4.2.Основные защиты трансформаторов и автотрансформаторов

Основные защиты реагируют на все виды повреждений трансформатора или автотрансформатора (в дальнейшем – объекта) и действуют на отключение выключателей со всех сторон без выдержки времени. К основным защитам относятся:

1) Продольная дифференциальная токовая защита от всех видов замыканий на выводах и в обмотках сторон с заземленной нейтралью, а также от многофазных замыканий на выводах и в обмотках сторон с изолированной нейтралью;

2) Газовая защита от замыканий внутри кожуха объекта, сопровождающихся выделением газа, а также при резком понижении уровня масла;

3) Дифференциальная токовая защита дополнительных элементов (добавочный трансформатор, синхронный компенсатор).

4.2.1.Основные условия выбора продольной дифференциальной защиты

Эти условия определяют расчетные режимы и требования, предъявляемые к защите в зависимости от параметров трансформатора или автотрансформатора:

1) Продольная дифференциальная защита применяется для трансформаторов мощностью 6,3 МВА и выше, а также для всех автотрансформаторов (при мощности трансформатора менее 6,3 МВА применяется токовая отсечка в сочетании с МТЗ). Защита выполняется с использованием дифференциальных реле типа РНТ и ДЗТ с насыщающимися трансформаторами.

Реле типа РНТ–565 – РНТ–567 обеспечивают повышенную отстройку от переходных режимов с апериодической слагающей, а реле типа ДЗТ–11 – ДЗТ–14 обеспечивают повышенную отстройку от периодических токов небаланса.

Выбор типа реле определяется расчетом. Для двухобмоточных трансформаторов используется двухрелейная схема защиты, для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов - трехрелейная схема на стороне низшего напряжения, для повышения чувствительности ТТ соединяются в полную звезду.

Рис. 4.1. Поясняющая схема к расчету дифференциальной зашиты трансформатора.

2) Для выбора тока срабатывания защиты по условиям отстройки от тока небаланса рассматриваются такие режимы, при которых ток небаланса будет наибольшим. Выбор расчетных условий определяется параметрами системы. Для трансформаторов и автотрансформаторов с односторонним питанием расчетными являются трехфазные к.з. на шинах среднего и низшего напряжений (СН и НН точки К1 и К2,рис.4.1.) При двухстороннем питании расчетной может быть и точка к.з. на шинах высшего напряжения (ВН точка К3, рис.4.1).

3) Для проверки чувствительности рассматриваются такие режимы, при которых чувствительность будет минимальной. При одностороннем питании коэффициент чувствительности проверяется при внутреннем двухфазном к.з. на сторонах СН и НН в минимальном режиме работы системы (точка К4 и К5, рисунок 4.1.). При двухстороннем питании расчетной по чувствительности может оказаться однофазное или двухфазное к.з. на стороне ВН (точка К6, рисунок 4.1.). Заметим, что при нескольких трансформаторах на подстанции расчетным является режим раздельной работы. Это справедливо как для проверки чувствительности, так и для выбора тока срабатывания.

4.2.2. Предварительный расчет защиты и выбор типа реле

Первоначально определяется ток срабатывания защиты с реле РНТ по большему, исходя из двух условий:

а) Отстройка от броска тока намагничивания, возникающего при включении трансформатора или автотрансформатора на холостой ход или при восстановлении напряжения после отключения к.з.

, (4.1)

где = 1,3 – коэффициент отстройки для реле РНТ;

– номинальный ток той стороны трансформатора, напряжение которой принято в качестве расчетной; для автотрансформаторов при определении , берется типовая мощность.

б) Отстройка от максимального тока небаланса, возникающего при внешних к.з.

,(4.2)

где = 1,3 – коэффициент запаса по избирательности;

– максимальный расчетный ток небаланса, определяемый как сумма трех составляющих, пропорциональных периодической слагающей тока к.з.

(4.3)

Составляющая – обусловлена погрешностью трансформаторов тока:

, (4.4)

где = 1,0; = 0,1; – максимальный ток внешнего к.з., приведенный к расчетной ступени напряжения.

Составляющая – обусловлена регулировкой коэффициента трансформации силового трансформатора (автотрансформатора) после того, как защита была сбалансирована на средних отпайках. Эта составляющая определяется как сумма токов небаланса на сторонах, где имеется регулирование:

, (4.5)

где – относительная погрешность регулировки, принимается равной половине диапазона регулирования сторон трансформатора (если регулирование , то = 0,1). максимальный периодический ток, протекающий по стороне трансформатора.

Составляющая – обусловлена неточностью установки на реле расчетных чисел витков:

, (4.6)

где – погрешность выравнивания для стороны ; и стороны – расчетные и фактические числа витков для стороны трансформатора. При предварительном расчете эта составляющая не учитывается.

в) Выбор типа реле производится на основе оценки чувствительности защиты, которая определяется приближенно, полагая, что весь ток повреждения (приведенный ко вторичной стороне) попадает в реле.

. (4.7)

Если чувствительность оказывается достаточной, то продолжают расчет защиты с реле РНТ. В процессе расчета уставок реле уточненный ток срабатывания (с учетом ) может оказаться больше предварительно найденного, а чувствительность защиты недостаточной. В этом случае проверяется возможность снизить ток срабатывания за счет составляющих и .

Составляющую . можно не учитывать, если регулирование коэффициента трансформации силового трансформатора производится редко. В этом случае расчет уставок реле производится для каждого положения переключателя напряжения (обычно для верхнего и низшего ответвлений). При изменении положения переключателя должна изменяться и уставка, выполняемая на реле. Составляющую можно уменьшить за счет более рационального выбора числа витков реле путем изменения коэффициентов трансформации ТТ отдельных сторон силового трансформатора.

Если дифференциальная защита с реле РНТ не обеспечивает необходимой чувствительности, а расчетной является отстройка от тока небаланса, то принимают реле типа ДЗТ, имеющее магнитное торможение от сквозного тока к.з.

г) При выборе тока срабатывания защита с реле ДЗТ в выражении (4.1) принимается =1,5 , а в (4.2) – =1,5. Причем, в качестве расчетного рассматривается внешнее к.з,. при котором торможение отсутствует.