Дифференциальная защита; Школа для инженеров-электриков: электротехника и электроника - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Для продольной дифференциальной защиты измерительное реле подключается таким образом, чтобы векторы тока, поступающие от измерительных трансформаторов, подавались в обмотку в противоположных направлениях. В этом случае, при номинальном режиме работы или внешнем коротком замыкании вне контролируемой зоны, векторы тока будут компенсировать и уничтожать друг друга на обмотке. Не будет причин для спотыкания.

Содержание

Дифференциальная защита

Назначение: Защита электрических объектов от токов КЗ, возникающих в контролируемой зоне, с абсолютной степенью селективности без выдержки времени.

Функциональный принцип дифференциальной защиты

Система дифференциальной защиты работает на основе дифференциального органа, состоящего из трансформаторов тока и реле, которые постоянно контролируют направление токов в различных зонах и срабатывают при их изменении.

В номинальном режиме ток нагрузки течет от конца генератора к нагрузкам и в том же направлении по всей линии. Он контролируется и подсчитывается с помощью измерительных реле. Если в контролируемой секции возникает короткое замыкание, токи начинают питать ее со всех сторон. В конце линии потребителя ток меняет направление.

Это учитывается дифференциальным элементом: он срабатывает и запускает логическую схему защиты от срабатывания. Дифференциальная защита работает по двум различным принципам:

Он используется в линиях электропередач. Трансформаторы тока и реле установлены на концах линии на различных подстанциях. Токовые цепи соединены длинными кабельными линиями.

При продольной дифференциальной защите токоизмерительное реле подключается таким образом, что векторы тока, поступающие от измерительных трансформаторов, подаются в обмотку в противоположных направлениях. В этом случае во время номинальной работы или в случае внешнего короткого замыкания вне зоны контроля векторы тока будут взаимно компенсироваться и аннигилироваться в обмотке. Не будет причин для спотыкания.

Если в линии происходит замыкание, то через обмотку реле тока начинает протекать ток. Перебои в работе.

Более современные высокочастотные дифференциальные защиты (DFZ, BCB и т.д.) используют тот же принцип, но связь между концами линии для сравнения направлений токов на них осуществляется посредством передачи высокочастотных импульсов.

Это установлено для объектов, расположенных на одной подстанции, напр. силовые трансформаторы, двигательные установки, генераторы и т.д.

Трансформаторы тока работают на одной и той же подстанции, но в разных областях защищаемого объекта. Обмотка реле тока также подключается в направлении, противоположном векторам тока линии. В противном случае защита поперечного дифференциала такая же, как и продольного.

Более подробно различные типы дифференциальной защиты рассматриваются здесь:

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это внесет значительный вклад в развитие нашего сайта!

Этот тип защиты устанавливается только дополнительно, что имеет существенный недостаток: если одна из линий выведена из эксплуатации, защита перестает быть селективной и поэтому должна быть отключена. Однако этот тип защиты довольно прост в реализации и позволяет осуществлять селективное отключение в сетях, где невозможно установить токоограничивающий автоматический выключатель. Защита от перекрестных соединений используется для защиты кабельных линий, генераторов и т.д.

Направленная защита от перекрестного соединения

Используется для защиты параллельных линий, соединенных независимым автоматическим выключателем.

Защита выбирает и отключает только одну неисправную линию.

Защита состоит из отключающего устройства (реле тока), которое срабатывает так же, как и в дифференциальной защите кросс-соединения от направления питания, включенного на разность между токами защищаемых линий и напряжением шин подстанции.

Рабочий ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов защищаемых линий, так что защита автоматически отключается при отключении одной из линий, чтобы избежать ее неселективной работы в случае внешнего короткого замыкания.

Величина и знак момента на реле направления мощности зависят от значений тока, напряжения и угла между ними.

Во время повреждения на линии 1 ток на линии 1 будет больше тока на линии 2, поэтому их разность, т.е. ток на реле, будет иметь то же направление, что и ток на линии 1. Реле направления мощности замкнет контакт KW1, и защита сработает на поврежденной линии 1.

Если неисправность произошла на линии 2, ток на линии 2 будет больше тока на линии 1, и ток в реле изменит направление. Контакт KW2 замкнется, и защита отключит неисправную линию 2.

Релейная защита включает в себя различные устройства для обеспечения надежной и безопасной работы трансформаторов, оборудования и линий электропередач. Одной из его разновидностей является продольная дифференциальная защита, которая обязательно используется для трансформаторов мощностью 6300 кВа и выше. Его основная задача – предотвращение аварий и отказов оборудования, вызванных многофазными возмущениями на проводниках и внутри обмоток.

Защита от поперечных перепадов

Поперечная дифференциальная защита также работает по принципу сравнения значений тока. Однако, в отличие от продольной системы, трансформаторы тока устанавливаются не на концах защищаемого участка, а на отдельных линиях, подключенных к одному источнику питания. Это могут быть, например, параллельные кабельные линии, ответвляющиеся от общего автоматического выключателя.

В случае внешнего короткого замыкания поперечная дифференциальная защита не сможет его обнаружить, так как разница в силе тока на линиях будет равна нулю. Если на одной из защищаемых линий возникает короткое замыкание, то разность токов будет иметь определенное значение, необходимое для срабатывания защиты. Эта система в основном используется для дифференциальной защиты воздушных линий. В случае неисправности выбирается и отключается только неисправная линия.

Конструкция системы включает в себя реле тока, которое имеет функцию отключения и активируется так же, как и в продольной защите на стороне секции направления подачи. Он активируется в зависимости от разности токов в защищаемых линиях и от напряжения на шинах подстанции. Рабочий ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов на защищаемых линиях. Это обеспечивает автоматическое отключение защиты при отключении хотя бы одной линии. Таким образом, исключается неселективное срабатывание защиты в случае внешнего короткого замыкания.

Токовые цепи подключаются к различным значениям питающих линий. Если на одной из линий происходит короткое замыкание, нагрузка на другую линию увеличивается. Прессостат реагирует при различных значениях нагрузки тока в сети.

От чего он защищает

Дифференциальная защита исключает влияние токов повреждения, которые могут возникнуть в контролируемой зоне, на двигатели электрооборудования. Защитное устройство установлено на реле давления двигателя. Для обеспечения правильной работы измерительной цепи необходимо убедиться, что фазы входящего и выходящего токов совместимы.

Перекрестная защита устанавливается на линиях с напряжением от 35 до 220 кВ. Он используется на параллельных линиях, имеющих два источника напряжения. Если питание двунаправленное, трансформаторные подстанции должны быть установлены на обоих концах линии.

Продольная дифференциальная защита используется на трансформаторных и автотрансформаторных подстанциях. Он используется для защиты одной трансформаторной подстанции на подстанции. Дифференциальная защита используется на автотрансформаторных подстанциях до 6 300 кВ. Продольный тип необходим для трансформаторных подстанций, которые работают параллельно и имеют мощность более 100 кВ, при условии, что токовая отсечка выполнена правильно.

где k_a — коэффициент надежности, принимаемый равным приблизительно 1,3 для современных дифференциальных защит.

Что такое дифференциальная защита

Принцип действия и применение. Защита по дифференциальному току относительно редко устанавливается в трансформаторах 10 кВ, но Правила допускают установку этой защиты в случаях, когда, напр. мощность тока трансформаторов 1 – 2,5 MB -A не удовлетворяет требованиям чувствительности (§ 7). По этой причине ниже кратко рассмотрены принцип действия и схемы дифференциальной защиты трансформаторов 10/6 и 10/10 кВ с двухсторонними выключателями и трансформаторами тока.

Схема продольной дифференциальной защиты с циркулирующими токами показана на рис. 36 для одной фазы элемента, имеющего одинаковые первичные токи в начале и в конце (I 1-1= I 2-2). Между трансформаторами тока 1T и 2T это рабочая зона дифференциальная защита. Вторичные обмотки этих CTS соединены последовательно (конец 1 КТ с пуском 27T) и реле дифференциальной токовой защиты TD подключается к ним параллельно.

В случае короткого замыкания в точке К находится вне диапазона действия дифференциальной защиты (это так называемый внешний или через), а также при нормальной работе под нагрузкой вторичные токи трансформаторов тока, I 1-1 и I 2-2 соответственно, циркулируют по соединительным проводникам (плечам) (оружие) защиты (рис. 36, а). Если коэффициенты трансформаторов тока одинаковы 1T и 2T и их работа без ошибок значения вторичных токов I 2-1 и I 2-2 равны, а их направления в реле TD противоположны. Таким образом, в рассматриваемом идеальном случае ток в реле TD равна нулю.

Поэтому, согласно принципу действия, дифференциальная защита не реагирует на возмущения вне своего диапазона, т.е. на соседние элементы (линии, двигатели и т.д.), и поэтому она может быть реализована без выдержки времени. Эта защита относится к группе защит с абсолютной селективностью.

Рисунок 36. Схема механизма продольного дифференциала

защита от циркулирующих токов: а – распределение тока в

короткое замыкание снаружи (внешний КОНФИРМАЦИЯ); б – то же самое для неисправностей в пределах зоны

На практике, при работе под нагрузкой и особенно в случае внешнего короткого замыкания, ток в реле TD не может быть нулевым, поскольку трансформаторы тока 1T и 2T имеют разные значения суммарных погрешностей, и даже при одинаковых первичных токах вторичные токи I 2-1 и I 2-2 не равны. Ток в реле TD в условиях нагрузки и короткого замыкания называется ток дисбаланса.

Для того чтобы дифференциальная защита не срабатывала в этих режимах, ток срабатывания TDC должен быть больше, чем ток дисбаланса:

где k_a — коэффициент надежности, принимаемый равным примерно 1,3 для современных систем дифференциальной защиты.

При возникновении короткого замыкания в зоне действия дифференциальной защиты (рис. 36, б) в случае двустороннего питания защищаемого элемента направления первичных токов I 1-1 и вторичных токов I 2-2 изменяются на угол 180°. В этом случае в реле TD сумма токов короткого замыкания:

и реле TD RELAY Реле TH активируется для отключения неисправного компонента от источника питания. С односторонним питанием в реле С ОДНОСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ, ТО РЕЛЕ протекает один из токов повреждения I 2-1 или I 2-2. В этом случае дифференциальная защита также должна сработать. Режим одностороннего питания является расчетным при оценке чувствительности дифференциальной защиты, которая производится с помощью коэффициента чувствительности [1].

Рабочие характеристики дифференциальных защит трансформатора. Для продольных дифференциальных защит трансформаторов (в отличие от аналогичных защит генераторов, линий) необходимо учитывать возможность возникновения больших несимметричных токов по следующим причинам

1) есть 1) Наличие намагничивающего тока, который протекает только через обмотку трансформатора со стороны питания и поэтому появляется в реле как несимметричный ток; когда трансформатор находится под напряжением, намагничивающий ток (НН) может быть в 5-8 раз больше номинального тока трансформатора;

2) Первичные токи на стороне ВН и НН трансформатора Не совпадают (кроме 10/10 кВ); это неравенство также характерно для вторичных токов (I 2-1 и I 2-2 на рисунке 36);

3) трансформаторы тока 1TT и 2T (рис. 36), как правило, 3. трансформаторы тока 1Т и 2Т (рис.36), как правило, разных типов, имеют разные вольт-амперные характеристики, разное сопротивление нагрузки и поэтому при внешних коротких замыканиях работают с разными значениями суммарной погрешности, что увеличивает неравномерность вторичных токов I 2-1 и I 2-2 .

4) со схемой намотки и соединительной группой, отличной от сферы, существует сдвиг фаз между первичными токами на зажимах трансформатора, например: при стандартной схеме и группе обмоток Y/∆-11 (см. рис. 38) сдвиг фаз составляет 30°; если не принять специальных мер, такой же сдвиг фаз произойдет между вторичными токами и вызовет недопустимо высокий ток небаланса в реле дифференциальной защиты.

Кроме того, ток небаланса в дифференциальной защите возникает при изменении (регулировании) напряжения на одной стороне трансформатора для поддержания нормального напряжения нагрузки при колебаниях напряжения на шинах ВН. В случае больших диапазонов регулирования нагрузки (OLTC) и, следовательно, больших колебаний тока только на одной стороне трансформатора, необходимо принять специальные меры, чтобы дифференциальная защита не срабатывала в случае внешних возмущений. Поскольку большие диапазоны регулирования напряжения характерны для трансформаторов более высоких классов напряжения, особенности дифференциальной защиты трансформаторов с РПН здесь не рассматриваются [9].

Методы испытания дифференциальной защиты от инжекции намагничивающего тока (MFI) при включении трансформатора. Ток намагничивания, как уже упоминалось, может достигать (5-8)-кратного номинального тока, когда трансформатор находится под напряжением, но он быстро уменьшается и становится намного меньше номинального тока через 0,5-1 с. Эта функция используется для реализации грубой, быстрой дифференциальной защиты, так называемой дифференциальной отсечки. Ток отключения выбирается в 3-4 раза выше номинального тока трансформатора (3, 9). Иногда коэффициент чувствительности дифференциального отсечения соответствует условию (42). Для дифференциальной отсечки используются обычные реле сверхтока типа PT-40 без каких-либо добавок. Однако большинство дифференциальных защит трансформаторов выполняются и, конечно, будут выполняться с использованием специальных реле, которые могут обеспечить надежное срабатывание от КТП и в то же время высокую чувствительность дифференциальной защиты к токам короткого замыкания в рабочей зоне. Для того чтобы дифференциальная защита могла реагировать на повреждения внутри трансформатора, сопровождающиеся малыми токами повреждения, ток срабатывания дифференциальной защиты должен составлять от 0,3 до 0,5 тока мемристора. Решить эту задачу нелегко.

Современные дифференциальные реле используют особенности апериодической, несинусоидальной формы кривой BTN в дифференциальной цепи, когда трансформатор находится под напряжением, т.е:

смещение кривой BTN в одну сторону от нейтральной линии и отсутствие реверса полуволны (рис. 37,а);

Наличие быстрой паузы длительностью около 7-10 мс в ГББ (рис. 37а);

Рис. 37. Кривая нарастания намагничивающего тока в одной из фаз при включении трансформатора (a) и периодическая кривая синусоидальный Форма сигнала дифференциального тока при неисправностях трансформатора и ТТ с общей погрешностью не более 10%: ε ≤ 10% (б)

Сдвиг кривой CTD в одну сторону от нулевой линии и отсутствие полуволновой обратной связи (рис. 37,a);

Наличие разрывов мертвого времени порядка 7-10 мс в MTBF (рис. 37,a);

наличие ж исправленный при выпрямлении синусоидального тока (рис. 37.6) переменная составляющая промышленной частоты отсутствует.

В настоящее время подавляющее большинство дифференциальных защит в нашей стране выполняется на отечественных реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10, в которых для сдерживания БТН используется первая функция. В этих реле исполнительный элемент (реле типа РТ-40) включен в цепь дифференциальной защиты через трансформатор тока косвенного действия, который работает при повышенной индукции в магнитопроводе. Когда первичная обмотка такого трансформатора тока находится под напряжением униполярный (рис. 37, а), апериодическая составляющая этого тока вызывает глубокое насыщение магнитопровода, весь первичный ток становится током намагничивания и, в идеале, не преобразуется во вторичную обмотку. Следовательно, привод, подключенный к вторичной обмотке насыщенного трансформатора тока, не может работать. Такой трансформатор тока называется быстронасыщенным трансформатором тока (БНТ) или насыщенным трансформатором тока (НТТ).

Если в защитной зоне возникает короткое замыкание и через первичную обмотку HTT протекает синусоидальный, биполярный электрический ток биполярный (рис. 37.6), КТТ преобразует этот ток во вторичной обмотке и обеспечивает работу РНТ или УЗО. Обратите внимание, что ток короткого замыкания может также иметь апериодическую составляющую, которая насыщает МТТ и препятствует преобразованию периодической составляющей. Однако апериодическая составляющая тока короткого замыкания быстро исчезает, и реле срабатывает за счет периодической составляющей. Общее время срабатывания РТТ при самых неблагоприятных условиях не превышает 0,12 с.

В отличие от идеального случая, описанного выше, реальный НТТ преобразует часть униполярного намагничивающего тока. Более того, когда трехфазный трансформатор находится под напряжением, в одной из фаз может отсутствовать апериодическая составляющая намагничивающего пускового тока (так называемый периодический MTB, который хорошо преобразуется ТТ). Это также может произойти, если основные трансформаторы тока дифференциальной защиты работают с высокой погрешностью и обрабатывают только периодическую составляющую намагничивающего пуска. Все эти возможные случаи делают невозможным реализацию высокочувствительной дифференциальной защиты силовых трансформаторов с помощью ТТ. На практике рабочий ток для реле PHT-560 составляет не менее 0,9, а для DZT-i – не менее 1,1 номинального тока трансформатора, а часто и выше [9].

Вторая особенность БТН использована при разработке импульсного реле времени, на основе которого сделаны домовые защиты серии ДЗТ-20. Однако из-за своей сложности, больших габаритов и высокой стоимости оно не используется в распределительных сетях. Эту же особенность БКТ использовали конструкторы бесконтактного устройства типа UB, которое должно крепиться к реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10. Устройство ПБ позволяет снизить ток срабатывания дифференциальной защиты трансформатора при синусоидальной форме кривой тока КЗ (рис. 37.6) до 0,3-0,5 от номинального тока трансформатора, так как ПБ не работает при синусоидальном токе. При возникновении КТП устройство UB, являющееся детектором кривой искаженного тока, срабатывает и автоматически увеличивает ток срабатывания дифференциальной защиты в 3-5 раз [14]. Опыт дифференцированной защиты с ПБ еще не накоплен.

Третья особенность УБТ была использована при разработке нового реле типа РСТ-15, предназначенного для дифференциальной защиты электрических трансформаторов и двигателей. Реле изготовлено Чебоксарским электроаппаратным заводом 114]. Это также позволяет использовать чувствительную дифференциальную защиту с током срабатывания не менее 0,4 от номинального тока трансформатора.

Устранение сдвига фаз между вторичными токами дифференциальной защиты. Трансформаторы с соединением обмоток Y / A -11 имеют сдвиг фаз на 30° между первичными токами соответствующих фаз на стороне ВН и НН (рис. 38). Чтобы исправить этот фазовый сдвиг между

Рис. 38. Принципиальная схема ТТ и реле защиты по остаточному току для двухобмоточного трансформатора со схемой соединения обмоток Y/∆-11, Векторные диаграммы первичных фазных токов A, B и C на сторонах НН и ВН трансформатора, например, 10/6 кВ b) и вторичные токи на сторонах НН и ВН дифференциального защитного устройства (в)

предполагается, что вторичные токи, вызывающие очень большие токи небаланса, находятся во вторичных обмотках трансформаторов тока 1T, Вторичные обмотки на стороне WN (рис. 38, a) соединены в тот же треугольник, что и обмотка LV, а вторичные обмотки 2T вторичная обмотка 2 ТТ должна быть соединена в ту же звезду, что и обмотка НН защищаемого трансформатора. Если трансформаторы тока подключены правильно 1T правильно собран, и вторичные токи в плече WN сдвинуты по фазе (/₂на рис. 38, в) на тот же угол 30°, что и первичные токи в фазах на стороне НН (/ inn на рис. 38,6) и, следовательно, вторичные токи в плече НН. Это обеспечивает фазовое согласование вторичных токов дифференциальных реле (рис. 38, c). Поэтому ток в дифференциальных реле всех фаз, при отсутствии других причин несимметрии токов, будет составлять

Правильность установки схемы дифференциальной защиты трансформатора всегда следует проверять до подачи напряжения на трансформатор, а затем после подачи напряжения.

Устранение несимметрии абсолютных значений вторичных токов в плечах дифференциальной защиты. Для устранения или минимизации тока небаланса, возникающего из-за неравномерности вторичных токов, в основном используются два метода:

Уравнивание шансов вторичные токи, к дифференциальному реле с помощью промежуточных трансформаторов тока на плечах дифференциальной защиты;

Балансировка в самом дифференциальном реле Магнитодвижущие силы (МП), создаваемые неодинамикой (MFM), генерируемые неравномерными токами плеч дифференциальной защиты.

Первый метод имеет недостатки и сегодня используется редко. Второй способ широко используется в связи с тем, что стандартные дифференциальные реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10 имеют специальные уравнительные обмотки с большим количеством отводов. Если, например, двухобмоточный трансформатор имеет два вторичных тока: 3 и 5 А (ток небаланса составляет 2 А),

Рис. 39. Выравнивание магнитодвижущих сил (МП) с помощью уравнительных обмоток специального реле дифференциальной защиты, например, типа РНТ-565 (для одной фазы): ω ur1 = 10 Вт; ω y_Р2 = 6 WIT.

то, выбрав для стороны с током 3 А число витков уравнительной обмотки равным 10, а для стороны с током 5 А – число витков равным 6, получим равенство абсолютных значений MFM, которое является произведением числа витков этой обмотки и тока, протекающего через нее:

Так как магнитодвижущие силы имеют те же условные направления, что и образующие их токи, то разность этих сил в двух равновесных (первичных) обмотках H’GT равна нулю (рис. 39), ток в ее вторичной обмотке a 1 2 равен нулю и, следовательно, ток небаланса в электроприводе IO также равна нулю.

В реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10 может быть установлено только общее число витков уравнительных обмоток, поэтому точное равенство МФД не всегда может быть достигнуто. Остаточная неравномерность (небаланс) MDS приводит к появлению тока небаланса, который необходимо учитывать при выборе тока срабатывания защиты.

Ограничение тока небаланса, вызванного суммарной погрешностью трансформаторов тока. Положения [1] требуют, чтобы трансформаторы тока в схеме дифференциальной токовой защиты работали с суммарной погрешностью не более 10%. Для дифференциальной защиты необходимо обеспечить 10% суммарной погрешности при максимальном значении тока внешнего повреждения. Иногда можно добиться погрешности трансформатора тока менее 10% путем уменьшения сопротивления вторичной нагрузки (в основном за счет увеличения сечения соединительных проводов) или последовательного соединения двух трансформаторов тока на фазу. Однако полностью устранить ток небаланса, вызванный ошибкой трансформатора тока, невозможно. Поэтому его необходимо учитывать при выборе тока срабатывания.

Коррекция тока дисбаланса. В дифференциальной защите трансформатора функция отключения тока небаланса для обеспечения срабатывания защиты от внешнего повреждения реализуется в основном двумя способами:

При выборе тока подхвата, превышающего максимальный номинальный ток дисбаланса I _nb. Этот способ используется для защиты реле серии РНТ-560 и РТ-40;

путем торможения (загрузки) дифференциальной защиты вторичным током внешнего повреждения, циркулирующим в плечах защиты; этот метод применяется для защит с реле серии ДЗТ-10 и в данной книге не рассматривается [3, 9].

В обоих случаях необходимо определить максимальное расчетное значение тока небаланса для внешних неисправностей.

Расчетное значение тока дисбаланса. Расчетный ток небаланса в дифференциальной защите трансформатора обычно представляется в виде суммы трех составляющих:

где I нб – составляющая, обусловленная разностью токов намагничивания трансформаторов тока в плечах дифференциальной защиты; в практических расчетах принимается равной току намагничивания или полной погрешности e наихудшего трансформатора тока защиты; /”_б – составляющая, обусловленная регулированием напряжения, т.е. изменением первичного тока только на регулируемой стороне трансформатора; I nb составляющая, обусловленная неточностью выравнивания МПМ с помощью уравнительных обмоток реле с NTC.

Первый компонент, характерный для дифференциальной защиты любого из компонентов электрической системы,

где I k. max .ap. – периодическая составляющая тока при номинальном внешнем трехфазном металлическом КЗ; e – относительное значение тока намагничивания, равное интервалу погрешности трансформаторов тока; для проектирования принимается равным 0,1 с обязательным выбором трансформаторов тока и сопротивления их вторичной нагрузки по предельным кривым коэффициента умножения (§ 8), для обеспечения защиты может определяться по фактической кривой вольт-амперной характеристики ТТ (рис. 8). 27,6); Канеп – коэффициент апериодичности, учитывающий переходный режим; для реле с ТТ можно принять равным 1, учитывая способность ТТ насыщаться при переходном однополярном токе с формой кривой, близкой к кривой на рис. 37, а для реле тока без НТТ (например, РТ-40) принимается равным 2; k _{единство} – коэффициент единства, для ТТ других типов он принимается равным 1.

Вторая составляющая тока небаланса должна учитываться при расчете дифференциальной защиты трансформаторов с РПН только в том случае, если относительная погрешность из-за регулирования напряжения на одной стороне трансформатора составляет ∆ U > 0,05:

Третья составляющая, обусловленная неравномерностью вторичных токов в плечах дифференциальной защиты I 2nom.nn и I 2nom.nn, при отсутствии устройств выравнивания токов или МДС, определяется по формуле

При выполнении дифференциальной защиты с помощью реле серии РНТ-560 или ДЗТ-10, имеющих уравнительные обмотки (рис. 39), третья составляющая тока небаланса, вызванная неточностью уравнивания МФМ с уравнительными обмотками, рассчитывается по выражению

где ω – расчетное число витков уравнительной обмотки; ω – принятое (общее) число витков уравнительной обмотки; I k. max .ing такое же, как в выражениях (44) и (45).

Дифференциальная схема ограничения тока, выполненная с использованием реле сверхтока типа PT-40 (без специальных устройств для компенсации вторичных токов). Схема показана на рис. 40,а. Выбор тока отключения производится в соответствии с выражениями (41)-(46).

Рис. 40 . Принципиальная схема трансформатора остаточного тока со схемой соединения обмоток Y/∆-11, выполненного с реле типа PT-40 (а) и схема выбора тока отключения автоматического выключателя остаточного тока (б

В качестве примера было рассчитано дифференциально-токовое отключение трансформатора ТМ-4000/10, 10/6,3 кВ, 4 MB-A при напряжении короткого замыкания Uk = 7,5%. Максимальное и минимальное значения тока при трехфазном коротком замыкании за трансформатором составляют: 2600 A, отнесенное к напряжению 10 кВ. Номинальные токи трансформатора, определенные из выражений (2) и (3), составляют 231 A на стороне ВН и 367 A на стороне НН.

ТТ выбраны с n.t.c. = 400/5 для обеих сторон, но с учетом треугольного соединения ТТ на стороне ВН, вторичный номинальный ток в этом защитном плече I 2n.in = 5 A (231*5*1,73/400), на другой стороне I 2nan = 4,59 A (367*5/400). Значения этих токов приведены на схеме (рис. 40.6).

Ток небаланса определяется выражениями (44) – (46):

Ток срабатывания защиты в условиях несимметрии токов, настроенный согласно выражению (41), составит I с.в. = 1,3*863= 1122 А или 486% от номинального тока трансформатора. При таком рабочем токе также гарантируется, что эта защита не сработает, когда трансформатор находится под напряжением.

Ток срабатывания реле в соответствии с формулой (22)

Коэффициент чувствительности в соответствии с формулой (42)

где I р.= 1,5*2600/ (400/5) = 48,7 А – ток в реле TD_А или TD_С (рис. 40, а) для двухфазного короткого замыкания за трансформатором со схемой соединения обмоток Y/∆-11 (см. векторную диаграмму рис, д). Коэффициент чувствительности для этой схемы также может быть рассчитан по первичным токам:

Хотя значение коэффициента чувствительности соответствует требованиям [1], дифференциальную защиту, ток срабатывания которой обычно в 4-5 раз превышает номинальный ток трансформатора, нельзя считать эффективной. Более чувствительная дифференциальная защита может быть достигнута при использовании реле серии RNT-560.

Конструкция и схема подключения реле РНТ-560 для защиты двухобмоточного трансформатора. Упрощенная схема дифференциальной защиты с использованием реле серии RNT-560 показана на рис. 41, а (в учебных целях – только для одной фазы). Первичная обмотка ωp1 состоит из рабочей обмотки ωp. и уравнительной обмотки ωp1. и ωp2 (рис. 41.6) с большим количеством ответвлений для точной компенсации МПМ, возникающего из-за неравномерности вторичных токов защиты, а также для выполнения порога срабатывания реле. Вариант

Рис. 41. Упрощенная схема дифференциальной защиты трансформатора с реле серии RNT-560 (для одной фазы) (а) и схема соединений первичной обмотки HTT ω1 состоит из двух уравнительных обмоток ωur1.,ωur2 и одной рабочей обмотки ωrab. (б)

ω 2 , ω k – вторичная и короткозамкнутая обмотки НТТ; ИО – исполнительный орган (электромагнитное реле типа PT-10)

Включение первичной обмотки на рис. 41.6 может быть изменено, чтобы исключить рабочую обмотку ω Rab. Для этой цели терминалы 2 и 6 реле подключены, а перемычка 2—4 отключается, рабочая ω-обмотка остается открытой. Эта версия реле используется для защиты двухобмоточных трансформаторов.

Вторичная обмотка ω 2 расположена на втором сердечнике магнитопровода. HTT, к нему подключается исполнительный орган (реле типа РТ-40) и резистор для регулирования его рабочего тока. Разъем (колпачок) 11-12 используется для измерения тока разбаланса в приводе.

Короткое замыкание обмотки w_k предназначен для эффективной защиты от апериодической составляющей броска намагничивающего тока при включении силового трансформатора, а регулируемый резистор R_K используется для усиления или ослабления этой настройки. Если RNT-565 используется для защиты трансформаторов R_R = 3 = 4 Ом (для старых реле RNT-562 это соответствует положению винтов на штекере) B-B). На предельных значениях трансформаторов тока для дифференциальной защиты рекомендуется устанавливать R_K

0,8=1 Ом, что улучшает демпфирование пускового тока. Надежная работа дифференциальной защиты с КТП проверяется путем пятикратного эксперимента с трансформатором под напряжением со стороны основного питания.

Ток срабатывания реле дифференциальной защиты трансформатора с РНТ-565 обычно определяется условием (41) коррекции тока небаланса, поскольку его значение больше тока срабатывания, выбранного по условию коррекции тока небаланса (0,9-1,3 от номинального тока трансформатора). Ток срабатывания реле определяется выражением (22). Для обеспечения заданного тока срабатывания на реле серии РНТ-560 необходимо установить число витков на рабочей обмотке, определяемое выражением

где F с.р. – необходимое для работы реле, А; для РНТ-565 оно составляет (100 ±5) А, для РНТ-562 (снято с производства) – (60 ±4) А.

Рисунок 42. Схема подключения реле типа РНТ-565 (Tdl и Tdc) дифференциальная токовая защита двухобмоточного трансформатора со схемой соединения обмоток

Рекомендации и примеры расчета уставок дифференциальных защит с использованием реле РНТ-565 приведены в [9]. Пример подключения реле РНТ-565 в дифференциальной защите двухобмоточного трансформатора с соединением обмоток Y/∆-11 показан на рис. 42. В качестве рабочего тока может быть использован постоянный или выпрямленный рабочий ток (аналогично показанному на рис. 31, a, b), или переменного тока, при отключенных реле RP-341 EO (рис. 32).

Рекомендуется при настройке системы дифференциальной защиты производить более точный расчет уставки, учитывая абсолютно все реально протекающие, а не рассчитанные токи небаланса. Было показано, что в турбогенераторах они относительно малы, и их токи отключения не требуют дополнительной настройки. С другой стороны, в случае гидрогенераторов эти нежелательные токи велики, поэтому настройки реле этой защиты от перекрестных токов должны быть значительно изменены, что иногда снижает ее резервную эффективность.

Дифференциальная защита генератора от перекрестного тока

Эта защита используется для защиты от неисправностей, которые могут возникнуть непосредственно в обмотке статора и, конечно, при наличии параллельных ветвей обмоток статора. Это возможно путем сравнения значений токов этих ветвей в каждой фазе. Фазная дифференциальная защита устроена так, что она работает отдельно для каждой фазы, т.е. реагирует только на межфазное короткое замыкание в одной из фаз.

Ток, при котором втягивается поперечная отбойная катушка, устанавливается в зависимости от максимального тока небаланса, который может протекать в реле при различных внешних коротких замыканиях, и принимается равным:

Рекомендуется при конфигурировании системы дифференциальной защиты производить более точный расчет уставки, учитывая абсолютно все реально протекающие, а не рассчитанные токи небаланса. В турбогенераторах эти токи относительно малы, и их рабочие токи не требуют дополнительной регулировки или настройки. В гидрогенераторах, с другой стороны, эти нежелательные токи велики, поэтому настройки реле этой перекрестной защиты должны быть сильно завышены, что иногда снижает ее эффективность.

Наконец, следует отметить, что расчет и установку этих защит должны выполнять только специалисты с опытом работы в этой области, как правило, инженеры из электротехнических проектных бюро. Защита от перепада фаз в доме также очень эффективна и может быть выполнена начинающим электриком с помощью компактных устройств, продающихся в специализированных магазинах, при подключении не должно возникнуть никаких трудностей. Самое главное – соблюдать элементарные правила электробезопасности.

Читайте далее: