Б) Дифференциальная токовая отсечка
Дифференциальная токовая отсечка выполняется посредством простых токовых реле, действующих на отключение без выдержки времени. Схема защиты показана на рис. 16-29.
Основным условием правильной работы защиты является отстройка тока срабатывания реле защиты от бросков намагничивающих токов, возникающих при включении трансформатора, и токов небаланса при внешних к. з.
Для облегчения отстройки от мгновенного пика бросков намагничивающих токов на выходе защиты следует устанавливать промежуточное реле с временем действия 0,04—0,06 с. За это время величина намагничивающего тока успевает снизиться, что позволяет не отстраиваться от максимального броска намагничивающего тока.
Ток срабатывания для отстройки от токов намагничивания при наличии выходного промежуточного реле со временем действия 0,03—0,06 с принимается в пределах Iс.з = (3÷5) Iном.т Выбранный ток срабатывания должен проверяться непосредственным включением холостого трансформатора под напряжение.
Трансформаторы тока должны выбираться по кривым предельной кратности так, чтобы их полная погрешность не превышала 10%. При этих условиях отстройка от тока намагничивания одновременно обеспечивает отстройку и от токов небаланса при внешних к. з.
Из-за большой величины тока срабатывания защита недостаточно чувствительна к витковым замыканиям. Надежность действия защиты при повреждениях на выводах трансформатора с приемной стороны необходимо проверять по току к. з. Как обычно, чувствительность оценивается коэффициентом
|
|
|
Расчет коэффициентов трансформации трансформа торовтока и автотрансформаторов производится по § 16-5, б. Для выравнивания токов используются автотрансформаторы ВУ-25Б.
Достоинством защиты являются простота и быстродействие. Недостатком следует считать ограниченную чувствительность.
Дифференциальная отсечка обычно применяется на трансформаторах малой мощности в случаях, когда необходимо обеспечить быстрое и двустороннее селективное отключение их при междуфазных коротких замыканиях.
В) Дифференциальная защита с токовыми реле, включенными через быстронасыщающиеся трансформаторы
Схема и принцип действия. Применение быстронасыщающихся трансформаторов (БНТ) позволяет выполнить простую и быстродействующую дифференциальную защиту, надежно отстроенную от токов небаланса и бросков намагничивания. На рис. 16-30, а представлена схема дифференциальной защиты с реле типа РНТ-565. Как указывалось, БНТ плохо трансформирует апериодические токи (см. гл. 15). Переходные токи небаланса и броски намагничивающих токов силовых трансформаторов расположены асимметрично относительно оси времени и содержат вследствие этого значительную апериодическую составляющую, которая не трансформируется на вторичную сторону БНТ, а почти полностью идет на намагничивание его сердечника. В реле защиты попадает лишь переменная составляющая тока небаланса и броска намагничивающего тока силового трансформатора. Однако за счет насыщения сердечника БНТ, обусловленного подмагничивающим действием апериодического тока, трансформация переменной составляющей также ухудшается, что еще больше уменьшает ток в реле.
|
|
|
После затухания апериодической составляющей нормальные условия для трансформации периодического тока восстанавливаются. Подмагничивающее действие апериодического тока, появляющегося в первый момент к. з., приводит к замедлению защиты при повреждении в ее зоне. Из-за насыщения сердечника БНТ трансформация тока в реле уменьшается настолько, что ток Iр оказывается меньше Iс.р, и реле не действует до тех пор, пока не затухнет апериодическая составляющая тока. Продолжительность такого замедления невелика и составляет 0,03—0,1 с. Замедление действия является недостатком схемы с БНТ. На рис. 16-31, а приведена полученная из опытов осциллограмма тока намагничивания силового трансформатора Iнам, протекающего по первичной обмотке БНТ, и соответствующего ему тока Iр во вторичной обмотке БНТ, а на рис. 16-31, б — осциллограмма тока к. з. Iк и вызванного им тока небаланса Iнб и
|
|
|
тока I'p, протекающих по первичной и вторичной обмоткам БНТ.
Ток срабатывания защиты должен отстраиваться от переменной составляющей переходных токов намагничивания и небаланса. В результате этого чувствительность защиты с насыщающимися трансформаторами оказывается выше, чем токовой отсечки. Опыт эксплуатации показывает, что ток срабатывания можно выбирать в пределах (1 ÷ 2) Iном.т. При этом предполагается, что трансформаторы тока подобраны по кривым предельной кратности.
Выше отмечалось, что реле РНТ-565 совмещает в себе устройство для выравнивания вторичных токов защиты и БНТ, питающий реле. Схема, поясняющая его включение, показана на рис. 16-30.
Обмотки wди w2 образуют насыщающийся трансформатор; первая из них включается по дифференциальной схеме (на разность токов), а вторая — питает токовое реле Р (типа РТ-40). Уравнительные обмотки wу включаются в плечи защит и служат для уравнивания вторичных токов. В защитах двухобмоточных трансформаторов используется одна обмотка.
|
|
|
Число витков уравнивающей обмотки регулируется с помощью отпаек и подбирается так, чтобы при внешнем к. з. ток в реле, а следовательно, и в обмотке w 2 отсутствовал, т. е. Iр = I2 = 0. Для обеспечения этого условия намагничивающие силы уравнительной и дифференциальной обмоток должны уравновешиваться согласно выражению (16-16), или иначе говоря поток Фд = —Фу2.
Ток срабатывания защиты регулируется изменением числа витков обмотки wд. На магнитопроводе реле РНТ имеется короткозамкнутая обмотка w к . Она повышает отстройку реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов силового трансформатора особенно, когда эти токи не полностью сдвинуты относительно нулевой линии (рис. 16-30, г).
Подобные токи имеют значительную периодическую составляющую и относительно небольшую апериодическую, что понижает эффективность действия БНТ. Короткозамкнутая обмотка w к ограничивает периодический ток, возникающий во вторичной обмотке РНТ, но не изменяет подмагничивающее действие апериодической составляющей.
Ток Iд, поступающий в первичную обмотку РНТ wд (рис. 16-30, б), создает магнитодвижущую силу Fд= Iд wд, которая образует в среднем стержне магнитный поток Фд, замыкающийся по крайним стержням 2 и 3 магнитопро-вода.
В общем случае ток Iд состоит из переменной Iд,п и апериодической Iд.а. составляющих: Iд = Iд. п + Iд.а. Соответственно этому образуются две составляющие м. д. с. Fд..п и Fд.а и два магнитных потока Фд.п и Фд.а.
Переменный поток Фд.п замыкаясь по стержню 2, наводит в обмотке w2, питающей реле Р, э. д. с. Е2. Апериодический поток Фд.а, медленно изменяющийся во времени, не создает э. д. с. в w2 и полностью затрачивается на намагничивание магнитопровода.
При наличии короткозамкнутой обмотки (рис. 16-30, в) переменная составляющая потока Фд.п наводит в витках wk э. д . с. Е k и ток Iк. Последний создает м. д. с. Fк = Iкwk и F' k = 1к w'к.
Магнитодвижущая сила Fк действует навстречу Fд.п и почти полностью компенсирует ее. Результирующая м. д. с. F1 = Fд.п—Fk создает остаточный поток Фп « Фд.п (где Фд.п —магнитный поток при отсутствии короткозамкнутой обмотки). Магнитодвижущая сила F' k образует поток Ф' k, замыкающийся вместе с составляющей потока Фп по стержню 2.
Параметры короткозамкнутой обмотки подбираются так, чтобы суммарный магнитный поток в стержне 2 Ф2 = Фп2 + Ф'к2 был меньше потока Фд.п2. Здесь Фп2, Ф'к и Фд п2 —составляющие магнитных потоков Фп, Фк и Фд.п, замыкающиеся по стержню 2. Таким образом, короткозамкнутая обмотка уменьшает переменный магнитный поток, создаваемый периодическим током Iд.п , питающим обмотку wд.
На магнитодвижущую силу Fд.а, создаваемую апериодическим током Iда, короткозамкнутая обмотка wк не влияет, так как скорость изменения тока Iд. а очень мала и поэтому ток Iд.а не вызывает в ней э. д. с. Это означает, что поток Фд.а, создаваемый Fд.а = Iд.аwд, и его подмагничивающее действие практически не зависят от короткозамкнутой обмотки.
Короткозамкнутая обмотка уменьшает трансформацию периодической составляющей тока в реле и не влияет на величину и действие апериодической составляющей. Влияние обмотки wк равноценно уменьшению периодического тока в обмотке wд c Iд п до некоторой величины I'д п при сохранении неизменной Iд.а
Изменением сопротивления г меняются величины тока Iк и его фаза относительно первичного тока Iд.п. Это позволяет регулировать влияние коротко-замкнутой обмотки на работу реле.
Варианты схем включения обмоток реле РНТ (рис. 16-32). В дифференциальной защите двухобмоточных трансформаторов (или автотрансформаторов) для компенсации неравенства токов в плечах защиты достаточно использовать только одну уравнительную обмотку (например, wуII), включая ее в плечо с меньшим током (рис. 16-32, а).
Для повышения точности компенсации применяются схемы с включением уравнительной обмотки в каждое плечо защиты, при этом дифференциальная обмотка, как и в предыдущей схеме, включается на разность токов плеч (рис. 16-32, б) и, наконец, возможна схема с использованием только уравнительных обмоток wуI и wуII по рис. 16-32. в.
В схемах защиты трехобмоточных трансформаторов (рис. 16-32, г) используются дифференциальная и обе уравнительные обмотки. Последние включаются в плечи II и IIIс меньшими токами. Плечо I с большим током подсоединяется непосредственно к дифференциальной обмотке реле.
Выбор параметров защиты: коэффициентов трансформации трансформаторов тока, тока срабатывания защиты и витков дифференциальной и уравнительных обмоток (рис. 16-30, а) [Л.5, 6, 10].
1. Определяются коэффициенты трансформации трансформаторов тока первой и второй групп Т1 и Т II из условия, что трансформаторы тока должны длительно допускать протекание номинального тока защищаемого трансформатора (или автотрансформатора) и обеспечивать равенство токов в плечах защиты согласно (16-116) и (16-12).
В схемах защиты, в которых обе группы трансформаторов тока (первая и вторая) соединены в звезду, коэффициенты трансформации nт1 и nтII определяются по выражению
где IномI и IномII— номинальные токи силового трансформатора, отнесенные к напряжению той стороны, где установлены рассматриваемые трансформаторы тока.
Номинальные токи силовых трансформаторов находятся по их номинальной мощности SНом, а автотрансформаторов — по их проходной мощности Sпрох.
По расчетным значениям nт1 и nтII выбираются стандартные трансформаторы тока с тем же или ближайшим большим nт.
В дифференциальных защитах, у которых одна группа трансформаторов тока соединена в треугольник, а вторая — в звезду, коэффициент трансформации nтII второй группы выбирается по выражению (16-21).
Первая группа, соединенная по схеме треугольника, должна длительно выдерживать номинальный ток обмотки силового трапсформатора, соединенной в звезду (Iном1). Этому условию удовлетворяет трансформатор тока с коэффициентом трансформации nт1≥ IномI/5. Однако для обеспечения равенства токов в плечах защиты [по условию (16-12)] расчетный коэффициент nт1 принимается в 
раз большим по выражению
Плечо с большим током называется основным, в дальнейшем будем считать, что основным является плечо I (рис. 16-30, а).
Если токи I1в и 1 IIВ различаются больше чем на 5%, то предусматривается компенсация их различия с помощью уравнительных обмоток трансформатора в РНТ.
3. Выбирается ток срабатывания защиты. Он должен быть отстроен от броска намагничивающего тока защищаемого трансформатора или автотрансформатора и от максимального тока небаланса при внешнем к. з.
По первому условию
|
|
|
|
здесь kсх учитывает схему соединений трансформаторов тока на стороне, по которой протекает ток к. з. I к.з.
В соответствии с ПУЭ допускается k ч ≥ 2.
При недостаточной чувствительности из-за большого значения тока небаланса приходится применять более сложные реле с торможением.
Числовые примеры расчета уставок приведены в [Л. 6,22].
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 778; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!