Диференційний захист трансформатора (автотрансформатора) із використанням реле серії дзт–11

Диференційні реле з магнітним гальмуванням застосовують в схемах диференційних захистів потужних генераторів, трансформаторів, автотрансформаторів, блоків генератор-трансформатор, шин, ліній, коли чутливість диференційних захистів, виконаних з використанням реле серії РНТ, є недостатньою.

Реле з магнітним гальмуванням серії ДЗТ-11 складається з проміжного тристрижневого швидконасичуваного трансформатора (1 на рис. 8.15) та виконавчого органу – електромагнітного реле 2 типу РТ-40/0,2.

Рис. 8.15. Принципова схема реле серії ДЗТ-11

На магнітопроводі проміжного швидконасичуваного трансформатора розміщені обмотки:

 диференційна (робоча) , в якій протікає сума вторинних струмів трансформаторів струмів, що утворюють плечі диференційного захисту. Ця обмотка розміщена на середньому стрижні магнітопроводу;

 зрівноважувальні , що призначені для вирівнювання струмів в плечах диференційного захисту, зумовлених неможливістю точно вирівняти ці струми з допомогою стандартних трансформаторів струму. Ці обмотки розміщені на середньому стрижні магнітопроводу;

 гальмування , що призначена для насичення бокових стрижнів магнітопроводу проміжного швидконасичуваного трансформатора з метою забезпечення неспрацювання виконавчого органу (реле КА) під час зовнішніх к.з.. Ця обмотка складається з двох секцій, розміщених на крайніх стрижнях магнітопроводу;

 вторинні , що призначені для живлення виконавчого органу (реле КА) і розміщені на крайніх стрижнях магнітопроводу.

Секції вторинної обмотки , та обмотки гальмування , намотані і з’єднані між собою таким чином, щоб е.р.с., які індукуються потоками, створеними струмом секцій обмотки гальмування, взаємно компенсувались у вторинній обмотці.

Для такого взаємного ввімкнення секцій обмоток гальмування та вторинної обмотки (рис. 8.15) в обмотці реле КА буде протікати лише струм від диференційної та зрівноважувальних обмоток.

Обмотку гальмування вмикають до одного з плеч захисту і вона служить для підмагнічення бокових стрижнів магнітопроводу. Принцип магнітного гальмування полягає в наступному.

В режимі номінальних струмів в диференційній обмотці протікає невеликий струм небалансу, який зумовлений похибкою трансформаторів струму сторін захисту, неточністю вирівнювання струмів в плечах захисту, наявністю аперіодичної складової. В цьому режимі намагнічувальна сила обмотки гальмування є незначною, робоча точка ( на рис. 8.16) знаходиться на лінійній ділянці 1 характеристики намагнічування магнітопроводу проміжного швидконасичуваного трансформатора.

Рис. 8.16. Характеристики намагнечення магнетопроводу проміжного швидконасичуваного трансформатора

Е.р.с., що наводиться у вторинній обмотці реле від зміни індукції , є недостатньою для спрацювання виконавчого органу (реле КА).

Якщо к.з. виникає в зоні дії захисту, коли струм в обмотці гальмування невеликий, то у вторинній обмотці швидконасичуваного трансформатора від зміни індукції наводиться е.р.с., достатня для спрацювання реле КА.

Під час зовнішнього к.з. струм небалансу в робочій обмотці зростає. В обмотці гальмування струм зростає набагато більше, тому що в диференційній обмотці протікає геометрична сума струмів плеч захисту, які для зовнішнього к.з. мають приблизно одинакову фазу, а в обмотці гальмування протікає струм одного плеча захисту. Бокові стрижні магнітопроводу проміжного швидконасичуваного трансформатора насичуються, магнітний опір зростає і тому характеристика намагнічування проміжного трансформатора стає більш пологою (2 на рис. 8.16). В цьому режимі струм небалансу в диференційній обмотці та створювана ним намагнічувальна сила можуть бути більшими, ніж у попередньому випадку. Але виконавчий орган (реле КА) спрацьовувати не буде, оскільки е.р.с., індукована у вторинній обмотці від зміни індукції , за характеристикою 2 буде недостатньою для його спрацювання, чутливість реле загрубляється, робота його гальмується.

Таким чином, із збільшенням струму в обмотці гальмування для спрацювання реле необхідно мати більший струм в диференційній (робочій) обмотці.

За відсутності гальмування для відлагодженого реле намагнічувальна сила, необхідна для спрацювання виконавчого органу, складає =100 5 А. Регулювання параметру спрацювання реле здійснюють зміною моменту спіральної пружини реле та зміною опору R_Ш, що ввімкнений паралельно до котушки виконавчого органу (реле КА на рис. 8.15).

Залежність намагнічувальної сили, створеної струмом в диференційній обмотці від намагнічувальної сили, створеної струмом в обмотці гальмування називають характеристикою гальмування, яка для реле ДЗТ-11 наведена на рис. 8.17.

Верхня крива відповідає умові співпадання за фазою струмів в обмотках гальмування та диференційній . Для кута ефект гальмування послаблюється (нижня крива).

Для регулювання необхідного струму спрацювання диференційної обмотки, компенсації нерівномірностей намагнічувальних сил від струмів в плечах захисту, диференційна та зрівноважувальні обмотки виконані двома секціями з відводами. Розрахункове число витків виставляють штепсельними гвинтами. Цифри біля гнізд вказують кількість витків кожного з відгалужень обмотки. Розрахункову кількість витків обмотки гальмування виставляють також гвинтами. Для з’єднання необхідної кількості витків кожної обмотки використовують два гвинти.

Рис. 8.17. Характеристики гальмування реле серії ДЗТ-11

1– зона гарантованого спрацювання, 2–зона ненадійного спрацювання, 3–зона гарантованого гальмування

На рис. 8.18 наведено схему приєднання реле ДЗТ-11 для організації диференційного захисту автотрансформатора. Схема зображена для фази В. Для двох інших фаз схему під‘єднання реле ДЗТ-11 виконують так само.

Обмотку гальмування рекомендують під’єднувати до тієї сторони трансформатора, де струм від наскрізного короткого замикання є найбільшим. Для двообмоткового понижувального трансформатора з одностороннім живленням обмотку гальмування під’єднують із сторони низької напруги трансформатора. Для триобмоткового трансформатора (автотрансформатора) з живленням із сторони високої напруги обмотку гальмування під’єднують, як правило, до сторони середньої напруги, як показано на рис. 8.18.

Рис. 8.18. Схема приєднання реле ДЗТ-11 для захисту автотрансформатора

Розрахунок диференційного захисту на реле серії ДЗТ зводиться до визначення кількості витків дииференційної обмотки , витків зрівноважувальних обмоток та витків диференційної обмотки . Алгоритм розрахунку диференційного захисту на реле серії ДЗТ наведений в прикладі П8.2.

Приклад П8.2. Розрахувати диференційний захист трансформатора, виконаного на реле ДЗТ-11/5. Схема та параметри трансформатора наведені на рис. П8.2.1.

Рис. П8.2.1. Розрахунок диференційного захисту трансформатора

Визначаємо значення мінімального та максимального опорів трансформатора подібно як у прикладі П8.1 за формулою (П8.1.3)

Визначаємо струми трифазного к.з. в режимах максимального та мінімального струмів під час к.з. в точці . Розрахункова схема для обчислень струмів к.з. наведена на рис. П.8.2.2

Визначаємо струм спрацювання захисту з умови відлагодження від стрибка струму намагнічування

де ‑ коефіцієнт відлагодження, для реле серії ДЗТ-11 приймається значення 1,5; ‑ коефіцієнт вигідності, для трансформаторів його значення становить 1.

Визначати первинний струм спрацювання захисту з умови відлагодження від струму небалансу під час зовнішніх к.з. згідно (8.29) не потрібно. В реле реле ДЗТ-11 відлагодження захисту від струмів небалансу під час зовнішніх к.з. здійснюється конструктивно за допомогою обмотки гальмувння, яка для двообмоткового трансформатора з одностороннім живленням вмикається зі сторони навантаження. Таке увімкнення гальмівної обмотки не гальмує роботи реле під час пошкодження в зоні дії захисту.

Рис. П8.2.2. Розрахункова схема для обчислень струмів к.з.

Розраховуємо номінальні струми трансформатора та вибираємо трансформатори струму. Результати заносимо в табл. П8.2.1.

Таблиця П8.2.1