2. Струмовий захист нульової послідовності від однофазних к.З. На землю на стороні низької напруги трансформатора

На понижувальних трансформаторах напругою 10/0,4 кВ та 6/0,4 кВ, нейтраль вторинної обмотки уземлена. Тому можливе однофазне к.з. на землю на стороні низької напруги трансформатора. Для таких пошкоджень величина струму к.з. суттєво залежить від з'єднань обмоток трансформатора. Струм однофазного к.з. на землю на стороні низької напруги визначають за виразом (при допущенні, що трансформатор живиться від системи безмежної потужності)

(11)

де x_1Т, x_2Т, x_0Т – реактанси прямої, оберненої, нульової послідовностей трансформатора, зведені до сторони високої напруги трансформатора; U – лінійна напруга на стороні високої напруги трансформатора.

Д ля трансформаторів потужністю 1001000 кВА зі схемою з'єднання об­моток опір нульової послідовності трансформатора становить x_0Т»(510)x_1T. Тому для однофазного короткого замикання струм на стороні високої напруги є суттєво меншим від струму трифазного к.з., який визначають як:

(12)

Співвідношення струмів однофазного та трифазного к.з.визначають як

(13)

На стороні високої напруги трансформатора струм однофазного к.з. розподіляється як показано на рис. 3. Струм в місці короткого замикання дорівнює сумі струмів прямої, оберненої та нульової послідовностей

.

(14)

Струми окремих послідовностей рівні між собою за величиною

.

(15)

Контур замикання струму нульової послідовності зі сторони високої напруги трансформатора відсутній. Тому фазні струми зі сторони високої напруги складаються лише зі струмів прямої та оберненої послідовностей.

Фазний струм у пошкодженій фазі складає , де – ко­ефіцієнт трансформації силового трансформатора, а в непошкодженій - .

Р ис. 3. Розподіл струмів однофазного КЗ в трансформаторі зі з’єднанням обмоток

До таких струмів у фазах зі сторони високої напруги трансформатора під час однофазного к.з. на стороні низької напруги максимальний струмовий захист трансформатора (рис. 2) може бути нечутливим. Крім цього, такі струми можуть бути недостатніми для спрацювання розчеплювачів автоматів, встановлених на стороні низької напруги трансформатора (кратність струму к.з. може бути меншою від кратності струму самозапуску двигунів). Тому застосовують спеціальний захист від однофазних к.з. зі сторони низької напруги трансформатора (рис. 4).

Для організації захисту від однофазних к.з. встановлють трансформатор струму ТА в нульовому провіднику трансформатора (рис. 4), до якого під’єднують вимірний орган захисту – струмове реле КА.

Струм спрацювання захисту від однофазних к.з. визначають як

(16)

де – коефіцієнт відлагодження, = 1,1-1,2; – коефіцієнт, який враховує допустиме перевантаження, = 1,4; – коефіцієнт повернення реле, величина якого залежить від типу реле; – номінальний струм трансформатора.

Коефіцієнт 0,25 у виразі зумовлений тим, що нейтраль трансформатора виконана провідником, розрахованим на протікання струму, що дорівнює 0,25 ^.

Чутливість цього захисту перевіряють для к.з. на стороні низької напруги трансформатора.

(17)

де - струм однофазного к.з. на шинах низької напруги трансформатора.

Рис. 4. Схема під'єднання вимірного органу захисту трансформатора від однофазних к.з. зі сторони низької напруги

Д ля трансформаторів зі зєднанням обмоток струми зі сторони високої напруги трансформатора під час однофазного к.з. зі сторони низької напруги трансформатора є суттєво більшими, оскільки . Тому співвідношення між струмами однофазного та трифазного к.з., враховуючи (11), (12) є наступним

(18)

Зі сторони високої напруги трансформатора розподіл струмів під час к.з. на стороні низької напруги буде таким як зображено на рис. 5.

Максимальний струмовий захист, встановлений на стороні високої напруги такого трансформатора буде чутливим до однофазних к.з. на стороні низької напруги і додаткового захисту від однофазного к.з. на стороні високої напруги встановлювати не потрібно.

Рис. 5. Струми в обмотках в трансформатора зі з’єднанням обмоток

Рис. 6. Схема вмикання під'єднання вимірних органів захистів трансформатора від однофазних к.з. на стороні низької напруги

Час спрацювання захисту від однофазних к.з. вибирають наступним чином. Якщо на елементах мережі 0,4 кВ є захист нульової послідовності без витримки часу (вимірний орган захисту КА1 на рис. 6), то витримку часу для

за­­хисту нульової послідовності на вводах 0,4 кВ, вимірним органом якого є ре­ле КА2 , вибирають порядку 0,3-0,4 с. Тоді для захисту, встановленого в нейтралі трансформатора (вимірний орган захисту реле КА3) час спрацювання вибирається на ступінь селективності вищим, що становить 0,6-0,7 с. Такі значення часу спрацювання рекомендують застосовувати в схемах захисту з

електронними реле. У випадку застосування електромеханічних реле час спрацювання, встановленого в нейтралі трансформатора вибирають більшим на 0,2 ¸ 0,3с.