4.10. Методичні вказівки до виконання розрахунків диференційних струмових захистів силових трансформаторів в частини № 2 курсової роботи

4.10.1. Загальні принципи побудови

Повздовжній ДСЗ - основний швидкодіючий захист ТФ з обмоткою ВН 3 кВ та вище.

Згідно з правилами влаштування електроустановок рекомендується використовувати ДСЗ на поодиноко працюючих ТФ потужністю і на ТФ потужністю , що працюють паралельно. ДСЗ встановлюеться також на ТФ потужністю у випадку, якщо більш простий захист (струмова відсічка, МСЗ) не задовольняє умовам чутливості або має більшу витримку часу (понад 0,5 с).

Принцип дії ДСЗ ТФ (рис. 2) аналогічний тому, що застосовується в лініях електропередачі і в синхронних генераторах. Для здійснення захисту використовуються трансформатори струму ТА-І, ТА-II, встановлені з обох боків ТФ поблизу вимикачів Q1 та Q2. Вторинні обмотки ТС і реле КА з’єднуються в схему повздовжнього ДСЗ з циркулюючими струмами.

Рис. 2. Принципова схема диференційного підключення захисту до ТФ

У нормальному режимі та при зовнішніх КЗ умовні напрямки струмів зручно вибирати так, як показано на рис. 2. Тоді

(1.1)

Для того щоб в цих режимах ДСЗ не працював, необхідно врівноважити вторинні струми в плечах захисту. Тоді струм в реле відсутній:

; . (1.2)

Це досягається вибором різних вимірювальних трансформаторів ТА-І і ТА-ІІ так, щоб скомпенсувати різницю струмів , в обмотках ТФ.

Розглянемо типові схеми захисту для різних груп з’єднань обмоток ТФ.

При групі з’єднань Y/Y-0 (рис. 3) струми на сторонах ВН і НН розрізняються тільки за абсолютним значенням і однакові по фазі. Тому ТС з різних сторін з’єднуються за однаковою схемою “зірка”.

Рис. 3. Типова схема диференційного підключення захисту

до ТФ з групою з’єднань обмоток Y/Y-0

Коефіцієнти трансформації знаходять з умови (1.2):

, ,

,

або

.

Вводячи позначення для коефіцієнта трансформації за струмом ТФ

,

одержуємо остаточно

. (1.3)

При групі з’єднань Y/Δ-11 (рис. 4) cтруми по сторонах ВН і НН розрізняються не тільки за абсолютним значенням, а і за фазою на 30°. Відповідно зсунуті по фазі і вторинні струми ТС на двох сторонах ТФ. Компенсація фаз цих струмів досягається тим, що вторинні обмотки ТС, встановлених з сторони “зірка” ТФ, з’єднуються “трикутником” і навпаки.

Рис. 4. Типова схема диференційного підключення захисту

до ТФ з групою з’єднань обмоток Y/Δ-11

Коефіцієнти ж трансформації, як раніше, знаходяться з умови (1.2):

, ;

, ;

або

,

і остаточно

(1.4)

Задаючись одним з коефіцієнтів трансформації, наприклад , і користуючись формулою (1.3) або (1.4), можна знайти розрахункове значення другого коефіцієнта трансформації , яке забезпечує рівність струмів у плечах захисту. Однак знайдене таким чином значення , як правило, нестандартне: ТС, які випускає промисловість, мають дискретну шкалу коефіцієнтів трансформації (див. дод. 1). Звичайно приймають якнайближчі (проте не обов'язково) більші значення коефіцієнтів трансформації. У зв’язку з цим струми в плечах захисту виходять різними і породжують струм небалансу. Для вирівнювання струмів використовуються зрівняльні обмотки реле з насичуючим ТС (НТС). Вирівнювання струмів зрівняльними обмотками застосовується в тому випадку, коли струми розрізняються більше ніж на 5 %.