Лекция 7. ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

План

7.1Виды защит трансформаторов от повреждений

7.2Перегрузка

7.3Повышение напряжения

7.4Дифференциальная защита

7.5Газовая защита

7.1 Виды защит трансформаторов от повреждений

Наиболее часто встречающиеся повреждения – КЗ на выводах и витковые замыкания. Многофазные КЗ происходят реже. В трехфазных трансформаторах они маловероятны вследствие большой прочности междуфазной изоляции; в трансформаторных группах, составленных из трех однофазных трансформаторов, замыкания между фазами практически невозможны.

При витковых замыканиях токи, как правило, небольшие, поэтому защиты трансформаторов, предназначенные для действия при витковых замыканиях, а также при замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с изолированной нейтралью, должны обладать высокой чувствительностью.

Для ограничения разрушений защита трансформаторов должна действовать быстро. Повреждения, сопровождаемые большим током должны отключаться без выдержки времени (время действия защиты составляет 0,05÷0,1 с.).

1.Дифференциальная – мгновенная защита обмоток, вводов и ошиновок трансформатора.

2.Токовая отсечка – защита ошиновки, вводов и части обмотки со стороны высокого напряжения.

3.Газовая – защита от повреждений внутри бака, сопровождающихся выделением газа, а также при понижении уровня масла.

4.Защита от замыканий на корпус.

44

К ненормальным режимам трансформаторов относят появление в их обмотках сверх токов при внешних КЗ, качаниях и перегрузках и повышение напряжения.

При КЗ на шинах или отходящей от шин линии через трансформатор протекает ток КЗ, существенно превышающий ток нормального режима. При длительном протекании сверх тока обмотки трансформатора недопустимо нагреваются.

Для защиты трансформатора в этом случае используется максимальные токовые защиты (обычная, или с блокировкой минимального напряжения), направленная защита, токовая защита нулевой последовательности.

7.2 Перегрузка

Перегрузку трансформатора порядка 1,5÷2 от номинального значения можно допускать в течение десятков минут. Мощные трансформаторы имеют меньшее допустимое время перегрузки. Кратковременные перегрузки возникают при самозапуске двигателей напряжением 6-10 кВ, подключении мощной нагрузки и др., отключения трансформатора при этом не требуется. Более длительная перегрузка при подключении нагрузки от АВР, отключения параллельно работающего трансформатора, могут быть в течение десятков минут устранены персоналом или автоматикой.

7.3 Повышение напряжения

В сетях 500-750 кВ при одностороннем отключении длинных линий с большой емкостной проводимостью вероятно опасное для трансформаторов повышение напряжения. При повышении напряжения увеличивается магнитная индукция в магнитопроводе трансформатора. Возрастает ток намагничивания и вихревые токи, что может вызвать пожар железа сердечника.

45

7.4 Дифференциальная защита

(ДЗ) предназначена для защиты от КЗ между фазами, на землю и от витковых замыканий. Принцип действия ДЗ такой же как у продольной дифференциальной защиты линий – основан на сравнении величин и направлении токов до и после защищаемого элемента.

Задачей при проектировании защиты является уравновешивание вторичных токов в плечах защиты так, чтобы ток в реле отсутствовал и ДЗ не работала при нагрузке и внешних КЗ (рис. 7.1а). При КЗ в трансформаторе (рис. 7.1б), если IP > IC.P. – реле сработает и отключит трансформатор.

Рисунок 7.1 – Дифференциальная защита трансформатора

Дифференциальная защита трансформаторов имеет ряд особенностей по сравнению с продольной дифференциальной защитой линий.

1.Первичные токи обмоток трансформатора не равны по величине и в общем случае не совпадают по фазе.

46

2.В режиме нагрузки и внешнего КЗ: III > II, отношение токов

III = N – равно коэффициенту трансформации силового

II

трансформатора.

3.В трансформаторе с соединением обмоток Y/∆ – токи II и III различаются и по величине и по фазе: угол сдвига зависит от группы соединения обмоток трансформатора.

Наиболее распространённое соединение обмоток Y/∆.

В связи с вышеизложенным необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов по величине:

по фазе, с тем, чтобы поступающие в реле токи в нормальном режиме и при внешнем КЗ были равны.

Достоинства. Быстрое и селективное отключение повреждений как самого трансформатора, так и его выводов и ТВЧ.

Применение. Согласно ПУЭ, дифференциальные защиты устанавливаются:

-на одиночно работающих трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше;

-на параллельно работающих трансформаторах мощностью 4000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах

низкого напряжения (kЧ < 2), а МТЗ имеет выдержку времени

>1.

На маломощных трансформаторах используются дифференциальные отсечки.

Если на трансформаторах с РПН и трех обмоточных трансформаторах реле с БНТ не удовлетворяет требованию чувствительности применяют тормозное реле типа ДЗТ.

47