Реферат: Релейная защита и автоматика трансформаторов

--PAGE_BREAK--Схемы соединения обмоток трансфор­матора. Если обмотки высшего и низшего напряже­ния трансформатора соединены не по схеме Y/Y-12, а по какой-то другой схеме, то между токами фаз транс­форматора на сторонах высшего и низшего напряжения существует фазовый сдвиг. Так, при широко распростра­ненной схеме соединения обмоток трансформатораY/D-11 фазовый сдвиг составляет ÐI1пI11п= 30 эл. град. Поэтому при одинаковых схемах соединения вторичных обмоток групп 1ТТ и 2ТТ трансформаторов тока (на сто­ронах высшего и низшего напряжения) в дифференци­альной цепи защиты при внешнем к. з, проходит значи­тельный ток, равный примерно половине вторичного тока ТТ при внешнем к. з. •

Поэтому схемы соединения групп 1ТТ и 2ТТ должны быть такими, чтобы указанный сдвиг по фазе отеутствовал (ÐI1пI11п= 0). При этом возможны два варианта: вторичные обмотки группы 1ТТ соединяются в треуголь­ник, а группы 2ТТ — в звезду или вторичные обмотки группы 2ТТ — в треугольник, а 1ТТ — в звезду. Схема соединения обмоток ТТ в первом случае ясна из рис. 5. Предпочтение всегда отдается первому варианту, так как соединение в треугольник вторичных обмоток ТТ, установленных со стороны звезды силового трансфор­матора, предотвращает возможное неправильное сраба­тывание дифференциальной защиты при внешних одно­фазных к. з. (когда нейтраль трансформатора заземле­на), поскольку соединение в треугольник предотвраща­ет попадание токов нулевой последовательности в реле защиты. При соединении вторичных обмоток 1ТТ в треугольник токи в цепи циркуляции от 1ТТ (I’1в) в ÖЗ раз  больше вторичных токов 1ТТ (I1в). Поэтому коэффици­ент трансформации 1ТТ выбирается равным IтYномÖЗ/5, где IтYном— номинальный ток трансформатора со сто­роны обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду.
<img width=«470» height=«364» src=«ref-1_784400436-51219.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031">

Рис. 5. Схема соединения ТТ дифференциальной токовой защиты трансформатора Y/D-11  и векторные диаграммы.

Несоответствие коэффициентов транс­формации ТТ расчетным значениям. Для обеспечения равенства токов в цепи циркуляции должно соблюдаться соотношение

<img width=«85» height=«120» src=«ref-1_784451655-1359.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">

соответственно для трансформаторов с соединением об­моток по схеме Y/Yи Y/D. Выпускаемые промышлен­ностью трансформаторы тока имеют дискретную шкалу коэффициентов трансформации. Поэтому в общем слу­чае I’11в¹I’1вчто вызывает дополнительный ток небаланса в реле защиты.

Регулирование коэффициента транс­формации трансформатора. При регулирова­нии коэффициента трансформации трансформатора со­отношение между первичными, а следовательно, и меж­ду вторичными токами 1ТТ и 2ТТ изменяется, что также приводит к появлению тока небаланса в дифференциаль­ной цепи защиты. Различия типов ТТ, их нагрузок и кратностей токов внешнего к. з. Трансформаторы тока ТТ дифференциальной защиты трансформатора устанавливаются на сторонах трансформатора, имеющих различное напряжение, поэтому они не могут быть оди­наковыми. Кроме того, схемы соединения вторичных об­моток ТТ также различны, а следовательно, трансфор­маторы тока имеют разную нагрузку. Различны у раз­ных групп ТТ (особенно в случае трехобмоточного трансформатора) и кратности тока внешнего к.з. по от­ношению к их номинальным токам. Все это обусловли­вает разные погрешности' у разных групп ТТ, что при­водит к появлению повышенных токов небаланса в диф­ференциальной цепи защиты при внешних к. з.

Рассмотренные выше факторы обусловливают приме­нение защит различной сложности и с использованием разных способов обеспечения их защитоспособности и отстроенности. В простейшем случае в качестве РТД (рис, 5) используют обычное реле тока без замедле­ния (такую защиту называют дифференциальной отсеч­кой). Однако защитоспособность ее мала из-за того, что защита получается весьма грубой. Для повышения чув­ствительности применяют реле и схемы, основные из ко­торых (реле с промежуточными насыщающимися транс­форматорами в дифференциальной цепи, реле с торможением) были рассмотрены применительно к про­дольной дифференциальной защите линий. В ряде слу­чаев применяются и более сложные принципы (особен­но для обеспечения отстроенности защиты от бросков тока намагничивания трансформатора).

Наибольший (расчетный) ток небаланса в дифферен­циальной цепи защиты может иметь место при включе­нии трансформатора под напряжение или при внешнем к. з. Поэтому ток небаланса должен определяться в обо­их случаях.

При включении трансформатора под напряжение действующее значение броска тока намагничивания Iбр.намв первый период равно (6—8)Iт, ном. где Iт, ном— номинальный ток трансформатора.

При внешнем к. з., сопровождающемся прохождени­ем через ТТ защиты наибольших токов к. з., ток неба­ланса

Iнб= I'нб+ I"нб + I"’нб, (1)

где I'нбI"нб I"’нб— токи небаланса, обусловленные соответ­ственно погрешностями ТТ, регулированием коэффици­ента трансформации трансформатора и неравенством то­ков в цепи циркуляции от различных групп ТТ.

Раскрывая выражения для отдельных составляющих тока небаланса (1), можно записать:

Iнб, расч= (kоднkаперe+ DU*рег+ Dfвыр)Iк, ве,max (2)

где kодн=1—коэффициент однотипности; kапер— коэф­фициент, учитывающий наличие апериодической состав­ляющей в первичном токе ТТ при внешнем к. з.; e=0,1 —допустимая относительная погрешность ТТ; DU*рег =DUрег/Uном— относительный диапазон изменения на­пряжения на вторичной стороне трансформатора при ре­гулировании коэффициента трансформации под нагруз­кой устройством РПН; Dfвыр= (I’1в-I’11в)/ I’1в— относитель­ное значение тока небаланса в дифференциальной цепи защиты, обусловленное несоответствием расчетных и фактических коэффициентов трансформации ТТ.

Значения коэффициента kаперв (2) и коэффициен­та, учитывающего отстройку от броска тока намагни­чивания,, выбираются разными в зависимости от типа применяемого РТД. Так, для дифференциальной отсечки ток срабатывания определяется как

Iс, з= kотсIбр, нам;(3)

Iс, з= kотсIнб, расч.(4)
При этом в (4) kотс»2, а выражение (3) с учетом некоторого затухания переходного значения Iбр, нам в течение собственного времени срабатывания электроме­ханического реле принимает вид:

Iс, з= (3.5¸4.5)Iт, ном (5)

и, как правило, является определяющим. Ток срабаты­вания реле дифференциальной токовой отсечки

Ic,p = Iс, зÖ3/K1TT, (6)



если Iс, зотнесен к стороне Y трансформатора, где вто­ричные обмотки 1ТТ соединены в треугольник. Диффе­ренциальная отсечка считается приемлемой, если при двухфазном к. з. на выводах низшего напряжения транс­форматора kч >=2. Несмотря на низкую чувствительность дифференциальной отсечки ее достоинство заключается в обеспечении быстроты срабатывания при наибольших кратностях тока к. з.

При использовании реле с насыщающимися промежу­точными трансформаторами РНТ выбор тока срабаты­вания защиты Iс, зпроизводится по выражениям;

Iс, з= (1 ¸1,3I)т, ном(7)

Iс, з= kотс(I’нб+ I”нб) (8)

В (8) неучет I”нбобъясняется возможностью ском­пенсировать эту составляющую (в первом приближении) с помощью промежуточного насыщающегося трансфор­матора тока ПНТТ с несколькими первичными обмотка­ми (рис. 5,5), когда для предотвращения попадания в реле защиты тока небаланса, обусловленного неравен­ством токов I’11ви I’1вв цепи циркуляции, производится выравнивание м. д. с. первичных обмоток w1, w2проме­жуточных трансформаторов тока так, что I’1вw1»I’11вw2, т. е. Eв, т »0 и Iр»0.
Кроме того, в (8) при расчете I’нбзначение коэф­фициента kаперпринимается равным единице.

<img width=«365» height=«331» src=«ref-1_784453014-28794.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032">
Существуют специальные реле дифференциальной защиты серии РНТ, содержащие максимальное реле тока, включенное на вторичную обмотку ПНТТ. Они ха­рактеризуются постоянной м. д. с. срабатывания (Fc,p = const)
Рис. 5.5 Схема включения реле РНТ в дифференциальной токовой защите трансформатора
Принципиальная схема дифференциальной защиты трансформатора с РНТ (в однолинейном изображении) представлена на рис. 5,5.

Следует отметить, что определение составляющей расчетного тока небаланса I”нбобусловленной регулированием напряжения защищаемого трансформатора, и расчетных чисел витков обмоток промежуточных на­сыщающихся трансформаторов тока реле защиты произ­водится с учетом одинакового максимального регулиро­вания ±DUmaxв обе стороны по отношению к среднему положению переключателя РПН, принимаемого в каче­стве расчетного. Такой учет регулирования напряжения соответствует определению оптимальной уставки защи­ты только при условии независимости сопротивления трансформатора и тока к. з. от положения переключа­теля РПН.

Для повышения чувствительности дифференциальной токовой защиты трансформатора предусматривают более эффективную (по сравнению с защитой с РНТ) отстрой­ку от броска тока намагничивания трансформатора, ис­пользуя: несинусоидальность броска тока намагничива­ния; наличие в нем апериодической слагающей; наличие провалов (ниже заданного уровня) в кривой тока Iнам, пер. В настоящее-время желательнона мощных трансформаторах устанавливать защиту с током срабатывания (0,2—0,3)Iт, ном.Дифференциальные защиты, применяе­мые в эксплуатации, можно разделить на три группы: с токовыми реле; с реле РНТ; с реле с торможением.

Наибольший ток срабатывания имеют защиты первой группы (дифференциальные токовые отсечки). Ток срабатывания защит второй группы значительно меньше. Наиболее распространенной разновидностью таких защит является уже рассмотренная защита с применением промежуточных насыщающихся ТТ в дифференци­альной цепи. Недостатком этой защиты является, небольшое замед­ление из-за наличия некоторой апериодической слагающей в то­ке к. з.

Еще меньший ток срабатывания могут иметь зашиты третьей группы.

В настоящее время выпускается полупроводниковая дифференциальная токовая защита типа ДЗТ-21, ток срабатывания которой равен примерно 0,3Iт, ном.
ОТКЛЮЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВОТ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ОТСУТСТВИИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ НА СТОРОНЕ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
В настоящее время в системах электроснабжения все более широко применяются понизительные подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения. Та­кие подстанции выполняются по упрощенным схемам присоединения к сети системы электроснабжения (по блочным схемам линия — трансформатор или отпайка­ми от линий электропередачи). Для отключения повреж­дений в понизительных трансформаторах таких подстанций применяются следующие способы:

установка на выводах высшего напряжения транс­форматоров плавких предохранителей; •» фиксация и ликвидация повреждений в трансформа­торе с помощью защит, установленных   на   питающих концах линии;

установка короткозамыкателей, автоматически вклю­чаемых при срабатывании защит трансформатора и вы­зывающих к. з, на выводах высшего напряжения, кото­рое ликвидируется затем защитами питающего конца линии;

передача отключающего сигнала по высокочастотно­му каналу (на базе проводов линии) или по жилам спе­циального кабеля от защит трансформатора на отклю­чение выключателя питающего конца линий.

Если защиты питающего конца линии не обеспечива­ют необходимой чувствительности при повреждениях в обмотках трансформатора и на его вывоДах низшего на­пряжения или имеют большие выдержки временнгто для отключения повреждения используются защиты транс­форматора, Действующие в сочетании с короткозамыка-телем.

Включение короткозамыкателя осуществляется от защиты трансформатора, а отключение — вручную. В се­тях с заземленной нейтралью короткозамыкатель уста­навливается в одной фазе, а в сетях с изолированной нейтралью он выполняется двухполюсным с общим при­водом и устанавливается на двух фазах.

После включения короткозамыкателя возникает од­нофазное (или двухфазное) к. з. на выводах высшего напряжения трансформатора. При этом срабатывают быстродействующие защиты, установленные на питающих концах линии. Допускается однократное АПВ пи­тающей линии (хотя оно может вызвать увеличение раз­меров повреждения трансформатора). Когда к одной линии подключены ответвлениями два или несколько  трансформаторов, на каждом из них дополнительно уста­навливают отделители (трехполюсные разъединители с автоматическим управлением). Отключение отделителя поврежденного трансформатора осуществляется автома­тически в бестоковую паузу после отключения питаю­щей линии. После АПВ восстанавливается питание не­поврежденных трансформаторов, оставшихся подклю­ченными к линии.

В простейшем случае для отключения отделителя используется специальное реле прямого действия — блокирующее реле отделителя (БРО), установленное в приводе отделителя и подключенное к трансформатору тока, включенному в цепи короткозамыкателя. Под воз­действием тока к. з. взводится боек БРО. После отклю­чения защитой питающей линии и исчезновения тока в цепи короткозамыкателя БРО срабатывает и отключает отдел-итель. Однако такая схема автоматического отклю­чения отделителя не нашла широкого распространения из-за присущих ей недостатков: малой надежности БРО и необходимости оснащения линии двукратным АПВ, поскольку при одновременном срабатывании быстродейст­вующих защит линии и трансформатора (при повреж­дении в трансформаторе) отделитель в первую бестоко­вую паузу может не отключиться.

Более надежной является схема автоматического от­ключения отделителя, использующая в качестве источ­ника оперативного тока предварительно заряженную (от зарядного устройства УЗ) батарею конденсаторов С, по­казанную на рис. 6. При включении короткозамыкате­ля К реле тока РТ размыкающим контактом запрещает отключение отделителя О, пока не отключится выклю­чатель питающей линии. Катушка отключения отделите­ля Кб подключается к.конденсатору С после возврата реле РТ и срабатывания реле РП. Задержка при сраба­тывании реле.РЯ предотвращает недопустимое отключе­ние отделителя при прохождении через него тока к. з., ес­ли вспомогательные контакты К1 замкнутся раньше ос­новных контактов короткозамыкателя.

Следует отметить некоторые особенности защиты трансформа­торов упрощенных подстанций при наличии короткозамыкателей и отделителей.                                                              1. Если в качестве единственной основной защиты применяет­ся газовая защита-(трансформаторы небольшой мощности), то она должна обеспечить включение короткозамыкателя при любых по­вреждениях внутри бака трансформатора. Поэтому трансформатор собственных нужд (ТСН) или трансформатор напряжения (ТН) уже не может служить источникам оперативного тока для газовой ' защиты, поскольку при повреждении силового трансформатора оперативное напряжение может значительно снижаться. Единст-
<img width=«456» height=«345» src=«ref-1_784481808-34222.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033">     продолжение
--PAGE_BREAK--