Неодинаковые схемы соединения обмоток трансформаторов

Рассмотренные выше соотношения токов в схеме дифференциальной защиты справедливы только для трансформаторов, имеющих одинаковые схемы соединения обмоток: звезда — звезда или треугольник — треугольник. При неодинаковых схемах соединения обмоток, например звезда:— треугольник, эти соотношения несправедливы, так как токи со стороны обмотки, соединенной в звезду, и токи со стороны обмотки, соединенной в треугольник, оказываются сдвинутыми относительно друг друга па некоторый угол, величина которого зависит от схемы соединения обмоток. Угловой сдвиг токов создает большие токи небаланса в реле дифференциальной защиты.

Прохождение токов через трансформатор с соединением обмоток звезда — треугольник и векторные диаграммы, поясняющие образование углового сдвига, показаны на рис. 9-4.

Как видно, токи в фазах обмотки, соединенной в звезду , и в фазах обмотки, соединенной в треугольник (рис. 9-4, б и в), не имеют углового сдвига. Однако в месте установки трансформаторов тока 2Т со стороны обмотки, соединенной в треугольник, проходят токи, равные геометрической разности фазных токов (рис. 9-4, г); так, в фазе АII проходит ток равный разности фазных токов аналогично в фазе В II проходит ток и в фазе СII — ток

Эти токи, как видно из векторной диаграммы па рис. 9-4, г и д, сдвинуты относительно токов на угол 330°

по движению часовой стрелки (или на 30° против движения часовой стрелки).

Соединение обмоток трансформатора по схеме звезда — треугольник, создающее такой угол между токами, называется 11-й группой.

Из рис. 9-4, д видно, что даже при равенстве величин первичных токов со стороны обмоток, соединенных в звезду и в треугольник, т. е. когда их геометрическая разность из-за наличия углового сдвига не равна нулю, а равна вектору

При угловом сдвиге 30° и равенстве величин токов величина тока I_р определяется выражением

или с учетом того, что sin 15° = 0,26,

Таким образом, угловой сдвиг первичных токов трансформатора является источником значительных токов небаланса в реле дифференциальной защиты.

Поэтому при выполнении дифференциальной защиты трансформаторов производится компенсация углового сдвига вторичных токов путем специального соединения вторичных обмоток трансформаторов тока.

Вторичные обмотки трансформаторов тока 1T, установленных со стороны обмотки ВН трансформатора, соединенной в схему звезды, соединяются в такой же треугольник, как и обмотка НН трансформатора, а вторичные обмотки трансформаторов тока 2Т, установленных со стороны обмотки НН трансформатора, соединенной в схему треугольника, соединяются в такую же звезду, как и обмотка ВН трансформатора.

При таком соединении вторичных обмоток трансформаторов тока, как показано на рис. 9-5, в трансформаторах тока 1T, вторичные обмотки которых соединены в треугольник, создается сдвиг токов на такой же угол, как и в соединенной в треугольник обмотке НН трансформатора, что и обеспечивает совпадение фаз вторичных токов в плечах дифференциальной защиты.

При определении коэффициента трансформации промежуточного автотрансформатора тока в случае соединения одной из групп трансформаторов тока в треугольник необходимо учитывать увеличение в 1,73 раза тока, подходящего со стороны этих трансформаторов тока.

Если принять, что обмотки рассмотренного выше трансформатора соединены по схеме звезда — треугольник, то трансформаторы тока должны быть соединены по схеме рис. 9-5. При этом вторичный ток со стороны обмотки 35 кВ будет равен:

Соответственно разлость вторичных токов при отсутствии промежуточного автотрансформатора тока возрастет до

Поэтому промежуточный автотрансформатор тока при установке его со стороны 6,6 кВ должен иметь коэффициент трансформации

Для уменьшения коэффициента трансформации промежуточного автотрансформатора тока коэффициент трансформации трансформаторов тока, устанавливаемых со стороны обмотки трансформатора, соединенной в звезду, выбирается по номинальному току обмотки, увеличенному в 1,73 раза.

Так, для рассмотренного выше трансформатора при номинальном токе обмотки 35 кВ, 92,5 А коэффициент трансформации трансформаторов тока выбирается по току 92,5*1,73=160 А и принимается равным 200/5. Тогда вторичный ток трансформаторов тока со стороны 35 кВ будет равен:

При этом коэффициент трансформации промежуточного автотрансформатора тока становится близким к единице и равным при установке его со стороны 6,6 кВ

При таких коэффициентах трансформации промежуточных автотрансформаторов тока их можно вообще не устанавливать.

4. Наличие токов небаланса в схеме дифференциальной защиты

Токи небаланса в схеме дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов имеют место из-за погрешностей трансформаторов тока, из-за изменения коэффициента трансформации защищаемого трансформатора (автотрансформатора) при регулировании напряжения, из-за неточного выравнивания вторичных токов.

Для отстройки дифференциальной защиты от тока небаланса при сквозном к. з. ее ток срабатывания должен удовлетворять условию

где — коэффициент надежности отстройки, принимаемый равным 1,3.

Величина расчетного тока небаланса, определяемая погрешностями трансформаторов тока, вычисляется по формуле:

где — коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при к. з., которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе к. з.; принимается равным 1 для реле, имеющих БНТ с короткозамкнутыми обмотками, и равным 2 для реле без БНТ; — коэффициент однотипности условий работы трансформаторов тока, принимаемый равным 0,5 в тех случаях, когда трансформаторы тока обтекаются близкими по величине токами, и равным 1 в остальных случаях; f = 0,1 — погрешность трансформаторов тока, удовлетворяющих 10%-ной кратности (см.гл. 3); I_{к.з.макс} — наибольший ток к. з. при сквозном к. з.

Величина расчетного тока небаланса, определяемая изменением коэффициента трансформации защищаемого трансформатора при регулировании напряжения, вычисляется по формулам:

при регулировании с одной стороны трансформатора (автотрансформатора)

при регулировании с двух сторон трансформатора (автотрансформатора)

где — половина регулировочного диапазона с соответствующей стороны от среднего значения, для которого производится выравнивание вторичных токов (например, при половине регулировочного диапазона N = 10% = 0,1).

Величина расчетного тока небаланса, определяемая неточным выравниванием вторичных токов, вычисляется по формуле:

где —расчетные числа витков обмоток БНТ реле РНТ для неосновных сторон (сторон с меньшим вторичным током); — принятые числа витков обмоток БНТ реле РНТ для неосновных сторон (ближайшие большие или меньшие целые числа витков); I_{к.з.макс} — наибольшие значения токов к. з. при сквозном к. з. со стороны, где включены обмотки БНТ с витками

Таким образом, суммарный расчетный ток небаланса определяется как сумма трех составляющих, т. е.

Обычно при расчете дифференциальной защиты трансформаторов (автотрансформаторов) вначале определяется ток небаланса как сумма

Затем после выбора тока срабатывания и определения расчетных чисел витков БНТ реле РНТ определяется дополнительно суммарный ток небаланса по формуле (9-10) и производится уточнение ранее выбранного тока срабатывания.

в) Схемы и расчет дифференциальной защиты

Дата добавления: 2014-12-24