Дифференциальная защита. Назначение и принцип действия дифференциальной защиты трансформатора

Токовая отсечка

Основные токовые защиты трансформаторов и автотрансформаторов

Лекция 11. Основные защиты трансформаторов и автотрансформаторов

Содержание лекции: рассматриваются основные защиты трансформаторов от всех видов КЗ.

Цель лекции: изучается принцип действия токовой отсечки и дифференциальной защиты трансформатора от всех видов КЗ

Токовая отсечка - простая быстродействующая РЗ от повреждений в трансформаторе Зона действия отсечки ограничена, она не действует при витковых замыканиях и замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с малым током замыкания на землю. Отсечка устанавливается с питающей стороны.

В зону действия отсечки входят ошиновка, выводы и часть обмотки трансформатора со стороны питания. Отсечка, являющаяся РЗ от внутренних повреждений, должна отключать трансформатор со всех сторон, имеющих источники питания. Достоинством отсечки являются ее простота и быстродействие. Отсечка в сочетании с МТЗ и газовой защитой (рассматриваемой ниже) обеспечивает хорошую защиту для трансформаторов малой мощности.

В качестве основной быстродействующей РЗ трансформаторов от КЗ между фазами, однофазных КЗ на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная РЗ (рисунок 11.1). При внешнем КЗ и нагрузке токи I_I и I_II направлены в одну сторону (рисунок 11.1,а) и находятся в определенном соотношении, равном коэффициенту трансформации защищаемого трансформатора:

I_II / I_I = К_т (11.1)

а) - внешнее КЗ; б) – КЗ в трансформаторе

Рисунок 11.1 - Действие дифференциальной защиты трансформатора

При внешнем КЗ защита не должна действовать, при КЗ в трансформаторе - должна работать. С учетом этого и выполняется схема защиты. Трансформаторы тока ТАI и ТАII, питающие схему, устанавливаются с обеих сторон защищаемого трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются разноименными полярностями так, чтобы при внешнем КЗ и нагрузке вторичные токи I_Ib и I_IIв были направлены в контуре соединительных проводов последовательно (циркулировали по ним). Дифференциальное реле КА включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока. При таком соединении в случае внешнего КЗ и при токе нагрузки вторичные токи I_Ib и I _IIв замыкаются по обмотке реле КА и направлены в ней встречно, поэтому ток в реле равен разности вторичных токов:

I_р = I _Iв - I _IIв. (11.2)

При КЗ в защищаемом трансформаторе вторичные токи I_Iв и I_IIв проходят по обмотке реле в одном направлении (рисунок 11.1, б ), в результате чего ток в реле равен их сумме:

I_р = I _Iв + I _IIв. (11.3)

Если I_p> I_с.р то реле срабатывает и отключает трансформатор.

Для того чтобы дифференциальная РЗ не работала при нагрузке и внешних КЗ, необходимо уравновесить вторичные токи в плечах РЗ так, чтобы ток в реле, равный их разности, отсутствовал:

I_р = I _Iв - I _IIв = 0. (11.4)

Для этого необходимо, чтобы токи совпадали по модулю и по фазе, т. е.

I _Iв = I _IIв.

Особенности дифференциальной защиты трансформаторов и AT.

В дифференциальной РЗ ЛЭП и генераторов первичные токи в начале и конце защищаемого участка одинаковы, поэтому для выполнения условия селективности (11.4) достаточно иметь равенство коэффициентов трансформации ТТ. Иное положение имеет место в дифференциальной РЗ трансформаторов. Первичные токи обмоток трансформатора не равны по значению и в общем случае не совпадают по фазе.

В режиме нагрузки и внешнего КЗ ток трансформатора на стороне низшего напряжения I_II всегда больше тока на стороне высшего напряжения I_I. Их соотношение определяется коэффициентом трансформации силового трансформатора согласно (11.1).

В трансформаторе с соединением обмоток звезда-треугольник и треугольник-звезда токи I_I и I_II различаются не только по значению, но и по фазе. Угол сдвига фаз зависит от группы соединения обмоток трансформатора. При наиболее распространенной, одиннадцатой группе линейный ток на стороне треугольника опережает линейный ток со стороны звезды на 30°. В трансформаторах с соединением обмоток звезда-звезда токи I_I и I_II совпадают по фазе.

Таким образом, для выполнения условия селективности (11.4) необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов I_Ib = I_I/К_II и I_IIв = I_II / K _{I II} по значению а при разных схемах соединения обмоток (y/и /Y) - и по фазе с тем, чтобы поступающие в реле токи были равны. Компенсация сдвига токов I _Ib и I _IIв по фазе осуществляется соединением в треугольник вторичных обмо­ток ТТ, установленных на стороне звезды силового трансформатора. Соединение в треугольник обмоток ТТ должно соответствовать соединению в треугольник обмотки силового трансформатора.

Дата добавления: 2014-01-07