Дифференциальная защита трансформатора: принцип ее работы

Принцип работы защиты

Структура дифзащиты — сборные шины, генераторы, силовые трансформаторные станции, воздушные или кабельные линии. Она имеет высокую чувствительность, что обеспечивает ее быстродействие.

К сведению! Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора заключается в контроле токов начала и конца электроцепи. С этой целью используются трансформаторные станции, которые подключаются к устройству с помощью кабелей при их расположении в области действия одной линии распределения.

Если защищаемый участок большой и его границы размещены далеко друг от друга, то рекомендуется использование двух полукомплектов защиты, для соединения которых применяется вспомогательная кабельная линия. Это характерно при оборудовании воздушных и кабельных линий.

Схема с уравновешенным напряжением

При одинаковых токах в начале и конце участка защиты не срабатывает. Такое наблюдается, если номинальные токи протекают при коротком замыкании за пределами защищаемой зоны. При появлении замыкания, мощность электросети протекает в точку КЗ. Если питание одностороннее, например, как у генераторов и трансформаторов, то большой ток протекает от источника в защищаемую сторону, в результате чего отдается потребителю.

Кабельные и воздушные линии имеют двухсторонние токи, поэтому на точку повреждения ориентир с двух концов. В этом случае срабатывает защита, которая заставляет механизм отключить объект с двух сторон. Чтобы реализовать это, используются дифференциальные прессостаты, которые подбираются в зависимости от особенностей объекта.

Защита трансформаторной станции

Особенности диф защиты трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов

Для трехобмоточных трансформаторов мощностью 63 МВА и более и автотрансформаторов следует обеспечить приведенную предельную кратность трансформаторов тока более 25 (9-6), при этом условии можно принять: kпер = 2,5, kсн.торм = 1,0, в = 1,25. Уставку «g» можно принимать g = 0,3.

Остальные уставки выбираются одинаково для всех групп.

Ток срабатывания дифференциальной токовой отсечки выбирается по наибольшему из двух условий: отстройки от броска тока намагничивания и отстройки от максимального тока внешнего короткого замыкания.

По условию отстройки от режима максимального тока внешнего короткого замыкания по следующему выражению:

(9 – 7)

где kотстр – коэффициент отстройки, может быть принят kотстр = 1,1; kнб = 0,7, если для защищаемого трансформатора со всех сторон используются трансформаторы тока с вторичным номинальным током 5 А; kнб = 1,0, если с какой либо стороны используются трансформаторы тока с вторичным номинальным током 1 А. Уставка «g-High» может быть использована, если возможно повышение напряжения более 15% от номинального напряжения ответвления. Уставку «Jnrush Ratio» можно принять равной 12%. Уставка «Jnrush Time» может быть принята равной 5 с, если отсутствуют достаточно точные данные о времени затухания броска тока намагничивания. Для пояснения выбора коэффициентов выравнивания вторичных токов рассмотрим трехобмоточный трансформатор с разными номинальными мощностями сторон, с тем чтобы помимо выравнивания амплитуд использовать возможность изменения опорной величины канала переменного тока. Параметры трансформатора: S110 = 25 МВ•А; U = 110/35/6,3 кВ; S35 = 20 МВ•А; S6 = 5 МВ•А; I110 = 131 А; I35 = 330 А; I6 = 458 А. То же для полной мощности 25 МВА: I110 = 131 А; I35 = 412 А; I6 = 2294 А; трансформаторы тока на стороне 110 кВ: nТТ = 300/5; на стороне 35 кВ: nТТ = 600/5, на стороне 6,3 кВ nТТ = 600/5. Определяем коэффициенты изменения опорных величин канала переменного тока на стороне 110 кВ, 35 кВ и 6,3 кВ:

После изменения опорных величин каналов, опорные токи на сторонах 110, 35 и 6 кВ будут соответственно: 131 А, 330 А и 458 А.

Выбор необходимых векторных групп для компенсации углового сдвига подробно описан выше. На этом расчет уставок срабатывания дифференциальной защиты трансформатора типа RET316 заканчивается.

Виды дифзащиты

Дифзащита бывает продольной и поперечной. Устройства держат под контролем короткие замыкания.

Поперечная

Используется для одновременной защиты нескольких линий электропередач. Принцип работы заключается в сравнении значения нагрузок трансформаторных станций. Поперечная допускает установку ТТ на разных линиях электропередач, которые отходят от одного источника электрического питания.

Вам это будет интересно Все о бесперебойном питании

Токовые цепи подключаются на разные значения линий электропередач. При коротком замыкании на одной из линий нагрузка увеличивается на второй. Реакция прессостата происходит при разных значениях токовой нагрузки на линиях.

Обратите внимание! При срабатывании поперечной дифференциальной защиты обеспечивается возможность самостоятельного определения поврежденного участка обслуживающим персоналом.

Дифзащита двигателя

Продольная

Этот вид обеспечивает полноценную работу трансформаторных двигателей. Он характеризуется абсолютной селективностью, безотказностью для линий электропередач, которые имеют небольшую длину. Предоставляется возможность применения продольной защиты с другими видами.

Дифзащита сравнивает значения токовых нагрузок, которые протекают на участках линии через устройство. Чтобы замерить силу тока, используются трансформаторные станции. На двух ТТ соединяются цепи точками с прессостатом таким образом, чтобы на него воздействовала разница значений тока.

Продольный вид устройства

В этих схемах может возникать ток небаланса:

если появляются намагничивающиеся токи в обмотках трансформаторной станции. Такое случается, если переключить режим хх на полную нагрузку, что приводит к повышению номинального значения;
трансформаторная станция не всегда имеет такие же технические характеристики, как ТТ, с которым он работает в паре. Во избежание негативных последствий после выпуска ТТ проводятся испытания, которые определяют наиболее подходящие трансформаторные станции для работы в паре;
при отличающихся соединениях обмоток появляются токи небаланса. Уравнять значение электрических токов невозможно, если подбирать витки токовых трансформаторных станций.

К сведению! Устройство компенсации электрического тока небаланса устанавливается в современную микропроцессорную продольную дифференциальную защиту.

Срабатываемое отключение

Основные защиты трансформатора

Любая релейная защита трансформатора направлена на срабатывание при повреждении или же ненормальном режиме работы этого устройства. Нужно отметить, что некоторые из них направлены на мгновенное отключение в случае аварии, а другие только подают предупреждающий сигнал персоналу. В свою очередь, персонал уже действует по инструкциям, которые разработаны непосредственно и индивидуально для каждой схемы снабжения и распределительной подстанции. Для того чтобы было видно какой тип аварии произошёл применяются параллельно и сигнальные реле (блинкер), которые должны быть подписаны в соответствии с правилами.
Для защиты трансформатора применяется целый комплекс мероприятий и электромеханических схем, вот основные из них:

Дифференциальная защита. Она предохраняет от повреждений и коротких замыканий как в обмотках, так и на наружных выводах. Действует только на отключение;
Газовая защита. Защищает от превышения давления внутри расширительного бачка вследствие выделения газов или же выброса масла, а также от снижения его уровня ниже определённого критического показания;
Тепловая защита. Она организована в основном на термосигнализаторах (ТС), которые подают сигнал на пульт персонала или же на включения вентиляторов охлаждения. Такой вид дополнительной защиты служит как предупреждающий при начальных стадиях аварийных ситуаций. При этом выбор самого ТС не важен, главное, выставить правильно диапазон, при котором должен подаваться сигнал. Максимально допустимый нагрев масла составляет 95 градусов;
Защита минимального напряжения. Предусматривает отключение при снижении входного уровня напряжения ниже допустимого. Зачастую имеет выдержку времени, которая даст возможность не реагировать на небольшие просадки;
От замыкания на землю. Выполняется путём установки трансформаторов тока в соединение корпуса и заземляющего контура;
Максимальная токовая (МТЗ) выполняет роль защитного механизма как при коротких замыканиях в цепи вторичного тока, так и при больших перегрузках.

Защита трансформатора дифференциальная

Это одна из самых быстродействующих и важных защит, которая необходима для надёжной эксплуатации следующих трансформаторов:

На понижающих одиночно работающих трансформаторах мощность которых выше чем 6300 кВА;
При параллельной работе данных устройств с мощностью 4000 кВА и выше. При этом таком подключении данная защита является гарантией не только быстродействия, но и селективного отключения только того устройства, которое повреждено, а не полного обесточивания питаемого электрооборудования повлекшее за собой потери в производстве продукции или в появлении бракованных изделий;
Если МТЗ трансформатора не даёт необходимой чувствительности и скорости отключения, и может срабатывать с выдержкой времени более одной секунды;
Если трансформаторы меньшей мощности, то применяется обычная токовая отсечка, подключенная к реле тока.

Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении тока, а точнее, его величины. Сравнивание происходит в конце и в начале защищаемого участка. Участком в данном случае служит одна из понижающих обмоток. То есть один трансформатор тока устанавливается с высокой, а другой с низкой стороны.

На схеме видно подключение трансформаторов ТТ1 и ТТ2 соединенных последовательно. Т — это реле тока, которое остаётся в бездействии при нормальной работе, когда токи одинаковы, то есть их разность будет равна нулевому значению. Во время возникновения короткого замыкания в защищаемом участке цепи появится разность токов и реле втянется, тем самым отключив трансформатор от сети. Такой вид защиты будет срабатывать как при межвитковых, так и при межфазных замыканиях. Мгновенная работа такого защитного оборудования не требует выдержки времени, так как её быстрое срабатывание является её основным положительным фактором. Выбор вставки срабатывания реле Т должен выполнятся электротехническими лабораториями или же проектировщиками данного оборудования. Для каждого конкретного случая уровень тока втягивания реле можно изменять, чтобы не было ложных срабатываний.

Принцип действия газовой защиты трансформаторов

Газовая защита силовых трансформаторов основана на работе газового реле, которое и изображено на рисунке.

В специальном окошке при выделении газов можно увидеть пузырьки.

Реле представляет собой металлический сосуд, в котором расположены два специальных поплавка. Они врезаны в наклонный трубопровод. В свою очередь, данный трубопровод является связывающим звеном между охлаждающий корпусом имеющим радиатор и расширительным баком.

Если трансформатор находится в рабочем исправном состоянии газовое реле его наполнено трансформаторным маслом, а поплавки реле находятся в определённом нерабочем состоянии, так как внутри их масло. Поплавки непосредственно соединены с контактной группой, которая имеет аварийный и предупредительный сигнал. В нормальном состоянии контакты находятся в разомкнутом положении. При нагреве масла в случае ненормального процесса в работе из него выделяется газ, который по закону физики легче, естественно, подымается вверх. На пути газов находится газовое реле и его поплавки, которое при накоплении определённого количества поднимающего его газа начинает движение, чем и размыкает первую ступеньку. При более бурном развитии событий и второй поплавок приводится в движение и замыкает уже вторую ступень которая приводит к отключению. Взятие пробы масла и его проверка, а также химический анализ позволяет определить суть повреждения.

Из практики же не каждое срабатывание газового реле приводит к взятию проб и анализу масла, иногда при заливке может попасть в систему воздух которой во время эксплуатации будет подниматься и сможет стать причиной срабатывания данной защиты. Для этого нужно всего лишь открыть специальный краник (вентиль), находящийся на корпусе реле и выпустить воздух. Эта процедура выполняется при первом срабатывании предупредительного поплавка.

Выбор самого реле основывается на конструкции трансформатора и его габаритах. Очень часто применяются несколько типов данного устройства РГЧЗ-66, ПГ-22, BF-50, BF-80, РЗТ-50, РЗТ-80. Все они имеют смотровое окошко и герметичный корпус.

От чего защищает

Дифференциальная защита устраняет воздействие на моторы электрообъектов токов в результате аварий, которые могут появляться в контролируемой зоне. Защитное устройство монтируют на прессостат электродвигателя. Чтобы обеспечить правильную работу измерительной схемы, рекомендуется следить за тем, чтобы совпадали фазы входящих и выходящих токов.

Поперечную защиту устанавливают на линиях с напряжением от 35 до 220 кВ. Ее используют на параллельных линиях электропередач, которые имеют два источника напряжения. Если питание двухстороннее, то трансформаторные станции нужно установить с двух концов линии.

Продольная дифференциальная защита применяется в трансформаторных и автотрансформаторных станциях. Ее используют для охраны одиночной трансформаторной станции на ПС. Дифзащита применяется на автотрансформаторных станциях мощностью до 6300 кВ. Продольный вид необходим для трансформаторных станций, которые работают параллельно и имеют мощность более 100 кВ при условии корректного выполнения работы токовой отсечки.

Вам это будет интересно Как составлять схемы

Виды защит

Все используемое оборудование в силовых распределительных установках защищено от кратковременных перегрузок и отключений от сети. Защита трансформатора от перенапряжений нужна, чтобы убедиться, что устройство выдержит напряжение гораздо выше номинального.

Для защиты от перенапряжений осуществляется подбор предохранителей. При аварийном отключении одного из трансформаторов, несколько таких же устройств, введенных в работу, будут компенсировать номинальное напряжение в сети, благодаря чему удастся избежать аварийной ситуации.

Основные и резервные виды защиты силовых трансформаторов:

Предохранители и трехфазные выключатели;
Дифференциальная защита трансформатора;
Газовая защита трансформатора;
Дифференциальная защита трансформатора;
Пожарная защита;
Сигнальная страховка при помощи специальных компьютерных программ.

Видео: проверка защиты трансформатора

Некоторые явления могут вызывать существенный дифференциальный ток, когда нет неисправности, и эти дифференциальные токи обычно достаточны, чтобы вызвать промежуточное дифференциальное реле для отключения. Однако в этих ситуациях дифференциальная защита не должна отключать систему, поскольку она не является внутренней неисправностью трансформатора.

3 Основные причины ложного дифференциального тока в трансформаторе

Схема защиты дифференциального силового трансформатора

Такие явления могут быть связаны с нелинейностями в сердечнике трансформатора. Некоторые из этих ситуаций рассматриваются ниже //

Пусковые токи
Условия сверхвозбуждения
Напряжение тока трансформатора

Пусковые токи

Намагничивающий пусковой ток в трансформаторах является результатом любого резкого изменения напряжения намагничивания. Хотя обычно рассматриваемый как результат возбуждения трансформатора, намагничивающий бросок может также быть вызван //

Возникновение внешней неисправности
Восстановление напряжения после устранения внешней неисправности
Изменение характера неисправности (например, когда размыкание от замыкания на землю переходит в фазу от замыкания на землю)
Аналоговая синхронизация подключенного генератора

Пример пускового тока после операции повторного включения, измеренной на размыкателе распределительной подстанции.

Рисунок 3 — Пример тока пуска, измеренного на подстанции (многие распределительные трансформаторы вместе)

Поскольку намагничивающая ветвь, представляющая ядро, появляется как шунтирующий элемент в эквивалентной схеме трансформатора, ток намагничивания нарушает баланс между токами на клеммах трансформатора и поэтому испытывает дифференциальное реле как «ложный» дифференциальный ток .

Однако реле должно оставаться стабильным во время бросков. Кроме того, с точки зрения срока службы трансформатора, отключение во время бросков является очень нежелательной ситуацией ! Разрыв тока с чистой индуктивной природой создает высокое перенапряжение, которое может поставить под угрозу изоляцию трансформатора и быть косвенной причиной внутренней неисправности).

Ниже суммируются основные характеристики пусковых токов //

Обычно содержат смещение постоянного тока, нечетные гармоники и даже гармоники.
Обычно состоит из однополярных или биполярных импульсов, разделенных интервалами очень низких значений тока.
Пиковые значения однополярных импульсов пускового тока снижаются очень медленно.
Постоянная времени обычно намного больше постоянной времени экспоненциально затухающего смещения постоянного тока токов повреждения.
Содержание второй гармоники начинается с низкого значения и увеличивается с уменьшением пускового тока.

Подробнее о практических соображениях пускового тока трансформатора //

Вернуться к Ситуациям ↑

Условия перевозбуждения

Перегрузку трансформатора может привести к ненужной работе дифференциальных реле трансформатора . Такая ситуация может возникать в генераторных установках, когда единичный генератор разделяется при экспорте VAR. Возникающее в результате внезапное нарастание напряжения, выраженное на обмотках блока трансформатора от потери нагрузки VAR, может привести к превышению номинальных напряжений в герцах и, следовательно, событию перевозбуждения .

Это может также иметь место в системах передачи, где большая реактивная нагрузка отключается от трансформатора, при этом первичная обмотка остается включенной .

Когда первичная обмотка трансформатора переворачивается и приводится в насыщение, появляется больше мощности, поступающей в первичный трансформатор, чем выходящий из вторичной обмотки. Дифференциальное реле со своими входами, поставляемыми правильно выбранными трансформаторами тока, чтобы соответствовать соотношению и фазовому сдвигу, воспринимает это как разность токов между первичной и вторичной обмотками и, следовательно, будет работать.

Это было бы нежелательной операцией, так как не было бы внутренней неисправности, поскольку текущий дисбаланс создается из условия перевозбуждения.

Поскольку перевозбуждение проявляется в производстве нечетных гармоник, и поскольку третья гармоника (и другие тройки) может быть эффективно отменена в обмотках трансформатора Δ, то пятая гармоника может использоваться в качестве ограничивающей или блокирующей величины в дифференциальном реле в чтобы различать чрезмерное возбуждение и неисправное состояние.

SIPROTEC 4 7UT6 Реле дифференциальной защиты трансформаторов — Подключение дифференциальной защиты трансформатора с высоким сопротивлением REF (I7) и измерением нейтрального тока на I8

Вернуться к Ситуациям ↑

Справочник по наладке вторичных цепей — Проверка и настройка реле серии ДЗТ-11

Страница 22 из 58

Проверка и настройка дифференциальных реле с магнитным торможением серии ДЗТ-11 В отличие от РНТ реле серии ДЗТ не имеют короткозамкнутой обмотки, что несколько ухудшает отстройку от токов небаланса при наличии апериодической составляющей. Проверка исполнительного органа производится аналогично реле серии РНТ. Проверка отсутствия взаимной индукции между тормозными и вторичными обмотками промежуточных трансформаторов. Проверку производят на рабочих отпайках тормозной обмотки по схеме рис. 4.11. Перемычка 11-12 (на рисунке не показана) в цепи исполнительного органа снимается. Подавая поочередно в каждую тормозную обмотку ток, измеряют напряжение на вторичной обмотке промежуточных трансформаторов вольтметром с Rвн>1000 Ом/В. Измеренное напряжение не должно превышать 0,1 В при FT = /Ta)T=200 А. Проверка МДС и первичного тока срабатывания. Магнитодвижущая сила срабатывания проверяется для каждого плеча защиты при выбранных расчетных витках на всех используемых обмотках. При отсутствии тока в тормозных обмотках расхождение МДС срабатывания в разных плечах защиты не должно превышать 1—2 %.

Рис. 4.11. Схема проверки отсутствия взаимной индукции между тормозной и вторичной обмотками Рис, 4.10. Характеристика отстройки реле серии РНТ от бросков тока с апериодической составляющей

Подрегулировка тока срабатывания осуществляется изменением R в цепи вторичной обмотки. Коэффициент возврата реле, измеренный по первичном} току, должен находиться в пределах 0,65—0,85. Токи срабатывания реле для любого плеча защиты не должны отличаться от заданных более чем на 5 %: По измеренным токам рассчитывается максимальная величина не; баланса тока срабатывания, %, у реле, имеющего наибольший разброс i где /юр — ток срабатывания одного плеча защиты; /гср — ток срабатывания другого плеча защиты. j Полученный результат сравнивается с расчетной величиной небаланса, %, для этих же плеч защиты Значения п и m должны удовлетворять следующим условия /г<4 и m<4 %; т—/г<4 °/о, где п подставляется в формулу с учетом полученного при расчете знака. После настройки токов срабатывания проверяется отсутствие вибрации контактов реле при питании одной из рабочих обмоток током от 1,05 /Ср до максимально возможного тока КЗ в данном плече защиты. Коэффициент надежности должен находиться в пределах: kB2—1,2-4-1,3; kBS= 1,35ч-1,5. При последовательном включении тормозной и рабочей обмоток kB2 и kBS сохраняют указанные пределы, если отношение тормозных и рабочих витков, включенных в плечо защиты, не превышает значения 0,25: wT/wp<0,25. При большем отношении значение kB (особенно kni) уменьшается. Проверка тормозных характеристик. Максимальный эффект торможения имеет место при угле сдвига фаз между токами в тормозной и рабочей обмотках, равном нулю или 180°. Полученная тормозная характеристика должна располагаться ниже верхней граничной характеристики, гарантируемой заводом (рис. 4.12). Рис. 4.12. Тормозные характеристики реле серии ДЗТ-11: 1 — при угле между векторами токов в рабочей и тормозной обмотках а=0±30°; 2— при а—90±30°; А — зона срабатывания; Б — зона торможения; В — зона срабатывания или торможения Рис. 4.13. Схема для проверки тормозных характеристик реле серии ДЗТ-11 при угле между токами /Р и 1т, равном нулю

Проверка коэффициента надежности. Определение коэффициента надежности производится при отсутствии торможения и при его наличии по методике, приведенной для реле РНТ. характеристики на тормозной и рабочей обмотках выставляется расчетное число витков. Перемычка между этими обмотками снимается, чтобы обеспечивалось независимое регулирование тормозного и рабочего токов. Ток в тормозную и рабочую обмотки подается от одноименных фаз питающей сети (рис. 4.13). При изменении ступенями тока в тормозной обмотке от нуля до максимального тока КЗ измеряются токи срабатывания. Полученная характеристика строится в масштабе МДС. Контроль угла между токами производится фазометром либо ВАФ-85. В случае отклонения углов между токами на величину, превышающую 10—15°, характеристику можно снимать при одинаковых витках, установленных на рабочей и тормозной обмотках. Различие углов возможно из-за разных соотношений активных и индуктивных сопротивлений обмоток.

Рис. 4.14. Схема для проверки тормозных характеристик реле серии ДЗТ-11 при угле между токами /Р и /т, равном 90° Проверка минимального эффекта торможения производится при угле между рабочим и тормозным токами, равном 90—120°. Получение такого сдвига возможно при регулировании токов в рабочей и тормозной обмотках от разных питающих напряжений (рис. 4.14). Если схема не обеспечивает стабильности угла в пределах 75—135°, то необходимо подобрать питание от других фаз сети или перейти к снятию характеристики при максимальных выставленных витках на тормозной и рабочей обмотках. Полученная тормозная характеристика должна располагаться выше нижней граничной характеристики, гарантируемой заводом (см. рис. 4.12). Дополнительные проверки: а) определение времени срабатывания реле аналогично проверке реле серии РНТ; б) проверка отсутствия взаимной индукции между тормозными и вторичными обмотками промежуточных трансформаторов, производимая по схеме рис. 4.11, не выявляет небольшого различия в числе витков тормозных обмоток левого и правого стержней. Для выявления такого дефекта подают ток в одну из рабочих обмоток, снимают перемычку между обмоткой исполнительного реле и вторичной обмоткой промежуточного трансформатора, а тормозную обмотку отсоединяют от испытательной схемы. В рабочей обмотке подбирается такой ток, чтобы обеспечивался удобный отсчет напряжений по вольтметру, поочередно подключаемому к тормозным обмоткам левого и правого стержней. Измеренные значения не должны различаться между собой более чем на 5 %. При больших различиях необходимо добиться их равенства переключением ответвлений. Если не удается добиться равенства напряжений, реле бракуется. Измерения напряжений проводятся вольтметром с Rвн>2000 Ом/В; в) определение рабочей точки на кривой намагничивания реле необходимо при коэффициенте надежности, значительно отличающемся от заводских данных. Характеристика намагничивания промежуточных трансформаторов снимается при питании током одной из рабочих обмоток и использовании исполнительного реле в качестве индикатора. Для этого на шкале реле отмечают положения указателя, соответствующие 60, 80, 100, 120, 135 % первичного тока срабатывания реле. Затем исполнительное реле отсоединяется от промежуточных трансформаторов и у него определяется напряжение срабатывания для каждого из указанных выше положений указателя. После построения характеристики намагничивания реле (зависимость напряжения на вторичной обмотке промежуточного трансформатора от первичного тока) по ней определяется рабочая точка, которая должна располагаться в самом начале изгиба. Если это условие не выполняется, реле бракуется. При этой проверке напряжение срабатывания реле должно соответствовать данным завода-изготовителя (3,5—3,6 В); г) проверка потребления реле необходима для определения нагрузки на трансформаторы тока при КЗ в зоне и вне зоны действия защиты. В то же время определяющей проверкой является определение потребления при КЗ вне зоны, так как нагрузка на трансформаторы тока в этом режиме не должна превышать допустимую, чтобы не было ложной работы из-за большого тока небаланса. В связи с тем что потребление обмоток при КЗ вне зоны всегда меньше потребления этих же обмоток в режиме одностороннего питания (при последовательном соединении тормозной и рабочей обмоток), целесообразно потребление обмоток и нагрузку на трансформаторы тока определить для режима одностороннего питания. Характеристику снимают до максимального тока КЗ в данном плече защиты. По полученным результатам трансформаторы тока проверяются на допустимую нагрузку.

Назад
Вперед

Разновидности защит и их суть

Все защиты для трансформаторов должны обладать достаточным быстродействием, чтобы вовремя отключить опасный режим. Так как при возникновении сверхбольших электрических величин он запросто приведет к разрушению изоляции, отпуску металла, возгораниям и прочим неприятным последствиям.

Для предотвращения перегрузок выполняется установка того или иного вида защиты на трансформатор. Какая именно защита используется на понижающих подстанциях, в оборудовании распределительных устройств, определяется местными условиями и особенностями режима работы.

Продольная дифференциальная защита

Область применения дифференциальной токовой защиты охватывает как сам силовой трансформатор, так и окружающие его присоединения вплоть до измерителей токовой нагрузки. Нормальным режимом работы каждого трансформатора считается равномерное перераспределение нагрузки между всеми тремя фазами, когда электрический ток в каждой из них получается приблизительно одинаковым.

Продольные дифференциальные защиты осуществляют сравнение токовой нагрузки во всех фазах. Так как ток примерно одинаков, то их геометрическая сумма должна равняться нулю. В результате сравнения получается, что токовая составляющая отсутствует или слишком мала для реакции. Но, как только произойдет замыкание одной фазы или сразу между несколькими, токи в них перестанут компенсировать друг друга, и их сумма будет отличаться от нуля, сработает дифференциальная отсечка.

Рис. 3. Пример дифференциальной защиты

Релейная

Для предотвращения повреждения трансформаторов применяется достаточно большое количество релейных защит. Однако отдельного внимания заслуживает реле контроля уровня масла. Этот вид предусматривает контроль за состоянием изоляционной среды. Конструктивно реле представляет собой поплавок с контактами, который удерживается выше контактов цепи срабатывания.

Если аварийный режим приведет к утечке масла и последующему снижению менее нормы, после которой может произойти пробой, произойдет отключение. Может располагаться в основном баке или иметь резервную релейную защиту в расширителе, которая предварительно даст сигнал о начале процесса.

Тепловая

Основой для тепловой защиты в трансформаторах служит классическая термопара. Место ее расположения определяется типом устройства, его мощностью и габаритами, так как перегрев может привести к нарушению изоляционных свойств, привести к термическому расширению масла.

К наиболее эффективным местам размещения относятся:

в верхней части бака;
у высоковольтных вводов;
в обмотках.

Имеет две ступени – первая производит включение резервных вентиляторов или других средств охлаждения. Вторая, если первой не удалось сбросить перегрев ниже предельного значения, производит отключение трансформатора.

Токовая отсечка

Данный вид защиты применяется для отключения повреждения, которое могло возникнуть внутри трансформатора. Она размещается со стороны вводов защищаемого трансформатора, однако воздействие охватывает все обмотки, с которых может быть подано напряжение. Особенностью ее применения является схема питания, которая используется в соответствующей линии.

Так для трехфазных цепей с изолированной нейтралью токовая отсечка должна устанавливаться в двух фазах. А при использовании цепей с глухозаземленной нейтралью защита должна применяться в каждом фазном присоединении. При отключении трансформатора полностью отсутствует какая-либо выдержка времени.

Недостатком отсечки является срабатывание исключительно на токи большой величины. Поэтому некоторые межфазные КЗ, межвитковых или КЗ на землю в цепи с изолированной нейтралью могут остаться незамеченными. На практике это один из самых простых способов, отключающих трансформатор в аварийном режиме.

Газовая защита

Газовое реле, как вид защиты, нашло широкое применение в маслонаполненных трансформаторах, где роль диэлектрика, разделяющего токоведущие элементы и заземленную конструкцию корпуса, выполняет трансформаторное масло. В нормальном режиме работы понижающие трансформаторы не воздействуют на жидкий диэлектрик, и масло пребывает в постоянном физическом состоянии.

Но, в случае возникновения межвитковых замыканий, контакта проводников со сталью или других ситуаций внутри бака горение дуги или разогрев металла приводит к локальному закипанию масла. От этого места и начинается выделение газов, которые поднимаются в верхнюю точку емкости.