4.3. Особенности выполнения дифференциальной токовой защиты элементов электрической сети
4.3.1. Дифференциальная токовая защита трансформаторов
В соответствии с ПУЭ дифференциальная
токовая защита обязательно устанавливается
на одиночно работающих трансформаторах
(автотрансформаторах) мощностью
МВ∙А и на параллельно работающих
трансформаторах (автотрансформаторах)
мощностью
МВ∙А.
ДТЗ применяется в качестве основной
быстродействующей защиты трансформаторов
(автотрансформаторов). С учетом замыкания
внутри обмоток, а также витковых КЗ,
когда токи в защите могут быть малы,
желательно, чтобы ток срабатывания
защиты был как можно меньшим. В настоящее
время для мощных дорогостоящих
трансформаторов (63 MB∙А
и больше) считается необходимым иметь
;
для трансформаторов меньшей мощности
,
а в некоторых случаях для маломощных
трансформаторов при достаточном
коэффициенте чувствительности допустим
.
В настоящее время применяется общая продольная дифференциальная токовая защита. Однако при ее выполнении необходимо учитывать схемы соединения обмоток защищаемого трансформатора. Рассмотренные в 4.2 соотношения токов в схеме ДТЗ справедливы только для трансформаторов, имеющих одинаковые схемы соединения обмоток: Y/Y или /. При неодинаковых схемах соединения обмоток, например, Y/, эти соотношения несправедливы. Рассмотрим соотношения токов для наиболее распространенной схемы соединения обмоток Y/-11 (рис. 4.2,а), принимая, как и в 4.2, коэффициент трансформации трансформатора, равным единице.
В симметричном нагрузочном режиме,
например, для фазы А, первичный
и вторичный
токи на стороне треугольника трансформатора
Т опережают на угол
соответствующие токи
и
на стороне звезды
|
Рис. 4.2. Принципиальная схема дифференциальной защиты трансформатора (а), векторная диаграмма токов (б), схема цепей оперативного тока (в) |
(рис. 4.2,б). Угловой сдвиг токов создает
большие токи небаланса в ДТЗ, что может
привести к ложным или излишним ее
срабатываниям. Фазовый сдвиг токов на
стороне звезды и треугольника
трансформатора Т ликвидируют
за счет различных схем соединения групп
ТТ с разных сторон. На стороне звезды
трансформатора Т вторичные
обмотки ТТ ТА1-ТАЗ соединены
в треугольник по 11-й группе, а на стороне
треугольника - в звезду (рис. 4.2,а). При
этом ток в цепи циркуляции (в плече
защиты) на стороне звезды
оказывается смещенным на
относительно
и совпадает по фазе с током в цепях
циркуляции на стороне треугольника
(рис. 4.2,б).
Так как в схеме на рис. 4.2,а в симметричном
режиме ток в цепи циркуляции и вторичный
ток ТТ на стороне звезды трансформатора
Т связаны соотношением
,
то для получения в цепях циркуляции
равных токов (
)
коэффициенты трансформации ТТ следует
выбирать с учетом следующих соотношений:
,
,
,
,
где
,
,
,
- номинальные значения напряжений и
токов на стороне звезды и треугольника
трансформатора Т;
- номинальный вторичный ток ТТ (1
или 5 А).
На рис. 4.2,в приведена схема цепей оперативного тока ДТЗ. При внутренних повреждениях и срабатывании одного, двух или трех реле КА подается плюс оперативного тока на обмотку промежуточного реле KL. Промежуточное реле KL срабатывает и подает своими контактами KL.1 и KL.2 плюс оперативного тока на отключающие катушки YAT1 и YAT2 приводов выключателей Q1 и Q2 через указательные реле КН1 и КН2 и вспомогательные контакты SQ1 и SQ2.
Ток срабатывания ДТЗ трансформатора выбирается по следующим условиям:
1. Намагничивающий ток в нормальном
режиме составляет примерно
номинального тока трансформатора и
поэтому вызывает лишь некоторое
увеличение тока небаланса. При включении
трансформатора на холостой ход из-за
переходного процесса в обмотке со
стороны источника питания может возникать
бросок намагничивающего тока, который
в первый момент времени в
раз может превышать номинальный ток
трансформатора. При расчетах ДТЗ ток
срабатывания по условию отстройки от
броска намагничивающего тока определяется
по формуле
|
(4.4) |
,
где
- номинальный ток трансформатора;
- коэффициент отстройки, который
принимается равным
для реле РНТ-565 и 0,3 для реле
ДЗТ-21.
2. Для отстройки ДТЗ от тока небаланса при внешнем трехфазном КЗ ее ток срабатывания должен удовлетворять условию
|
(4.5) |
,
где
– коэффициент отстройки, принимаемый
равным 1,3;
- коэффициент, учитывающий переходный
режим (для реле РНТ-565 может быть принят
равным 1);
- коэффициент однотипности условий
работы ТТ, принимаемый равным 0,5
в тех случаях, когда ТТ обтекаются
близкими по значению токами, и равным
1 в остальных случаях;
= 0,1 - относительное
значение полной погрешности ТТ,
удовлетворяющих 10%-ой кратности;
- наибольший ток внешнего трехфазного
КЗ.
Ток срабатывания ДТЗ трансформатора принимается равным большему из двух значений токов срабатывания, определенных по выражениям (4.4) и (4.5). Коэффициент чувствительности ДТЗ трансформатора, определяемый по выражению (4.3), должен быть не менее двух.