Диференціальний захист силових трансформаторів

Для захисту трансформатора від внутрішніх замикань, а також від зниження рівня масла найчастіше використовують газове реле.

Потужні трансформатори (S _н ³ 6300 кВА) для захисту від пошкоджень на виводах і, як доповнення до газового захисту, мають поздовжній диференціальний захист (рисунок 17.1). Він має чітко визначену зону дії (між трансформаторами струму з одного і другого боків трансформатора). У зону захисту вхо­дять, крім обмоток силового трансформатора, кабелі і шини до місця встановлення трансформаторів струму.

Із двох сторін трансформатора встановлені трансформатори струму ТА1 і ТА2 (рисунок 17.1), які обмежують зону дії диференціального захисту. Вторинні обмотки трансформаторів ТА1 і ТА2 з’єднуються послідовно, а струмове реле під’єднується до них паралельно.

а б

а – к.з. поза зоною дії захисту; б – к.з. в зоні дії захисту

Рисунок 17.1 – Схема поздовжнього диференціального захисту трансформатора

При к.з. в точці К1 за межами зони захисту (рисунок 17.1, а), та в нормальному режимі роботи трансформатора, якщо прийняти, що первинні струми рівні між собою, то при рівних коефіцієнтах трансформації ТА1 і ТА2 – вторинні струми І _2-1 та І _2-2 також будуть рівними, тоді в ідеальному випадку можна записати:

(17.9)

Таким чином, диференціальний захист не реагує на к.з. поза зоною захисту, і тому може виконуватися без витримки часу. Цей захист відноситься до захистів із абсолютною селективністю.

На практиці ж, в режимі навантаження, і особливо при к.з. поза зоною захисту, струм І _рд не може дорівнювати нулю, так як трансформатори ТА1, ТА2 мають різні похибки, і навіть при рівних струмах в первинній обмотці їх вторинні струми не будуть рівні між собою. Струм в реле називається струмом небалансу:

(17.10)

Для забезпечення не спрацювання реле диференціального захисту у вказаних режимах струм спрацювання реле необхідно вибирати більшим за струм небалансу:

(17.11)

де k _н – коефіцієнт надійності, k _н = 1,3.

При к.з. в зоні дії захисту (рисунок 17.1, б), при двосторонньому живленні, напрям первинного І _1-2 і вторинного І _2-2 струмів змінюються на 180⁰, при цьому в реле буде протікати сума струмів:

(17.12)

В такому разі реле спрацює і відключить пошкоджений елемент. У випадку одностороннього живлення в реле протікає один із струмів І _2-1 або І _2-2. При цьому релейний захист також повинен спрацювати.

Відмінністю трансформатора від інших елементів мережі є те, що струми в первинній і вторинній обмотках не рівні, а коефіцієнти трансформації трансформаторів струму такі, що за їх допомогою практично не можливо одержати рівні вторинні струми в плечах диференціального захисту. Не рівність струмів І _2-1 та І _2-2 визиває струм небалансу.

Якщо обмотки трансформаторів мають різне з'єднання, то треба збалансувати зсув струмів у плечах диференціального захисту. При з’єднанні, наприклад, обмоток силового трансформатора за схемою «зірка – трикутник» з боку зірки силового трансформатора трансформатори струму з'єднують трикутником, а з боку трикутника – зіркою.

Нерівність значень вторинних струмів, відповідно, струм небалансу можуть виникнути із-за:

– різних похибок різнотипних трансформаторів струму;

– регулювання напруги на одній стороні трансформатора;

– кутового зсуву між первинними струмами.

Вказані особливості силових трансформаторів визначають особливості його диференціального захисту. Для виконання такого захисту необхідно вирішити наступне:

– відстроювання від кидків стуму намагнічування при підключенні ненавантаженого трансформатора під напругу:

, (17.13)

де – струм намагнічування, А;

– коефіцієнт надійності, .

(17.14)

– відстроювання від розрахункового максимального струму небалансу при перехідних режимах зовнішніх к.з.:

(17.15)

Спочатку розраховуємо без урахування складової струму небалансу від неточного вирівнювання на комутаторі реле:

(17.16)

де – коефіцієнт, який враховує перехідний режим, = 1;

– коефіцієнт однотипності, = 1;

– відносне значення струму намагнічування, = 0,1;

– періодична складова струму к.з. при трифазному металічному к.з., А.

Струм спрацьовування реле диференціального захисту:

(17.17)

Коефіцієнт чутливості захисту:

(17.18)

де – двохполюсний струм к.з. на шинах високої напруги, А.

Визначаємо струм спрацювання реле основної сторони:

(17.19)

Дата добавления: 2013-12-13