Б) Токовые максимальные защиты трансформаторов

Защита двухобмоточных понизительных трансформаторов. Схема подобной защиты трансформатора с односторон­ним питанием приведена на рис. 16-5. Защита устанав­ливается со стороны источника питания с тем, чтобы включить в ее зону действия сам трансформатор.

Для расширения зоны, действия максимальной токовой защиты трансформаторы тока располагаются у выключателя. На двухобмоточных трансформаторах с односторонним пита­нием (рис. 16-5) защита должна действовать на выключатель В1 со стороны, источника питания. Однако по соображениям надеж­ности целесообразно воздей­ствовать на оба выключате­ля: В1 и В2, с тем чтобы при внешних к. з. один вы­ключатель резервировался вторым.

Схема соединений транс­форматоров тока и реле мак­симальной токовой защиты должна обеспечивать работу защиты при всех возможных видах к; з. В сети с глухо-заземленной нейтралью за­щита выполняется по трех­фазной схеме, а в сети с изо­лированной нейтралью— по схеме неполной звезды. Схе­ма с одним реле, включенным на разность токов двух фазу  на трансформаторах с сое динением обмоток; звезда— треугольник не рекомендуется к применению, так как защита в этом случае не действует при некоторых видах двухфазных к. з. на стороне треугольника (см. § 3-6, ж, рис. 3-17).

Схема неполной звезды но сравнению с трехфазной имеет меньшую чувствительность при к. з. за трансформатором с сое­динением обмоток звезда—треугольник. Так, например если защита установлена на фазах А и С звезды (рис. 16-6), то при к.з. между фазами α и b на стороне треугольника (рис. 16-6) в реле защиты протекает лишь половина полного тока к. з. Для повышения чувствительности защиты можно устанавливать третье реле в общем проводе трансформаторов тока, в котором (см. рис. 16-6) в этом случае проходит сумма токов поврежденных фаз:

Выбор уставок. Ток с раба т ы в а н и я максимальной токовой защиты выбирается исходя из условия, что защита от к. з. не должна действовать при п е ре г р у з к а х, не требующих быстрого отключения трансформатора.

М а к с и м а л ь н ы й ток нагрузки, от которого необходимо отстроить защиту, обычно определяется из рассмотре­ния двух режимов: отключе­ние параллельно работающего трансформатора или автомати­ческое подключение нагрузки при действии АВР (рис, 16-7). Оставшийся в работе трансфор­матор перегружается в первом случае вдвое (I_{наг.макс} = 2I_ном.т), а во втором (рис. 16-7) ток пе­регрузки - равен сумме тока I ₁ трансформатора Т1 и тока под­ключившейся нагрузки I₂, т. е. I_раб = I₁ + I₂  где I₂ — уста­новившийся ток подключившей­ся нагрузки. В первый момент после переключения нагрузки ее ток превышает установив­шееся значение за счет само­запуска оставшихся в ра,боте двигателей. Оценивая это увеличение коэффициентом к₃, харак­теризующим кратность токов самозапуска к току /₂, получаем, что максимальный ток трансформатора при действии АВР равен: I_{наг.макс} = I₁ + k ₃ I₂. Аналогичным образам определяется макси­мальный ток нагрузки и в других подобных случаях. В общем случае с учетом самозапуска двигателей при восстановлении на­пряжения после отключения к. з. в сети или после успешного действия АПВ максимальный расчетный ток нагрузки I_{наг.макс} = k₃I_{раб.макс}, где I_{раб.макс},—установившееся значение мак­симального тока нагрузки в условиях нормальной работы; к₃ — , коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение I_{раб.макс} в результате самозапуска двигателей, оставшихся в работе при понижении  или исчезновении напряжения во время к. з. или бестоковой паузы АПВ либо АВР.

Ток срабатывания находится из условия возврата реле при I_{наг.макс} как и для всех максимальных защит (см. § 4-5), по выражению

Коэффициент чувствительности при к. з. в конце второго участка находится по формуле к_ч = I_к.мин/I_с.з. Величина к_ч не должна быть меньше 1,3.

Если чувствительность максимальной защиты оказывается неудовлетворительной, то применяются другие более чувствитель­ные защиты, рассмотренные ниже.

Выдержка времени выбирается из условий селектив­ности на ступень выше наибольшей выдержки времени t _л  защит присоединений, питающихся от трансформатора, т. е.

Выдержка времени максимальной токовой защиты с ограни­ченно зависимой характеристикой выбирается, исходя из условия (16-5) в предположении, что ток в реле равен току к. з., проходя­щему через трансформатор в случае повреждения в начале линии, питаемой трансформатором., Защиту с ограниченно зависимой характеристикой следует применять в тех случаях, когда посред­ством ее удается ускорить отключение повреждения в транс­форматоре или на шинах.

Защита трехобмоточных понизительных трансформаторов. При внешних к. з. защита трехобмоточных трансформаторов (рис. 16-8) должна обеспечивать селективное отключение только той обмотки трансформатора, которая непосредственно питает место поврежде­ния. Так, например, при коротком замыкании на шинах III (рис. 16-8) должен отключиться выключатель В₈, а обмотки трансформатора I и II должны остаться в работе.

На трехобмоточных трансформаторах с односторонним питанием (например, от шин I) на обмотках II и III устанавливаются самостоятельные комплекты максимальной защиты, действующие на соответствующие выклю­чатели (рис. 16-8). На обмотке 7, питающей трансформатор, устанавливается третий комплект защиты, предназначенный для отключения трансформатора при к. з. в нем и резервирования защит и выключателей обмоток II и III . Выдержка времени t_I выбирается больше t ₂ и t₃.

На трехобмоточных трансформаторах, имеющих двустороннее и трехстороннее питание, максимальная токовая защита не может обеспечить селективности. Так, например, если со стороны обмоток 1 и 2 (рис. 16-9) подключены источники питания, то при к. з. на шинах II время действия t ₂ должно быть меньше t _1,  но тогда при к. з. на шинах / защита 2 окажется неселективной.

Для получения селективности защиту 2 необходимо выполнить направленной (рис. 16-9), так чтобы она действовала только при к. з., на шинах II с t ₂ < t ₁ . При к. з. на шинах I или III  защита 2 должна работать помимо реле направления мощности (как макси­мальная токовая защита) с выдержкой t₂ >t₁  и t ₃ (рис. 16-9).

Таким образом, на трансформаторах с двух- и трехсторонним питанием для обеспечения селективности необходимо применять направленные защиты.

Следует, однако, иметь в виду, что при наличии защиты шин и устройств резервирования отказа выключателей на присоедине­ниях, питающихся от шин (см. гл. 20), вероятность работы макси­мальных защит трансформатора очень мала. Поэтому на практике в целях упрощения защиты допускается применение простых токовых защит, особенно если на защищаемом трансформаторе имеются АПВ или АВР. Направленная защита устанавливается только на особо ответственных трансформаторах.

С целью упрощения защиты по «Правилам электротехнических установок» допускается не устанавливать защиты на одной из сторон трехобмоточного трансформатора, при этом выполняют защиту со стороны основного питания с двумя выдержками вре­мени; с меньшей из них эта защита действует на отключение выключателя, не имеющего защиты от сверхтоков.