) мгновенной отсечки обеспечивается выбором ее тока срабатывания. Защита отстраивается от токов внешних коротких замыканий па вторичных выводах трансформатора, шинах и фидерах, с тем чтобы при этих повреждениях отключался не трансформатор, а выключатели фидеров Q2 и Q3, питающихся от данного трансформатора, или выключатель Q4.

Зона действия токовой отсечки не обеспечивает полной защиты трансформатора. В зону ее действия, ввиду необходимой отстройки от внешних КЗ, входит только часть вторичной обмотки. Защита не реагирует на КЗ на вторичных выводах трансформатора (точка К3).

Защита трансформаторов от внутренних повреждений. Для защиты трансформаторов от внутренних повреждений на них устанавливают продольные дифференциальные токовые защиты. Продольная дифференциальная защита реагирует на повреждения в обмотках трансформатора, на его выводах и в соединениях с выключателем. Она может иметь недостаточную чувствительность только при витковых замыканиях и «пожаре стали». Для продольной дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора используются трансформаторы тока ТА1 и ТА2, установленные в каждой фазе с двух сторон защищаемого трансформатора вблизи выключателей Q1 и Q2 (рис. 8.25), и токовое реле КА. Вторичные обмотки трансформаторов тока соединены по схеме с циркулирующими токами.

Принципиальная однолинейная схема токовых защит трансформатора

Рис. 8.24. Принципиальная однолинейная схема токовых защит трансформатора:

ТА1—ТАЗ — трансформаторы тока; А1—АЗ — токовые защиты

Дифференциальная защита выполняется так, что в нормальном режиме, т.е. при отсутствии повреждений, токи во вторичных обмотках трансформаторов тока ТА1 и ТА2 равны по значению и ток в обмотке реле К А теоретически должен быть равен нулю, если пренебречь током намагничивания защищаемого трансформатора Т. Однако на практике через обмотку реле КА протекает небольшой ток небаланса, который определяется погрешностью трансформаторов тока и рядом других факторов |28|. В первую очередь это неравенство сравниваемых токов, поскольку первичный ток содержит ток намагничивания. В связи с этим в обмотке реле КА появляется составляющая тока небаланса. При нормальной работе и внешних КЗ ее можно не учитывать. Однако при включении трансформатора на холостом ходу броски тока намагничивания за счет большой апериодической составляющей достигают 6—8-кратных значений амплитуды номинального тока (рис. 8.26), в то время как вторичный ток равен нулю. Бросок тока намагничивания обусловлен законом коммутации и нелинейностью кривой намагничивания ферромагнитного сердечника трансформатора [28]. Время полного затухания апериодической составляющей может достигать нескольких секунд. В этом случае весь ток намагничивания трансформатора Т протекает через реле КА и может вызвать неправильное срабатывание защиты.

Однолинейная схема дифференциальной токовой защиты двухобмогочного трансформатора

Рис. 8.25. Однолинейная схема дифференциальной токовой защиты двухобмогочного трансформатора

Ток намагничивания трансформатора при включении его на холостом ходу

Рис. 8.26. Ток намагничивания трансформатора при включении его на холостом ходу

Отстройка дифференциальной защиты от бросков намагничивающего тока является основным условием при выборе ее тока срабатывания и достигается в основном следующими путями: загрублением защиты по току срабатывания; замедлением действия защиты на время существования переходного процесса; включением реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ); применением специальных реле с торможением.

Схемы соединения обмоток защищаемого трансформатора и трансформаторов тока. В случае разных схем соединения первичных и вторичных обмоток трансформатора, первичные и вторичные линейные напряжения сдвинуты по фазе на некоторый угол. На такой же угол оказываются сдвинутыми первичные и вторичные линейные токи. Например, для группы соединений Y / А —11 угол сдвига фаз между первичными и вторичными линейными напряжениями и токами составляет 330° (или -30°), и в обмотке реле появляется значительный ток. Чтобы устранить его, необходимо, чтобы сравниваемые вторичные токи совпадали по фазе независимо от группы соединения трансформатора. Это достигается путем соединения вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных со стороны звезды защищаемого трансформатора по схеме треугольника, а со стороны треугольника — по схеме звезды (рис. 8.27). Группа соединения трансформаторов тока должна соответствовать группе соединения обмоток защищаемого трансформатора. В этом случае сравниваемые токи будут совпадать по фазе [28].

Дифференциальная защита трансформатора с соединением обмоток по схеме Y/A -11

Рис. 8.27. Дифференциальная защита трансформатора с соединением обмоток по схеме Y/A -11

На рис. 8.27 обозначены: UA, UB, Uc, UAB, UBC — фазные и линейные напряжения на первичной стороне трансформатора; Ua, Ub, Uc, Uab, Uhc — фазные и линейные напряжения на вторичной стороне трансформатора; 1А л, 1а л — линейные токи на первичной и вторичной стороне трансформатора; 1А ф — фазный ток на первичной стороне трансформатора; 1а ф, 4 ф — фазные токи на вторичной стороне трансформатора; 1А ТА1, 4та2 линейные токи трансформаторов тока на первичной и вторичной стороне трансформатора; 1а Р, 1Ь Р, 1С Р — токи в обмотках реле защиты.

Поскольку номинальные и рабочие токи с каждой стороны трансформатора разные, то коэффициенты трансформации трансформаторов тока подбирают так, чтобы абсолютные значения сравниваемых вторичных токов были равны. Поскольку расчетные коэффициенты трансформации могут отличаться от стандартных значений, то возникает дополнительная погрешность от неточности выравнивания токов. Для выравнивания токов применяют автотрансформаторы или уравнительные обмотки реле с НТТ. При регулировании напряжения защищаемого трансформатора с помощью устройства регулирования под напряжением (УРПН) изменяется коэффициент трансформации трансформатора и вместе с ним изменяется соотношение между токами, протекающими по первичным обмоткам трансформаторов тока. Это вызывает еще одну дополнительную составляющую тока небаланса. Разнотипность трансформаторов тока, установленных со стороны высшего и низшего напряжений, также приводит к увеличению тока небаланса. В худшем случае все рассмотренные составляющие складываются арифметически, образуя максимальный расчетный ток небаланса, от которого и следует отстраивать защиту.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >