Газовая защита трансформаторов

Основные защиты СТ. Параметры срабатываия защиты. Принципиальная схема. Основные органы защиты.

Основные принципы построения высокочастотной защиты линии. Параметры срабатывания защиты. Принципиальная схема. Основные органы защиты.

Основные принципы построения поперечной дифференциальной защиты. Параметры срабатывания защиты. Принципиальная схема. Основные органы защиты.

Применяется на параллельных линиях, подключенных к шинам подстанции через 1 общий выключатель и имеющих равные сопротивления. Реле диф защиты подключается к ТТ, соединенным в схему на разность токов:

-мертвая зона

В нормальном режиме работы (рис а) – первичные токи, протекающие по параллельным линиям – одинаковы, следовательно, и вторичные токи равны по величине. Т.к. реле включено на разность токов, то ток в реле =0, реле не работает, защита не подействует.

При КЗ на одной из линий (рис б), первичный ток на 1ой линии увеличивается, следовательно увеличивается и вторичный ток на 1ой линии и ток в реле не равен 0, защита сработает и подействует на отключение выключателя.

Поперечная диф. защита линий имеет мертвую зону вблизи шин противоположной подстанции. При КЗ в этой зоне, первичные токи одинаковы, следовательно и вторичные тоже, ток в реле=0, реле не действует, это является недостатком данной защиты.

; ; ;

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛИФФЕРЕНЦИАЛЬНОФАЗНОЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЗАЩИТЕ

ПРИНЦИП выполнения дифференциальных токовых линий. При повреждении (коротком замыкании) происходит резкая посадка напряжения в электрической сети, нарушается распределение потоков мощности, что ставит под угрозу устойчивость работы энергосистемы и бесперебойность снабжения потребителей. Для восстановления 'нормальной работы энергосистемы необходимо быстро отключить поврежденный участок сети. Отключение должно производится тем быстрее, чем большую нагрузку несет энергосистема в момент возникновения повреждения; причем отключение должно

быть селективным (избирательным), т. е. должны быть отключены только самые ближайшие к месту повреждения выключатели.

Автоматическое отключение повреждений выполняется устройствами релейной защиты, к которым предъявляется три основных требования: быстродействие, селективность, надежность. Этим требованиям наиболее

полно отвечают дифференциальные токовые защиты, защиты,

которые используют принцип сравнения токов по концам защищаемого участка электрической сети (рис. 1).

Токовые цепи защиты состоят из цепи циркуляции, образованной в результате последовательного согласного включения трансформаторов тока, расположенных по концам защищаемого участка, и цепи, в которую включено токовое реле РТ. Цепь токового реле называется дифференциальной цепью потому, что в ней протекает разность вторичных токов от трансформаторов тока ТТ.

Так, при внешнем коротком замыкании (точка К1) ток

в обмотке реле равен нулю. При коротком замыкании

в защищаемой зоне, т. е. между трансформаторами тока (точка К 2), ток в реле рaвeн удвоенному вторичному току. В этом случае токовое реле срабатывает и замыкает цепь промежуточного реле РП, которое действует на отключение выключателей. Эта защита широко применяется для защиты участков электрических сетей, имеющих небольшую протяженность.

Для линий электропередачи применяется продольная дифференциальная токовая защита, схема которой приведена на рис. 2. Эта защита состоит из двух релейных комплектов (полукомплектов), установленных по концам линии. В каждом релейном комплекте имеются комбинированные фильтры тока ФТ, преобразующие трехфазный ток в однофазный. С помощью вспомогательных трансформаторов ТТ значительно снижается

величина тока в цепи циркуляции, что позволяет снизить нагрузку на трансформаторы тока при использовании для цепи циркуляции кабеля небольшого сечения. Обычно для этой цели используется одна пара жил тeлефонного кабеля, проложенного вдоль линии. Применение вспомогательного кабеля значительно снижает

надежность защиты, а при длине линии более 10

15 КМ связь между релейными комплектами с экономической

точки зрения целесообразно осуществлять с помощью

высокочастотного канала, организованного на защищаемой линии.

Дифференциальная защита линии, в которой используется высокочастотная связь между релейными комплектами и которая действует по принципу сравнения фаз токов по концам линии, называется дифференциальнофазной защитой.

Дифференциальнофазная высокочастотная защита.

Структурная схема одного полукомплекта дифференциальнофазной защиты приведена на рис. 3. Пусковой орган защиты объединяет группу быстродействующих реле, которые реагируют на следующие возмущения

в электрической сети: появление токов обратной и нулевой последовательности, увеличение тока сверх определенного предела или снижение полного сопротивления (или напряжения), подведенного к защите. С помощью вспомогательных промежуточных реле пусковой

орган выполняет следующие функции: пуск высокочастотного передатчика, переключение в цепях органа сравнения фаз, подготовка цепей отключения, сигнализация пуска защиты.

Орган манипуляции состоит из комбинированного фильтра токов прямой и обратной последовательностей, который преобразовывает трехфазный ток в однофазное напряжение при строгом соблюдении фазовых соотношений. Это напряжение называется напряжением

манипуляции или напряжением управления высокочастотным передатчиком. Если высокочастотный передатчик пущен и к нему подведено напряжение манипуляции, то в течение положительной полуволны напряжения манипуляции передатчик открыт, а в течение отрицательной полуволны заперт. Таким образом, манипулированный сигнал передатчика это прерывистый высокочастотный сигнал. Частота

прерывания сигнала равна промышленной частоте. Продолжительности высокочастотных импульсов и пауз приблизительно равны между собой.

К высокочастотному тракту, образованному одним из проводов защищаемой линии и устройствами обработки и присоединения, подключенными по концам линии, передатчик и приемник подключены параллельно.

Благодаря такому включению каждый приемник принимает сигналы как cвoeгo, так и удаленного передатчика. При отсутствии высокочастотного сигнала на входе приемника в eго выходной цепи протекает постоянный ток, называемый током приема. Этот ток протекает

через первичную обмотку трансформатора opгaнa cpaвнения фаз 3. При наличии высокочастотного сигнала приемник заперт, ток приема равен нулю. Если же высокочастотный сигнал прерывистый, то и ток приема

прерывистый. В этом случае на вторичной обмотке трансформатора сравнения фаз те выделяется переменная составляющая тока приема, после выпрямления она подается на поляризованное реле РП, контакты

котopoгo замыкают цепь выходного промежуточного

реле, действующего на отключение выключателя. Упрощенная схема opгaнa сравнения фаз приведена на рис. 4. Принцип действия защиты поясняет рис. 5. В ноpмальном режиме работы электросети передатчики остановлены. При возмущении, вызванном коротким замыканием, с помощью пусковых opгaнoв передатчики запускаются. Трансформаторы тока включены так, что при внешнем повреждении вторичные токи сдвинуты по фазе на 180°, а при повреждении на защищаемой

линии вторичные токи совпадают по фазе. В таких же фазовых соотношениях находятся и напряжения манипуляции. и высокочастотные импульсы. Таким образом, на входе каждого приемника при внешнем повреждении импульсы удаленного передатчика наложены на паузы

между импульсами cвoeгo передачтика, приемники при этом заперты, токи приема и токи в реле РП равны нулю.

Этим обеспечивается блокировка защиты при внешнем повреждении.

При- повреждении на защищаемой линии импульсы своего и удаленного передатчика наложены друг на друга. Ток приема прерывается с промышленной частотой, а выпрямленный ток в обмотке реле Р П имеет

максимальное значение. Защита при этом действует на отключение выключателей. Таким образом, каждый передатчик передает информацию о состоянии фазы тока на данном конце линии. Оценка фазовых соотношении (сравнение фаз) производится в приемниках. С помощью трансформатора т.е. к реле РП подводится гoтовый результат сравнения фаз. В этой связи следует иметь в виду, что принятое название opгaнa сравнения фаз релейного комплекта (рис. 4) не совсем точно

отражает eгo назначение.

Фазная характеристика. Зависимость тока в реле РП от угла сдвига фаз между вторичными токами по концам линии, выраженном в электрических градусах периода промышленной частоты называется фазной xaрактеристикой (рис. 6). Как было показано выше если

фазовый сдвиг равен нулю (или 360°), ток в реле РП имеет максимальное значение, а при фазовом сдвиге 180° ток. в реле равен нулю. Если угол сдвига фаз изменять плавно (например, с помощью фазорегулятора на одном из концов линии), то ток в реле будет изменяться в соответствии с представленным графиком. Отношение максимальноrо тока к току срабатывания.

реле РП (показан прямой линией) называется максимальной кратностью тока реле. По условиям быстродействия она выбрана достаточно высокой и составляет обычно 4-6.

Участок числовой оси электрических градусов, на котором ток в реле меньше тока срабатывания, называется зоной блокировки защиты.

Значения yглов блокировки β, отсчитываемых от оси симметрии характеристики для разных типов диффазных защит, могут изменяться в пределах 45-65º таким образом, зона блокировки составляет 90-130°. Зона блокировки должна с запасом перекрывать угловые погрешности трансформаторов тока и комбинированных фильтров в opгaнax манипуляции, а также сдвиг между высокочастотными импульсами, обусловленный конечной скоростью распространения электромагнитной энергии (60 на 100 км линии), поэтому с увеличением длины линии увеличивают и углы блокировки.

Подводя итог сказанному, заметим, что для правильной работы защиты при повреждении на линии сигналов удаленного передатчика не требуется, они необходимы только для обеспечения блокировки при внешнем повреждении.

Таким образом, высокочастотный тракт используется для передачи блокирующего сигнала. Этот принцип обеспечивает надежное действие защиты при повреждениях на линии, связанных с обрывом провода обработанной фазы и выходом из строя высокочастотного тракта. С другой стороны, выход из строя высокочастотного тракта диффазной защиты в нормальном режиме, равно как и обрыв цепи циркуляции тока для дифференциальных токовых защит, лишает эти защиты селективности, что может привести к ложному отключению не только при каких-либо возмущениях в электрической сети, но и при передаче определенной мощности. Этим обусловлена необходимость

тщательного контроля исправности высокочастотной части защиты в процессе эксплуатации.

На трансформаторах могут происходить следующие виды повреждений:

1) Витковые замыкания – они опасны тем, что ток в замкнувших витках во много раз превышает номинальный и это приводит к местному перегреву изоляциии и к выгоранию обмотки. Все это в дальнейшем может привести к междуфазным кз.

2) междуфазные кз – в обмотках трансформатора и на выводах. Этот режим является наиболее опасным, т.к. при этом протекают максимальные токи. Происходит выгорание обмоток.

3) Однофазные кз – могут происходить в трансформаторах с заземленными нейтралями. Режим опасен тем, что протекает большой ток.

4) Повреждение магнитопровода.

Это наиболее чувствительная защита от внутренних повреждений в баке трансформаторов. Устанавливается в маслянных трансформаторов.

Все повреждения, которые возникают внутри бака трансформатора с сопровождаются дугой или нагревом. При этом масло нагревается и образуются летучие газы, которые направляются к поверхности бака. Затем газы через маслопровод проходят через газовое реле и поступают в расширитель. Если поток газа не большой, то срабатывает сигнальный элемент реле и защита действует не сигнал. При увеличении нагрева поток масла и газа резко увеличиваются и проходят через газовое реле. При этом срабатывает отключающий элемент и защита действует на отключение.

В контакторах РПН (регулировка под напряжением) трансформатора устанавливается струйное реле. Особенность его работы в том, что оно срабатывает только на отключение и имеет только отключающий элемент.

Дата добавления: 2015-05-09