5.3 Захист від надструмів, які обумовлені зовнішніми к. З.

Максимальний струмовий захист. Максимальний струмовий захист є резервним захистом трансформатора і суміжних захистів. Струмові реле підключаються до трансформаторів струму з боку вищої напруги, що дозволяє ввести в зону дії максимального захисту силовий трансформатор. Максимальний струмовий захист виконується із двох комплектів з двома витримками часу. З меншою витримкою він відключає к. з. на шинах нижчої напруги і резервує відмови захистів приєднань, які відходять від них. З більшою витримкою часу він працює при к. з. у трансформаторі, резервуючи його відсічку.

МСЗ трансформатора на стороні живлення вибирається за умови:

• умови узгодження по чутливості з захистом вводу 10…35 кВ:

, (5.18)

де - коефіцієнт надійності, приймається =1,45 для МСЗ трансформаторів 35/10 кВ із РПН, = 1,55 трансформаторів 110/10 кВ із РПН;

- струм спрацьовування МСЗ вводу, приведений до сторони живлення, А.

• з умови узгодження основних реле захисту і електромагніта (YAТ) для схеми з дешунтуванням:

, (5.19)

де - коефіцієнт надійності, =1,2…1,4;

- струм спрацьовування електромагніта відключення (включення), =5 А;

- струм намагнічування трансформатора струму, = 0,6 А.

Струм спрацьовування реле

(5.20 )

Коефіцієнт чутливості визначається за вторинними струмами к. з. за виразом:

(5.21)

Розрахунковий струм мінімального короткого замикання за трансформатором визначається в залежності від схеми з'єднання.

Час спрацьовування МСЗ трансформатора визначається за виразом:

(5.22)

Таблиця 5.1 – Розрахунковий струм короткого замикання

Схема з'єднання трансформаторів струму і реле	Група з'єднання обмоток	Розрахункова формула
Схема неповної зірки з двома реле
Схема неповної зірки з трьома реле
Схема трикутника з трьома або двома реле
Схема неповної зірки з двома реле
Схема трикутника з трьома реле

Захист від перевантаження трансформатора. Захист від перевантаження трансформатора встановлюється з боку живлення. Захист виконується за допомогою струмового реле, яке включається на струм середньої фази.

Струм спрацьовування захисту від перевантаження визначається за виразом:

, (5.23)

де - номінальний струм силового трансформатора, який захищається А.

Час спрацювання захисту

(5.24)

Максимальний струмовий захист з блокуванням від напруги. Захист має два вимірювальні органи, які реагують на підвищення струму І і зниження (підвищення) напруги нульової послідовності U₀. Технічно захисти виконуються на базі мікроелектронних пристроїв (наприклад УЗА-АН) і фільтрів реле (наприклад РНФ-1). Пристрої забезпечують блокування по напрузі МСЗ, пуск АВР шин при зниженні напруги, контроль наявності напруги на резервному джерелі живлення для АВР, захист від зниження напруги, захист від підвищення напруги, сигналізацію замикання на землю по напрузі 3U₀, захист від підвищення напруги зворотної послідовності з використанням фільтрів.

Напруга спрацювання фільтра-реле напруги зворотної послідовності розраховується за виразом:

, (5.25)

де - номінальна напруга на вторинній обмотці трансформатора напруги, від якої отримує живлення реле напруги зворотньої послідовності, В.

Напругу спрацювання реле мінімальної напруги визначають за виразом:

, (5.26)

де - мінімальна залишкова напруга, ;

- коефіцієнт відстроювання реле, ;

- коефіцієнт повернення реле мінімальної напруги, .

Коефіцієнт чутливості визначається за виразом:

, (5.27)

де - міжфазна напруга зворотної послідовності в місці встановлення трансформатору напруги, В;

- уставка спрацювання фільтра-реле напруги зворотної послідовності, В.

Коефіцієнт чутливості реле мінімальної напруги визначають за виразом:

, (5.28)

де - напруга спрацювання реле мінімальної напруги, В;

- коефіцієнт повернення реле;

- залишкова напруга в місці встановлення трансформатора напруги, В.

Коефіцієнт чутливості для резервних захистів .

Струм спрацювання реле визначається за виразом:

(5.29)

Струм спрацювання захисту визначається за виразом:

(5.30)

Коефіцієнт чутливості струмового органа визначається за виразом:

(5.31)

Струмовий захист зворотної послідовності. Захист реагує на струми зворотної послідовності, які виникають під час несиметричного к.з. як на суміжному елементі, так і в трансформаторі. Вимірюва­льним органом захисту є реле струму зворотної послідовності.

Струм спрацювання вибирають за умовами:

- не спрацювання від струму небалансу фільтра струму зворотної послідо­вності для максимального навантаження трансформатору:

(5.32)

- узгодження за чутливістю із захистами приєднань, які отримують жив­лення від трансформатора:

, (5.33)

де - розрахунковий струм зворотної послідовності, А.

Узгодження захисту виконується із захистами:

- із захистом нульової послідовності в мережах з ефективно заземленою нейтраллю;

- із захистом від міжфазних к. з.;

- із захистом зворотної послідовності суміжних ліній.

Розрахунковий струм зворотної послідовності виконується за умовами:

- для узгодження з захистами нульової послідовності:

а) замикання однієї фази на землю:

(5.34)

б) замикання двох фаз на землю:

, (5.35)

де - струм спрацювання захисту нульової послідовності, з яким вико­нується узгодження;

- коефіцієнт струморозподілу в розрахунковій схемі;

- коефіцієнт струморозподілу в схемі нульової послідовності;

, - сумарні опори нульової та зворотної послідовності відносно точки к. з.;

- коефіцієнт, який враховує вплив аперіодичної складової струму к. з., .

Вид к. з. визначається співвідношенням . При замиканні двох фаз на землю . В інших випадках розрахунків режим є однофазним к. з. на землю.

• для узгодження з дистанційним захистом суміжного елемента:

, (5.36)

де - значення еквівалентної фазної ЕРС в розрахунковій схемі прямої послі­довності, В;

- сумарний опір зворотної послідовності відносно точки к. з.

• для узгодження з максимальним струмовим захистом суміжних ліній:

, (5.37)

де - струм спрацювання максимального струмового захисту, з яким здійснюють узгодження, А.

- для узгодження із струмовим захистом зворотної послідовності суміжних ліній:

, (5.38)

де - струм спрацювання захисту зворотної послідовності суміжної лінії, А.

Час спрацювання струмового захисту зворотної послідовності вибирається на ступінь селективності більшим від часу спрацювання захистів суміжних еле­ментів, з якими проводилось узгодження за чутливістю.

Чутливість захисту перевіряється за виразом:

(5.39)

де - струм зворотної послідовності в режимі найменших струмів к. з., А.

Дистанційний захист. Дистанційний захист використовують для захисту потужних трансфор­маторів напругою 110 кВ і вище від надструмів зовнішніх к. з.

Результатом розрахунків параметрів спрацювання дистанційного захисту трансформаторів є визначення опорів спрацювання вимірювальних органів двох ступе­нів та їх часу спрацювання.

Опір спрацювання першої ступені захисту, коли трансформатори напруги встановлені на високій стороні напруги:

, (5.40)

де - опір спрацювання першого ступеня дистанційного захисту, Ом;

- коефіцієнт струмового розподілу.

Перший ступінь дистанційного захисту використовують для забезпечення узгодження із захистами суміжних ліній, які підключені до шин високої напруги.

Опір спрацювання другого ступеня визначають з виразу:

, (5.41)

де , - величина та кут вектора мінімального опору наванта­ження в розрахунковому режимі;

- кут максимальної чутливості реле;

- коефіцієнт повернення реле, ;

- зміщення характеристики спрацювання в перший або третій квадрант у відносних одиницях.

Опір спрацювання реле визначають з виразу:

(5.42)

Час спрацювання дистанційного захисту першого ступеня вибирають з умови узгодження з першим ступенем дистанційного захисту лінії того класу на­пруги, куди спрямований дистанційний захист трансформатора:

, (5.43)

де - спрацювання перших ступенів дистанційних захистів ліній, с.

Витримка часу спрацювання другого ступеня дистанційного захисту трансформатора вибирається на ступінь селективності більшою від часу спрацю­вання третіх ступенів дистанційних захистів ліній того класу напруги, куди спря­мовано захист трансформатора.

Чутливість дистанційного захисту трансформатора від надструмів зовніш­ніх к. з. визначається за виразом:

, (5.44)

де - первинний струм у місці встановлення захисту під час трифазного к. з. у розрахунковій точці в режимі мінімальних струмів к. з., А;

- первинний струм точної роботи першого ступеня вимірювального органа дистанційного захисту трансформатора, А.

Коефіцієнт чутливості для першого ступеня повинен бути , для другого ступеня - .