2. Виды защит силовых трансформаторов. Их назначение. Максимальная токовая защита трансформатора с блокировкой по напряжению.

Для трансформаторов должны быть предусмотрены защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

- витковых замыканий в обмотках;

- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

- понижения уровня масла;

- частичного пробоя изоляции вводов 500 кВ;

- однофазных замыканий на землю в сетях 3 − 10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности. /1/

Соответственно на трансформаторах устанавливаются следующие виды защит в соответствии с Правилами /1/:

а) Продольная дифференциальная защита – от коротких замыканий в обмотках и на их наружных выводах, для трансформаторов мощностью, как правило, 6,3 МВА и выше; с действием на отключение трансформатора.

б) Токовая отсечка без выдержки времени – от коротких замыканий на наружных выводах ВН трансформатора со стороны питания и в части обмотки ВН, для трансформаторов, не оборудованных продольной дифференциальной защитой; с действием на отключение.

в) Газовая защита – от всех видов повреждений внутри бака (кожуха) трансформатора, сопровождающихся выделением газа из трансформаторного масла, а также от понижения уровня масла, для масляных трансформаторов мощностью, как правило 6,3 МВА и выше; с действием на сигнал и на отключение.

г) Максимальная токовая защита (с пуском и без пуска по напряжению) – от сверхтоков, обусловленных внешними междуфазными замыканиями на сторонах НН или СН трансформатора, для всех трансформаторов, независимо от мощности и наличия других типов релейной защиты; с действием на отключение.

д) Специальная токовая защита нулевой последовательности, устанавливаемая в нулевом проводе трансформатора со схемой соединения Y/Y0 и Δ/Y0 – от однофазных КЗ на землю в сети НН, работающей с глухозаземленной нейтралью (как правило 0,4 кВ); с действием на отключение.

При работе с заземленной нейтралью – токовая защита нулевой последовательности.

е) Максимальная токовая защита в одной фазе – от сверхтоков, обусловленных перегрузкой, для трансформаторов начиная с 400 кВА, у которых возможна перегрузка после отключения параллельно работающего трансформатора или после срабатывания местного или сетевого АВР; с действием на сигнал или на автоматическую разгрузку.

ж) Сигнализация однофазных замыканий на землю в обмотке ВН или на питающем кабеле трансформаторов, работающих в сетях с изолированной нейтралью (с малым током замыкания на землю), к которым относятся сети 3 – 35 кВ.

3.Влияние показателей качества электроэнергии на работу сетей и электроприемников.

Для нормальной работы любого промышленного предприятия должно быть обеспечено надежное снабжение его приемников электрической энергией в необходимом количестве и определенного качества. Качество электрической энергии потребителей, присоединенных к электрическим сетям общего назначения, регламентируется ГОСТ. Показателями качества электрической энергии у приемников являются:

• при питании от электрических сетей однофазного тока — отклонения частоты напряжения, колебания частоты и напряжения и несинусоидальность формы кривой напряжения;

• при питании от электрических сетей трехфазного тока — отклонения частоты напряжения, колебания частоты и напряжения, несинусоидальность формы кривой напряжения, смещение нейтрали и несимметрии напряжений основной частоты;

• при питании от электрических сетей постоянного тока — отклонения напряжения, колебания напряжения и коэффициент пульсации напряжения.

Отклонение частоты - разность, усредненная за 10 мин между фактическим значением основной частоты и номинальным ее значением. Отклонения частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускаются пределах 0,1 Гц.

Колебание частоты - разность между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты в процессе достаточно быстрого изменения парамет¬ров режима, когда скорость изменения частоты не меньше 0,2 Гц в секунду. Колебания частоты не должны превышать 0,2 Гц сверх допускаемых отклонений 0,1 Гц.

Отклонение напряжения - разность между фактическим значением напряжения и его номинальным значением для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изме¬нения напряжения меньше 1% в секунду.

Согласно ГОСТ на зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных помещениях и общественных зданиях, где требуется значительное зрительное напряжение, а также в прожекторных уста¬новках наружного освещения допускаются отклонения напряжения в пределах от минус 2,5 до плюс 5% номинального.

На зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления до¬пускаются отклонения напряжения в пределах от минус 5 до плюс 10% номиналь¬ного. На зажимах остальных приемников электроэнергии допускаются отклоне¬ния напряжения в пределах ± 5% номинального.

Колебание напряжения - разность между наибольшим и наименьшим действующими значениями напряжения в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения напряжения не меньше 1% в секунду.

Отклонения и колебания напряжения в питающей сети нарушают нормальный режим работы промышленных установок, вызывают снижение их производитель¬ности, увеличивают удельные расходы электроэнергии, сырья и вспомогательных материалов, приводят к порче технологического оборудования и снижению меж¬ремонтных сроков работы. Эксперименты показали, что снижение напряжения по отношению к номинальному даже в технически допустимых пределах приводит к уменьшению производительности установленного оборудования, ведет к значи¬тельному убытку. Так, например, снижение напряжения от номинального на минус 2% в электрической сети 0,4 кВ узла фильтрации красного шлама глино-земного производства приводит к убытку. Напряжение в таких сетях должно быть 1 - 1,05 номинального.

Смещение нейтрали характеризуется напряжением нулевой последовательности основной частоты и выражается в процентах номинального фазного напряжения.

Несинусоидальность формы кривой напряжения характеризуется:

а) составом высших гармоник, каждая из которых определяется действующим значением;

б) действующим значением всех высших гармоник.

Наличие высокого уровня гармонических составляющих в сетях электро¬снабжения предприятий приводит к ряду отрицательных явлений:

1)появление дополнительных потерь активной мощности и электроэнергии в элементах сети;

2)снижение коэффициента мощности;

3)ограничение области применения косинусных конденсаторных батарей вследствие возможности появления резонансных или близких к ним режимов на частотах высших гармоник;

4)ускоренное старение изоляции электрооборудования как вследствие ди¬электрического, так и дополнительного ее нагрева;

5)повышенная вероятность перехода однофазного замыкания в междуфаз¬ное вследствие увеличения полного тока или остаточного после компенсации тока замыкания на землю;

6)наличие высших гармоник тока в сети выпрямленного напряжения;

7)наличие высших гармоник токов и напряжений существенно увеличивает погрешности счетчиков для учета активной и реактивной энергии, а также вносит погрешности при измерениях токов и напряжений;

8)гармоники оказывают вредное действие на коммутацию трехфазных кол¬лекторных двигателей;

9)токи высших гармоник вызывают неправильное действие некоторых видов релейных защит, ухудшают качество, а в некоторых случаях приводят к сбоям в работе систем контроля, автоматики, телемеханики и связи.

Устранение высших гармоник в электрической системе возможно за счет уве¬личения числа фаз или за счет применения средств, ограничивающих проникнове¬ние токов высших гармоник в электрическую сеть. Все средства, ограничивающие токи и напряжения высших гармоник, условно можно разделить на основные и дополнительные. К основным можно отнести средства, не требующие установки дополнительного оборудования, а к дополнительным - требующие таких уста¬новок, причем дополнительные средства применяются в тех случаях, когда в системе или в отдельных ее узлах напряжения или токи высших гармоник недо¬пустимы по техническим или экономическим условиям.

Коэффициент пульсации постоянного (выпрямленного) напря-жения - выраженное в процентах отношение действующего значения всех гармо¬нических составляющих выпрямленного напряжения к постоянной составляющей того напряжения. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на зажимах электродвигателей постоянного тока не должен превышать 8%. Высшие гармоники оказывают значительное влияние на технологический процесс и режим работы электролизеров и т. п. Наличие пульсирующего напряжения с большим содержанием высших гармоник способствует увеличению обратимых восстановительных процессов в электролите, влияет на подвижность ионов, на перенос за¬ряда от катода к аноду и, следовательно, приводит к снижению коэффициента по¬лезного действия электролизных установок, к ухудшению качества продукции