16. Дифференциальная защита трансформаторов. Принцип действия. Область применения.

В соответствии с ПУЭ для защиты от повреждений на выходах трансформаторов, а также от внутренних повреждений дифференциальная защита должна устанавливаться на трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше. Допускается предусматривать продольную дифференциальную защиту на трансформаторах мощностью 4000 кВА, при параллельной ра­боте трансформаторов, в целях селективного отключения поврежденного трансформатора, а также на трансформаторах собственных нужд и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и более, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности или максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с или отсутствует газовая защи­та. Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемого объ­екта. Для осуществления дифференциальной защиты трансформатора со стороны выводов обмоток устанавливаются трансформаторы тока, вторич­ные обмотки которых соединяются так, чтобы при нормальном режиме работы и повреждениях вне трансформатора (точка К1, рис. 23.1а) в реле протекала разность вторичных токов: Ip=I₁-I₂-I_HБ, где I₁, 1₂ - вторичные токи трансформаторов тока, установленных на сто­роне высшего и низшего напряжения силового трансформатора.

Эта разность токов но­сит название тока небаланса (Iнб)- Для того, чтобы защита ложно не срабатывала при за­мыкании вне трансформатора, ток срабатывания реле прини­мается больше тока небаланса, т.е. I_Ср>Iнб. Токи срабатывания дифференциальной защиты трансформатора под-считываются из двух условий:

1. Ток срабатывания должен быть больше тока небаланса при нормальном режиме работы трансформатора и при внешних КЗ: 1сз = К_и (1_1НБ + 1_2НБ + I_ШК).

2. Ток срабатывания защиты должен быть отстроен от "броска" на­магничивающего тока, возникающего при включении трансформатора на холостой ход. При этом начальный "бросок" намагничивающего тока пре­вышает в сотни раз амплитуду намагничивающего тока при холостом ходе и в 3-10 раз амплитуду номинального тока трансформатора.

Для того, чтобы исключить срабатывание защиты на "бросок" на­магничивающего тока, токовое реле включается через насыщающийся трансформатор тока (НТТ). НТТ плохо трансформирует апериодическую составляющую и поэтому на время переходного процесса дифференциаль­ная защита загрубляется. Реле с улучшенной отстройкой от апериодической составляющей PJIT-565 применяется по следующей причине. При большой загрузке трансформаторы тока дифференциальной защиты насыщаются и частично поглощают апериодическую составляющую.

Реле с магнитным тор­можением серии ДЗТ. В ряде случаев ток небаланса при внешних КЗ может достигать больших значений, вызывая срабатывание реле. Это может быть при неполном выравни­вании тока небаланса из-за не­возможности установки на реле расчетного числа витков, раз­личной токовой погрешности трансформаторов тока разных плеч защиты и при регулирования.

18. Газовая защита трансформаторов и принцип ее действия, область применения.

Газовая защита получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений транс­форматоров. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождаются электрической дугой или нагревом деталей, что приводит к разложению масла и изоляционных мате­риалов и образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель 2, который является самой высо­кой частью трансформатора и имеет сообщение с атмосферой. При интенсивном газообра­зовании, имеющем место при значительных повреждениях, бурно расширяющиеся газы создают сильное давление, под влиянием которого масло в ко­жухе трансформатора приходит в движение, перемещаясь в сто­рону расширителя. Таким образом, образование газов в кожухе трансформатора и движение масла в сторону расширителя могут служить призна­ком повреждения внутри трансформатора. Эти признаки исполь­зуются для выполнения специальной защиты при помощи газовых реле, реагирующих на появление газа и движение масла. Газовое реле 1 устанавливается в трубе, соединяющей кожух трансформа­тора с расширителем так, чтобы через него проходили газ и поток масла, устремляющиеся в расширитель при повреждениях в транс­форматоре. Конструкции газовых реле имеют три разно­видности, различающиеся принципом исполнения реагирующих элементов. Первоначально применялись реле с реагирующим эле­ментом в виде поплавка, затем появились реле, у которых реа­гирующим элементом служит лопасть, в последнее время при­меняются реле с реагирующим элементом, имеющим вид чашки. При небольших повреждениях образование газа происходит медленно, и он небольшими пузырьками подни­мается к расширителю трансформатора. Проходя через реле, пузырьки газа заполняют верхнюю часть его кожуха, вытесняя оттуда масло. По мере понижения уровня масла верхний контакт опускается и через некоторое время, зависящее от интенсивности газообразования, поплавок достигает такого положения, при ко­тором его контакт замыкается. Если повреждение трансформатора зна­чительное, то под влиянием давления, создаваемого бурно образующимися газами, масло приходит в движение, сообщая толчок нижнему поплавку. Под его воздействием поплавок мгно­венно замыкает свои контакты, посылая импульс на отключение. Движение масла может носить толчкообразный характер, поэтому контакты нижнего поплавка замыкаются кратковременно. Чтобы обеспечить продолжительность импульса, достаточную для отклю­чения выключателя, применяется особая схема, обеспечивающая самоудержание выходного промежуточного реле П₁ на время, достаточное для отключения выключателей. Из рассмотренного принципа действия газового реле следует, что оно способно различать степень повреждения в трансформа­торе. При малых повреждениях оно дает сигнал, при боль­ших — производит отключение. Сигнализация о небольших по­вреждениях вместо отключения позволяет дежурному персоналу перевести нагрузку на другой источник питания и отключить после этого трансформатор без ущерба для потребителей.

Газовая защита реагирует также на понижение уровня масла в трансформаторе.