Режим роботи та захист трансформаторів (стр. 2 из 9)

При паралельній роботі двох трансформаторів слід мати на увазі, що у випадку КЗ на нижчій стороні максимальні струмові захисту (другі ступені) трансформаторів можуть відключити обидва трансформатори. Якщо є секційний вимикач, то цей недолік усувається тим, що встановлений на нім захист має меншу витримку часу.

Для підвищення чутливості максимальний струмовий захист доповнюється пуском від реле напруги зворотної послідовності (при несиметричних КЗ) і від реле мінімальної напруги (при симетричних КЗ) (Рис.2).

При несиметричному КЗ на виході фільтру ФНОП з'являється напруга, пропорційна напрузі зворотної послідовності, максимальне реле напруги 2РН спрацьовує і обумовлює спрацьовування мінімального реле напруги 3РН. Якщо при цьому для реле 1РТI_p > I_c,p, то захист спрацьовує. При симетричному КЗспрацьовує ЗРН і реле струму 1РТ.

Струм спрацьовування захисту при цьому вибирається по умові налагодження від номінального струму, а не від струму самозапуска електродвигунів, що живляться від трансформатора, що захищається, що і обумовлює підвищення чутливості захисту.

Напруга спрацьовування 2РН відбудовується від напруги небаланса Uнб_{, раб} на виході фільтру ФНОП в робочому режимі:

де k_отс і kв — коефіцієнти налагодження і повернення реле; U_ном і KU — номінальна напруга і коефіцієнт трансформації трасформатора напруги ТН.

Рис. 1.2. Захист трансформатора від зовнішніх КЗ і перевантажень.

Напруга спрацьовування ЗРН відбудовується від мінімального значення напруги в місці установки ТН з урахуванням самозапуска електродвигунів

(1)

Коефіцієнт чутливості захисту по напрузі повинен бути не нижче kч = 1,2¸1,3, причому kч, при симетричному КЗ можна визначати не по напрузі спрацьовування мінімального реле ЗРН, а по напрузі його повернення, оскільки симетричне КЗ у початковий момент часу є несиметричним, а отже, ЗРН спрацьовує в результаті спрацьовування 2РН. Таку взаємодію реле підвищує чутливість захисту по напрузі при симетричних КЗ

Якщо трансформатор з вищою напругою 110 кВ має глухозаземленну нейтраль, то при однофазномКЗ у мережі 110 кВ через нейтраль трансформатора проходитимуть струми нульової послідовності, для відключення яких на трансформаторі встановлюється спеціальний струмовий захист нульової послідовності. Вимірювальний орган захисту, який встановлюється тільки за наявності живлення з боку НН або СН, складається з одного реле струму 2РТ (Рис. 2), підключеного до ТТ, встановленому в ланцюзі заземлення нейтралі трансформатора. Струм спрацьовування захисту вибирається з умови надійного настроєння від струму небаланса в заземляючому ланцюзі при зовнішніх міжфазних КЗ і узгоджується із струмами спрацьовування защит від однофазних КЗ встановлених на лініях, що примикають до трансформатора, що захищається. Значення струму спрацьовування зазвичай знаходиться в межах 100—200А. Час спрацьовування захисту (реле РВ) повинен бути на ступінь селективності більше часу спрацьовування найбільш захисту, що поволі діє, від однофазних КЗ що примикають до трансформатора ліній електропередачі, При живленні трансформатора тільки з боку вищої напруги захист зазвичай не встановлюється.

Захист трансформатора від перевантаження, що виконується одним реле, має струм спрацьовування

де k_отс = 1,05 — коефіцієнт, що враховує погрішність в значенні струму спрацьовування.

На триобмоткових трансформаторах з одностороннім "живленням захист від перевантаження встановлюється з боку живлення. При істотно різних потужностях обмоток встановлюється додатково захист на живленій обмотці меншої потужності.

1.4 Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора

На трансформаторах потужністю більше 7,5 Мв*а як основний захист встановлюється подовжній диференціальний струмовий захист. Принцип дії захисту аналогічний захисту ліній електропередачі. Проте особливості трансформатора як об'єкту захисту приводять до того, що I_нб в диференціальному захисті трансформатора значно більше, чим в диференціальних захистах інших елементів системи електропостачання. Основними чинниками, які необхідно враховувати при виконанні диференціального захисту трансформатора, є наступні.

Кидок струму намагнічення при включенні трансформатора під напругу або при відновленні напруги після відключення зовнішнього КЗ Струм намагнічення трансформатора (рис. 4, а) I_нам = I_1п—I_11п в нормальному режимі роботи невеликий і складає 2—3% номінального струму I_т,ном. Після відключення зовнішнього КЗ як і при включенні трансформатора під напругу, виникаючий кидок струму намагнічення може перевищувати номінальний струм І_т,ном в 6—8 разів.

Рис. 1.3 Зміна потоку і струму намагнічення при включенні трансформатора під напругу.

а — пояснююча схема; б — изменение струму намагнічення; у — зміни напруги і магнітного потоку; г — характеристика намагнічення.

Значення струму при кидку залежить від моменту включення трансформатора під напругу. Найбільше значення кидок струму намагнічення має при включенні трансформатора в мить, коли миттєве значення напруги U рівне нулю (Рис. 1.3, в, г). В цьому випадку магнітний потік Ф_t в сердечнику трансформатора в початковий період часу містить велику аперіодичну складову Фа і перевищує при перехідному процесі стале значення Ф_уст практично в 2 рази. Оскільки залежність Ф = f(I_нам) нелінійна, то iнам збільшується по відношенню до сталого значення в сотні разів, але залишається зазвичай меншим максимальних перехідних струмів зовнішніх (крізних) КЗ Кидок струму намагнічення може містити велику що аперіодичну складає, а також значний відсоток вищих гармонік (перш за все другий). Загасання кидка відбувається повільніше, ніж струму КЗ В результаті крива кидка струму намагнічення I_нам,бр (рис. 1.3, б) може опинитися зміщеній по одну сторону осі часу.

Вказані характерні особливості кидка струму намагнічення використовуються для забезпечення отстроенности диференціального струмового захисту трансформатора, оскільки при настроєні захисту по струму спрацьовування вона має дуже низьку захистоздатність, а при настроєні за часом — втрачає швидкість спрацьовування.

Схеми з'єднання обмоток трансформатора. Якщо обмотки вищої і нижчої напруги трансформатора сполучені не по схемі Y/Y -12, а по якійсь іншій схемі, то між струмами фаз трансформатора на сторонах вищої і нижчої напруги існує фазове зрушення. Так, при широко поширеній схемі з'єднання обмоток трансформатораY-Dфазове зрушення складає I_1пI_11п = 30 эл. град. Тому при однакових схемах з'єднання вторинних обмоток груп 1ТТ і 2ТТ трансформаторів струму (на сторонах вищої і нижчої напруги) в диференціальному ланцюзі захисту при зовнішньому до. з, проходить значний струм, рівний приблизно половині вторинного струму ТТ при зовнішньому КЗ

Тому схеми з'єднання груп 1_ТТ і 2_ТТ повинні бути такими, щоб вказане зрушення по фазі отеутствовал (ÐI_1пI_11п = 0). При цьому можливі два варіанти: вторинні обмотки групи 1_ТТ з'єднуються в трикутник, а групи 2_ТТ— в зірку або вторинні обмотки групи 2_ТТ— в трикутник, а 1_ТТ — в зірку. Схема з'єднання обмоток ТТ в першому випадку ясна з Рис. 1.4. Перевага завжди віддається першому варіанту, оскільки з'єднання в трикутник вторинних обмоток ТТ, встановлених з боку зірки силового трансформатора, запобігає можливому неправильному спрацьовуванню диференціального захисту при зовнішніх однофазних КЗ (коли нейтраль трансформатора заземлена), оскільки з'єднання в трикутник запобігає попаданню струмів нульової послідовності в реле захисту. При з'єднанні вторинних обмоток1_ТТ в трикутник струми в ланцюзі циркуляції від 1_ТТ (I_’1в) в ÖЗ разів більше вторинних струмів 1_ТТ (I_1в). Тому коефіцієнт трансформації 1_ТТ вибирається рівним I_тY_ном ЗÖ5, де I_тY_ном — номінальний струм трансформатора з боку обмотки силового трансформатора, сполученої в зірку.

Рис. 1.4. Схема з'єднання ТТ диференціального струмового захисту трансформатора Y/-11 Dі векторні діаграми.

Невідповідність коефіцієнтів трансформації ТТ розрахунковим значенням. Для забезпечення рівності струмів в ланцюзі циркуляції повинне дотримуватися співвідношення

відповідно для трансформаторів із з'єднанням обмоток по схемі Y/Y і Y/D. Трансформатори струму, що випускаються промисловістю, мають дискретну шкалу коефіцієнтів трансформації. Тому в загальному випадку I_’11в¹I_’1в що викликає додатковий струм небаланса в реле захисту.