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.пFk 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 nт1IномI/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 I 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.

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: 594; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!