8.4. 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 заземлена. 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 визначається за виразом (із допущенням, що трансформатор живиться від системи безмежної потужності)

(8.13)

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

Д ля трансформаторів потужністю 100 – 1000 кВА зі схемою з’єднання обмоток опір нульової послідовності трансформатора складає . Тому, для однофазного короткого замикання, струм на стороні високої напруги є суттєво меншим від струму трифазного к.з., який визначають як:

(8.14)

Співвідношення струмів однофазного та трифазного к.з. визначається як

(8.15)

На стороні високої напруги трансформатора струм к.з. розподіляється у фазах як показано на рис. 8.4. Струм в місці короткого замикання дорівнює сумі струмів прямої, оберненої та нульової послідовностей

.

(8.16)

Струми окремих послідовностей одинакові за величиною

.

(8.17)

Контур замикання струму нульової послідовності зі сторони високої напруги трансформатора відсутній. Тому фазні струми зі сторони високої напруги складаються лише зі складових струмів прямої та оберненої послідовностей. Зі сторони високої напруги трансформатора фазний струм в пошкодженій фазі складає , де – коефіцієнт трансформації силового трансформатора, а в непошкоджених фазах – .

Р ис. 8.4. Розподіл струмів однофазного к.з. в трансформаторі із з’єднанням обмоток

Для такого рівня фазних струмів зі сторони високої напруги трансформатора під час однофазного к.з. на стороні низької напруги, максимальний струмовий захист трансформатора (рис. 8.3) може бути нечутливим. Крім цього, такі струми можуть бути недостатніми для спрацювання розчеплювачів автоматів, встановлених на стороні низької напруги трансформатора, як це показано на рис. 8.1б. Це пояснюється тим, що кратність струму однофазного к.з. відносно номінального може бути меншою від струму самозапуску двигунів. Тому застосовують спеціальний захист від однофазних к.з. зі сторони низької напруги трансформатора.

Для організації захисту від однофазних к.з. в нульовому провіднику трансформатора встановлюється трансформатор струму ТА (рис. 8.5), до якого під’єднується вимірний орган захисту – струмове реле КА.

Рис. 8.5. Схема під’єднання вимірного органу захисту трансформатора від К⁽¹⁾ із сторони низької напруги

Струм спрацювання захисту від однофазних к.з. визначається як

(8.18)

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

Коефіцієнт 0,25 у виразі (8.18) обумовлений тим, що через нейтраль трансформатора протікає струм, менший від фазного номінального.

Чутливість захисту від однофазних к.з. перевіряється для режиму к.з. на стороні низької напруги трансформатора.

(8.19)

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

Д ля трансформаторів із з’єднанням обмоток струми на стороні високої напруги трансформатора в разі виникнення однофазного к.з. зі сторони низької напруги трансформатора є суттєво більшими, оскільки . Тому співвідношення між струмами однофазного та трифазного к.з., враховуючи (8.13) та (8.14), визначається як

(8.20)

Зі сторони високої напруги трансформатора розподіл струмів під час к.з. на стороні низької напруги трансформатора буде таким як зображено на рис. 8.6.

Р ис. 8.6. Струми в обмотках трансформатора

зі з’єднанням обмоток

На стороні високої напруги трансформатора складова струму нульової послідовності під час однофазного к.з. на стороні низької напруги 0,4 кВ буде замикатись в трикутнику і в лінійних вводах трансформатора будуть складові струму лише прямої та оберненої послідовностей.

Т ому для трансформаторів із з’єднанням обмоток максимальний струмовий захист, встановлений на стороні високої напруги трансформатора, буде чутливим як до міжфазних к.з., так і до однофазних к.з. на стороні низької напруги і додаткового захисту встановлювати не потрібно.

Питання для самоперевірки

1. Чому струм на стороні високої напруги трансформатора напругою 10/0,4 кВ з з’єднанням обмоток зірка/зірка під час однофазного к.з. є меншим від такого ж струму в трансформаторі з з’єднанням обмоток за схемою трикутник/зірка?

2. Який захист і яким чином встановлюється на трансфоматорі 10/0,4 кВ з з’єднанням обмоток зірка/зірка від однофазного к.з. на стороні низької напруги?

3. Чому в більшості випадків не встановлюється спеціального захисту від однофазних к.з. на трансфоматорі 10/0,4 кВ з з’єднанням обмоток трикутник/зірка від однофазного к.з. на стороні низької напруги?

4. Чому струм нульової послідовності під час однофазного к.з. на стороні 0,4 кВ трансформатора з з’єднанням обмоток зірка/зірка не трансформується на сторону високої напруги?