M_Melnikov_Rel_zash_2008

По условию (6.14) отстройка от максимального первичного тока небаланса с учетом того, что для защиты с НТА коэффициент Кап = 1,0, а составляющая тока небаланса fвр в первом приближении не учитывается благодаря соответствующему выбору числа витков уравнительных обмоток НТА

Принимается большее из двух полученных значений Iс.з и производится предварительная проверка чувствительности в соответствии с выражением (2.1)

Таблица составлена исходя из следующего: на стороне звезды силового трансформатора ТА соединены в треугольник, а на стороне треугольника – в звезду, значения Ксх даны для трехрелейной схемы, для

двухрелейной – в скобках, K(схm)N – коэффициент схемы, определяется

видом повреждения m, схемой соединения ТА защиты на рассматриваемой стороне N и схемой обмоток защищаемого трансформатора.

Расчетным по чувствительности является двухфазное КЗ на стороне низшего напряжения в минимальном режиме работы питающей системы и при максимальном сопротивлении защищаемого трансформатора. Если условие (6.17) обеспечивается, то расчет параметров защиты продолжается. Он сводится к выбору схем соединения ТА и их КА,

102

определению числа витков дифференциальной Wдиф и уравнительных WурI и WурII обмоток, исходя из принятого значения тока срабатывания, магнитодвижущей силы срабатывания Fс.р и условия полного выравнивания, которое обеспечивается при

Худшим случаем относительно чувствительности является одностороннее питание при КЗ в зоне (I2I = 0). При этом для срабатывания реле (I2I = Iс.р ) необходимо

Iс.р (WурI + Wдиф) = Fс.р ,

отсюда

где Iс.р – ток, А, срабатывания реле, определяемый по Iс.з с учетом коэффициента схемы и относящийся к стороне с током I2I .

Из (6.18) находим

С помощью ответвлений от обмоток НТА подбираются витки дифференциальной и уравнительных обмоток так, чтобы обеспечива-

лись условия (6.14) и (6.20).

При определении Iс.р и числа витков НТА предварительно выбирают основные стороны защищаемого трансформатора. С учетом условий (6.19) и (6.20) можно записать

Изложенный порядок расчета после предварительного выбора тока срабатывания защиты и проверки чувствительности оформляется в виде табл. П.3.2 (см. прилож. П.3).

Кнад должен быть не менее 1,3. Если Кнад < 1,3, то необходимо принять для основной стороны новое число витков Wосн , меньше принимавшегося, и повторяется расчет. Для окончательного выбранного Iс.з определяется КчА. Он должен удовлетворять условию (6.17).

При недостаточности чувствительности защиты с реле НТА она выполняется посредством реле с торможением.

103

Дифференциальная токовая защита на основе реле с магнит-

ным торможением. Выпускаются реле с магнитным торможением типа ДЗТ [1, 10, 13, 21, 22]. На рис. 6.8, а приведена принципиальная схема защиты в однофазном исполнении с реле ДЗТ–11, имеющим одну тормозную обмотку. Выбирается сторона, к трансформаторам тока которой целесообразно присоединить тормозную обмотку, чтобы обеспечить минимальное торможение при КЗ в зоне защиты и максимальное торможение при внешних повреждениях. Рассматриваемый трансформатор имеет одностороннее питание, поэтому тормозную обмотку целесообразно присоединить к ТА питаемой стороны. Такое включение обеспечит торможение только при внешних КЗ. При двухстороннем питании иногда целесообразно тормозную обмотку разделить на две секции и включить каждую из них, соответственно, в первую и вторую цепи циркуляции защиты. Этим уменьшается тормозное действие при КЗ в защищаемой зоне. На двухобмоточных трансформаторах с расщепленной обмоткой тормозная обмотка включается на сумму токов трансформаторов тока, установленных в цепи каждой из расщепленных обмоток. Iс.з зависит от числа витков Wтрм и значения тока тормозной обмотки. При отсутствии торможения (Iтрм = 0) Iс.з = Iс.зmin .

Таблица 6.2

Расчет параметров дифференциальной защиты с РНТ–565

104

Ему соответствует минимальная МДС срабатывания Fср.min = 100 А витка (см. рис. 6.8, б). Таким образом, для отстройки защиты от бросков тока намагничивания и от максимальных значений установившегося

первичного тока небаланса Iнб.рсч.max1, при внешних КЗ необходимо соответствующим образом выбрать Iс.з.min и Wтрм . Отстройка от бросков

тока Iнмг, когда Iтрм = 0, достигается выбором тока Iс.з.min по условию

Iс.з > Котс Iнтр. При этом Котс= 1,5 (для реле ДЗТ–11). Далее расчет витков НТА реле Wосн и Wнеосн и тока Iнб.рсч.max1 выполняется, как и для реле РНТ, в соответствии с табл. 6.2. Примеры расчета дифференциальной защиты

трансформатора (без торможения) см. в приложении П 3.1 и в [13] с реле ДЗТ–11 и ДЗТ–21. Дополнением к расчету табл. 6.2 является выбор Wтрм, обеспечивающих отстройку от тока Iнб.рсч.max1 . Характеристики реле ДЗТ–11 представляют зависимостью Fраб = f(Fтрм), где Fраб = Iраб Wраб, а Fтрм = Iтрм Wтрм . Согласно рис. 6.8, б условие срабатывания при торможении описывается выражением Fс.р / Fтрм = tgα. При внешних КЗ несрабатывание защиты будет обеспечено, если удовлетворяется условие

При внешних КЗ Iраб.1 = Iнб.рсч.max1 , а первичный тормозной ток Iтрм1 равен результирующему току, проходящему по первичным обмоткам

ТА, к которым присоединена тормозная обмотка. Для двухобмоточного

которой присоединена тормозная обмотка, при этом учитываются принятое Wосн , если рассматриваемая сторона является основной, и принятое Wнеосн , если рассматриваемая сторона является неосновной; tgα – нижняя характеристика на рис. 6.8, б. Для реле ДЗТ–11 tgα = 0,75. Для трансформаторов с числом групп ТА больше двух, имеющих ИП с нескольких сторон (рис. 6.8, в), токи небаланса имеют, как правило, большие значения, чем для двухобмоточных трансформаторов. Обычно токи

Iнб.рсч при КЗ с разных сторон (точки К1, К2, К3) не одинаковы. Поэтому при использовании реле ДЗТ–11 его тормозная обмотка включается в

ту цепь защиты, в которой при внешних КЗ проходит наибольший Iнб.рсч.

106

При выборе тока Iс.з определяющими являются те же условия, по которым определяется ток Iс.з двухобмоточных трансформаторов. При этом для упрощения расчетов одна из обмоток защищаемого трансформатора, например, на стороне III, предполагается отключенной и расчет производится как для двухобмоточного трансформатора. Затем выполняется расчет, когда отключена обмотка на стороне П. При этом выбранные в предыдущем расчете параметры защиты должны оставаться

неизменными. Во всех случаях токи I1I , I1II и I1III определяются по соответствующим Uн и Sн.тр вне зависимости от мощности отдельных

его обмоток.

В некоторых случаях для повышения чувствительности дифференциальной защиты трансформаторов применяют реле ДЗТ–21 вместо ДЗТ–11. Также применяется дифференциальная токовая защита с тор-

107

можением в комплекте устройства ЯРЗ–2201 [1, 21, 22].

В [13] рассмотрен пример расчета дифференциальной токовой защиты понижающего двухобмоточного трансформатора 110/10 кВ мощностью 16 МВ А, имеющего РПН на стороне 110 кВ в пределах

± 10 %, выполненной на реле типа РНТ–565. Там же приведены примеры расчета дифференциальной токовой защиты трансформаторов и автотрансформаторов, выполненной на реле типа ДЗТ–11 и ДЗТ–21.

6.6. Дифференциальная токовая отсечка

Правила устройства электроустановок [17] допускают применение на трансформаторах мощностью до 25 МВ А дифференциальной защиты с обычными реле тока (например, типа РТ–40), отстроенными по току срабатывания от бросков тока намагничивания и переходных значений тока небаланса, если при этом обеспечивается требуемая чувствительность. Достоинством такой защиты, называемой дифференциальной отсечкой, является меньшая стоимость и меньшая сложность при наладке, чем у защит с реле серий РНТ и ДЗТ.

Ток срабатывания дифференциальной отсечки выбирается по условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформатора:

Большой ток срабатывания является главным недостатком дифференциальной отсечки и она применяется в тех случаях, когда ее Кч ≥ 2. Практически это возможно, если вторичные номинальные токи плеч защиты отличаются друг от друга на несколько процентов и если максимальный и минимальный токи КЗ трансформаторов близки по значению.

В приложении 6 и 7 приведены примеры расчета дифференциальной защиты трансформаторов с реле РНТ–565 и дифференциальной токовой отсечки с обычным реле тока.

Общая оценка дифференциальных защит трансформаторов.

Эти защиты обеспечивают быстрое и селективное отключение повреждений в зоне, охватываемой ТА. Рекомендуется применять дифференциальную защиту на одиночно работающих трансформаторах Sн.тр ≥ 6,3 МВ А и на трансформаторах мощностью Sн.тр ≥ 4 МВ А, работающих параллельно. Дифференциальная защита устанавливается также на трансформаторах мощностью Sн.тр = 1...4 МВ А в том случае, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени tс.з > 0,5 с; трансфор-

108

матор установлен в районе, подверженном землетрясениям.

При выборе схем дифференциальной защиты необходимо прежде всего рассмотреть возможность применения наиболее простой из дифференциальных защит – дифференциальной токовой отсечки. И в случае ее недостаточной чувствительности следует использовать реле РНТ. Защиты с реле, имеющих торможение, наиболее сложны, и их применение оправданно при невозможности отстройки защиты без торможения от установившихся значений тока Iнб.max1 при внешних КЗ.

Недостаток дифференциальной токовой защиты – ее отказы из-за недостаточной чувствительности при внутренних КЗ, например витковых, что обусловливает установку, наряду с дифференциальной, и газовую защиту трансформаторов.

6.7. Токовые защиты трансформатора от сверхтоков внешних коротких замыканий и перегрузок

На трансформаторах, наряду с защитами, действующими при повреждении в трансформаторе и его соединениях, предусматриваются резервные защиты для действия при внешних КЗ в случае отказа защит или выключателей смежных элементов. Одновременно они являются основными защитами шин и шинопроводов, на которые работает трансформатор, если на шинах и шинопроводах отсутствует собственная защита. В качестве защит от внешних КЗ применяются токовые защиты с выдержкой времени с включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. Эти защиты реагируют и на внутренние КЗ, поэтому могут использоваться как резервные или даже как основные защиты трансформаторов.

6.7.1. Токовая защита от сверхтоков внешних многофазных коротких замыканий

Рассмотренная выше максимальная токовая защита первой и третьей ступеней, действующих на отключение выключателей, предназначена, согласно [17], для защиты трансформаторов мощностью до 1 МВ А. На трансформаторах мощностью более 1 МВ А должна быть предусмотрена максимальная токовая защита с комбинированным пусковым органом напряжения или токовая защита обратной последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ.

109