4. Виды повреждений и ненормальные режимы.

Трехфазные и двухфазные КЗ на стороне ВН. Короткие замыкания, называемые междуфазными, могут происходить между наружными выводами об­моток ВН или НН, расположенными на крышке бака (корпуса) трансформатора или между обмотками внутри бака, причем последние случаются сравни­тельно редко, особенно трехфазные КЗ внутри бака. Наиболее опасными для самого трансформатора и для электроприемников прилегающей электрической сети являются трехфазные КЗ па выводах обмотки ВН, поскольку они сопровождаются большими токами КЗ и могут вызывать глубокие понижения напряжения на зажимах других электроприемников. При этом у асинхронных электродвигателей снижается частота вращения и, если КЗ не будет быстро отключено, двигатели остановятся, что вызовет нарушение работы предприятия.

Однофазное замыкание на землю (на корпус) на стороне ВН. В сетях 10 кВ, так же как и 3; 6; 20 и 35 кВ, работающих в нашей стране с изолирован­ной или компенсированной нейтралью, токи при одно­фазном замыкании на землю не превышают несколь­ких ампер: например, для сетей 10 кВ они составляют 20 А .Специальная защита от этого вида повреж­дения на трансформаторах 10 кВ не предусматрива­ется, но на кабельной или кабельно-воздушной линии 10 кВ, по которой получают питание один или не­сколько трансформаторов, устанавливается защита (сигнализация) однофазных замыканий на землю

Витковые замыкания. Замыкания между витками одной фазы обмотки трансформатора, как правило, не сопровождаются большими токами, как это проис­ходит при междуфазных КЗ. При малой доле зам­кнувшихся витков (по отношению к общему числу витков обмотки) ток этого вида повреждения может быть значительно меньше номинального тока транс­форматора и это повреждение трудно обнаружить с помощью максимальных токовых защит, реагирующих на увеличение тока сверх номинального. Из сущест­вующих типовых защит трансформаторов только га­зовая защита масляных трансформаторов реагирует на витковые замыкания, так как они сопровождаются горением электрической дуги и местным нагревом, что вызывает разложение трансформаторного масла и изоляционных материалов и образование летучих га­зов. Газы вытесняют масло из бака трансформатора в расширитель и вызывают действие газового реле. В соответствии с ГОСТ 11677—85 все масля­ные трансформаторы мощностью 1 MB-А и более с расширителем должны быть снабжены газовым реле. Для внутрицеховых трансформаторов газовая защита обязательна при мощности трансформатора 630 кВ-А и более .

Междуфазные КЗ за трансформатором. Эти по­вреждения могут происходить на выводах обмотки НН трансформатора, на сборных шинах НН и на от­ходящих элементах питаемой сети НН. Наибольшее значение тока соответствует трехфазному КЗ, причем во всех трех фазах токи равны между собой, как на стороне НН, так и на стороне ВН .

Однофазные КЗ за трансформатором. Эти по­вреждения характерны для трансформаторов, у ко­торых обмотка НН соединена в звезду с выведенной нейтралью и эта нейтраль имеет глухое заземлениею Есть основания считать, что большинство коротких замыканий в сетях 0,4 кВ с глухо заземлен­ной нейтралью начинается с однофазного и, если быстро не отключить однофазное КЗ, оно переходит в более тяжелое — междуфазное КЗ, чаще всего в трехфазное, которое сопровождается большими тока­ми и которое должно отключаться максимальными токовыми защитами от междуфазных КЗ, менее чув­ствительными и менее быстродействующими, чем за­щиты нулевой последовательности от КЗ на землю на стороне НН Полезно знать и токораспределение, и значения токов на стороне ВН трансформатора при КЗ на землю на стороне НН. Векторные диа­граммы токов на стороне ВН зависят от схемы и группы соединения трансформатора и различны для трансформаторов Y/Y-0 и ∆/Y-11.

Сверхтоки при перегрузках. Перегрузкой назы­вается ненормальный режим работы трансформа­тора, при котором ток через трансформатор более чем на 5 % превышает номинальное паспортное значение тока при соответствующем ответвлении обмотки ВН. Различают перегрузки, вызванные неравномерностью графика нагрузки и аварийными ситуациями. Ава­рийные перегрузки допускаются в исключительных случаях, например при отключении одного из транс­форматоров двухтрансформаторной подстанции, когда в результате срабатывания устройства АВР к рабо­тающему трансформатору подключается дополнитель­ная нагрузка. Допустимые перегрузки указываются в соответствующих стандартах и директивных мате­риалах. В ГОСТ 14209—85 для масляных трансфор­маторов (М) классов напряжения до 110 кВ вклю­чительно при температуре охлаждающего воздуха от —20 °С и ниже и до +30 °С допускаются следующие аварийные перегрузки (без учета предшествующей нагрузки): от 2 до 1,9 номинального тока трансфор­матора в течение 30 мин и от 2 до 1,7 — в течение 1 ч; при +40°С— соответственно 1,7 и 1,4. Перегрузки длительностью 24 ч допускаются от 1,6 при —20°С и ниже и до 1,2 при +30 ⁼С и 1,1 номинального тока трансформатора при +40 °С. Для конкретных масля­ных трансформаторов серий ТМ и ТМВМ напряже­нием 6 и 10 кВ мощностью до 630 кВ-Л, установлен­ных в распределительных электрических сетях и питающих коммунально-бытовую нагрузку, производ­ственные, смешанные (производственные и комму­нально-бытовые) и другие виды нагрузок, допускают­ся перегрузки, указанные в табл. 1 в долях номи­нальной мощности трансформатора .Такие же перегрузки допускаются и по току. Трансформаторы масляные герметичной серии (ТМГ) рассчитаны на систематические перегрузки до 1,5 номинального тока. Для сухих трансформаторов, устанавливаемых в КТП, допускаются аварийные перегрузки на 30 % сверх номинального тока не более чем на 3 ч в сутки. Указанные возможные максимальные перегрузки не­обходимо учитывать при расчете параметров защиты для того, чтобы предотвратить излишние отключения трансформатора плавкими предохранителями или максимальной токовой защитой от токов КЗ во время его работы с допустимыми превышениями номинального тока.

Для выявления и предотвращения недопустимых перегрузок может выполняться специальная макси­мальная токовая защита от перегрузки, действующая на сигнал, на разгрузку (путем автоматического от­ключения части электроприемников) или на отключе­ние трансформатора.

К ненормальным режимам относят и сверхтоки, вызванные внешними КЗ, т. е. повреждениями в пи­таемой сети НН, которые по какой-либо причине своевременно не отключаются защитными устройства­ми поврежденных элементов НН. Сверхтоки, значе­ния которых могут в 10 и даже в 20 раз превос­ходить номинальный ток трансформатора, должны отключаться защитными устройствами трансформа­тора до того, как смогут оказать вредное термическое и динамическое воздействие на обмотки трансформа­тора. Для токовых защит трансформаторов 10 кВ время срабатывания, как правило, устанавливается от 0,4 до 2 с, что не превышает допустимых значе­ний длительности КЗ на зажимах трансформатора, указанных в стандарте. Правильно подобранные па­раметры плавких предохранителей типа ПКТ-10 за-водского исполнения также обеспечивают достаточно быстрое отключение трансформатора при внешних КЗ, обеспечивая его сохранность

Для масляных трансформаторов опасным ненор­мальным режимом является и понижение уровня масла в баке ниже допустимого, поскольку трансфор­маторное масло обеспечивает и охлаждение, и элек­трическую изоляцию обмоток трансформатора. При­чинами понижения уровня масла может быть резкое снижение температуры окружающего воздуха или течь в баке трансформатора. О понижении уровня масла сигнализирует реле газовой защиты .Понижение уровня масла можно обнаружить также по указателю уровня масла (маслоуказателю).

Для масляных трансформаторов герметичной се­рии (ТМГ, ТМВГ) опасным ненормальным режимом является повышение давления масла в баке, причи­ной которого может быть длительная перегрузка трансформатора токами свыше 1,5 его номинального значения. Для предотвращения разрушения бака у этих трансформаторов предусмотрена установка электроконтактногомановакуумметра, дающего команду на отключение трансформатора при повышении дав­ления масла в баке сверх допустимого.

.