Диф.защита с торможением

В диф.защитах, установленных на трансформаторах с РПН или многообмоточных трансформаторах с несколькими питающими обмотками токи небаланса в уставившемся режиме имеют значительную величину. В этом случае диф.реле с БНТ получается мало чувствительной вследствие того, что ее ток срабатывания приходится увеличивать до (3-4)Iном трансформатора.

Ток Iс.з. под влиянием тока, протекающего в тормозной обмотке реле, возрастает, что повышает надежность отстройки защиты от токов небаланса. При к.з. в зоне ток к.з., протекающий по тормозной обмотке, загрубляет реле (увеличивается ток Iср.), но несмотря на это чувствительность тормозного реле оказывается выше чем у реле РНТ (точки “а” и “б”). Чувствительность тормозного реле при к.з. в зоне можно повышать, если тормозные обмотки включать не во все плечи, и только там, где это необходимо для торможения при внешнем к.з. Для обеспечения достаточной надежности действия защиты при повреждениях в зоне и селективности при внешних к.з. коэффициент к_т принимают (30-60)%, а наименьший Iср при Iт=0 составляет (30-40)%Iном.т. Наличие торможения не устраняет возможность срабатывания реле от бросков токов намагничивания, т.к. Iр=Iторм., что соответствует условиям к.з. в зоне защиты.

Секции w_ТА и w_ТВ так, что созданный магнитный поток Фт замыкается по крайним стержням. Поток Фт наводит ЭДС в w_2А и w_2В (Е_ТА и Е_ТВ), которые равны и взаимно уничтожаются, в результате ток Iт не создает тока в реле и служит для подмагничивания крайних стержней и насыщая их, ухудшая трансформацию тока из рабочей во вторичную. Поток Фр, создаваемый в w_р, замыкается по крайним стрежням и наводит в секциях w₂ согласно направленные ЭДС:

Сопротивление Rм увеличивается при насыщении тока Iт. Чем больше ток Iт, тем меньше ток в реле Iр:

Iр=к_тIт

При внешнем к.з. ток протекая по w_т насыщает крайние стрежни магнитопровода, в результате чего ток Iср возрастает, ухудшая трансформацию Iнб., появляющийся в рабочей обмотке трансформатора. При к.з. в зоне ток в w_р больше ток Iт.

1. Ток Iт=0. Под влиянием МДС F рабочей обмотки происходит намагничивание сердечника НТТ в соответствии с зависимостью мгновенных значений магнитной индукции в правом и левом стрежнях от величены МДС.

МДС рабочей обмотки распределяется поровну на создание магнитных потоков в левом и правом стержнях НТТ. НТТ является насыщающимся, поэтому зависимость В от F имеет нелинейный характер. Если предположить, что кривая изменения магнитной индукции имеет синусоидальный характер, то амплитудные значения ЭДС в каждой обмотке можно считать пропорциональными амплитудным значениям магнитной индукции в соответствующих стержнях.

ЭДС в сердечнике отстает от F на 90⁰. Магнитные потоки в крайних стержнях совпадают по фазе с МДС F и вектора ЭДС Е вторичных обмоток отстают на 90⁰:

2. Токи в рабочей и тормозной обмотках совпадают по фазе. Если по тормозной обмотке протекает ток, совпадающей по фазе с током рабочей обмотки, то в левом стержнем НТТ рабочая и тормозная МДС Fр и Fт складываются, а в правом – вычитаются.

В левом стрежне МДС создает магнитную индукцию +В”_лев. В тот же момент в правом стержне МДС создает магнитную индукцию +В”_пр.. Во вторичных обмотках наводятся совпадающие по фазе ЭДС Е''_лев. и Е''_пр., пропорциональные максимальным значениям этих магнитных индукции. Суммарная ЭДС вторичных обмоток равна . Из-за насыщения стали левого стержня , следовательно, уставки реле загрубляется и в данных условиях реле не срабатывает. Для срабатывания реле необходима большая рабочая МДС. Если увеличить МДС тормозной обмотки Fт в два раза, то в левом стержне НТТ заметно возрастает МДС . Однако из-за насыщения стали НТТ это приведет лишь к небольшому увеличению магнитной индукции +В''_пр.. В правом стержне НТТ изменяется не только величина, но и знак суммарной МДС . Вызываемая в правой обмотке магнитная индукция В''_пр. наводит ЭДС в правой обмоткедругого знака. Результирующая ЭДС станет меньше предыдущего случая. Следовательно, для того, чтобы реле сработало, требуется еще большее увеличение МДС рабочей обмотки.

3. Токи тормозной и рабочей обмоток сдвинуты по фазе на 90⁰. Если Iт и Iр сдвинуты на 90⁰, то торможение оказывается меньшим, чем при совпадении фаз тока. Если ток в тормозной обмотке отстает от тока рабочей обмотке на 90⁰, то в левом стержне НТТ тормозная МДС Fт отстает от рабочей МДС Fр на 90⁰. Суммарная ЭДС пропорциональная максимальному значению суммарной МДС и отстает от нее на 90⁰.

В правом стержне НТТ тормозная МДС Fт опережает рабочую МДС Fр на 90⁰. Суммарная ЭДС пропорциональная максимальному значению суммарной МДС и отстает от нее на 90⁰. Суммарная ЭДС на выходе вторичной обмотки равна сумме ЭДС обмоток правого и левого стержней.

Сопоставляя векторные диаграммы можно установить, что при одинаковых значениях рабочих и тормозных МДС эффект торможения оказывается меньшим при угловом сдвиге Fт относительно Fр на 90⁰, чем при совпадении их по фазе или сдвиге на 180⁰.

Тормозные характеристики. Тормозная МДС, ухудшая условия трансформацию между первичной и вторичной обмотками, приводит к увеличению МДС срабатывания.

Зависимость МДС срабатывания реле от изменения МДС тормозных обмоток называется тормозной характеристикой. Поскольку МДС срабатывания зависит не только от абсолютной величины МДС торможения, но и от угла сдвига между рабочей и тормозной МДС, от соотношения величины тормозных токов в тормозных обмотках, от схемы включения этих обмоток, то существует семейство характеристик.

Кривые I и II представляют собой соответственно наибольшую и наименьшую зависимость Fср=f(Fт). Характеристика I используется при определении чувствительности защиты, а II - при определении числа витков тормозной обмотки. Верхняя тормозная характеристика I соответствует характеристики при совпадении углов между векторами токов тормозной и рабочей обмоток. Это означает, что при любом другом угле эффект торможения будет меньшим и для срабатывания реле будет требоваться меньшее Fраб. Тормозная характеристика для любого другого угла будет всегда располагаться ниже.

Нижняя II характеристика соответствует характеристики при угле между векторами Iр и Iт в диапазоне 90⁰±30⁰. Это означает, что при этом угле реле имеет минимальное значение МДС срабатывания.

Коэффициент торможения к_т определяется по характеристикам реле Fср=f(Fт) при выбранном числе витков срабатывания рабочей и тормозной обмоток:

8.4. Токовая отсечка.

Как правило, на трансформаторах мощностью ниже 6300кВА, работающих единично, и трансформаторах мощностью ниже 4000кВА, работающих параллельно, вместо сложной диф.защиты устанавливается токовая отсечка (ТО). Действие ТО трансформатора основано на том принципе, что и ТО линий. При к.з. на вводах трансформатора со стороны питания ток к.з. значительно больше, чем при к.з. на стороне нагрузке, т.е. за трансформатором. Используя это обстоятельство, ток срабатывания выбирается таким образом, чтобы она не работала при к.з. за трансформатором:

где I_кз.max - максимальный ток к.з., протекающий через трансформатор при к.з. за ним;

к_н – коэффициент надежности равный 1,3-1,4 для реле типов ЭТ-521, РТ-40, действующих через промежуточный реле; 1,5-1,6 – для реле типа РТ-80.

Чувствительность ТО характеризуется коэффициентом чувствительности:

где I_кз – ток к.з. при к.з. на вводах трансформатора со стороны питания.

8.5. Газовая защита.

Газовая защита (ГЗ) устанавливается на трансформаторах (автотрансформаторах) и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители. Применение ГЗ является обязательным на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000кВА, не имеющих диф.защиты или ТО, и если МТЗ имеет выдержку времени 1сек. и более. На трансформаторах мощностью 1000-4000кВА применение ГЗ при наличии другой быстродействующей защиты допускается, но не является обязательным. Применение ГЗ является обязательным также для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630кВА и выше, независимо от наличия других быстродействующих защит.

Действие ГЗ основано на том, что всякие, даже незначительные повреждения, а также повышение нагрева внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном – ГЗ действовала на отключение. Бурным газообразованием обычно сопровождается к.з. внутри бака трансформатора. Кроме тог ГЗ действует на сигнал на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора или автотрансформатора. ГЗ является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов и автотрансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточной величины тока при этом повреждении.

ГЗ осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные. Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод между баком трансформатора и расширителем. Реле заполнено маслом. Кожух имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены контакты для подключения кабеля.

Дата добавления: 2014-01-11