Ненормальные режимы трансформаторов и защита от них

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

1. Внешние КЗ

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. В зону действия данных защит должны входить шины подстанции (1-ая зона защиты) и все присоединения, отходящие от этих шин (2-ая зона защиты). Эти защиты резервируют действие основных защит сборных шин и отходящих линий, а также являются резервными защитами при повреждении самого трансформатора.

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.

Защита трансформатора от перегрузки должна действовать на отключение только в том случае, когда перегрузка не может быть устранена персоналом или автоматикой. В остальных случаях защита действует на сигнал.

Защита от перегрузки выполняется с помощью токовых реле.

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.

Дифференциальная защита трансформаторов. Назначение и принцип действия дифференциальной защиты трансформаторов. Принципиальная схема дифференциальной токовой отсечки. Преимущества и недостатки защиты.

Дифференциальная защита применяется в качестве основной защиты трансформаторов при повреждениях их обмоток, на вводах и ошиновке. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается лишь на одиночно работающих трансформаторах 6300 кВА и выше, на параллельно работающих трансформаторах мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает защитное действие, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 1 с.

Дифференциальная защита основана на принципе сравнения величин токов в начале и в конце защищаемого участка, например и начале и конце обмоток силового трансформатора, генератора и т. п. В частности, участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

Действие дифференциальной защиты поясняется рис.1. С обеих сторон трансформатора устанавливаются трансформаторы тока TT1 и ТТ2, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле Т. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле Т протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны, например в обмотке трансформатора, по обмотке реле Т будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка. Эта система будет действовать при междуфазных и межвитковых замыканиях.

Рис. 1. Дифференциальная защита трансформатора: а — токораспределение при нормальном режиме, б — то же при коротком замыкании в трансформаторе

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержки времени, она может выполняться с мгновенным действием, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

24. Токи небаланса в дифференциальной защите трансформаторов. Причины возникновения токов небаланса. Меры предупреждения срабатывания дифференциальной защиты трансформаторов от токов небаланса.

ток небаланса в дифференциальной защите появляется при изменении (регулировании) напряжения па одной из сторон трансформатора с целью поддержания нормального напряжения у по­требителей при колебаниях напряжения на шинах ВН. При больших диапазонах регулирования напря­жения под нагрузкой (РПН) и, следовательно, боль­ших изменениях тока только на одной из сторон трансформатора приходится принимать специальные меры для обеспечения несрабатывания дифференци­альной защиты при внешних КЗ. Поскольку большие диапазоны регулирования напряжения характерны для трансформаторов более высоких классов напря­жения, здесь не рассматриваются особенности выпол­нения дифференциальных защит па трансформаторах с РПН

Причины. При выполнении продольных дифференциальных защит трансформаторов (в отли­чие от аналогичных защит генераторов, линий) при­ходится считаться с возможностью возникновения больших токов небаланса из-за следующих причин:

· имеется ток намагничивания, проходящий только по обмотке трансформатора со стороны пи­тания и появляющийся поэтому в реле как ток не­баланса; при включении трансформатора под напря­жение бросок тока намагничивания (БТН) может в 5—8 раз превысить номинальный ток трансформа­тора;

· первичные поминальные токи сторон ВН и НН трансформатора не равны между собой (исключение представляет трансформатор 10/10 кВ); как правило, неравенство характерно и для вторичных токов (I2-1 и I2-2 на рис. 36);

· трансформаторы тока 1ТТ и 2ТТ (рис. 36), как правило, разнотипные, имеют разные вольт-амперные характеристики, разные сопротивления нагрузки и, как следствие, при внешних КЗ они работают с раз­ными значениями полной погрешности, что увеличи­вает неравенство значений вторичных токов I2-1 и I2-2.

· при схеме и группе соединения обмоток, отлич­ной от пулевой, имеется фазовый сдвиг между пер­вичными токами в выводах трансформатора, напри­мер: при стандартной схеме и группе соединения об­моток Y/∆-11 (см. рис. 38) фазовый сдвиг составляет 30°; если не принять специальных мер, этот же фазо­вый сдвиг будет и между вторичными токами и вызо­вет недопустимо большой ток небаланса в реле диф­ференциальной защиты.

Поиск по сайту: