6. Дифференциальные токовые защиты трансформаторов и особенности их выполнения.

1. Продольная дифференциальная защита.

Дифференциальная защита быстродействующая, реагирует на повреждения в обмотках и на выводах, но может иметь недостаточную чувствительность при витковых замыканиях и “пожаре” стали.

В нормальном режиме и при внешнем КЗ (К1):

I_p= I_2I – I_2II

Т.о. в защищаемой зоне проходит I_НБ. При КЗ в трансформаторе через реле будет проходить только I_2I.

2. Ток намагничивания силового трансформатора.

У силовых трансформаторов N_T= U_1I/ U_1II ≠ 1

- из схемы замещения

I_нам существует и в нормальном режиме работы трансформатора, в связи с этим, в обмотке реле появляется дополнительная составляющая тока небаланса, которая при нормальной работе незначительна. В первый момент включения трансформатора под напряжение происходит бросок I_нам. Он в 6-8 раз больше номинального тока трансформатора. Этот ток намагничивания, проходя через реле, может вызвать неправильную работу. Время полного затухания переходного тока намагничивания может достигать нескольких секунд, но по истечении времени 0,3-0,5 сек его максимальное мгновенное значение становиться меньше.

Отстройка от бросков тока намагничивания:

1) I_cз= к_отс∙I_{нб мах расч} к_отс= 0,3 – 4,5

2) I_сз= к_отс∙I_т.ном

Методы отстройки защиты от броска тока намагничивания:

• К_отс=4,5 – защита без всего

• К_отс=1,5 – дифференциальная защита на реле РНТ или включение через промежуточный насыщающийся ТТ

• К_отс=0,3 – специальное реле ЯРЭ (различие между формами кривых тока намагничивания и тока КЗ).

В любом случае отстройка должна производиться по формуле 2).

1. Схемы соединения обмоток трансформатора.

При соединении обмоток трансформатора “звезда/звезда с заземлённой нейтралью”, токи отличаются по абсолютному значению, и совпадают по фазе. В случае разного соединения обмоток трансформатора (звезда/треугольник), первичные токи сдвинуты по фазе. Для групп соединения 11, угол сдвига фаз = 30°. Поэтому при отстройке защиты в обмотке появляется в симметричном режиме ток небаланса:

I_нб = 2I_2Isin30°.

Для его устранения, обмотки трансформатора тока на стороне «звезда» переключают на «треугольник», а на стороне «треугольник» в «звезду».

I_ab=Ia – Ib I_AB2=I_A2 – I_B2 I_ab2=I_a2 – I_b2

I_bc=Ib – Ic I_BC2=I_B2 – I_C2 I_b2=I_b2 – I_c2

I_ca=Ic – Ia I_CA2=I_C2 – I_A2 I_ca2=I_c2 – I_a2

При внешнем КЗ на землю со стороны обмотки трансформатора соединенной в «звезду», токи нулевой последовательности замыкаются в трансформаторе тока, соединённого в «треугольник» и не поступают в реле. Соответственно дифференциальная защита работать не будет.

2. Коэффициенты трансформации трансформатора тока.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Номинальный ток трансформаторов с каждой стороны определяется по (1) и (2), вторичные токи, поступающие в цепи диф. защиты определяются по (3) и (4), они равны по 5 ампер. Из (5) и (6) определяются расчётные коэффициенты трансформатора тока. В связи с округлением в цепях циркуляции появляются дополнительные составляющие тока небаланса.

Если ∆f_выр > 5%, то принимаются спец меры.