7.4. Газовая защита трансформатора

Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов (автотрансформаторов) от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения, как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточного значения тока при этом виде повреждения.

Газовая защита от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла должна быть предусмотрена для трансформаторов мощностью 6,3 МВ·А и более. Газовую защиту можно устанавливать также на трансформаторах мощностью 1-4 МВА, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки, и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более. Устанавливается в трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с маслорасширителем. При возникновении внутри бака электрической дуги вокруг нее начинается бурное газовыделение, давление в баке повышается, и поток масла устремляется в маслорасширитель.

Реле имеет 2 элемента, работающих независимо друг от друга (замыкающие контакты), верхний из которых действует на сигнал, нижний – на отключение. Время срабатывания защиты:

t_СЗ = 0,05…0,5 с.;

t_СЗ = 0,1 с. (при превышении уставки в 1,5 раза);

t_СЗ = 0,2 с. (при превышении в 1,25 раза уставки по скорости срабатывания).

Скорость срабатывания может устанавливаться.

Защищает от:

• «пожара в стали» (вибрация шпильки);

• межвитковых замыканий.

7.5. Токовая отсечка

Токовая отсечка без выдержки времени, устанавливаемая со стороны питания и охватывающая часть обмотки трансформатора. Применяется при мощности трансформатора менее 6,3 МВА для одиночной работы и при мощности менее 4 МВА при параллельной работе с целью селективного отключения поврежденного трансформатора.

В случае если обеспечивается достаточная чувствительность защиты, действует на отключение всех выключателей. Структурная схема приведена на рис.6.1.

Исполнение – трехфазное при заземленной нейтрали, двухфазное при незаземленной нейтрали.

Уставка защит отстраивается от двух режимов. От максимального тока короткого замыкания на низкой стороне приведенного к стороне ВН и от броска тока намагничивания:

где K_З1 – коэффициент запаса, принимается K_З1=1,2…2;

– ток КЗ при повреждении за трансформатором, приведенный к первичной обмотке;

K_З2– коэффициент запаса для отстройки от броска тока намагничивания, принимается:

I_N – номинальный ток трансформатора.

Коэффициент чувствительности определяется для металлического КЗ, исходя из наиболее неблагоприятных видов повреждения.

Коэффициент чувствительности:

где - ток КЗ в месте установки защиты.

7.6. Максимальная токовая защита

Защита трансформаторов и автотрансформаторов от сверхтоков является резервной, предназначенной для отключения их от источников питания как при повреждениях самих трансформаторов (автотрансформаторов) и отказе основных защит, так и при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин (дифференциальной или логической) защита трансформаторов (автотрансформаторов) осуществляет также защиту этих шин. В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ используются:

• максимальная токовая защита;

• максимальная токовая защита с пуском по напряжению;

• максимальная токовая защита с комбинированным пуском;

• максимальная направленная защита обратной последовательности.

Для защиты от сверхтоков при однофазных КЗ используются:

• максимальная токовая защита;

• максимальная направленная защита нулевой последовательности.

Защита от сверхтоков при междуфазных КЗ устанавливается со стороны источника питания, а при нескольких источниках питания — со стороны главных источников. Защита от сверхтоков при однофазных КЗ устанавливается со стороны обмоток, соединенных в звезду с заземленной нулевой точкой. На трехобмоточном трансформаторе при отсутствии питания со стороны обмотки среднего напряжения устанавливаются два комплекта защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ: один со стороны среднего напряжения с действием на выключатель обмотки этого напряжения и второй, со стороны шин питания, с двумя выдержками времени. С одной выдержкой времени защита действует на отключение выключателя со стороны обмотки НН, а с другой (большей) — на отключение всех выключателей трансформатора.

Кроме того, со стороны обмотки ВН устанавливается максимальная токовая защита нулевой последовательности для защиты от однофазных замыканий.

Максимальная токовая защита резервирует токовую отсечку, перекрывает ее мертвую зону.

Уставка срабатывания по условию отстройки от максимального тока нагрузки.

а) один работающий трансформатор:

где – максимальный рабочий ток в нормальном режиме работы;

К_сз1 – коэффициент отстройки от самозапуска асинхронных двигателей.

где - коэффициент надежности, ;

- коэффициент возврата, .

б) параллельная работа 2-х трансформаторов:

в) с учетом АВР на секции:

Коэффициент чувствительности:

где , К_CХ – коэффициенты схемы трансформаторов тока для двухфазного и трехфазного короткого замыкания;

– минимальный ток короткого замыкания на стороне НН или СН, приведенный к стороне установки защиты;

– ток срабатывания защиты.

Для повышения чувствительности максимальная токовая защита может дополняться пуском от реле напряжения обратной последовательности (при несимметричных КЗ) и от реле минимального напряжения (при симметричных КЗ). Схема защиты для этого случая показана на рис. 11.6. При несимметричном КЗ на выходе фильтра KVZ1 появляется напряжение, пропорциональное напряжению обратной последовательности, реле максимального напряжения фильтра KVZ1 срабатывает и обесточивает реле минимального напряжения KV1. Если при этом для реле KA , то защита срабатывает. Ток срабатывания защиты при этом выбирается по условию отстройки от номинального тока, а не от тока самозапуска электродвигателей, питаемых от защищаемого трансформатора (т.е. принимается К_сз1 = 1), что и обусловливает повышение чувствительности защиты.

Напряжение срабатывания реле фильтра KVZ1 отстраивается от напряжения небаланса на выходе фильтра KVZ1 в рабочем режиме:

где — коэффициент отстройки реле;

- коэффициент возврата реле;

— номинальное напряжение ТН;

- коэффициент трансформации ТН.

Напряжение срабатывания KV1 отстраивается от минимального значения напряжения в месте установки ТН с учетом самозапуска электродвигателей:

Коэффициент чувствительности защиты по напряжению должен быть не ниже , причем , при симметричном КЗ можно определять не по напряжению срабатывания минимального реле KV1, а по напряжению его возврата, так как симметричное КЗ в начальный момент времени является несимметричным, а следовательно, KV1 срабатывает в результате срабатывания реле фильтра KVZ1. Такое взаимодействие реле повышает чувствительность защиты по напряжению при симметричных КЗ.