Выбор уставок дифференциальной защиты



С учетом рассмотренных особенностей дифференциальной защиты трансформатора ток срабатывания определяется большим из двух условий:

а) отстройки от возникающего при скачкообразном возрастании напряжения на трансформаторе броска намагничивающего тока, который оценивается кратностью относительно номинального тока;

б) отстройки от расчетного тока небаланса, определяемого при токах внешнего КЗ или качаний.

Следует отметить, что эти два расчетных условия наблюдаются в разных режимах. Максимальные значения по условию а) соответствуют скачкообразным возрастаниям напряжений при включении на холостой ход и перенапряжениях, в момент отключения внешних КЗ, а максимальные значения по условию б) – в переходном режиме внешнего КЗ. Рассмотрим расчетные характеристики этих двух условий:

1. Ток намагничивания трансформатора достигает 5-6 величины номинального тока трансформатора. В схеме дифференциальной защиты он не компенсируется, и дифзащита должна отстраиваться от него для исключения ложной работы при включении трансформатора. Отстройка производится по ранее приведенной формуле:

Коэффициент надежности kн определяется в основном типом примененного реле и наличием в нем специальных мер отстройки от броска тока намагничивания.

2. Ток небаланса в схеме дифференциальной защиты. Токи небаланса в схеме дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов имеют место из-за погрешностей ТТ, из-за изменения коэффициента трансформации защищаемого трансформатора (при регулировании напряжения), из-за неточного выравнивания вторичных токов.

Для отстройки дифференциальной защиты от тока небаланса при сквозном КЗ ее ток срабатывания должен удовлетворять условию:

 , где:

kн – коэффициент надежности отстройки, принимаемый равным 1,3.

- расчетный ток небаланса. Он складывается из нескольких составляющих:

 

2а) Расчетный ток небаланса, определяемый погрешностями ТТ, вычисляется по формуле:

 , где:

kа – коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при КЗ, которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе КЗ; принимается kа = 1 для реле, имеющих быстронасыщающиеся трансформаторы с короткозамкнутыми обмотками или другие средства отстройки от переходных процессов при КЗ, и kа = 2 для реле без таких средств. Для микропроцессорных защит также можно принять kа = 1;

kодн – коэффициент однотипности условий работы ТТ, принимаемый равным 0,5 в тех случаях, когда ТТ обтекаются близкими по величине значений токами, и равным 1 в остальных случаях, для дифзащиты трансформаторов kодн принимается равным 1 ;

f = 0,1 – погрешность ТТ, удовлетворяющих 10 %-ной кратности;

 – наибольший ток при сквозном КЗ.

2б) Вторая составляющая тока небаланса определяется изменением коэффициента трансформации защищаемого трансформатора при регулировании напряжения, вычисляется по формулам:

− при регулировании на одной стороне трансформатора:

 

− при регулировании c двух сторон трансформатора:

 , где:

∆N – половина регулировочного диапазона, для которого производится выравнивание вторичных токов (например, при половине регулировочного диапазона N = ±10%, ∆N = 0,1). 

2в) Третья составляющая расчетного тока небаланса определяется неточностью выравнивания вторичных токов вычисляется (для двухобмоточного) трансформатора по формуле:

 , где:

– расчетное число витков выравнивающих обмоток трансформаторов реле для неосновной стороны (стороны с меньшим вторичным током);

 – принятое число витков обмоток;

 – наибольший ток КЗ соответствующих сторон.

Суммарный расчетный ток небаланса состоит из этих трех составляющих:

 

Обычно при расчете дифференциальной защиты трансформаторов вначале определяется ток небаланса как сумма первых двух составляющих:

Затем после выбора тока срабатывания и определения расчетных чисел витков определяется дополнительно суммарный ток небаланса и производится уточнение ранее выбранного тока срабатывания.

 

Некоторые схемы дифзащиты

Дифференциальная отсечка.

В схеме дифотсечки (рис. 5.6) отсутствуют какие либо специальные средства для отстройки от броска тока намагничивания и выравнивания вторичных токов.

Рис. 5.6. Дифференциальная токовая отсечка.

 

Ток срабатывания дифференциальной отсечки определяют условием отстройки от броска намагничивающего тока, принимая kн = 3 ÷ 4 для электромеханических реле. Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут превышать ток срабатывания дифференциальной отсечки, выбранный с указанным коэффициентом надежности отстройки. Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки. Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле KL, которое имеет время срабатывания 0,07–0,08 с. Для измерения тока используется обычное токовое реле. При правильном подборе трансформатора тока и такой уставке удается отстроиться и от тока небаланса без выравнивания токов плеч – второе условие выбора уставок, что и дает возможность использовать для дифотсечки простое токовое реле.

В сложных устройствах дифзащиты, например ДЗТ-21 и микропроцессорных защитах, имеется дополнительный элемент, именуемый отсечкой. Этот элемент не имеет дополнительной задержки и специальных средств отстройки от броска тока намагничивания. Поэтому он должен отстраиваться от бросков тока намагничивания с большим коэффициентом равным 6-8 Iном. Зато такая отсечка, не имеющая никаких задержек по сравнению с основной, более чувствительной дифзащитой, обеспечивает очень быстрое отключение большого тока короткого замыкания.

Дифференциальная защита с быстронасыщающимися трансформаторами (БНТ) (реле РНТ-562, 565)

Рис. 5.7. ДЗТ с быстронасыщающимися трансформаторами.

 

Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 (рис. 5.7) является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или КЗ ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать числа витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов ТТ и установить необходимый ток срабатывания. При броске тока намагничивания БНТ насыщается постоянной составляющей тока намагничивания и ухудшает трансформацию переменной составляющей в реле. За счет применения БНТ, можно выполнить уставку по условию отстройки от броска тока намагничивания, равной 1÷1,3 номинального тока трансформатора.

Использование торможения

Условие отстройки от броска тока намагничивания обычно не является определяющим условием выбора уставок дифзащиты. Обычно таким условием является отстройка от тока небаланса. Для трансформаторов с РПН и многообмоточных трансформаторов токи небаланса в установившемся режиме КЗ имеют значительную величину. Действительно, если предположить погрешность ТТ равной 10%, а диапазон регулирования напряжения 16% и кратность тока КЗ за трансформатором равной 10 Iном, то уставка защиты по условию отстройки от небаланса составит:

 

Таким образом, учет токов небаланса является определяющим для выбора уставок дифзащиты. Защита трансформатора на реле с БНТ становится очень грубой и для многих режимов недостаточно чувствительной. Значительно улучшает чувствительность применение так называемого процентного торможения.

При применении такого торможения ток срабатывания дифзащиты увеличивается с ростом сквозного тока короткого замыкания, что позволяет понизить уставку по току срабатывания, и защита во всех режимах остается чувствительной к КЗ. Уставка защиты для данного режима определяется по формуле:

 , где:

 – коэффициент торможения принимается равным:

, где:

 – принимается равным 1,3;

I’ нб.расч; I’1 нб.расч; I’ 2нб.расч; I’3 нб.расч – полный ток небаланса и его составляющие в относительных единицах.

Для вышеприведенного случая коэффициент торможения можно принять равным:

.

Следует учитывать, что тормозная обмотка включается не на дифференциальный ток, а на ток сторон НН или (и) СН. Если включить ее на сторону НН (СН) при питании со стороны ВН, то при коротком замыкании в трансформаторе, тормозной ток в дифзащите отсутствует и защита не загрубляется. При сквозном КЗ на стороне НН (СН), дифзащита автоматически загрубляется с ростом тормозного тока, и уставка отстается отстроенной от небаланса при любом токе короткого замыкания.

Дифференциальное реле с торможением типа ДЗТ-11 ЧЭАЗ

У этого реле на БНТ кроме рабочей и двух уравнительных обмоток, аналогичных тем, что имеются у реле типа РНТ, выполнена одна дополнительная тормозная обмотка. На рис. 5.8.а тормозная обмотка включена на ТТ стороны ВН, а обычно включается на ТТ стороны НН (или сумму токов НН и СН).

 


Рис. 5.8. ДЗТ с торможением.

 

Тормозная обмотка Т, включенная в плечо стороны ВН дифференциальной защиты, по которой проходит ток сквозного КЗ и подмагничивает сердечник БНТ, что приводит к ухудшению трансформации, а значит к увеличению тока срабатывания реле. Зависимость тока срабатывания реле ДЗТ от тока, проходящего в тормозной обмотке, показана на рис. 5.8.б. Эта зависимость, называемая тормозной характеристикой, показывает, что при увеличении тока сквозного КЗ, ток срабатывания также возрастает, что обеспечивает отстройку от увеличивающегося тока небаланса.

 

 

ТЕМА 5.3. Газовая защита.

 

Газовая защита (ГЗ) – это защита от внутренних повреждений трансформатора, сопровождающихся выделением газа, понижением уровня масла в газовом реле, или интенсивным движением потока масла из бака трансформатора в расширитель. Для правильной работы ГЗ корпус трансформатора устанавливается с наклоном 1,5-2% в сторону расширителя. Газовое реле устанавливается в рассечку трубопровода от корпуса трансформатора к расширителю. Газовая защита абсолютно селективна и не реагирует на повреждения вне бака трансформатора.

Газовая защита выполняется двухступенчатой:

Первая ступень ГЗ срабатывает при незначительном выделении газа, или понижении уровня масла в газовом реле, и с выдержкой времени действует на сигнал.

Вторая ступень ГЗ срабатывает при значительном выделении газа, понижении уровня масла в газовом реле, или при интенсивном движении потока масла из бака трансформатора в расширитель, и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени.

Образующиеся при местном перегреве или при дуговом замыкании внутри бака трансформатора газы выталкивают масло из трубопровода и газового реле, а затем прорываются в расширитель, заполняя по пути газовое реле. При незначительном выделении газа, он через трубу заполняет верхнюю часть газового реле, а излишек проходит в расширитель. Таким образом, в газовом реле скапливается газ, который можно выпустить через кран, или набрать в специальную емкость и направить на анализ. Внутри объема, где скапливается газ, находится поплавок 1 (рис. 5.9), который при появлении газа опускается и замыкает контакты, действующие на сигнал (сигнальный элемент газового реле). При срабатывании сигнализации, необходимо отключить трансформатор, взять пробы газа; состав газа, затем анализируется. Для отбора пробы газа реле оснащено специальным краном, а для наблюдения за количеством газа имеется специальное окно с делениями. Простейшим способом анализа является проверка газа на горючесть и цвет. Горючие газы образуются в масле под действием электрической дуги и свидетельствуют о ее появлении внутри бака трансформатора. Окрашивание газа происходит при горении твердой изоляции внутри трансформатора. Химический анализ дает более точные сведения о характере повреждения. Следует иметь в виду, что в газовом реле может оказаться и воздух, который был растворен в масле и начал выделяться после его нагрева.

Второй элемент (поплавок) газового реле 3 (рис. 5.9) расположен внутри реле прямо на пути потока масла из трубы в расширитель, он может опуститься под давлением масла при его выбросе или при заполнении реле газом. Для четкой работы при выбросе масла в современных реле поплавок дополнительно соединяется со специальной заслонкой 2 (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Устройство газового реле.

 

Сверху на корпусе реле находятся кран для отбора проб газа и выпуска воздуха, и под защитным колпачком, - кнопка опробования исправности газового реле. Нажатие кнопки на ½ хода вызывает срабатывание сигнального контакта реле. Нажатие кнопки опробования до упора вызывает срабатывание отключающего контакта газового реле. Возврат реле происходит автоматически после освобождении кнопки опробования.

Выброс масла или выделение сразу большого объема газа происходит при серьезном повреждении внутри бака, поэтому вторая ступень ГЗ действует на отключение без выдержки времени. Отключающий элемент срабатывает также при отсутствии масла в газовом реле. Нормально это происходит при течи из бака, когда масло целиком ушло из расширителя и газового реле.

Новый трансформатор должен включаться с введенным на отключение сигнальным поплавком газовой защиты, который может сработать и при начинающемся повреждении трансформатора, до короткого замыкания в нем.

При включении нового трансформатора по мере его нагрева происходит выделение воздуха, растворенного в масле. Он заполняет газовое реле и его необходимо время от времени выпускать. Выводить действие отключающего элемента на отключение до прекращения выделения воздуха не разрешается. Струйный элемент газовой защиты имеет уставку срабатывания по скорости масла (диаметр отверстия в заслонке).

Величина уставки определяется по заводской инструкции и может корректироваться в зави-симости от состояния трансформатора. Дело в том, что бросок масла происходит не только при повреждении внутри трансформатора, но и при внешних коротких замыканиях.

При КЗ динамическим воздействием тока обмотки трансформатора сжимаются и посылают толчком масло в расширитель. Сжатию препятствуют клинья которые раскрепляют обмотку. Однако со временем клинья усыхают и деформируются, а витки обмотки получают возможность некоторого перемещения. При этом бросок масла становится сильнее и скорость потока масла увеличивается. В какой то степени срабатывания газовой защиты можно избежать путем загрубления уставки по скорости масла, если срабатывание газовой защиты происходит при толчке масла. Но лучше выполнить капитальный ремонт трансформатора с укреплением обмоток.


Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 73;