Файл: М. О. Скрипачев релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 68
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ОН. ШЕЛУШЕНИНА
П.А. КУЛАКОВ
Л.Г. МИГУНОВА
М.О. СКРИПАЧЕВ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ, ТРАНСФОРМАТОРОВ И СБОРНЫХ ШИН
Учебное пособие
Самара Самарский государственный технический университет
2011
П.А. КУЛАКОВ
Л.Г. МИГУНОВА
М.О. СКРИПАЧЕВ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ, ТРАНСФОРМАТОРОВ И СБОРНЫХ ШИН
Учебное пособие
Самара Самарский государственный технический университет
2011
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К а ф ед р а Электрические станции»
О.Н. ШЕЛУШЕНИНА
П.А. КУЛАКОВ
Л.Г. МИГУНОВА
М.О. СКРИПАЧЕВ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ,
ТРАНСФОРМАТОРОВ И СБОРНЫХ ШИН
Учебное пособие
Самара Самарский государственный технический университет
2011 2
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К а ф ед р а Электрические станции»
О.Н. ШЕЛУШЕНИНА
П.А. КУЛАКОВ
Л.Г. МИГУНОВА
М.О. СКРИПАЧЕВ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ,
ТРАНСФОРМАТОРОВ И СБОРНЫХ ШИН
Учебное пособие
Самара Самарский государственный технический университет
2011 2
Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ
УДК 621.311:621.316.9(075.8)
Ш 44
Шелушенина О.Н.
Ш 44 Релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин учеб. пособие / ОН. Шелушенина,
П.А. Кулаков, Л.Г. Мигунова, М.О. Скрипачев. – Самара Самар. гос. техн. унт. – 224 сил Рассматриваются защиты элементов электрических станций и подстанций.
Изложены принципы действия, назначение, техническая реализация и основы расчета отдельных защит, как находящихся в эксплуатации, таки выпускаемых отечественной промышленностью, включая микропроцессорную технику.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности 140200 Электроэнергетика, а также для слушателей курсов повышения квалификации эксплуатационного персонала энергетических систем.
Р е цензе н ты начальник службы РЗА Волжского ПО филиала ОАО
«МРСК Волги – Самарские РС»Д.В. Ф о ломе е в , др. техн. наук, проф. каф. АЭЭС СамГТУ В.М. С а л ты ко в
УДК Ш 44
ISBN 978-5-7964-1409-5
ОН. Шелушенина ПА. Кулаков,
Л.Г. Мигунова, М.О. Скрипачев, 2011
Самарский государственный технический университет, 2011 3
УДК 621.311:621.316.9(075.8)
Ш 44
Шелушенина О.Н.
Ш 44 Релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин учеб. пособие / ОН. Шелушенина,
П.А. Кулаков, Л.Г. Мигунова, М.О. Скрипачев. – Самара Самар. гос. техн. унт. – 224 сил Рассматриваются защиты элементов электрических станций и подстанций.
Изложены принципы действия, назначение, техническая реализация и основы расчета отдельных защит, как находящихся в эксплуатации, таки выпускаемых отечественной промышленностью, включая микропроцессорную технику.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности 140200 Электроэнергетика, а также для слушателей курсов повышения квалификации эксплуатационного персонала энергетических систем.
Р е цензе н ты начальник службы РЗА Волжского ПО филиала ОАО
«МРСК Волги – Самарские РС»Д.В. Ф о ломе е в , др. техн. наук, проф. каф. АЭЭС СамГТУ В.М. С а л ты ко в
УДК Ш 44
ISBN 978-5-7964-1409-5
ОН. Шелушенина ПА. Кулаков,
Л.Г. Мигунова, М.О. Скрипачев, 2011
Самарский государственный технический университет, 2011 3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее учебное пособие охватывает часть курса Релейная защита энергетических систем для студентов специальности Релейная защита электроэнергетических систем. Пособие может использоваться студентами специальности 140204 Электрические станции, которым читается курс лекций Релейная защита элементов электрических станций, а также студентами других энергетических специальностей.
В учебном пособии рассмотрены защиты элементов электрических станций генераторов, работающих на сборные шины, трансформаторов, блоков генератор – трансформатор и сборных шин.
Особенности защит автотрансформаторов подстанций с вольтодобавочными и регулировочными трансформаторами, а также защиты трансформаторов без выключателей со стороны высшего напряжения в настоящей работе не рассматриваются. Не рассматриваются также защиты генераторов малой и средней мощности (до 30 МВт. Защиты указанных элементов могут быть изучены самостоятельно по указанной в конце книги литературе.
В настоящее время в энергосистемах России активно внедряются устройства защиты и автоматики, выполненные на микропроцессорной технике, однако в значительной степени еще используются защиты на электромеханической и полупроводниковой элементной базе,
поэтому авторы сочли необходимым излагать материал в следующем порядке сначала рассмотреть принципы выполнения защит на электромеханической и полупроводниковой технике, затем показать особенности выполнения защит каждого элемента электрической станции или подстанции на цифровом принципе.
В пособии приведены принципы выполнения и схемы защит,
рассмотрены методы расчета отдельных защит, что дает возможность использовать настоящее пособие в курсовом и дипломном проектировании Существующие учебники и учебные пособия, список которых приведен в конце работы, имеют большой объем, часто перегружены сведениями о конструкциях и особенностях выполнения отдельных устройств и трудны для первого прочтения. Поэтому предлагаемое учебное пособие, которое представляет собой фактически развернутый конспект лекций по части изучаемой дисциплины, безусловно,
будет полезно студентам очного, и особенно заочного и дистанционного обучения при самостоятельной работе над дисциплиной Релейная защита электроэнергетических систем».
ВВЕДЕНИЕ
В настоящем учебном пособии в сжатом объеме изложены принципы выполнения, схемы, особенности расчетов и области применения защит основного электротехнического оборудования электрических станций и подстанций трансформаторов, генераторов, работающих на сборные шины, блоков генератор – трансформатор и сборных шин как генераторного, таки повышенного напряжения.
Рассмотрено выполнение защит на электромеханической и полупроводниковой элементных базах, а также показаны особенности выполнения микропроцессорных защит. Даны методики выбора уставок микропроцессорных защит, что позволит использовать настоящее пособие в курсовом и дипломном проектировании.
В пособии нашли отражение современные релейные защиты, в том числе и цифровые, крупных генераторов, трансформаторов и энергоблоков со сложными характеристиками, которые успешно эксплуатируются на действующих электростанциях и подстанциях, а также применяются при модернизации и строительстве новых энергетических объектов. Первая часть курса представлена в учебном пособии Релейная защита электроэнергетических систем. Принципы выполнения защит.
Защиты линий электропередач [15], которое было издано ранее ив котором изложены требования к защитам, принципы выполнения защит, требования к первичным измерительным трансформаторам
(трансформаторам тока и напряжения, а также рассмотрены все защиты линий электропередач, начиная с простых токовых и заканчивая дифференциальными и высокочастотными защитами линий. ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ. НАРУШЕНИЯ НОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
ТРАНСФОРМАТОРОВ И ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ
Виды повреждений трансформаторов и защиты от них.
Витковые замыкания между витками или слоями обмотки одной фазы являются самым частым видом повреждений внутри бака. При этом токи, идущие к месту повреждения от источников питания,
могут быть небольшими. Чем меньше число замкнувшихся витков,
тем меньше будет ток, идущий из сети.
Замыкания на землю обмоток или их наружных выводов также относятся к часто встречающимся повреждениям. Замыкания назем- лю обмоток высокого и среднего напряжения, нейтраль которых заземлена, в большинстве случаев являются КЗ и сопровождаются большими токами. Замыкания на землю обмотки низшего напряжения,
которая работает с разземленной нейтралью, не являются КЗ и сопровождаются емкостными токами замыкания на землю, величина которых относительно мала.
Повреждения магнитопровода трансформатора приводят к появлению местного нагрева и пожару стали».
Междуфазные КЗ. КЗ между фазами внутри кожуха трансформатора (трехфазного) и на наружных выводах обмоток относятся к наиболее опасным повреждениями сопровождаются большими токами КЗ. Однако междуфазные КЗ внутри трехфазных трансформаторов встречаются крайне редко. В группах, составленных из трех однофазных трансформаторов или автотрансформаторов, замыкания между обмотками
разных фаз невозможны. В основном междуфазные КЗ наблюдаются на ошиновках трансформаторов и автотрансформаторов От повреждений трансформаторов применяются дифференциальная и газовая защиты. Для трансформаторов малой мощности могут использоваться токовые отсечки без выдержки времени в сочетании с максимальной токовой защитой.
Газовая защита действует при повреждениях внутри бака. Дифференциальная защита действует при повреждениях внутри бака и на выводах.
Для ограничения размеров разрушений защита от внутренних повреждений должна действовать как можно быстрее (t = 0,05-0,1 с).
Для того чтобы защита действовала при витковых замыканиях с небольшим числом замкнувшихся витков, а также в самом начале повреждения, чувствительность защиты должна быть как можно выше.
Виды ненормальных режимов и защиты от них Наиболее частым ненормальным режимом является появление сверхтоков при внешних КЗ, качаниях и перегрузках.
Внешние КЗ вызываются повреждениями на шинах распредустройства или неотключившимися повреждениями на отходящих от шин присоединениях.
Защита от внешних КЗ осуществляется с помощью МТЗ с блокировкой минимального напряжения, дистанционной релейной защиты,
токовых защит нулевой и обратной последовательностей. В зону действия защит от внешних КЗ должны входить шины подстанции и присоединения, отходящие от этих шин (дальнее резервирование).
Перегрузки. Трансформаторы допускают перегрузки порядка
(1,5-2)I
ном в течение значительного времени, которые могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом. Поэтому защиты от перегрузки трансформаторов действуют, как правило, на сигнал.
Неполнофазный режим На трансформаторах предусматривается защита от неполнофазных режимов, возникающих при отключении
(или включении) не всеми фазами сторон высшего или среднего
Газовая защита действует при повреждениях внутри бака. Дифференциальная защита действует при повреждениях внутри бака и на выводах.
Для ограничения размеров разрушений защита от внутренних повреждений должна действовать как можно быстрее (t = 0,05-0,1 с).
Для того чтобы защита действовала при витковых замыканиях с небольшим числом замкнувшихся витков, а также в самом начале повреждения, чувствительность защиты должна быть как можно выше.
Виды ненормальных режимов и защиты от них Наиболее частым ненормальным режимом является появление сверхтоков при внешних КЗ, качаниях и перегрузках.
Внешние КЗ вызываются повреждениями на шинах распредустройства или неотключившимися повреждениями на отходящих от шин присоединениях.
Защита от внешних КЗ осуществляется с помощью МТЗ с блокировкой минимального напряжения, дистанционной релейной защиты,
токовых защит нулевой и обратной последовательностей. В зону действия защит от внешних КЗ должны входить шины подстанции и присоединения, отходящие от этих шин (дальнее резервирование).
Перегрузки. Трансформаторы допускают перегрузки порядка
(1,5-2)I
ном в течение значительного времени, которые могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом. Поэтому защиты от перегрузки трансформаторов действуют, как правило, на сигнал.
Неполнофазный режим На трансформаторах предусматривается защита от неполнофазных режимов, возникающих при отключении
(или включении) не всеми фазами сторон высшего или среднего
напряжения. Эта защита должна действовать на отключение трансформатора для предотвращения отключения в указанном режиме второго, параллельно работающего трансформатора.
Понижение уровня масла в баке ниже уровня обмоток возможно при течи в баке или резком понижении температуры наружного воздуха, что может привести к повреждению обмоток. Приданном нарушении нормального режима должна действовать газовая защита сначала на сигнала при дальнейшем снижении уровня масла – на отключение трансформатора. ОСОБЕННОСТИ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
На рис. 1.1 приведены однофазные схемы обмоток трансформатора и автотрансформатора (АТ, с помощью которых можно показать особенности автотрансформаторов [4].
а
б
Рис. 1.1. Схемы обмоток:
а – трансформатора б – автотрансформатора. В трансформаторе первичный ток I
1
проходит по первичной обмотке w
1
, а вторичный I
2
– по вторичной В автотрансформаторе ток I
1
проходит только по части первичной обмотки w
1
– w
2
, называемой последовательной. В обмотке w
2
, называемой общей, проходит ток общ = I
2
– I
1
. Вторичным током АТ является ток I
2
= I
1
+ общ
2. Автотрансформатор характеризуется двумя значениями мощности проходной S
прох
, называемой номинальной, и расчетной S
расч
, называемой также типовой.
Проходная мощность указывается в каталогах. Эта мощность передается с первичной на вторичную обмотку АТ:
прох
2
2
1
1
I
U
I
U
S
=
=
Расчетной называется мощность, по которой рассчитываются параметры обмоток и магнитопровода АТ. Она равна:
(
)
выг прох прох расч
k
S
K
1
1
S
U
U
1
U
I
U
U
I
S
1
2
1
1
2
1
1
⋅
=
−
=
−
=
−
=
, (где
K
– коэффициент трансформации автотрансформатора, равный 1
2 1
w
w
U
U
K
=
=
;
выг
k
– коэффициент выгодности, показывающий, во сколько раз
S
расч
, определяющая размеры автотрансформатора, меньше S
прох
,
равной номинальной мощности АТ:
выг
1
2
1
1
2
1
w
w
w
U
U
U
K
1
1
k
−
=
−
=
−
=
(1.2)
3. У автотрансформатора вторичная цепь электрически связана с первичной, поэтому если нейтраль не заземлена, то при замыкании на землю одной фазы в сети ВН потенциал (по отношению к земле) неповрежденных фаз в сети СН повышается до значения фазного напряжения сети ВН.
На рис. 1.2:
(
)
ВН
А
U
,
(
)
ВН
В
U
,
(
)
ВН
С
U
– фазные напряжения со стороны
ВН автотрансформатора СНА,
(
)
СН
В
U
,
(
)
СН
С
U
– фазные напряжения со стороны СН АТ.
Замкнулась на землю фаза А со стороны ВН. Если нейтраль не заземлена, то потенциал точки А будет равен нулю (земля, потенциал нейтрали будет равен
(
)
ВН
А
Н
U
U
−
=
, а напряжения фаз В и С со стороны
СН будут равны
(
)
( )
0 СНА,
(
)
( )
(
)
СН
В
Н
СН
В
U
U
U
+
=
)
1
(
1
,
(
)
( )
(
)
СН
С
Н
СН
С
U
U
U
+
=
)
1
(
1
, те. фазные напряжения по отношению к земле фаз В и С со стороны СН значительно увеличатся и значительно превысят свои линейные напря- жения.
Рис. 1.2. Напряжения в автотрансформаторе при замыкании на землю
Для предупреждения такого повышения напряжения нейтраль АТ
должна обязательно заземляться, как это показано на рис. 1.2.
4. АТ дополняются третьей обмоткой, соединенной в треугольник, которая служит для замыкания третьих и кратных трем гармоник магнитных потоков и токов нулевой последовательности. Дополнительная обмотка низшего напряжения (НН) имеет магнитную связь с обмотками (ВН) и (СН). Она выполняется на напряжение 6-10-35 кВ
и используется для подключения потребителей и источников реактивной мощности, регулировочных и вольтодобавочных трансформаторов на подстанциях, а на электрических станциях – для подключения генераторов и резервных трансформаторов собственных нужд.
Номинальная мощность третьей обмотки принимается равной
S
расч и всегда меньше в k
выг раз, чем номинальная мощность автотрансформатора, которая указывается в справочниках и каталогах. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ
Понижение уровня масла в баке ниже уровня обмоток возможно при течи в баке или резком понижении температуры наружного воздуха, что может привести к повреждению обмоток. Приданном нарушении нормального режима должна действовать газовая защита сначала на сигнала при дальнейшем снижении уровня масла – на отключение трансформатора. ОСОБЕННОСТИ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
На рис. 1.1 приведены однофазные схемы обмоток трансформатора и автотрансформатора (АТ, с помощью которых можно показать особенности автотрансформаторов [4].
а
б
Рис. 1.1. Схемы обмоток:
а – трансформатора б – автотрансформатора. В трансформаторе первичный ток I
1
проходит по первичной обмотке w
1
, а вторичный I
2
– по вторичной В автотрансформаторе ток I
1
проходит только по части первичной обмотки w
1
– w
2
, называемой последовательной. В обмотке w
2
, называемой общей, проходит ток общ = I
2
– I
1
. Вторичным током АТ является ток I
2
= I
1
+ общ
2. Автотрансформатор характеризуется двумя значениями мощности проходной S
прох
, называемой номинальной, и расчетной S
расч
, называемой также типовой.
Проходная мощность указывается в каталогах. Эта мощность передается с первичной на вторичную обмотку АТ:
прох
2
2
1
1
I
U
I
U
S
=
=
Расчетной называется мощность, по которой рассчитываются параметры обмоток и магнитопровода АТ. Она равна:
(
)
выг прох прох расч
k
S
K
1
1
S
U
U
1
U
I
U
U
I
S
1
2
1
1
2
1
1
⋅
=
−
=
−
=
−
=
, (где
K
– коэффициент трансформации автотрансформатора, равный 1
2 1
w
w
U
U
K
=
=
;
выг
k
– коэффициент выгодности, показывающий, во сколько раз
S
расч
, определяющая размеры автотрансформатора, меньше S
прох
,
равной номинальной мощности АТ:
выг
1
2
1
1
2
1
w
w
w
U
U
U
K
1
1
k
−
=
−
=
−
=
(1.2)
3. У автотрансформатора вторичная цепь электрически связана с первичной, поэтому если нейтраль не заземлена, то при замыкании на землю одной фазы в сети ВН потенциал (по отношению к земле) неповрежденных фаз в сети СН повышается до значения фазного напряжения сети ВН.
На рис. 1.2:
(
)
ВН
А
U
,
(
)
ВН
В
U
,
(
)
ВН
С
U
– фазные напряжения со стороны
ВН автотрансформатора СНА,
(
)
СН
В
U
,
(
)
СН
С
U
– фазные напряжения со стороны СН АТ.
Замкнулась на землю фаза А со стороны ВН. Если нейтраль не заземлена, то потенциал точки А будет равен нулю (земля, потенциал нейтрали будет равен
(
)
ВН
А
Н
U
U
−
=
, а напряжения фаз В и С со стороны
СН будут равны
(
)
( )
0 СНА,
(
)
( )
(
)
СН
В
Н
СН
В
U
U
U
+
=
)
1
(
1
,
(
)
( )
(
)
СН
С
Н
СН
С
U
U
U
+
=
)
1
(
1
, те. фазные напряжения по отношению к земле фаз В и С со стороны СН значительно увеличатся и значительно превысят свои линейные напря- жения.
Рис. 1.2. Напряжения в автотрансформаторе при замыкании на землю
Для предупреждения такого повышения напряжения нейтраль АТ
должна обязательно заземляться, как это показано на рис. 1.2.
4. АТ дополняются третьей обмоткой, соединенной в треугольник, которая служит для замыкания третьих и кратных трем гармоник магнитных потоков и токов нулевой последовательности. Дополнительная обмотка низшего напряжения (НН) имеет магнитную связь с обмотками (ВН) и (СН). Она выполняется на напряжение 6-10-35 кВ
и используется для подключения потребителей и источников реактивной мощности, регулировочных и вольтодобавочных трансформаторов на подстанциях, а на электрических станциях – для подключения генераторов и резервных трансформаторов собственных нужд.
Номинальная мощность третьей обмотки принимается равной
S
расч и всегда меньше в k
выг раз, чем номинальная мощность автотрансформатора, которая указывается в справочниках и каталогах. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ
Токовая отсечка – самая простая быстродействующая защита от повреждений в трансформаторе (рис. Отсечка устанавливается со стороны питания. Выполняется без выдержки времени (t = 0) c помощью мгновенного реле тока типа
РТ-40 или электромагнитного элемента реле РТ. Трансформаторы тока собираются обычно по схеме неполная звезда (двухфазная двухрелейная схема. Реле КА используется для повышения чувствительности защиты к двухфазным КЗ за трансформатором, обмотки которого соединены по схеме Y/∆ [15]. Ток КЗ при повреждении трансформатора со стороны питания (точка К) обычно значительно больше, чем при КЗ за трансформатором (точка К, рис. 1.3), если оба тока приведены к одному напряжению.
Рис. 1.3. Токовая отсечка на трансформаторе
Токовую отсечку отстраивают оттока КЗ за трансформатором
( )
3
КЗвн отс з
с
max
I
k
I
=
, где коэффициент отстройки
4 1
3 1
отс
,
,
k
−
=
для защиты с реле РТ и 1
отс
,
k
=
для защиты с реле РТ )
3
КЗ.вн max
.
I
– ток трехфазного КЗ при повреждении за трансформатором (точка Кв максимальном режиме работы системы, приведенный к стороне ВН.
Кроме того, отсечка не должна действовать от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора:
.
.
kI
I
ном з, где
5 ном номинальный ток стороны ВН трансформатора.
Достоинство отсечки – простота. Но отсечка не защищает весь трансформатор. Она защищает выводы ВН и часть обмотки. Применяется в сочетании с МТЗ и газовой защитой для трансформаторов малой мощности (до 5600 кВА).
1.4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Назначение и принцип действия Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей РЗ трансформаторов от внутренних КЗ и от КЗ на выводах.
Для выполнения дифференциальной защиты используются трансформаторы тока, установленные со стороны ВН и НН защищаемого трансформатора (рис. При внешнем КЗ (точка К) защита не должна действовать, а при
КЗ в трансформаторе (точка К) должна срабатывать. С учетом этого вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются, как это показано на рис. 1.4. Тогда при внешнем КЗ (риса) вторичные токи I
1
ив защите направлены встречно, поэтому ток в реле равен их разности (Для того чтобы защита не работала при внешних КЗ, необходимо,
чтобы вторичные токи в плечах РЗ были равны. Тогда ток в реле будет отсутствовать
РТ-40 или электромагнитного элемента реле РТ. Трансформаторы тока собираются обычно по схеме неполная звезда (двухфазная двухрелейная схема. Реле КА используется для повышения чувствительности защиты к двухфазным КЗ за трансформатором, обмотки которого соединены по схеме Y/∆ [15]. Ток КЗ при повреждении трансформатора со стороны питания (точка К) обычно значительно больше, чем при КЗ за трансформатором (точка К, рис. 1.3), если оба тока приведены к одному напряжению.
Рис. 1.3. Токовая отсечка на трансформаторе
Токовую отсечку отстраивают оттока КЗ за трансформатором
( )
3
КЗвн отс з
с
max
I
k
I
=
, где коэффициент отстройки
4 1
3 1
отс
,
,
k
−
=
для защиты с реле РТ и 1
отс
,
k
=
для защиты с реле РТ )
3
КЗ.вн max
.
I
– ток трехфазного КЗ при повреждении за трансформатором (точка Кв максимальном режиме работы системы, приведенный к стороне ВН.
Кроме того, отсечка не должна действовать от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора:
.
.
kI
I
ном з, где
5 ном номинальный ток стороны ВН трансформатора.
Достоинство отсечки – простота. Но отсечка не защищает весь трансформатор. Она защищает выводы ВН и часть обмотки. Применяется в сочетании с МТЗ и газовой защитой для трансформаторов малой мощности (до 5600 кВА).
1.4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Назначение и принцип действия Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей РЗ трансформаторов от внутренних КЗ и от КЗ на выводах.
Для выполнения дифференциальной защиты используются трансформаторы тока, установленные со стороны ВН и НН защищаемого трансформатора (рис. При внешнем КЗ (точка К) защита не должна действовать, а при
КЗ в трансформаторе (точка К) должна срабатывать. С учетом этого вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются, как это показано на рис. 1.4. Тогда при внешнем КЗ (риса) вторичные токи I
1
ив защите направлены встречно, поэтому ток в реле равен их разности (Для того чтобы защита не работала при внешних КЗ, необходимо,
чтобы вторичные токи в плечах РЗ были равны. Тогда ток в реле будет отсутствовать
Рис. 1.4. Токи в дифференциальной защите трансформатора:
а – при внешнем КЗ; б – при КЗ в трансформаторе
Однако, как это будет показано ниже, токи в реле при внешнем КЗ
не равны и составляют вторичный ток небаланса: вт нб
2 1
p
I
I
I
I
.
.
.
=
−
=
(При КЗ в защищаемом трансформаторе (рис. 1.4, б) вторичные токи проходят по обмотке реле водном направлении, в результате ток в реле равен их сумме Если I
p будет больше, чем ток срабатывания реле
(
)
p c
p
.
I
I
>
, то реле сработает и отключит трансформатор.
Особенности дифференциальной защиты трансформаторов.
Первичные токи I
I
и I
II
трансформатора неравны по величине. Ток со стороны высшего напряжения всегда меньше тока I
II
со стороны низшего напряжения. Их соотношение в нагрузочном режиме равно коэффициенту трансформации силового трансформатора
а – при внешнем КЗ; б – при КЗ в трансформаторе
Однако, как это будет показано ниже, токи в реле при внешнем КЗ
не равны и составляют вторичный ток небаланса: вт нб
2 1
p
I
I
I
I
.
.
.
=
−
=
(При КЗ в защищаемом трансформаторе (рис. 1.4, б) вторичные токи проходят по обмотке реле водном направлении, в результате ток в реле равен их сумме Если I
p будет больше, чем ток срабатывания реле
(
)
p c
p
.
I
I
>
, то реле сработает и отключит трансформатор.
Особенности дифференциальной защиты трансформаторов.
Первичные токи I
I
и I
II
трансформатора неравны по величине. Ток со стороны высшего напряжения всегда меньше тока I
II
со стороны низшего напряжения. Их соотношение в нагрузочном режиме равно коэффициенту трансформации силового трансформатора
т
II
I
K
I
I
=
Если трансформатор соединен по схеме
∆
Y
или
Y
∆
, то первичные токи не совпадают по фазе. Угол сдвига фаз зависит от группы соединений обмоток. Так, для схемы
∆
Y
-11 этот угол составляет
330
о
. Вторичные токи получаются также неравными и сдвинутыми по фазе на о (рис. 1.5, а).
В трансформаторе с соединением обмоток
Y
Y
-12 первичные токи I
I
и I
II
совпадают по фазе (рис. 1.5, б).
Чтобы вторичные токи в защите были равны по величине и по фазе и не создавали дополнительного тока небаланса, необходимы специальные меры для выравнивания вторичных токов и для компенсации фазового сдвига.
Компенсация сдвига токов по фазе осуществляется следующим образом вторичные обмотки трансформаторов тока со стороны звезды силового трансформатора соединяются в треугольника со стороны треугольника силового трансформатора – в «звезду».
На рис. 1.5, в приведена схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока для силового трансформатора, собранного по схеме Y/Δ-11. На этом же рисунке показано распределение токов и векторные диаграммы токов при нагрузке и внешнем трехфазном КЗ.
Из диаграммы следует, что вторичные токи I
AB(2)
, I
BC(2)
, I
CA(2)
в линейных проводах после соединения в треугольник сдвигаются относительно соответствующих фазных токов в первичной и вторичной обмотках трансформаторов тока на угол 30
°
14
II
I
K
I
I
=
Если трансформатор соединен по схеме
∆
Y
или
Y
∆
, то первичные токи не совпадают по фазе. Угол сдвига фаз зависит от группы соединений обмоток. Так, для схемы
∆
Y
-11 этот угол составляет
330
о
. Вторичные токи получаются также неравными и сдвинутыми по фазе на о (рис. 1.5, а).
В трансформаторе с соединением обмоток
Y
Y
-12 первичные токи I
I
и I
II
совпадают по фазе (рис. 1.5, б).
Чтобы вторичные токи в защите были равны по величине и по фазе и не создавали дополнительного тока небаланса, необходимы специальные меры для выравнивания вторичных токов и для компенсации фазового сдвига.
Компенсация сдвига токов по фазе осуществляется следующим образом вторичные обмотки трансформаторов тока со стороны звезды силового трансформатора соединяются в треугольника со стороны треугольника силового трансформатора – в «звезду».
На рис. 1.5, в приведена схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока для силового трансформатора, собранного по схеме Y/Δ-11. На этом же рисунке показано распределение токов и векторные диаграммы токов при нагрузке и внешнем трехфазном КЗ.
Из диаграммы следует, что вторичные токи I
AB(2)
, I
BC(2)
, I
CA(2)
в линейных проводах после соединения в треугольник сдвигаются относительно соответствующих фазных токов в первичной и вторичной обмотках трансформаторов тока на угол 30
°
14
Рис. 1.5. Векторные диаграммы первичных и вторичных токов:
а – присоединении обмоток Y/Δ; б – присоединении обмоток Y/Y; в – в схеме дифференциальной защиты
а – присоединении обмоток Y/Δ; б – присоединении обмоток Y/Y; в – в схеме дифференциальной защиты
Токи в проводах второй группы трансформаторов тока I
ab(2)
, I
bc(2)
,
I
ca(2)
совпадают по фазе со своими первичными линейными токами I
ab
,
I
bc
, I
ca
, которые сдвинуты по отношению к первичному току «звезды»
силового трансформатора также на угол 30
°
. В результате этого токи,
поступающие в реле, совпадают по фазе.
Соединить вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных со стороны звезды силового трансформатора, в треугольник необходимо также для исключения ложной работы дифференциальной защиты при КЗ на землю в сети высшего напряжения.
Токи нулевой последовательности при КЗ на землю (точка K
(1)
, рис) могут замыкаться только через обмотку трансформатора, соединенную в звезду, при условии, что нейтраль трансформатора заземлена.
Проходя по звезде силового трансформатора, эти токи трансформируются в фазы обмотки, соединенной в треугольник. В контуре треугольника эти токи циркулируют, не выходя за его пределы.
Рис. 1.6. Токи нулевой последовательности в дифференциальной защите трансформатора
ab(2)
, I
bc(2)
,
I
ca(2)
совпадают по фазе со своими первичными линейными токами I
ab
,
I
bc
, I
ca
, которые сдвинуты по отношению к первичному току «звезды»
силового трансформатора также на угол 30
°
. В результате этого токи,
поступающие в реле, совпадают по фазе.
Соединить вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных со стороны звезды силового трансформатора, в треугольник необходимо также для исключения ложной работы дифференциальной защиты при КЗ на землю в сети высшего напряжения.
Токи нулевой последовательности при КЗ на землю (точка K
(1)
, рис) могут замыкаться только через обмотку трансформатора, соединенную в звезду, при условии, что нейтраль трансформатора заземлена.
Проходя по звезде силового трансформатора, эти токи трансформируются в фазы обмотки, соединенной в треугольник. В контуре треугольника эти токи циркулируют, не выходя за его пределы.
Рис. 1.6. Токи нулевой последовательности в дифференциальной защите трансформатора
Таким образом, токи нулевой последовательности при КЗ назем- лю в сети ВН будут протекать только по звезде силового трансформатора и, если не принять специальных мер, могут вызвать неправильную работу защиты.
Если трансформаторы тока со стороны звезды силового трансформатора собрать в треугольник, то вторичные токи нулевой последовательности в (рис. 1.6) будут замыкаться в треугольнике и не попадут в реле.
Выравнивание величин вторичных токов в плечах дифференциальной защиты Компенсация неравенства первичных токов по величине достигается подбором коэффициентов трансформации трансформаторов тока, а также установкой специальных уравнительных промежуточных автотрансформаторов или промежуточных трансформаторов.
Если трансформатор соединен по схеме
Y
Y
, то для выполнения равенства
0
I
I
I
=
−
=
IIв
Iв
p
необходимо выполнить соотношения в в т т где т – коэффициент трансформации силового трансформатора и K
I2
– коэффициенты трансформации трансформаторов тока,
установленных со стороны ВН и НН силового трансформатора.
При соединении силового трансформатора по схеме Y/Δ трансформаторы тока со стороны звезды соединяются в треугольники ток в плече, питающемся от трансформаторов тока, включенных в треугольник, равен
3 1
⋅
I
I
K
I
, а в плече, питающемся от трансформаторов тока, соединенных в звезду, равен С учетом этого коэффициенты трансформации трансформаторов тока должны находиться в соотношении т 2
K
I
I
K
K
I
II
I
I
=
⋅
=
17
Если трансформаторы тока со стороны звезды силового трансформатора собрать в треугольник, то вторичные токи нулевой последовательности в (рис. 1.6) будут замыкаться в треугольнике и не попадут в реле.
Выравнивание величин вторичных токов в плечах дифференциальной защиты Компенсация неравенства первичных токов по величине достигается подбором коэффициентов трансформации трансформаторов тока, а также установкой специальных уравнительных промежуточных автотрансформаторов или промежуточных трансформаторов.
Если трансформатор соединен по схеме
Y
Y
, то для выполнения равенства
0
I
I
I
=
−
=
IIв
Iв
p
необходимо выполнить соотношения в в т т где т – коэффициент трансформации силового трансформатора и K
I2
– коэффициенты трансформации трансформаторов тока,
установленных со стороны ВН и НН силового трансформатора.
При соединении силового трансформатора по схеме Y/Δ трансформаторы тока со стороны звезды соединяются в треугольники ток в плече, питающемся от трансформаторов тока, включенных в треугольник, равен
3 1
⋅
I
I
K
I
, а в плече, питающемся от трансформаторов тока, соединенных в звезду, равен С учетом этого коэффициенты трансформации трансформаторов тока должны находиться в соотношении т 2
K
I
I
K
K
I
II
I
I
=
⋅
=
17
Таким образом, трансформаторы тока со стороны ВН должны выбираться на номинальный ток, враз больший, чем номинальный ток трансформатора.
Трансформаторы выпускаются со стандартными коэффициентами трансформации. Поэтому подбором коэффициентов трансформации трансформаторов тока точно выровнять вторичные токи нельзя.
Для полного выравнивания вторичных токов применяют специальные автотрансформаторы или промежуточные трансформаторы тока.
Выравнивающие автотрансформаторы. Автотрансформатор включается водно из плеч защиты (риса. Коэффициент трансформации автотрансформатора а подбирается так, чтобы его вторичный ток
2
I
′
был равен току
1
I
в другом плече защиты:
а
K
I
I
I
2 1
2
=
=
′
, тогда
1 2
I
I
K
а
=
(1.8)
Промежуточные автотрансформаторы типа АТ используются, если вторичный номинальный ток с одной стороны трансформатора равен 1А,
а с другой – А типа АТ – если вторичный ток превышает А Выравнивающий промежуточный трансформатор тока
(рис. 1.7, б) имеет три первичные обмотки две уравнительные и одну дифференциальную. Уравнительные обмотки
1
ур
w
и
2
ур
w
включаются в плечи защиты, а рабочая обмотка, называемая также дифференциальной д, включается по дифференциальной схеме на разность токов плеч.
К вторичной обмотке промежуточного трансформатора подключается реле тока КА.
Для двухобмоточных трансформаторов используется только одна уравнительная обмотка, как это показано на рис. 1.7, б
Трансформаторы выпускаются со стандартными коэффициентами трансформации. Поэтому подбором коэффициентов трансформации трансформаторов тока точно выровнять вторичные токи нельзя.
Для полного выравнивания вторичных токов применяют специальные автотрансформаторы или промежуточные трансформаторы тока.
Выравнивающие автотрансформаторы. Автотрансформатор включается водно из плеч защиты (риса. Коэффициент трансформации автотрансформатора а подбирается так, чтобы его вторичный ток
2
I
′
был равен току
1
I
в другом плече защиты:
а
K
I
I
I
2 1
2
=
=
′
, тогда
1 2
I
I
K
а
=
(1.8)
Промежуточные автотрансформаторы типа АТ используются, если вторичный номинальный ток с одной стороны трансформатора равен 1А,
а с другой – А типа АТ – если вторичный ток превышает А Выравнивающий промежуточный трансформатор тока
(рис. 1.7, б) имеет три первичные обмотки две уравнительные и одну дифференциальную. Уравнительные обмотки
1
ур
w
и
2
ур
w
включаются в плечи защиты, а рабочая обмотка, называемая также дифференциальной д, включается по дифференциальной схеме на разность токов плеч.
К вторичной обмотке промежуточного трансформатора подключается реле тока КА.
Для двухобмоточных трансформаторов используется только одна уравнительная обмотка, как это показано на рис. 1.7, б
Рис. 1.7. Выравнивание вторичных токов в схеме дифференциальной защиты:
а – с помощью промежуточных автотрансформаторов б – с помощью промежуточного трансформатора
Вторичный ток
1
I
протекает по первой уравнительной обмотке
1
ур
w
и по дифференциальной обмотке д. Поток в сердечнике от этого тока будет равен дур 1
1
+
=
w
I
w
I
k
Ф
.
.
.
Ток
2
I
будет протекать только по дифференциальной обмотке w
д
Поток в сердечнике от этого тока д 2
w
I
k
Ф
.
=
В сердечнике оба потока направлены встречно, поэтому результирующий поток равен их разности д
2
д
1
ур1 1
2 1
рез
−
+
=
−
=
w
I
w
I
I
k
Ф
Ф
Ф
.
.
.
.
.
.
Этот результирующий магнитный поток будет создавать ток в реле. Чтобы при внешних КЗ ток в реле был равен нулю (I
p
= результирующий поток Фрез также должен быть равен нулю. Отсюда
0
д
2
д
1 1
ур
1
=
−
+
w
I
w
I
w
I
.
.
.
, и число витков уравнительной обмотки
а – с помощью промежуточных автотрансформаторов б – с помощью промежуточного трансформатора
Вторичный ток
1
I
протекает по первой уравнительной обмотке
1
ур
w
и по дифференциальной обмотке д. Поток в сердечнике от этого тока будет равен дур 1
1
+
=
w
I
w
I
k
Ф
.
.
.
Ток
2
I
будет протекать только по дифференциальной обмотке w
д
Поток в сердечнике от этого тока д 2
w
I
k
Ф
.
=
В сердечнике оба потока направлены встречно, поэтому результирующий поток равен их разности д
2
д
1
ур1 1
2 1
рез
−
+
=
−
=
w
I
w
I
I
k
Ф
Ф
Ф
.
.
.
.
.
.
Этот результирующий магнитный поток будет создавать ток в реле. Чтобы при внешних КЗ ток в реле был равен нулю (I
p
= результирующий поток Фрез также должен быть равен нулю. Отсюда
0
д
2
д
1 1
ур
1
=
−
+
w
I
w
I
w
I
.
.
.
, и число витков уравнительной обмотки
дур (Такой способ выравнивания магнитных потоков широко применяется в специальных дифференциальных реле типа РНТ и ДЗТ.
Уравнительная обмотка включается стой стороны силового трансформатора, где вторичный ток меньше. В дифференциальной защите трехобмоточных трансформаторов используются две уравнительные обмотки. ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ
Уравнительная обмотка включается стой стороны силового трансформатора, где вторичный ток меньше. В дифференциальной защите трехобмоточных трансформаторов используются две уравнительные обмотки. ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
ТРАНСФОРМАТОРОВ
При нагрузке и внешних КЗ в реле будет протекать вторичный ток небаланса
2 в нб
.
.
.
I
I
I
−
=
, который может приводить к неправильной работе защиты.
Ток небаланса в дифференциальной защите трансформатора может вызываться погрешностями трансформаторов тока регулированием напряжения силового трансформатора неполным выравниванием вторичных токов в плечах дифференциальной защиты.
Расчетный ток небаланса, от которого отстраивается ток срабатывания дифференциальной защиты, определяется тремя составляющими и равен ''
'
нб ''
нб '
нб расч нб
I
I
I
I
+
+
=
, где '
нб
I
– ток небаланса, обусловленный погрешностями трансформаторов тока;
''
нб
I
– ток небаланса, обусловленный регулированием напряжения защищаемого трансформатора;
''
'
нб
I
– ток небаланса, возникающий за счет неполного выравнивания вторичных токов
Составляющая
'
нб
I
, вызванная погрешностями трансформаторов тока (наличием токов намагничивания. С учетом токов намагничивания разность вторичных токов, проходящих через реле при внешнем КЗ:
=
−
=
=
2 в нб p
I
I
I
I
=
−
−
−
2
нам
1
нам
I
II
.
II
.
I
I
.
I
.
K
I
I
K
I
I
−
−
−
=
2
нам
1
нам
2
II
1
I
I
II
I
I
I
I
K
I
K
I
K
I
K
I
Считая, что неравенство первичных токов по значению и фазе полностью компенсировано (разность первой скобки равна нулю, получаем, что первичный ток небаланса равен разности намагничивающих токов:
нам нам '
нб
I
II
I
I
I
−
=
(Эта составляющая тока небаланса имеет наибольшую величину и является основной. Трансформаторы тока с высшей и низшей сторон в дифференциальной защите трансформатора имеют разные типы и разную конструкцию, что ведет к различию магнитных характеристик трансформаторов тока, их токов намагничивания и к увеличению тока небаланса. Поэтому для дифференциальной защиты стараются применять трансформаторы тока с сердечниками класса Р. Они имеют очень высокие характеристики намагничивания и не насыщаются при больших кратностях тока. Особенно резко отличаются характеристики встроенных в силовые трансформаторы трансформаторов тока и выносных.
Рассчитывается '
нб
I
по формуле:
max
I
k
ε
k
I
КЗвн апер одн '
нб
⋅
⋅
⋅
=
,
(1.12)
где одн
k
– коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 1;
ε – относительная полная погрешность трансформаторов тока,
равна 0,1;
21
'
нб
I
, вызванная погрешностями трансформаторов тока (наличием токов намагничивания. С учетом токов намагничивания разность вторичных токов, проходящих через реле при внешнем КЗ:
=
−
=
=
2 в нб p
I
I
I
I
=
−
−
−
2
нам
1
нам
I
II
.
II
.
I
I
.
I
.
K
I
I
K
I
I
−
−
−
=
2
нам
1
нам
2
II
1
I
I
II
I
I
I
I
K
I
K
I
K
I
K
I
Считая, что неравенство первичных токов по значению и фазе полностью компенсировано (разность первой скобки равна нулю, получаем, что первичный ток небаланса равен разности намагничивающих токов:
нам нам '
нб
I
II
I
I
I
−
=
(Эта составляющая тока небаланса имеет наибольшую величину и является основной. Трансформаторы тока с высшей и низшей сторон в дифференциальной защите трансформатора имеют разные типы и разную конструкцию, что ведет к различию магнитных характеристик трансформаторов тока, их токов намагничивания и к увеличению тока небаланса. Поэтому для дифференциальной защиты стараются применять трансформаторы тока с сердечниками класса Р. Они имеют очень высокие характеристики намагничивания и не насыщаются при больших кратностях тока. Особенно резко отличаются характеристики встроенных в силовые трансформаторы трансформаторов тока и выносных.
Рассчитывается '
нб
I
по формуле:
max
I
k
ε
k
I
КЗвн апер одн '
нб
⋅
⋅
⋅
=
,
(1.12)
где одн
k
– коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 1;
ε – относительная полная погрешность трансформаторов тока,
равна 0,1;
21
апер
k
– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе КЗ. Для защиты с реле РТ 2
апер
=
k
, для защиты с реле РНТ и ДЗТ-11, которые имеют специальные быстронасы- щающиеся трансформаторы,
1
апер
=
k
Составляющая
''
нб
I
, вызванная регулированием напряжения
(коэффициента трансформации т) силового трансформатора.
Компенсация неравенства первичных токов с помощью выравнивающих трансформаторов или автотрансформаторов производится для номинального значения т. При регулировании напряжения переключаются отпайки на одной из обмоток трансформатора, т. е.
изменяется его коэффициент трансформации т, компенсация токов в защите нарушается ив реле появляется ток небаланса ''
нб
I
, который рассчитывается по формуле:
max
I
u
I
КЗвн.
''
нб
100
%
⋅
∆
=
,
(где
%
u
∆
– максимальное значение отклонения от среднего напряжения при регулировании.
На повышающих силовых трансформаторах предусматриваются ответвления, позволяющие изменять напряжения на отключенном трансформаторе в пределах
%
5
±
от номинального (среднего) значения,
при этом Современные понижающие трансформаторы и автотрансформаторы выпускаются с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в довольно широком диапазоне. Например, у трансформаторов 110 кВ
диапазон регулирования составляет
%
2 8
×
±
, тогда Составляющая
''
'
нб
I
, возникающая при неточном выравнивании
вторичных токов плеч защиты Составляющая ''
'
нб
I
определяется по формуле:
max
I
f
I
КЗвн выр '''
нб
100
%
⋅
∆
=
,
(где ∆f
выр
% – относительное значение неравенства вторичных токов ив плечах защиты
100
%
1 2
1
выр
⋅
−
=
∆
I
I
I
f
В формулах (1.12), (1.13), (1.14)
max
I
КЗвн
– максимальное значение тока КЗ при повреждении за трансформатором (точка К1
на рис. При этом учитывается тот вид КЗ, при котором ток больше, – обычно это трехфазное КЗ.
Чтобы дифференциальная защита не сработала при внешних КЗ,
ее ток срабатывания необходимо отстроить оттока небаланса:
расч нб отс з
с
I
k
I
≥
, где k
отс
= 1,3.
1.6. НАЛИЧИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА
СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Намагничивающий ток силового трансформатора в нормальном режиме составляет (1-5%) ном. При включении под напряжение или при восстановлении напряжения после КЗ по обмотке трансформатора со стороны источника питания протекает бросок намагничивающего тока,
который носит затухающий характер и содержит большую апериодическую составляющую (рис. 1.8, б. Ток намагничивания в первый момент может достигать значения ном нами быстро затухает.
Кривая тока носит асимметричный характер и содержит различные, в основном четные гармоники. Характерным свойством кривой является наличие апериодической составляющей и наличие второй гармоники. Время затухания токов определяется постоянными времени трансформатора и сети и может достигать 2-3 с. Чем мощнее трансформатор, тем дольше продолжается затухание.
В кривой тока КЗ в первый момент повреждения также содержится апериодическая составляющая, однако время ее затухания составляет несколько периодов тока промышленной частоты
k
– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе КЗ. Для защиты с реле РТ 2
апер
=
k
, для защиты с реле РНТ и ДЗТ-11, которые имеют специальные быстронасы- щающиеся трансформаторы,
1
апер
=
k
Составляющая
''
нб
I
, вызванная регулированием напряжения
(коэффициента трансформации т) силового трансформатора.
Компенсация неравенства первичных токов с помощью выравнивающих трансформаторов или автотрансформаторов производится для номинального значения т. При регулировании напряжения переключаются отпайки на одной из обмоток трансформатора, т. е.
изменяется его коэффициент трансформации т, компенсация токов в защите нарушается ив реле появляется ток небаланса ''
нб
I
, который рассчитывается по формуле:
max
I
u
I
КЗвн.
''
нб
100
%
⋅
∆
=
,
(где
%
u
∆
– максимальное значение отклонения от среднего напряжения при регулировании.
На повышающих силовых трансформаторах предусматриваются ответвления, позволяющие изменять напряжения на отключенном трансформаторе в пределах
%
5
±
от номинального (среднего) значения,
при этом Современные понижающие трансформаторы и автотрансформаторы выпускаются с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в довольно широком диапазоне. Например, у трансформаторов 110 кВ
диапазон регулирования составляет
%
2 8
×
±
, тогда Составляющая
''
'
нб
I
, возникающая при неточном выравнивании
вторичных токов плеч защиты Составляющая ''
'
нб
I
определяется по формуле:
max
I
f
I
КЗвн выр '''
нб
100
%
⋅
∆
=
,
(где ∆f
выр
% – относительное значение неравенства вторичных токов ив плечах защиты
100
%
1 2
1
выр
⋅
−
=
∆
I
I
I
f
В формулах (1.12), (1.13), (1.14)
max
I
КЗвн
– максимальное значение тока КЗ при повреждении за трансформатором (точка К1
на рис. При этом учитывается тот вид КЗ, при котором ток больше, – обычно это трехфазное КЗ.
Чтобы дифференциальная защита не сработала при внешних КЗ,
ее ток срабатывания необходимо отстроить оттока небаланса:
расч нб отс з
с
I
k
I
≥
, где k
отс
= 1,3.
1.6. НАЛИЧИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА
СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Намагничивающий ток силового трансформатора в нормальном режиме составляет (1-5%) ном. При включении под напряжение или при восстановлении напряжения после КЗ по обмотке трансформатора со стороны источника питания протекает бросок намагничивающего тока,
который носит затухающий характер и содержит большую апериодическую составляющую (рис. 1.8, б. Ток намагничивания в первый момент может достигать значения ном нами быстро затухает.
Кривая тока носит асимметричный характер и содержит различные, в основном четные гармоники. Характерным свойством кривой является наличие апериодической составляющей и наличие второй гармоники. Время затухания токов определяется постоянными времени трансформатора и сети и может достигать 2-3 с. Чем мощнее трансформатор, тем дольше продолжается затухание.
В кривой тока КЗ в первый момент повреждения также содержится апериодическая составляющая, однако время ее затухания составляет несколько периодов тока промышленной частоты
Протекает ток намагничивания только по той обмотке, которая включается под напряжение, и весь попадает в дифференциальное реле (рис. 1.8, а).
Рис. 1.8. Бросок тока намагничивания в дифференциальной защите трансформатора
Чтобы защита не срабатывала от броска намагничивающего тока,
ток срабатывания защиты выбирается больше, чем ток намагничивания:
нам.
с.з
I
I
max
>
Величина тока намагничивания, попадающая в реле, оценивается в долях от номинального тока коэффициентом k, тогда ном з
с
I
k
I
⋅
=
,
(где
6 1
÷
=
k
в зависимости от вида реле.
Для повышения чувствительности защиты и уменьшения коэффициента k принимаются специальные меры
– применяются специальные быстронасыщающиеся промежуточные трансформаторы тока (НТТ), через которые включаются дифференциальные реле тока. НТТ не пропускает апериодическую составляющую, что позволяет уменьшить
k
до значения
3
,
1 1
÷
(реле типа
РНТ и ДЗТ-11), в то время как для реле РТ коэффициент k = 3 ÷ 5;
– используются в реле ДЗТ-21 времяимпульсный принцип и торможение от второй гармоники тока намагничивания, что позволяет снизить коэффициент k до значений 0,3÷0,5.
1.7. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ОТСЕЧКА
Защита выполняется с помощью реле тока типа РТ. Схема защиты приведена на рис. 1.9. Для выравнивания вторичных токов используется автотрансформатор Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям отстраивается от броска тока намагничивания при включении силового трансформатора 3
I
ном
з
с
⋅
÷
=
(1.17)
– отстраивается оттока небаланса при внешних КЗ (точка К на рис. 1.9):
расч нб отс з
с
I
k
I
=
,
(где k
отс
= Ток небаланса расч нб
I
содержит три составляющих и определяется по (За расчетное принимается большее значение тока срабатывания из условий (1.17) и (1.18).
25
Рис. 1.8. Бросок тока намагничивания в дифференциальной защите трансформатора
Чтобы защита не срабатывала от броска намагничивающего тока,
ток срабатывания защиты выбирается больше, чем ток намагничивания:
нам.
с.з
I
I
max
>
Величина тока намагничивания, попадающая в реле, оценивается в долях от номинального тока коэффициентом k, тогда ном з
с
I
k
I
⋅
=
,
(где
6 1
÷
=
k
в зависимости от вида реле.
Для повышения чувствительности защиты и уменьшения коэффициента k принимаются специальные меры
– применяются специальные быстронасыщающиеся промежуточные трансформаторы тока (НТТ), через которые включаются дифференциальные реле тока. НТТ не пропускает апериодическую составляющую, что позволяет уменьшить
k
до значения
3
,
1 1
÷
(реле типа
РНТ и ДЗТ-11), в то время как для реле РТ коэффициент k = 3 ÷ 5;
– используются в реле ДЗТ-21 времяимпульсный принцип и торможение от второй гармоники тока намагничивания, что позволяет снизить коэффициент k до значений 0,3÷0,5.
1.7. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ОТСЕЧКА
Защита выполняется с помощью реле тока типа РТ. Схема защиты приведена на рис. 1.9. Для выравнивания вторичных токов используется автотрансформатор Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям отстраивается от броска тока намагничивания при включении силового трансформатора 3
I
ном
з
с
⋅
÷
=
(1.17)
– отстраивается оттока небаланса при внешних КЗ (точка К на рис. 1.9):
расч нб отс з
с
I
k
I
=
,
(где k
отс
= Ток небаланса расч нб
I
содержит три составляющих и определяется по (За расчетное принимается большее значение тока срабатывания из условий (1.17) и (1.18).
25
Рис. 1.9. Дифференциальная отсечка на трансформаторе
Коэффициент чувствительности защиты определяется при КЗ в зоне действия защиты в случае, когда ток КЗ будет иметь минимальное значение, и должен быть не менее 2:
2
с.з ч
≥
=
I
I
k
min
КЗ
,
(где
min
I
КЗ
– ток двухфазного КЗ при повреждении в зоне действия защиты в минимальном режиме работы системы.
Достоинство защиты – простота. Недостатком является низкая чувствительность, т. к. расчетным обычно бывает первое условие и ток срабатывания получается большим. Такая защита не будет чувствительной к витковым замыканиям.
Раньше применялась на трансформаторах малой и средней мощности. В настоящее время не применяется
1.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
БЫСТРОНАСЫЩАЮЩИХСЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Быстронасыщающийся трансформатор тока (НТТ) имеет две обмотки – первичную, которая включается в дифференциальную цепь трансформаторов тока, и вторичную. Ко вторичной обмотке подключено реле тока РТ (рис. 1.10, а).
При внешних КЗ по первичной обмотке НТТ будет протекать ток небаланса, содержащий апериодическую составляющую.
При включении силового трансформатора по первичной обмотке
НТТ будет протекать вторичный ток намагничивания силового трансформатора, который также содержит большую апериодическую составляющую.
Апериодическая составляющая тока I
апер
(рис. 1.10, б) мало изменяется во времени. Она создает в магнитопроводе НТТ магнитный поток Фа, который также слабо изменяется во времени. ЭДС Е, наводимая во вторичной обмотке НТТ, пропорциональна изменению магнитного потока Ф 2
−
=
. Слабо изменяющийся поток Фа будет наводить во вторичной обмотке ничтожную по величине ЭДС. Можно считать, что апериодическая составляющая практически не трансформируется во вторичную обмотку НТТ. Поток Фа будет намагничивать магнитопровод и насыщать его. В результате трансформация периодической составляющей тока из первичной обмотки
НТТ во вторичную сильно ухудшится, ив реле попадет только часть периодической составляющей тока небаланса.
27
1.9. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С РЕЛЕ ТИПА РНТ-560
Реле РНТ-560 совмещает в себе устройство для выравнивания вторичных токов в защите и быстронасыщающийся трансформатор
НТТ для подавления апериодической составляющей Упрощенная схема реле РНТ и схема его подключения изображены на рис. Рис. 1.11. Токовые цепи дифференциальной защиты с реле РНТ-565
Насыщающийся трансформатор реле (НТТ) выполнен на трех- стержневом магнитопроводе. На среднем стержне расположены рабочая дифференциальная обмотка w
p
, две уравнительные обмотки
w
ур и одна секция короткозамкнутой обмотки 'к. На одном из крайних стержней магнитопровода расположена вторичная обмотка в, к которой подключено реле тока КА типа РТ-40.
Уравнительные обмотки служат для выравнивания магнитных потоков от токов в плечах дифференциальной защиты
Коэффициент чувствительности защиты определяется при КЗ в зоне действия защиты в случае, когда ток КЗ будет иметь минимальное значение, и должен быть не менее 2:
2
с.з ч
≥
=
I
I
k
min
КЗ
,
(где
min
I
КЗ
– ток двухфазного КЗ при повреждении в зоне действия защиты в минимальном режиме работы системы.
Достоинство защиты – простота. Недостатком является низкая чувствительность, т. к. расчетным обычно бывает первое условие и ток срабатывания получается большим. Такая защита не будет чувствительной к витковым замыканиям.
Раньше применялась на трансформаторах малой и средней мощности. В настоящее время не применяется
1.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
БЫСТРОНАСЫЩАЮЩИХСЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Быстронасыщающийся трансформатор тока (НТТ) имеет две обмотки – первичную, которая включается в дифференциальную цепь трансформаторов тока, и вторичную. Ко вторичной обмотке подключено реле тока РТ (рис. 1.10, а).
При внешних КЗ по первичной обмотке НТТ будет протекать ток небаланса, содержащий апериодическую составляющую.
При включении силового трансформатора по первичной обмотке
НТТ будет протекать вторичный ток намагничивания силового трансформатора, который также содержит большую апериодическую составляющую.
Апериодическая составляющая тока I
апер
(рис. 1.10, б) мало изменяется во времени. Она создает в магнитопроводе НТТ магнитный поток Фа, который также слабо изменяется во времени. ЭДС Е, наводимая во вторичной обмотке НТТ, пропорциональна изменению магнитного потока Ф 2
−
=
. Слабо изменяющийся поток Фа будет наводить во вторичной обмотке ничтожную по величине ЭДС. Можно считать, что апериодическая составляющая практически не трансформируется во вторичную обмотку НТТ. Поток Фа будет намагничивать магнитопровод и насыщать его. В результате трансформация периодической составляющей тока из первичной обмотки
НТТ во вторичную сильно ухудшится, ив реле попадет только часть периодической составляющей тока небаланса.
27
Рис. 1.10. Характеристики насыщающегося трансформатора
После затухания апериодической составляющей условия для трансформации периодической составляющей восстанавливаются.
Следовательно, ток срабатывания защиты с НТТ должен отстраиваться только от периодической составляющей тока небаланса и тока намагничивания при включении силового трансформатора.
С НТТ выпускаются реле для защиты трансформаторов типов
РНТ-560 и ДЗТ-11.
Следует отметить, что в первый момент КЗ в зоне действий защиты в токе КЗ также будет содержаться большая апериодическая составляющая, которая будет насыщать НТТ и замедлит работу реле.
Продолжительность такого замедления невелика и составляет с. Замедление действия защиты при КЗ в зоне является недостатком схемы с НТТ.
28
После затухания апериодической составляющей условия для трансформации периодической составляющей восстанавливаются.
Следовательно, ток срабатывания защиты с НТТ должен отстраиваться только от периодической составляющей тока небаланса и тока намагничивания при включении силового трансформатора.
С НТТ выпускаются реле для защиты трансформаторов типов
РНТ-560 и ДЗТ-11.
Следует отметить, что в первый момент КЗ в зоне действий защиты в токе КЗ также будет содержаться большая апериодическая составляющая, которая будет насыщать НТТ и замедлит работу реле.
Продолжительность такого замедления невелика и составляет с. Замедление действия защиты при КЗ в зоне является недостатком схемы с НТТ.
28
1.9. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С РЕЛЕ ТИПА РНТ-560
Реле РНТ-560 совмещает в себе устройство для выравнивания вторичных токов в защите и быстронасыщающийся трансформатор
НТТ для подавления апериодической составляющей Упрощенная схема реле РНТ и схема его подключения изображены на рис. Рис. 1.11. Токовые цепи дифференциальной защиты с реле РНТ-565
Насыщающийся трансформатор реле (НТТ) выполнен на трех- стержневом магнитопроводе. На среднем стержне расположены рабочая дифференциальная обмотка w
p
, две уравнительные обмотки
w
ур и одна секция короткозамкнутой обмотки 'к. На одном из крайних стержней магнитопровода расположена вторичная обмотка в, к которой подключено реле тока КА типа РТ-40.
Уравнительные обмотки служат для выравнивания магнитных потоков от токов в плечах дифференциальной защиты
Короткозамкнутая обмотка имеет две секции, одна их которых ''
к
w
расположена на среднем, а другая 'к на крайнем стержне магнитопровода. Эта обмотка служит для лучшей отстройки от токов небаланса. Ток во вторичную обмотку НТТ попадает двумя путями:
прямой трансформацией из дифференциальной обмотки во вторичную и двойной трансформацией – из дифференциальной обмотки в короткозамкнутую, а из короткозамкнутой – во вторичную.
Если по обмотке р протекает ток небаланса с содержанием большой апериодической составляющей, то апериодическая составляющая будет намагничивать магнитопровод и ухудшать трансформацию периодической составляющей из первичной обмотки w
p во вторичную в. Еще больше ухудшится двойная трансформация, поэтому в реле КА попадет только небольшая часть токов небаланса и защита будет от него отстроена.
Ток срабатывания защиты с реле РНТ выбирается также по двум условиям отстройка от броска тока намагничивания при включении силового трансформатора:
ном з
с
kI
I
=
, где коэффициент k принимается равным ном – номинальный ток трансформатора по условию отстройки от токов небаланса при внешних КЗ
расч нб отс з
с
I
k
I
=
(1.21)
Ток небаланса рассчитывается по (1.10), причем при расчете составляющей нб
I
′
коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в токе КЗ, принимается равным k
апер
= Завод ЧЭАЗ выпускает реле серии РНТ-560 нескольких исполне- ний. Для дифференциальной защиты генераторов и трансформаторов используются реле РНТ-565 и РНТ-566, которые различаются выполнением первичных обмоток
к
w
расположена на среднем, а другая 'к на крайнем стержне магнитопровода. Эта обмотка служит для лучшей отстройки от токов небаланса. Ток во вторичную обмотку НТТ попадает двумя путями:
прямой трансформацией из дифференциальной обмотки во вторичную и двойной трансформацией – из дифференциальной обмотки в короткозамкнутую, а из короткозамкнутой – во вторичную.
Если по обмотке р протекает ток небаланса с содержанием большой апериодической составляющей, то апериодическая составляющая будет намагничивать магнитопровод и ухудшать трансформацию периодической составляющей из первичной обмотки w
p во вторичную в. Еще больше ухудшится двойная трансформация, поэтому в реле КА попадет только небольшая часть токов небаланса и защита будет от него отстроена.
Ток срабатывания защиты с реле РНТ выбирается также по двум условиям отстройка от броска тока намагничивания при включении силового трансформатора:
ном з
с
kI
I
=
, где коэффициент k принимается равным ном – номинальный ток трансформатора по условию отстройки от токов небаланса при внешних КЗ
расч нб отс з
с
I
k
I
=
(1.21)
Ток небаланса рассчитывается по (1.10), причем при расчете составляющей нб
I
′
коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в токе КЗ, принимается равным k
апер
= Завод ЧЭАЗ выпускает реле серии РНТ-560 нескольких исполне- ний. Для дифференциальной защиты генераторов и трансформаторов используются реле РНТ-565 и РНТ-566, которые различаются выполнением первичных обмоток
У реле типа РНТ-565 на насыщающемся трансформаторе одна рабочая дифференциальная обмотка и две уравнительные обмотки.
Схема защиты трехобмоточного трансформатора с реле РНТ-565
приведена на рис. 1.12. Уравнительные обмотки w
ур1
и w
ур2
включены в плечи защиты со стороны ВН и НН трансформатора. Токи этих плеч защиты проходят по уравнительными дифференциальной р обмоткам. В плечо со стороны СН включена только дифференциальная обмотка. Ток срабатывания реле регулируется изменением числа витков обмоток р, w
ур1
и w
ур2
Рис. 1.12. Реле РНТ – а – расположение обмоток на магнитопроводе 1 – дифференциальная, 2 – вторичная – короткозамкнутая, 4 – уравнительные б – схема внутренних соединений
Схема защиты трехобмоточного трансформатора с реле РНТ-565
приведена на рис. 1.12. Уравнительные обмотки w
ур1
и w
ур2
включены в плечи защиты со стороны ВН и НН трансформатора. Токи этих плеч защиты проходят по уравнительными дифференциальной р обмоткам. В плечо со стороны СН включена только дифференциальная обмотка. Ток срабатывания реле регулируется изменением числа витков обмоток р, w
ур1
и w
ур2
Рис. 1.12. Реле РНТ – а – расположение обмоток на магнитопроводе 1 – дифференциальная, 2 – вторичная – короткозамкнутая, 4 – уравнительные б – схема внутренних соединений
В реле типа РНТ-566 имеется три рабочих обмотки р, р, w
р3
,
каждая из которых подключается к трансформаторам тока одной из сторон защищаемого трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора (рис. 1.13). Обмотки р и р выполнены на вторичный номинальный ток 1 А, а обмотка w
3
– на ток 5 А.
Рис. 1.13. Реле РНТ-566
1.10. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С РЕЛЕ,
ИМЕЮЩИМ ТОРМОЖЕНИЕ (ДЗТ)
Применяется такая защита на трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой или на многообмоточных трансформаторах. В таких случаях периодическая составляющая небаланса при внешних КЗ имеет большое значение, и чувствительность защиты с реле РНТ получается низкой.
Для повышения чувствительности применяются реле с магнитным торможением типа ДЗТ-11.
Реле ДЗТ-11 имеет конструкцию, приведенную на рис. Реле состоит из трехстержневого насыщающегося трансформатора, на среднем стержне которого расположены рабочая дифференциальная обмотка р и две уравнительные обмотки. Рабочая обмотка включается в дифференциальную цепь трансформатора тока на разность токов плеч защиты
р3
,
каждая из которых подключается к трансформаторам тока одной из сторон защищаемого трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора (рис. 1.13). Обмотки р и р выполнены на вторичный номинальный ток 1 А, а обмотка w
3
– на ток 5 А.
Рис. 1.13. Реле РНТ-566
1.10. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С РЕЛЕ,
ИМЕЮЩИМ ТОРМОЖЕНИЕ (ДЗТ)
Применяется такая защита на трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой или на многообмоточных трансформаторах. В таких случаях периодическая составляющая небаланса при внешних КЗ имеет большое значение, и чувствительность защиты с реле РНТ получается низкой.
Для повышения чувствительности применяются реле с магнитным торможением типа ДЗТ-11.
Реле ДЗТ-11 имеет конструкцию, приведенную на рис. Реле состоит из трехстержневого насыщающегося трансформатора, на среднем стержне которого расположены рабочая дифференциальная обмотка р и две уравнительные обмотки. Рабочая обмотка включается в дифференциальную цепь трансформатора тока на разность токов плеч защиты
На крайних стержнях расположены две секции тормозной обмотки
w
т
. Тормозная обмотка включается водно из плеч дифференциальной защиты и обтекается одним из вторичных токов (на рис. 1.14 – током Рис. 1.14. Токовые цепи дифференциальной защиты с реле ДЗТ-11
Кроме того, на крайних стержнях расположены две секции вторичной обмотки, к которым подключено электромагнитное реле КА
типа РТ-40.
Магнитный поток рабочей обмотки Фр замыкается по двум крайним стержням магнитопровода. Он наводит ЭДС в секциях вторичной обмотки. Секции включены так, что ЭДС от потока Фр в них складываются и создают ток в реле. Следовательно, ток из рабочей обмотки трансформируется во вторичную. Магнитный поток тормозной обмотки замыкается по двум крайним стержням магнитопровода. Он будет наводить в двух секциях
w
т
. Тормозная обмотка включается водно из плеч дифференциальной защиты и обтекается одним из вторичных токов (на рис. 1.14 – током Рис. 1.14. Токовые цепи дифференциальной защиты с реле ДЗТ-11
Кроме того, на крайних стержнях расположены две секции вторичной обмотки, к которым подключено электромагнитное реле КА
типа РТ-40.
Магнитный поток рабочей обмотки Фр замыкается по двум крайним стержням магнитопровода. Он наводит ЭДС в секциях вторичной обмотки. Секции включены так, что ЭДС от потока Фр в них складываются и создают ток в реле. Следовательно, ток из рабочей обмотки трансформируется во вторичную. Магнитный поток тормозной обмотки замыкается по двум крайним стержням магнитопровода. Он будет наводить в двух секциях
вторичной обмотки ЭДС, направленные навстречу друг другу. Эти
ЭДС взаимно уничтожаются и не создают ток в реле. Следовательно,
ток из тормозной обмотки во вторичную обмотку не трансформируется. Ток тормозной обмотки и поток Ф
т будут насыщать сердечники ухудшать трансформацию из рабочей дифференциальной обмотки во вторичную. Чем больше этот поток, тем хуже будет трансформация.
Токовое реле КА имеет постоянное значение тока срабатывания. Чем хуже трансформация, тем меньшая доля тока будет попадать в реле и тем, следовательно, больше должен быть первичный ток, чтобы реле сработало. Таким образом, чем больше будет тормозной магнитный поток, тем больше будет ток срабатывания реле.
На риса показаны токи, протекающие по обмоткам реле при внешнем КЗ (точка К. Как видно из рисунка, по дифференциальной обмотке р протекает разность вторичных токов, равная току небаланса I
нб.
. По тормозной обмотке т протекает вторичный ток КЗ
I
1
. На рис. 1.15, б показано максимальное значение тока КЗ при повреждении в точке К к. Этот ток протекает по тормозной обмотке и создает магнитный поток торможения, под действием которого ток срабатывания увеличивается. Для того чтобы защита надежно не сработала при внешних КЗ, ее тормозная характеристика 1 должна проходить выше кривой тока небаланса 2. Приуменьшении тока внешнего КЗ уменьшается торможение и ток срабатывания реле. Но одновременно уменьшается и ток небаланса, поэтому защита остается отстроенной от I
нб.
При КЗ в зоне ток, протекающий по тормозной обмотке, загрубляет реле – увеличивает его I
с.р.
также, как в условиях внешнего КЗ. Но при
КЗ в зоне по рабочей обмотке будет протекать вторичный ток КЗ, рабочий магнитный поток возрастает и реле срабатывает. При КЗ в зоне в минимальном режиме работы системы ток КЗ будет уменьшаться (прямая 3, рис. 1.15, б, но при этом будет уменьшаться торможение и ток срабатывания реле
ЭДС взаимно уничтожаются и не создают ток в реле. Следовательно,
ток из тормозной обмотки во вторичную обмотку не трансформируется. Ток тормозной обмотки и поток Ф
т будут насыщать сердечники ухудшать трансформацию из рабочей дифференциальной обмотки во вторичную. Чем больше этот поток, тем хуже будет трансформация.
Токовое реле КА имеет постоянное значение тока срабатывания. Чем хуже трансформация, тем меньшая доля тока будет попадать в реле и тем, следовательно, больше должен быть первичный ток, чтобы реле сработало. Таким образом, чем больше будет тормозной магнитный поток, тем больше будет ток срабатывания реле.
На риса показаны токи, протекающие по обмоткам реле при внешнем КЗ (точка К. Как видно из рисунка, по дифференциальной обмотке р протекает разность вторичных токов, равная току небаланса I
нб.
. По тормозной обмотке т протекает вторичный ток КЗ
I
1
. На рис. 1.15, б показано максимальное значение тока КЗ при повреждении в точке К к. Этот ток протекает по тормозной обмотке и создает магнитный поток торможения, под действием которого ток срабатывания увеличивается. Для того чтобы защита надежно не сработала при внешних КЗ, ее тормозная характеристика 1 должна проходить выше кривой тока небаланса 2. Приуменьшении тока внешнего КЗ уменьшается торможение и ток срабатывания реле. Но одновременно уменьшается и ток небаланса, поэтому защита остается отстроенной от I
нб.
При КЗ в зоне ток, протекающий по тормозной обмотке, загрубляет реле – увеличивает его I
с.р.
также, как в условиях внешнего КЗ. Но при
КЗ в зоне по рабочей обмотке будет протекать вторичный ток КЗ, рабочий магнитный поток возрастает и реле срабатывает. При КЗ в зоне в минимальном режиме работы системы ток КЗ будет уменьшаться (прямая 3, рис. 1.15, б, но при этом будет уменьшаться торможение и ток срабатывания реле
Рис. 1.15. Реле ДЗТ-11:
а – токи в обмотках при внешних КЗ; б – характеристики реле – тормозная характеристика 2 – ток небаланса; 3 – ток в реле при КЗ в зоне
Минимальный ток, при котором реле сработает, определяется точкой аи чувствительность реле с торможением оказывается выше, чему реле с БНТ без торможения (точка б).
Зависимость тока срабатывания реле оттока в тормозной обмотке называется тормозной характеристикой реле (рис. 1.16). Из-за насыщения магнитопровода характеристика нелинейна.
Ток срабатывания реле и торможение регулируются изменением чисел витков рабочей и тормозной обмоток, поэтому типовые тормозные характеристики реле ДЗТ-11 [8] представляют собой зависимость ампервитков срабатывания реле F
с.р.
=AW
ср от ампервитков торможения
F
т
=AW
т
(рис. Для упрощения расчетов тормозная характеристика реле спрямляется (проводится касательная к характеристике изначала координат. Из спрямленной характеристики определяется коэффициент торможения:
т рт р ст tg
F
F
AW
AW
k
=
=
α
=
35
а – токи в обмотках при внешних КЗ; б – характеристики реле – тормозная характеристика 2 – ток небаланса; 3 – ток в реле при КЗ в зоне
Минимальный ток, при котором реле сработает, определяется точкой аи чувствительность реле с торможением оказывается выше, чему реле с БНТ без торможения (точка б).
Зависимость тока срабатывания реле оттока в тормозной обмотке называется тормозной характеристикой реле (рис. 1.16). Из-за насыщения магнитопровода характеристика нелинейна.
Ток срабатывания реле и торможение регулируются изменением чисел витков рабочей и тормозной обмоток, поэтому типовые тормозные характеристики реле ДЗТ-11 [8] представляют собой зависимость ампервитков срабатывания реле F
с.р.
=AW
ср от ампервитков торможения
F
т
=AW
т
(рис. Для упрощения расчетов тормозная характеристика реле спрямляется (проводится касательная к характеристике изначала координат. Из спрямленной характеристики определяется коэффициент торможения:
т рт р ст tg
F
F
AW
AW
k
=
=
α
=
35
Значения коэффициентов торможения для различных модификаций реле ДЗТ-11 приводятся в справочниках и паспортах реле. Для
ДЗТ-11/2, которое используется для защиты двухобмоточных трансформаторов, т, для реле ДЗТ-11/5 k
т
=0,75.
Рис. 1.16. Тормозные характеристики реле типа ДЗТ-11/4:
1 – зона срабатывания 2 – зона срабатывания или торможения в зависимости от угла между тормозными рабочим токами 3 – зона торможения – характеристика срабатывания, соответствующая максимальному торможению – тоже минимальному торможению
Благодаря использованию в реле насыщающегося трансформатора апериодический ток почти не трансформируется во вторичную обмотку, поэтому реле ДЗТ-11 не реагирует на апериодическую составляющую в броске тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение ив токе небаланса при внешнем КЗ. Однако у реле нет короткозамкнутой обмотки, как у реле РНТ, поэтому защита с реле ДЗТ-11 оказывается несколько хуже отстроенной от апериодических составляющих, чем защита с реле РНТ.
36
ДЗТ-11/2, которое используется для защиты двухобмоточных трансформаторов, т, для реле ДЗТ-11/5 k
т
=0,75.
Рис. 1.16. Тормозные характеристики реле типа ДЗТ-11/4:
1 – зона срабатывания 2 – зона срабатывания или торможения в зависимости от угла между тормозными рабочим токами 3 – зона торможения – характеристика срабатывания, соответствующая максимальному торможению – тоже минимальному торможению
Благодаря использованию в реле насыщающегося трансформатора апериодический ток почти не трансформируется во вторичную обмотку, поэтому реле ДЗТ-11 не реагирует на апериодическую составляющую в броске тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение ив токе небаланса при внешнем КЗ. Однако у реле нет короткозамкнутой обмотки, как у реле РНТ, поэтому защита с реле ДЗТ-11 оказывается несколько хуже отстроенной от апериодических составляющих, чем защита с реле РНТ.
36
При расчете защиты с реле ДЗТ-11 учитываются два условия ток срабатывания защиты при отсутствии торможения выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение:
I
с.з.min
=kI
ном
,
где коэффициент k, учитывающий величину броска, принимается равным. По значению тока I
с.з.min
определяется ток срабатывания реле
I
с.р.min
и число витков рабочей дифференциальной обмотки д отстройка от токов небаланса при внешнем КЗ обеспечивается выбором числа витков тормозной обмотки.
При внешнем КЗ в дифференциальной обмотке протекает ток не- баланса I
нб.max
и создает ампервитки раб I
нб.max
да по тормозной обмотке протекает тормозной ток т и создает ампервитки торможения
F
т
=I
т
w
т
Чтобы реле не сработало при внешних КЗ, точка с координатами
F
раб и т (см. рис. 1.16) должна лежать ниже характеристики торможения, те. число витков тормозной обмотки нужно выбрать так, чтобы
k
отс
F
раб
= F
т
k
т
,
k
отс
I
нб.max
w
д
= I
т
w
т
k
т Отсюда число витков тормозной обмотки т
т р
нб отс т ,
(где коэффициент отстройки k
отс
=1,5.
I
с.з.min
=kI
ном
,
где коэффициент k, учитывающий величину броска, принимается равным. По значению тока I
с.з.min
определяется ток срабатывания реле
I
с.р.min
и число витков рабочей дифференциальной обмотки д отстройка от токов небаланса при внешнем КЗ обеспечивается выбором числа витков тормозной обмотки.
При внешнем КЗ в дифференциальной обмотке протекает ток не- баланса I
нб.max
и создает ампервитки раб I
нб.max
да по тормозной обмотке протекает тормозной ток т и создает ампервитки торможения
F
т
=I
т
w
т
Чтобы реле не сработало при внешних КЗ, точка с координатами
F
раб и т (см. рис. 1.16) должна лежать ниже характеристики торможения, те. число витков тормозной обмотки нужно выбрать так, чтобы
k
отс
F
раб
= F
т
k
т
,
k
отс
I
нб.max
w
д
= I
т
w
т
k
т Отсюда число витков тормозной обмотки т
т р
нб отс т ,
(где коэффициент отстройки k
отс
=1,5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
1.11. ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ЗАЩИТА С ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫМ
СПОСОБОМ ОТСТРОЙКИ ОТ ПЕРЕХОДНЫХ ТОКОВ НЕБАЛАНСА
И ТОРМОЖЕНИЕМ
У дифференциальных защит с реле РНТ-565 и ДЗТ-11 минимальный ток срабатывания защиты выбирается в пределах (1,3-1,5)I
ном
Для трансформаторов и автотрансформаторов большой мощности минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты, согласно
ПУЭ [1], должен выбираться меньше номинального тока трансформатора для того, чтобы защита действовала в самом начале повреждения изоляции и при витковых замыканиях в обмотках. Для таких трансформаторов разработаны и применяются реле типа ДЗТ-21 и
ДЗТ-23 В защите ДЗТ-21 (ДЗТ-23) для отстройки от бросков тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение используется времяимпульсный принцип в сочетании с торможением током второй гармоники. Для отстройки от токов небаланса при внешних КЗ в защите используется торможение от токов плеч защи- ты.
Защита выполнена на полупроводниковой элементной базе, что позволило, кроме увеличения чувствительности, снизить потребляемую защитой мощность по цепям переменного тока и повысить быстродействие по сравнению с защитами на реле РНТ и ДЗТ-11.
Отстройка защиты от броска тока намагничивания. При включении трансформатора под напряжение по одной из его обмоток протекает бросок намагничивающегося тока, который может содержать большую апериодическую составляющую (рис. 1.8, б, благодаря которой вся кривая тока оказывается полностью смещенной по одну сторону оси времени. Кривая тока намагничивания при наличии апериодической составляющей может быть представлена состоящей из ряда однополяр- ных импульсов и пауз между ними, причем длительность пауз может достигать ½ периода тока промышленной частоты (0,5 Т)
(рис. 1.17, а. Исследования показали [8], что при однополярных бросках тока намагничивания длительность пауз не может быть меньше мс. Это свойство броска использовано для блокировки защиты при наличии в кривой тока намагничивания пауз длительностью более мс (времяимпульсный принцип
Рис. 1.17. Временные диаграммы реле ДЗТ-21
При КЗ в зоне действия защиты в реле будет протекать синусоидальный ток (рис. 1.17, б, паузы между мгновенными значениями выпрямленного тока будут малы, защита не будет блокироваться и сработает. Таким образом, оценивая с помощью специальной схемы длительность пауз, защита может отличить режим броска (блокирование защиты) от режима КЗ в зоне (действие на отключение).
Бросок тока одной из фаз при включении трансформатора может не содержать апериодической составляющей, однако периодическая составляющая броска может в несколько раз превышать номинальный ток. При периодическом броске тока намагничивания ширина пауз между импульсами будет значительно меньше и блокировка защиты в этом случае не может быть осуществлена времяимпульсным методом.
Однако ток периодического броска содержит значительный процент
При КЗ в зоне действия защиты в реле будет протекать синусоидальный ток (рис. 1.17, б, паузы между мгновенными значениями выпрямленного тока будут малы, защита не будет блокироваться и сработает. Таким образом, оценивая с помощью специальной схемы длительность пауз, защита может отличить режим броска (блокирование защиты) от режима КЗ в зоне (действие на отключение).
Бросок тока одной из фаз при включении трансформатора может не содержать апериодической составляющей, однако периодическая составляющая броска может в несколько раз превышать номинальный ток. При периодическом броске тока намагничивания ширина пауз между импульсами будет значительно меньше и блокировка защиты в этом случае не может быть осуществлена времяимпульсным методом.
Однако ток периодического броска содержит значительный процент
высших гармоник, прежде всего второй, величина которой достигает и более тока первой гармоники. Для блокировки защиты при периодическом броске тока намагничивания используется торможение от второй гармоники дифференциального тока.
Для отстройки от токов небаланса при внешних КЗ в защите предусмотрено торможение от токов плеч защиты.
Однолинейная структурная схема защиты ДЗТ-21 приведена на рис. 1.18. Она содержит трансреактор TAV, первичная обмотка которого включена в дифференциальную цепь защиты и обтекается дифференциальным током, равным при внешних КЗ
2 д. К вторичной обмотке TAV подключается рабочая цепь реле и цепь торможения оттока второй гармоники. Рабочая цепь реле состоит из выпрямителя VS3, от которого дифференциальный ток подводится к реагирующему органу РОВ рабочую цепь включено также реле дифференциальной отсечки КА.
Цепь торможения оттока второй гармоники содержит фильтр тока второй гармоники ZF2, выпрямитель VS4 и устройство формирования
УФ, через которое в РО подается тормозной ток второй гармоники.
Рис. 1.18. Структурная схема дифференциальной защиты с реле ДЗТ-21 40
Для отстройки от токов небаланса при внешних КЗ в защите предусмотрено торможение от токов плеч защиты.
Однолинейная структурная схема защиты ДЗТ-21 приведена на рис. 1.18. Она содержит трансреактор TAV, первичная обмотка которого включена в дифференциальную цепь защиты и обтекается дифференциальным током, равным при внешних КЗ
2 д. К вторичной обмотке TAV подключается рабочая цепь реле и цепь торможения оттока второй гармоники. Рабочая цепь реле состоит из выпрямителя VS3, от которого дифференциальный ток подводится к реагирующему органу РОВ рабочую цепь включено также реле дифференциальной отсечки КА.
Цепь торможения оттока второй гармоники содержит фильтр тока второй гармоники ZF2, выпрямитель VS4 и устройство формирования
УФ, через которое в РО подается тормозной ток второй гармоники.
Рис. 1.18. Структурная схема дифференциальной защиты с реле ДЗТ-21 40
Цепь торможения от токов плеч защиты включает два промежуточных трансформатора Т и Т, первичные обмотки которых обтекаются токами I
1
и I
2
от трансформаторов тока. К вторичным обмоткам подключены выпрямители VS1 и VS2, через которые формируется тормозной ток плеч защиты, подаваемый к РО через устройство формирования УФ. Торможение осуществляется от полусуммы выпрямленных токов плеч защиты. В тормозную цепь включен последовательно стабилитрон VD, который обеспечивает при небольших токах работу реле без торможения, что повышает чувствительность защиты при малых токах.
Тормозная характеристика защиты приведена на рис. 1.19. Она состоит из горизонтального и наклонного участков. Горизонтальный участок обеспечивается стабилитроном VD. Ток начала торможения
I
*нач можно установить равным 1 или 0,6 I
ном
Тормозная характеристика строится в осях р
с
*
I
и торм
*
5
,
0
I
Σ
, где р
с
*
I
– относительный ток срабатывания реле, торм
*
I
– относительный ток торможения плеч защиты.
Рис. 1.19. Тормозные характеристики реле ДЗТ-21 41
1
и I
2
от трансформаторов тока. К вторичным обмоткам подключены выпрямители VS1 и VS2, через которые формируется тормозной ток плеч защиты, подаваемый к РО через устройство формирования УФ. Торможение осуществляется от полусуммы выпрямленных токов плеч защиты. В тормозную цепь включен последовательно стабилитрон VD, который обеспечивает при небольших токах работу реле без торможения, что повышает чувствительность защиты при малых токах.
Тормозная характеристика защиты приведена на рис. 1.19. Она состоит из горизонтального и наклонного участков. Горизонтальный участок обеспечивается стабилитроном VD. Ток начала торможения
I
*нач можно установить равным 1 или 0,6 I
ном
Тормозная характеристика строится в осях р
с
*
I
и торм
*
5
,
0
I
Σ
, где р
с
*
I
– относительный ток срабатывания реле, торм
*
I
– относительный ток торможения плеч защиты.
Рис. 1.19. Тормозные характеристики реле ДЗТ-21 41
Коэффициент торможения защиты равен тангенсу угла наклона наклонной части характеристики и определяется из выражения нач
*
торм
*
р с
*
*
отс торм
*
р с
*
торм
5
,
0 р , где р относительный ток, протекающий в рабочей цепи реле при внешнем КЗ это ток небаланса;
min
I
р с минимальный ток срабатывания реле при отсутствии торможения, регулируется в пределах от 0,3 до 0,7;
торм
*
I
– относительный ток торможения, равный относительному току плеч защиты (вторичный ток КЗ);
нач
*
I
– относительный ток начала торможения, выбирается равным или 1;
отс
k
– коэффициент отстройки от токов небаланса при внешних
КЗ, принимается равным Коэффициент торможения регулируется в пределах При больших кратностях тока КЗ при повреждении в защищаемой зоне, особенно при наличии апериодической составляющей тока
КЗ, может наступить насыщение трансформаторов тока. При этом во вторичных токах появятся паузы, которые могут вызвать замедление или отказ защиты. Для обеспечения быстродействия и надежности защиты в этих режимах в схеме предусмотрена дифференциальная токовая отсечка КА. Ток срабатывания отсечки должен быть отстроен от броска тока намагничивания при включении трансформатора. Он может иметь значение ном или 9I
ном
Защиты ДЗТ-21 и ДЗТ-23 выполняются трехфазными. В защите
ДЗТ-21 используется одно выходное реле для трех фаза у защиты
ДЗТ-23 предусмотрен пофазный выход с помощью трех выходных промежуточных реле, что позволяет использовать ее для группы однофазных силовых трансформаторов или автотрансформаторов. Защита при срабатывании определит поврежденную фазу
1.12. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
Выполняется с помощью специального газового реле, которое устанавливается на трубе, ведущей от бака трансформатора к расшири- телю.
При повреждениях внутри трансформатора возникает дуга или сильный нагрев деталей. Масло под действием дуги будет разлагаться, образуются летучие газы, которые поднимаются в расширитель риса, имеющий сообщение с атмосферой.
При большом повреждении будет интенсивное газообразование и газы под большим давлением будут вырываться в атмосферу. На пути газового потока ставится газовое реле 1, которое реагирует на появление газа, движение масла и газов и снижение уровня масла.
На трансформаторах, снабженных газовым реле, бак трансформатора должен устанавливаться наклонно, чтобы край трансформатора, связанный с расширителем, имел подъем на 1,5÷2% и газы при повреждении не скапливались под крышкой, а беспрепятственно проходили в расширитель.
Конструкции газовых реле имеют несколько разновидностей.
Реле с чашкообразными элементами рис. 1.20, б. Состоит из чугунного корпуса с фланцами для соединения с трубой, идущей к расширителю. Внутри реле расположены два элемента верхний сигнальный и нижний – отключающий.
Сигнальный и отключающий элементы представляют собой открытые алюминиевые чашки, которые могут поворачиваться вокруг осей 3. С каждой чашкой соединен подвижный контакт 5. Чашки, как и все реле, заполнены маслом и удерживаются в начальном положении с помощью пружин 2 и упоров При снижении уровня масла или при слабом газообразовании газ вытесняет масло из верхней части реле, и верхняя чашка реле под действием тяжести оставшегося в ней масла будет опускаться и замкнет верхний сигнальный контакт
*
торм
*
р с
*
*
отс торм
*
р с
*
торм
5
,
0 р , где р относительный ток, протекающий в рабочей цепи реле при внешнем КЗ это ток небаланса;
min
I
р с минимальный ток срабатывания реле при отсутствии торможения, регулируется в пределах от 0,3 до 0,7;
торм
*
I
– относительный ток торможения, равный относительному току плеч защиты (вторичный ток КЗ);
нач
*
I
– относительный ток начала торможения, выбирается равным или 1;
отс
k
– коэффициент отстройки от токов небаланса при внешних
КЗ, принимается равным Коэффициент торможения регулируется в пределах При больших кратностях тока КЗ при повреждении в защищаемой зоне, особенно при наличии апериодической составляющей тока
КЗ, может наступить насыщение трансформаторов тока. При этом во вторичных токах появятся паузы, которые могут вызвать замедление или отказ защиты. Для обеспечения быстродействия и надежности защиты в этих режимах в схеме предусмотрена дифференциальная токовая отсечка КА. Ток срабатывания отсечки должен быть отстроен от броска тока намагничивания при включении трансформатора. Он может иметь значение ном или 9I
ном
Защиты ДЗТ-21 и ДЗТ-23 выполняются трехфазными. В защите
ДЗТ-21 используется одно выходное реле для трех фаза у защиты
ДЗТ-23 предусмотрен пофазный выход с помощью трех выходных промежуточных реле, что позволяет использовать ее для группы однофазных силовых трансформаторов или автотрансформаторов. Защита при срабатывании определит поврежденную фазу
1.12. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
Выполняется с помощью специального газового реле, которое устанавливается на трубе, ведущей от бака трансформатора к расшири- телю.
При повреждениях внутри трансформатора возникает дуга или сильный нагрев деталей. Масло под действием дуги будет разлагаться, образуются летучие газы, которые поднимаются в расширитель риса, имеющий сообщение с атмосферой.
При большом повреждении будет интенсивное газообразование и газы под большим давлением будут вырываться в атмосферу. На пути газового потока ставится газовое реле 1, которое реагирует на появление газа, движение масла и газов и снижение уровня масла.
На трансформаторах, снабженных газовым реле, бак трансформатора должен устанавливаться наклонно, чтобы край трансформатора, связанный с расширителем, имел подъем на 1,5÷2% и газы при повреждении не скапливались под крышкой, а беспрепятственно проходили в расширитель.
Конструкции газовых реле имеют несколько разновидностей.
Реле с чашкообразными элементами рис. 1.20, б. Состоит из чугунного корпуса с фланцами для соединения с трубой, идущей к расширителю. Внутри реле расположены два элемента верхний сигнальный и нижний – отключающий.
Сигнальный и отключающий элементы представляют собой открытые алюминиевые чашки, которые могут поворачиваться вокруг осей 3. С каждой чашкой соединен подвижный контакт 5. Чашки, как и все реле, заполнены маслом и удерживаются в начальном положении с помощью пружин 2 и упоров При снижении уровня масла или при слабом газообразовании газ вытесняет масло из верхней части реле, и верхняя чашка реле под действием тяжести оставшегося в ней масла будет опускаться и замкнет верхний сигнальный контакт
Рис. 1.20. Газовая защита:
а – установка газового реле на трансформаторе
(1 – газовое реле 2 – расширитель 3 – прокладка);
б – устройство реле с чашкообразными элементами в – схема газовой защиты
При интенсивном газообразовании нижняя чашка под действием потока масла опрокидывается и замыкает нижний контакт.
С нижней чашкой соединена лопасть 6, которая при бурном газообразовании поворачивается вместе с нижней чашкой и замыкает отключающие контакты
а – установка газового реле на трансформаторе
(1 – газовое реле 2 – расширитель 3 – прокладка);
б – устройство реле с чашкообразными элементами в – схема газовой защиты
При интенсивном газообразовании нижняя чашка под действием потока масла опрокидывается и замыкает нижний контакт.
С нижней чашкой соединена лопасть 6, которая при бурном газообразовании поворачивается вместе с нижней чашкой и замыкает отключающие контакты
Запорожский трансформаторный завод выпускал реле с чашкооб- разными элементами типа РГЧ-66. Газовое реле с чашкообразными элементами имеет ряд существенных недостатков.
Во-первых, контакты реле находятся в масле. Масло благодаря примесям является агрессивной средой и создает на контактах окисную пленку, которая препятствует замыканию контактов.
Во-вторых, в реле токоведущий проводник подключается к подвижному контакту, связанному с чашкой. Чашка при работе трансформатора слабо вибрирует, из-за чего проводник может обломиться.
Новые газовые реле зарубежных и ряда российских фирм лишены указанных недостатков.
Реле Бухгольца. Большое распространение в последние годы получили газовые реле, изготовленные в Германии реле Бухгольца
(типа BE-80Q) и струйные реле (типа URF 25/10). Струйные реле предназначены для трансформаторов с регулированием под нагрузкой коэффициента трансформации (РПН). Устройство РПН размещается в отдельном баке, и для защиты устройства РПН от повреждений внутри его бака используется струйное реле. Эти реле имеют один отключающий элемент, реагирующим органом которого является поворотная пластина, установленная на пути потока маслогазовой смеси.
Газовые реле типа РГТ 50 (РГТ 80). Начиная с 1996 г. российская фирма «ОРГРЭС» совместно с ВНИИР разработала и начала серийный выпуск новых отечественных газовых (РГТ50 и РГТ80) и струйных
(РСТ25) реле защиты силовых трансформаторов. Новые реле по сравнению с известными отечественными и зарубежными имеют более простую и надежную конструкцию и более удобны в эксплуатации Реагирующий блок реле типа РГТ (рис. 1.21) имеет сигнальный и два отключающих элемента. Сигнальный элемент представляет собой пластиковый поплавок 5, на котором укреплен постоянный магнит. Отключающий элемент выполнен в виде такого же поплавка 4 с постоянным магнитом. Другим отключающим элементом служит пластина 6,
45
Во-первых, контакты реле находятся в масле. Масло благодаря примесям является агрессивной средой и создает на контактах окисную пленку, которая препятствует замыканию контактов.
Во-вторых, в реле токоведущий проводник подключается к подвижному контакту, связанному с чашкой. Чашка при работе трансформатора слабо вибрирует, из-за чего проводник может обломиться.
Новые газовые реле зарубежных и ряда российских фирм лишены указанных недостатков.
Реле Бухгольца. Большое распространение в последние годы получили газовые реле, изготовленные в Германии реле Бухгольца
(типа BE-80Q) и струйные реле (типа URF 25/10). Струйные реле предназначены для трансформаторов с регулированием под нагрузкой коэффициента трансформации (РПН). Устройство РПН размещается в отдельном баке, и для защиты устройства РПН от повреждений внутри его бака используется струйное реле. Эти реле имеют один отключающий элемент, реагирующим органом которого является поворотная пластина, установленная на пути потока маслогазовой смеси.
Газовые реле типа РГТ 50 (РГТ 80). Начиная с 1996 г. российская фирма «ОРГРЭС» совместно с ВНИИР разработала и начала серийный выпуск новых отечественных газовых (РГТ50 и РГТ80) и струйных
(РСТ25) реле защиты силовых трансформаторов. Новые реле по сравнению с известными отечественными и зарубежными имеют более простую и надежную конструкцию и более удобны в эксплуатации Реагирующий блок реле типа РГТ (рис. 1.21) имеет сигнальный и два отключающих элемента. Сигнальный элемент представляет собой пластиковый поплавок 5, на котором укреплен постоянный магнит. Отключающий элемент выполнен в виде такого же поплавка 4 с постоянным магнитом. Другим отключающим элементом служит пластина 6,
45
установленная поперек потока масла и газа. На пластине укреплен магнит 7. Поплавки реле выполнены сплошными и не имеют механических связей с другими элементами реле. Контактная система сигнального и отключающих элементов выполнена при помощи магнитоуправ- ляемых герконов, замыкание которых происходит при воздействии на них постоянных магнитов, перемещаемых поплавками и поворотной пластиной. Герконы вместе с соединительными проводами размещены в корпусе контактного узла 3 и полностью изолированы от масла.
Специальная кнопка опробования обеспечивает проверку работы реле при действии поплавков и отдельно при действии напорной пласти- ны.
В реле два независимых отключающих и два сигнальных контакта. Сигнальные контакты срабатывают при снижении уровня масла в реле, соответствующем уменьшению объема масла на 100-250 см отключающие контакты срабатывают раньше, чем уровень масла снизится до нижнего края отверстия фланца реле
Специальная кнопка опробования обеспечивает проверку работы реле при действии поплавков и отдельно при действии напорной пласти- ны.
В реле два независимых отключающих и два сигнальных контакта. Сигнальные контакты срабатывают при снижении уровня масла в реле, соответствующем уменьшению объема масла на 100-250 см отключающие контакты срабатывают раньше, чем уровень масла снизится до нижнего края отверстия фланца реле
Рис. 1.21. Реагирующий блок газового реле – крышка реле 2 – вводной штуцер 3 – корпус контактного узла 4 – нижний поплавок – верхний поплавок 6 – напорная пластина 7 – магнит напорной пластины
На реле можно установить следующие уставки по скорости потока маслогазовой смеси, м/с:
на газовом 1,0; 1,5 на струйном 1,2; 1,5; 2,0; 2,5 Схема защиты Газовая защита обладает очень большой чувствительностью. Она работает при повреждениях трансформатора,
сопровождающихся малыми токами КЗ, при витковых замыканиях,
когда другие защиты будут нечувствительны. Поэтому все мас- лозаполненные трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше оборудуются газовой защитой.
Сигнальный орган срабатывает после накопления в газовой ловушке реле более 400 см газа. газа
≥ 400 см 47
На реле можно установить следующие уставки по скорости потока маслогазовой смеси, м/с:
на газовом 1,0; 1,5 на струйном 1,2; 1,5; 2,0; 2,5 Схема защиты Газовая защита обладает очень большой чувствительностью. Она работает при повреждениях трансформатора,
сопровождающихся малыми токами КЗ, при витковых замыканиях,
когда другие защиты будут нечувствительны. Поэтому все мас- лозаполненные трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше оборудуются газовой защитой.
Сигнальный орган срабатывает после накопления в газовой ловушке реле более 400 см газа. газа
≥ 400 см 47
Отключающий орган срабатывает, если скорость парогазовой смеси, воздействующей на пластину реле, превысит уставку
V
смеси
≥ V
с.з.
,
где V
с.з
– уставка реле (0,65; 1,0; 1,5 м/с).
Газовая защита может ложно работать при любых сотрясениях трансформатора (например, при внешних КЗ) или после доливки масла, когда воздух будет выделяться из масла при его нагревании. Для предотвращения ложного действия газовая защита после доливки масла переводится на сигнал.
Схема газовой защиты приведена на рис. 1.20, в. В схеме применяется промежуточное реле KL с удерживающими обмотками. Газовое реле может замыкать контакты кратковременно, если нижний элемент будет болтаться в потоке газа. Оно подает кратковременно ток в обмотку реле KL. Реле срабатывает и удерживается своими удерживающими обмотками до отключения выключателя.
Накладка SX служит для перевода газовой защиты на сигнал после доливки масла в трансформатор.
Газовая защита не действует при повреждениях на выводах трансформатора, поэтому должна дополняться второй защитой от внутренних повреждений. Для маломощных трансформаторов это отсечка и МТЗ. Для мощных трансформаторов применяется дифференциальная защита.
Газовая защита устанавливается также на маслонаполненных реакторах и дугогасящих катушках. ЗАЩИТА ОТ СВЕРХТОКОВ ПРИ ВНЕШНИХ КЗ
Защита от внешних КЗ является резервной и служит для отключения трансформатора при КЗ на сборных шинах НН или отходящих от них присоединениях, если защиты или выключатели этих элементов отказали в работе (дальнее резервирование) (рис. 1.22). Одновременно
V
смеси
≥ V
с.з.
,
где V
с.з
– уставка реле (0,65; 1,0; 1,5 м/с).
Газовая защита может ложно работать при любых сотрясениях трансформатора (например, при внешних КЗ) или после доливки масла, когда воздух будет выделяться из масла при его нагревании. Для предотвращения ложного действия газовая защита после доливки масла переводится на сигнал.
Схема газовой защиты приведена на рис. 1.20, в. В схеме применяется промежуточное реле KL с удерживающими обмотками. Газовое реле может замыкать контакты кратковременно, если нижний элемент будет болтаться в потоке газа. Оно подает кратковременно ток в обмотку реле KL. Реле срабатывает и удерживается своими удерживающими обмотками до отключения выключателя.
Накладка SX служит для перевода газовой защиты на сигнал после доливки масла в трансформатор.
Газовая защита не действует при повреждениях на выводах трансформатора, поэтому должна дополняться второй защитой от внутренних повреждений. Для маломощных трансформаторов это отсечка и МТЗ. Для мощных трансформаторов применяется дифференциальная защита.
Газовая защита устанавливается также на маслонаполненных реакторах и дугогасящих катушках. ЗАЩИТА ОТ СВЕРХТОКОВ ПРИ ВНЕШНИХ КЗ
Защита от внешних КЗ является резервной и служит для отключения трансформатора при КЗ на сборных шинах НН или отходящих от них присоединениях, если защиты или выключатели этих элементов отказали в работе (дальнее резервирование) (рис. 1.22). Одновременно
защита от внешних КЗ выполняет функцию ближнего резервирования,
т. е. отключает КЗ в трансформаторе при отказе основных защит.
Наиболее простой защитой от внешних КЗ является МТЗ. В тех случаях, когда ее чувствительность оказывается недостаточной, применяются МТЗ спуском по напряжению токовая защита обратной последовательности дистанционная защита.
Максимальные токовые защиты понижающих двухобмоточных трансформаторов устанавливаются со стороны питания. На рис. приведена схема МТЗ с двумя трансформаторами тока (неполная звезда) и двумя токовыми реле КА и КА, которые, сработав, пускают реле времени КТ. У реле КТ используются два контакта. Проскальзывающий контакт КТ.1 с меньшей выдержкой времени t
1
отключает выключатель Q2 со стороны НН, ас большей выдержкой) упорный контакт КТ.2 отключает выключатель Q1. В случае неотключившегося внешнего КЗ на стороне НН (точка К, рис. 1.22)
МТЗ с выдержкой времени t
1
отключит выключатель Q2, трансформатор при этом остается под напряжением. В случае же повреждения в трансформаторе и отказе его основных защит МТЗ с выдержкой времени t
2
отключит выключатель Ток срабатывания МТЗ должен быть отстроен от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска двигателей
max
I
k
k
k
I
раб в
сзп отс з
с
⋅
=
,
(где k
отс
– коэффициент отстройки (1,1-1,2);
k
СЗП
– коэффициент самозапуска, зависит от доли асинхронной нагрузки (в – коэффициент возврата реле.
Максимальный ток нагрузки раб определяется из условия отключения параллельно работающего трансформатора
т. е. отключает КЗ в трансформаторе при отказе основных защит.
Наиболее простой защитой от внешних КЗ является МТЗ. В тех случаях, когда ее чувствительность оказывается недостаточной, применяются МТЗ спуском по напряжению токовая защита обратной последовательности дистанционная защита.
Максимальные токовые защиты понижающих двухобмоточных трансформаторов устанавливаются со стороны питания. На рис. приведена схема МТЗ с двумя трансформаторами тока (неполная звезда) и двумя токовыми реле КА и КА, которые, сработав, пускают реле времени КТ. У реле КТ используются два контакта. Проскальзывающий контакт КТ.1 с меньшей выдержкой времени t
1
отключает выключатель Q2 со стороны НН, ас большей выдержкой) упорный контакт КТ.2 отключает выключатель Q1. В случае неотключившегося внешнего КЗ на стороне НН (точка К, рис. 1.22)
МТЗ с выдержкой времени t
1
отключит выключатель Q2, трансформатор при этом остается под напряжением. В случае же повреждения в трансформаторе и отказе его основных защит МТЗ с выдержкой времени t
2
отключит выключатель Ток срабатывания МТЗ должен быть отстроен от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска двигателей
max
I
k
k
k
I
раб в
сзп отс з
с
⋅
=
,
(где k
отс
– коэффициент отстройки (1,1-1,2);
k
СЗП
– коэффициент самозапуска, зависит от доли асинхронной нагрузки (в – коэффициент возврата реле.
Максимальный ток нагрузки раб определяется из условия отключения параллельно работающего трансформатора
Рис. Максимальная токовая защита двухобмоточного трансформатора
Если на подстанции имеется АВР, то ток срабатывания защиты определяется дополнительно по условию увеличения нагрузки за счет подключения потерявшей питание соседней секции при включении устройством АВР секционного выключателя (рис. 1.23):
)
(
раб
2
сзп раб
1
в отс з
с
max
max
I
k
I
k
k
I
+
=
(1.25)
Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле з
с
КЗ
ч
I
I
k
min
=
, где
min
I
КЗ
– минимальное значение тока КЗ в конце зоны резервирования при двухфазном КЗ. Значение ч должно быть не менее 1,5 при повреждении в точке К (рис. 1.22). Желательно иметь ч не менее 1,2 50
Если на подстанции имеется АВР, то ток срабатывания защиты определяется дополнительно по условию увеличения нагрузки за счет подключения потерявшей питание соседней секции при включении устройством АВР секционного выключателя (рис. 1.23):
)
(
раб
2
сзп раб
1
в отс з
с
max
max
I
k
I
k
k
I
+
=
(1.25)
Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле з
с
КЗ
ч
I
I
k
min
=
, где
min
I
КЗ
– минимальное значение тока КЗ в конце зоны резервирования при двухфазном КЗ. Значение ч должно быть не менее 1,5 при повреждении в точке К (рис. 1.22). Желательно иметь ч не менее 1,2 50
при КЗ в конце зоны дальнего резервирования, хотя допускается по
ПТЭ невыполнение данного требования.
Рис. 1.23. Подстанция с АВР на секционном выключателе
Выдержка времени (действие на отключение Q2, рис. 1.22) выбирается на ступень селективности Δt больше наибольшей выдержки времени защит присоединений стороны НН трансформатора
= t
отх.прис.
+ Δt . При наличии на подстанции секционного выключателя (рис. выдержка времени t
1
выбирается на ступень селективности Δt больше выдержки времени МТЗ секционного выключателя t
1
= t
с.з.СВ
+ Δt Выдержка времени на отключение выключателя Если чувствительность МТЗ оказывается недостаточной, то применяется МТЗ спуском по напряжению
ПТЭ невыполнение данного требования.
Рис. 1.23. Подстанция с АВР на секционном выключателе
Выдержка времени (действие на отключение Q2, рис. 1.22) выбирается на ступень селективности Δt больше наибольшей выдержки времени защит присоединений стороны НН трансформатора
= t
отх.прис.
+ Δt . При наличии на подстанции секционного выключателя (рис. выдержка времени t
1
выбирается на ступень селективности Δt больше выдержки времени МТЗ секционного выключателя t
1
= t
с.з.СВ
+ Δt Выдержка времени на отключение выключателя Если чувствительность МТЗ оказывается недостаточной, то применяется МТЗ спуском по напряжению
Максимальная токовая защита спуском по напряжению
(рис. 1.24) обычно выполняется скомбинированным пуском по напряжению. В схеме используются два реле напряжения реле минимального напряжения KV1 типа РН-54 включено на линейное напряжение и действует при трехфазных КЗ;
– фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М (РСН-13) действует при несимметричных КЗ.
Рис. 1.24. МТЗ с блокировкой напряжения
При перегрузках и самозапуске двигателей напряжение сильно не снижается и защита от этих режимов отстраивается по напряжению,
поэтому ток срабатывания защиты отстраивается от номинального тока трансформатора:
ном в
отс з
с
I
k
k
I
=
(1.28)
Напряжение срабатывания реле минимального напряжения отстраивается от остаточного напряжения при самозапуске последействия АВР или АПВ:
отс сзп
)
.(
з с ,
(1.29)
52
(рис. 1.24) обычно выполняется скомбинированным пуском по напряжению. В схеме используются два реле напряжения реле минимального напряжения KV1 типа РН-54 включено на линейное напряжение и действует при трехфазных КЗ;
– фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М (РСН-13) действует при несимметричных КЗ.
Рис. 1.24. МТЗ с блокировкой напряжения
При перегрузках и самозапуске двигателей напряжение сильно не снижается и защита от этих режимов отстраивается по напряжению,
поэтому ток срабатывания защиты отстраивается от номинального тока трансформатора:
ном в
отс з
с
I
k
k
I
=
(1.28)
Напряжение срабатывания реле минимального напряжения отстраивается от остаточного напряжения при самозапуске последействия АВР или АПВ:
отс сзп
)
.(
з с ,
(1.29)
52
где сзп
U
– междуфазное напряжение вместе установки защиты при самозапуске, может быть принято 0,7U
ном
;
отс
k
– коэффициент отстройки, равный Обычно принимается U
с.з(KV1)
=(0,5÷0,6)U
ном
Напряжение срабатывания фильтр-реле напряжения обратной последовательности принимается по условию отстройки от напряжения небаланса:
U
2с.з(KV2)
= ном
(Чувствительность защиты потоку определяется по (1.26), чувствительность для реле минимального напряжения – по формуле
max
U
k
U
k
з.
в с.з.
ч
⋅
=
, где з – междуфазное напряжение вместе установки МТЗ при трехфазном КЗ в расчетной точке.
Для реле напряжения обратной последовательности з ч , где
min
U
2
– междуфазное значение напряжения обратной последовательности при двухфазных КЗ в расчетных точках.
В соответствии с ПУЭ [1] для реле тока и напряжения необходимо обеспечить следующие коэффициенты чувствительности 1,5 – при КЗ на стороне НН трансформатора 1,2 – при КЗ в конце зоны резервирования.
Если чувствительность МТЗ потоку недостаточна при двухфазных
КЗ, то применяется токовая защита обратной последовательности.
Токовая защита обратной последовательности рис. 1.25) состоит из токового реле KAZ, включенного через фильтр токов обратной последовательности. Тип реле РТФ-8.
53
U
– междуфазное напряжение вместе установки защиты при самозапуске, может быть принято 0,7U
ном
;
отс
k
– коэффициент отстройки, равный Обычно принимается U
с.з(KV1)
=(0,5÷0,6)U
ном
Напряжение срабатывания фильтр-реле напряжения обратной последовательности принимается по условию отстройки от напряжения небаланса:
U
2с.з(KV2)
= ном
(Чувствительность защиты потоку определяется по (1.26), чувствительность для реле минимального напряжения – по формуле
max
U
k
U
k
з.
в с.з.
ч
⋅
=
, где з – междуфазное напряжение вместе установки МТЗ при трехфазном КЗ в расчетной точке.
Для реле напряжения обратной последовательности з ч , где
min
U
2
– междуфазное значение напряжения обратной последовательности при двухфазных КЗ в расчетных точках.
В соответствии с ПУЭ [1] для реле тока и напряжения необходимо обеспечить следующие коэффициенты чувствительности 1,5 – при КЗ на стороне НН трансформатора 1,2 – при КЗ в конце зоны резервирования.
Если чувствительность МТЗ потоку недостаточна при двухфазных
КЗ, то применяется токовая защита обратной последовательности.
Токовая защита обратной последовательности рис. 1.25) состоит из токового реле KAZ, включенного через фильтр токов обратной последовательности. Тип реле РТФ-8.
53
Ток срабатывания защиты отстраивается оттока небаланса при максимальной нагрузке и согласуется по чувствительности с защитами отходящих присоединений. Из этих условий принимается I
с.з.
=(0,5÷0,6)I
ном
,
(где ном – номинальный ток трансформатора.
Отсюда следует, что чувствительность защиты обратной последовательности будет выше, чему МТЗ и МТЗ спуском по напряжению.
Защита обратной последовательности действует только при несимметричных КЗ. Для действия при трехфазных КЗ она дополняется однофазной МТЗ спуском по напряжению, состоящей из реле тока
КА1 и реле минимального напряжения Токовая защита нулевой последовательности реагирует на ток при одно- и двухфазных КЗ на землю. Она применяется на повышающих трансформаторах и автотрансформаторах и устанавливается со стороны обмоток ВН и СН, если последние соединены по схеме звезда с глухозаземленной нейтралью. Защита имеет два варианта исполнения (рис. 1.26). В схеме риса реле КА подключено к трехтрансфор-матор- ному фильтру нулевой последовательности
с.з.
=(0,5÷0,6)I
ном
,
(где ном – номинальный ток трансформатора.
Отсюда следует, что чувствительность защиты обратной последовательности будет выше, чему МТЗ и МТЗ спуском по напряжению.
Защита обратной последовательности действует только при несимметричных КЗ. Для действия при трехфазных КЗ она дополняется однофазной МТЗ спуском по напряжению, состоящей из реле тока
КА1 и реле минимального напряжения Токовая защита нулевой последовательности реагирует на ток при одно- и двухфазных КЗ на землю. Она применяется на повышающих трансформаторах и автотрансформаторах и устанавливается со стороны обмоток ВН и СН, если последние соединены по схеме звезда с глухозаземленной нейтралью. Защита имеет два варианта исполнения (рис. 1.26). В схеме риса реле КА подключено к трехтрансфор-матор- ному фильтру нулевой последовательности
Рис. 1.25. Токовая защита обратной последовательности
Рис. 1.26. Токовая защита нулевой последовательности повышающего трансформатора:
а – защита с трехтрансформаторным фильтром токов нулевой последовательности б – защита включена на ток нейтрали трансформатора в – оперативные цепи защиты
Рис. 1.26. Токовая защита нулевой последовательности повышающего трансформатора:
а – защита с трехтрансформаторным фильтром токов нулевой последовательности б – защита включена на ток нейтрали трансформатора в – оперативные цепи защиты
В схеме рис. 1.26, б реле КА подключено к трансформатору тока,
который установлен в токопроводе, связывающем нейтраль трансформатора с землей. Последняя схема рекомендуется к применению.
Защита действует с выдержкой времени (реле KT) на отключение трансформатора.
Защита является резервной и выполняет, как правило, функцию дальнего резервирования. Она отстраивается оттока небаланса фильтра и согласуется повремени с защитами отходящих присоеди- нений стороны ВН.
который установлен в токопроводе, связывающем нейтраль трансформатора с землей. Последняя схема рекомендуется к применению.
Защита действует с выдержкой времени (реле KT) на отключение трансформатора.
Защита является резервной и выполняет, как правило, функцию дальнего резервирования. Она отстраивается оттока небаланса фильтра и согласуется повремени с защитами отходящих присоеди- нений стороны ВН.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
1.14. ОСОБЕННОСТИ РЕЗЕРВНЫХ ЗАЩИТ
АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
Резервные защиты от внешних междуфазных КЗ автотрансформаторов. На трехобмоточных понижающих автотрансформаторах и на автотрансформаторах связи электрических станций применяются на стороне НН – МТЗ скомбинированным пуском напряжения на сторонах ВН и СН автотрансформаторов связи электростанций одноступенчатые или двухступенчатые (для автотрансформаторов с ВН 500 кВ) дистанционные защиты на автотрансформаторах с высшим напряжением 220 кВ подстанций направленная токовая защита обратной последовательности от несимметричных КЗ, которая дополняется МТЗ спуском минимального напряжения для действия при трехфазных КЗ. Порядок действия защит от междуфазных КЗ приведен на рис. Максимальная токовая защита скомбинированным пуском по напряжению со стороны НН (защита 3, реле КА и KV) присоединяется к трансформаторам тока, встроенным в его выводы. С первой выдержкой времени
I
3
t
защита действует на отключение выключателя со стороны НН, со второй
II
3
t
– на отключение всех выключателей автотрансформатора.
Направленные дистанционные защиты (KZ) устанавливаются на сторонах ВН и СН автотрансформаторов (защита 1 и защита 2). Они
направлены в сторону сетей высшего и среднего напряжения соответственно и служат резервными защитами на случай отказа защитили выключателей отходящих линий. Дистанционные защиты действуют стремя выдержками времени с первой выдержкой времени, большей выдержек времени резервных защит ЛЭП своей стороны, на отключение шиносоедини- тельного или секционного выключателя своей стороны, если они есть
(деление шин);
Рис. 1.27. Резервные защиты от междуфазных КЗ на автотрансформаторах со второй – на отключение выключателя автотрансформатора со своей стороны с третьей – на выходные промежуточные реле, отключающие автотрансформатор со всех сторон.
Как видно из рис. 1.27, автотрансформатор в зону действия дистанционных защит не входит, поэтому для ближнего резервирования на автотрансформаторе устанавливается дублирующая дифференциальная защита
(деление шин);
Рис. 1.27. Резервные защиты от междуфазных КЗ на автотрансформаторах со второй – на отключение выключателя автотрансформатора со своей стороны с третьей – на выходные промежуточные реле, отключающие автотрансформатор со всех сторон.
Как видно из рис. 1.27, автотрансформатор в зону действия дистанционных защит не входит, поэтому для ближнего резервирования на автотрансформаторе устанавливается дублирующая дифференциальная защита
Токовые защиты нулевой последовательности автотрансформаторов. На выполнение защит нулевой последовательности влияют особенности автотрансформатора, рассмотренные в разделе
1.2.
У автотрансформатора обмотки ВН и СН электрически связаны и имеют общую нулевую точку. При КЗ на землю в сети одного напряжения в заземляющем проводе протекает разность токов нулевой последовательности сторон ВН и СН (рис. 1.28) вн
0
сн
0
н
0 3
3 3
I
I
I
−
=
, которая меньше своих составляющих. Поэтому токовую защиту нулевой последовательности в нейтрали не устанавливают, а подключают к трех- трансформаторным фильтрам токов нулевой последовательности со стороны выводов ВН и СН.
Рис. 1.28. Распределение токов нулевой последовательности в автотрансформаторе
КЗ на землю на стороне одного напряжения вызывает протекание токов 3I
0
на стороне другого напряжения, причем эти токи имеют разное направление. Поэтому на автотрансформаторах устанавливается два комплекта защит нулевой последовательности, которые выполняют направленными в сторону сетей своего напряжения.
58
1.2.
У автотрансформатора обмотки ВН и СН электрически связаны и имеют общую нулевую точку. При КЗ на землю в сети одного напряжения в заземляющем проводе протекает разность токов нулевой последовательности сторон ВН и СН (рис. 1.28) вн
0
сн
0
н
0 3
3 3
I
I
I
−
=
, которая меньше своих составляющих. Поэтому токовую защиту нулевой последовательности в нейтрали не устанавливают, а подключают к трех- трансформаторным фильтрам токов нулевой последовательности со стороны выводов ВН и СН.
Рис. 1.28. Распределение токов нулевой последовательности в автотрансформаторе
КЗ на землю на стороне одного напряжения вызывает протекание токов 3I
0
на стороне другого напряжения, причем эти токи имеют разное направление. Поэтому на автотрансформаторах устанавливается два комплекта защит нулевой последовательности, которые выполняют направленными в сторону сетей своего напряжения.
58
На рис. 1.29 приведена схема токовых защит нулевой последовательности автотрансформатора. Комплект стороны ВН состоит из реле тока КА, реле направления мощности KW1 и реле времени. Защита направлена в сторону шин ВН.
Защита с первой выдержкой времени (проскальзывающий контакт KT1.1) отключает выключатель Q1 стороны ВН. Со второй выдержкой времени (контакт КТ1.2) защита действует на отключение автотрансформатора со всех сторон.
Рис. 1.29. Схема токовых защит нулевой последовательности на автотрансформаторе
Комплект стороны СН состоит из реле тока КА, реле направления мощности KW2 и реле времени КТ2. С первой выдержкой времени защита отключает выключатель Q2 стороны СН, а со второй – все выключатели автотрансформатора
Защита с первой выдержкой времени (проскальзывающий контакт KT1.1) отключает выключатель Q1 стороны ВН. Со второй выдержкой времени (контакт КТ1.2) защита действует на отключение автотрансформатора со всех сторон.
Рис. 1.29. Схема токовых защит нулевой последовательности на автотрансформаторе
Комплект стороны СН состоит из реле тока КА, реле направления мощности KW2 и реле времени КТ2. С первой выдержкой времени защита отключает выключатель Q2 стороны СН, а со второй – все выключатели автотрансформатора
В каждом комплекте может быть предусмотрено действие наделение шин (отключение шиносоединительного или секционного выключателя своей стороны. ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ
На трансформаторах подстанций с обслуживающим персоналом защита от перегрузки действует на сигнал с выдержкой времени. Она выполняется с помощью одного токового реле и реле времени. На двухобмоточных трансформаторах защита устанавливается со стороны питания.
Ток срабатывания защиты от перегрузки отстраивается от номинального тока трансформатора ном в
отс з
с
I
k
k
I
=
, где k
отс принимается равным Время действия защиты принимается равным 9 с, что больше времени всех защит трансформатора, действующих на отключение.
На подстанциях без дежурного персонала защита от перегрузок может выполняться трехступенчатой.
Первая ступень при малых перегрузках действует на сигнал, передаваемый с помощью устройств телемеханики на пункт управления с выдержкой времени обычно 9 с.
Вторая ступень при больших перегрузках действует на отключение части потребителей. Выдержка времени должна быть меньше допустимой длительности перегрузки.
Третья ступень действует на отключение трансформатора, если вторая ступень не осуществила разгрузку. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
– ступень МТЗ низшей стороны с возможностью комбинированного пуска по напряжению (МТЗ средней и низшей сторон могут действовать с двумя выдержками времени, отключая сначала выключатель своей стороны, затем через общие реле отключения – трансформатор со всех сторон защита от перегрузки для каждой стороны с действием на сигнал.
Кроме того, устройство выполняет ряд функций автоматики и сигнализации, а также дополнительные функции, такие как регистрация событий и аварийный осциллограф.
Дифференциальная защита трансформатора. Особенностью цифровых дифференциальных защит трансформаторов является то, что в них выравнивание вторичных токов по величине и по фазе производится расчетным путем группа соединений трансформатора и вторичные токи задаются в качестве уставок. Трансформаторы тока со всех сторон собираются в звезду, что позволяет уменьшить нагрузку на вторичные обмотки трансформаторов тока. Ток нулевой последовательности при этом устраняется программно, что делает характеристики защиты независимыми от режима нейтрали трансформатора.
В защите предусмотрена коррекция погрешности, вносимой изменением положения РПН. На силовых трансформаторах устройство РПН
устанавливается на стороне высшего напряжения. При изменении положения РПН изменяется число витков обмотки ВН, изменяется номинальный ток стороны ВН, а следовательно, коэффициент трансформации силового трансформатора. По отношению тока стороны ВН к току стороны НН в нагрузочном режиме можно рассчитать новое значение коэффициента трансформации, а по нему определить положение РПН.
В обычных защитах выравнивание вторичных токов в плечах производится для среднего положения РПН, поэтому изменение положения
РПН будет вносить дополнительную погрешность в работу защиты. В
устройстве «Сириус-Т» производится коррекция этой погрешности путем контроля соотношения токов сторон в нагрузочном режиме
На трансформаторах подстанций с обслуживающим персоналом защита от перегрузки действует на сигнал с выдержкой времени. Она выполняется с помощью одного токового реле и реле времени. На двухобмоточных трансформаторах защита устанавливается со стороны питания.
Ток срабатывания защиты от перегрузки отстраивается от номинального тока трансформатора ном в
отс з
с
I
k
k
I
=
, где k
отс принимается равным Время действия защиты принимается равным 9 с, что больше времени всех защит трансформатора, действующих на отключение.
На подстанциях без дежурного персонала защита от перегрузок может выполняться трехступенчатой.
Первая ступень при малых перегрузках действует на сигнал, передаваемый с помощью устройств телемеханики на пункт управления с выдержкой времени обычно 9 с.
Вторая ступень при больших перегрузках действует на отключение части потребителей. Выдержка времени должна быть меньше допустимой длительности перегрузки.
Третья ступень действует на отключение трансформатора, если вторая ступень не осуществила разгрузку. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
В номенклатуре всех фирм, изготовляющих микропроцессорные защиты и терминалы, есть защиты трансформаторов.
Фирма Радиус Автоматика, г. Зеленоград, выпускает микропроцессорные устройства защит двухобмоточных трансформаторов
«Сириус-Т» и трехобмоточных трансформаторов «Сириус-Т3».
Фирма «АВВ Автоматика, г. Чебоксары, выпускает микропроцессорные защиты типа RET-316 и RET-521 для трансформаторов и автотрансформаторов электрических станций и подстанций.
Фирма «Экра», г. Чебоксары, выпускает шкафы основных защит автотрансформаторов с высшим напряжением 220 кВ типа
ШЭ2607042 и шкафы резервных защит автотрансформаторов типа
ШЭ2607071 с микропроцессорными терминалами.
В настоящем пособии рассматривается защита трансформатора с использованием устройства Сириус фирмы Радиус Автоматика Устройства «Сириус-Т» и «Сириус-Т3» предназначены для двух- обмоточных и трехобмоточных трансформаторов с высшим напряжением кВ. Устройства включают полный набор защити автоматики, требуемых для трансформаторов.
Функции защит двухступенчатая дифференциальная токовая защита трансформатора (дифференциальная отсечка и чувствительная дифференциальная защита с торможением от сквозного тока КЗ и отстройкой от броска тока намагничивания при включении двухступенчатая МТЗ стороны ВН трансформатора, для которой можно использовать комбинированный пуск по напряжению со сторон среднего и низшего напряжения (по дискретным входам. Можно ввести блокировку пой гармонике дифференциального тока для отстройки от бросков намагничивающего тока без загрубления ступеней МТЗ повремени и потоку ступень МТЗ средней стороны с возможностью комбинированного пуска по напряжению своей стороны
61
Фирма Радиус Автоматика, г. Зеленоград, выпускает микропроцессорные устройства защит двухобмоточных трансформаторов
«Сириус-Т» и трехобмоточных трансформаторов «Сириус-Т3».
Фирма «АВВ Автоматика, г. Чебоксары, выпускает микропроцессорные защиты типа RET-316 и RET-521 для трансформаторов и автотрансформаторов электрических станций и подстанций.
Фирма «Экра», г. Чебоксары, выпускает шкафы основных защит автотрансформаторов с высшим напряжением 220 кВ типа
ШЭ2607042 и шкафы резервных защит автотрансформаторов типа
ШЭ2607071 с микропроцессорными терминалами.
В настоящем пособии рассматривается защита трансформатора с использованием устройства Сириус фирмы Радиус Автоматика Устройства «Сириус-Т» и «Сириус-Т3» предназначены для двух- обмоточных и трехобмоточных трансформаторов с высшим напряжением кВ. Устройства включают полный набор защити автоматики, требуемых для трансформаторов.
Функции защит двухступенчатая дифференциальная токовая защита трансформатора (дифференциальная отсечка и чувствительная дифференциальная защита с торможением от сквозного тока КЗ и отстройкой от броска тока намагничивания при включении двухступенчатая МТЗ стороны ВН трансформатора, для которой можно использовать комбинированный пуск по напряжению со сторон среднего и низшего напряжения (по дискретным входам. Можно ввести блокировку пой гармонике дифференциального тока для отстройки от бросков намагничивающего тока без загрубления ступеней МТЗ повремени и потоку ступень МТЗ средней стороны с возможностью комбинированного пуска по напряжению своей стороны
61
– ступень МТЗ низшей стороны с возможностью комбинированного пуска по напряжению (МТЗ средней и низшей сторон могут действовать с двумя выдержками времени, отключая сначала выключатель своей стороны, затем через общие реле отключения – трансформатор со всех сторон защита от перегрузки для каждой стороны с действием на сигнал.
Кроме того, устройство выполняет ряд функций автоматики и сигнализации, а также дополнительные функции, такие как регистрация событий и аварийный осциллограф.
Дифференциальная защита трансформатора. Особенностью цифровых дифференциальных защит трансформаторов является то, что в них выравнивание вторичных токов по величине и по фазе производится расчетным путем группа соединений трансформатора и вторичные токи задаются в качестве уставок. Трансформаторы тока со всех сторон собираются в звезду, что позволяет уменьшить нагрузку на вторичные обмотки трансформаторов тока. Ток нулевой последовательности при этом устраняется программно, что делает характеристики защиты независимыми от режима нейтрали трансформатора.
В защите предусмотрена коррекция погрешности, вносимой изменением положения РПН. На силовых трансформаторах устройство РПН
устанавливается на стороне высшего напряжения. При изменении положения РПН изменяется число витков обмотки ВН, изменяется номинальный ток стороны ВН, а следовательно, коэффициент трансформации силового трансформатора. По отношению тока стороны ВН к току стороны НН в нагрузочном режиме можно рассчитать новое значение коэффициента трансформации, а по нему определить положение РПН.
В обычных защитах выравнивание вторичных токов в плечах производится для среднего положения РПН, поэтому изменение положения
РПН будет вносить дополнительную погрешность в работу защиты. В
устройстве «Сириус-Т» производится коррекция этой погрешности путем контроля соотношения токов сторон в нагрузочном режиме
сравниваются только токи фазы А. Коррекция работает при нагрузках не менее 30% от номинальной и действует медленно.
Дифференциальная защита имеет две ступени дифференциальную токовую отсечку ДЗТ-1 (быстродействующая грубая ступень) и чувствительную дифференциальную защиту с торможением от сквозного тока КЗ и отстройкой от бросков тока намагничивания трансформатора ДЗТ-2.
В защите дифференциальный ток (при принятом положительном направлении токов в трансформатор, рис. 1.30) определяется как модуль геометрической суммы всех токов, поступающих на входы реле:
Рис.1.30. Принятые положительные направления токов в трансформаторе
1, 2, 3 – трансформаторы тока сторон ВН, СН и НН трансформатора, 5, 6 – цифровые трансформаторы тока внутри реле
Тормозной ток рассчитывается с учетом реального направления токов в защищаемом трансформаторе. Такой способ расчета тормозного тока называется направленным торможением».
63
.
I
I
I
I
3
2
1
+
+
=
д
Дифференциальная защита имеет две ступени дифференциальную токовую отсечку ДЗТ-1 (быстродействующая грубая ступень) и чувствительную дифференциальную защиту с торможением от сквозного тока КЗ и отстройкой от бросков тока намагничивания трансформатора ДЗТ-2.
В защите дифференциальный ток (при принятом положительном направлении токов в трансформатор, рис. 1.30) определяется как модуль геометрической суммы всех токов, поступающих на входы реле:
Рис.1.30. Принятые положительные направления токов в трансформаторе
1, 2, 3 – трансформаторы тока сторон ВН, СН и НН трансформатора, 5, 6 – цифровые трансформаторы тока внутри реле
Тормозной ток рассчитывается с учетом реального направления токов в защищаемом трансформаторе. Такой способ расчета тормозного тока называется направленным торможением».
63
.
I
I
I
I
3
2
1
+
+
=
д
Формирование тормозного тока при внешнем КЗ и при КЗ в защищаемом трансформаторе показано на рис. 1.31. Тормозной ток определяется в зависимости от угла φ между двумя векторами токов
1
I
′
и При этом за ток
1
I
′
принимается максимальный из токов, аза ток разность между дифференциальным током и током
1
I
′
:
,
3 2
1 1
)
I
,
I
,
I
max(
I
=
′
,
1 3
2 д Длят 1
0
≤
ϕ
cos
0
=
т
I
При внешнем КЗ (точка К, риса) дифференциальный ток будет равен разности вторичных токов или току небаланса:
.
нб
I
I
I
I
I
=
−
+
=
3 2
1
д
Для токов торможения д 3
1
I
I
I
I
I
,
I
I
+
=
′
−
=
′
−
=
′
64
1
I
′
и При этом за ток
1
I
′
принимается максимальный из токов, аза ток разность между дифференциальным током и током
1
I
′
:
,
3 2
1 1
)
I
,
I
,
I
max(
I
=
′
,
1 3
2 д Длят 1
0
≤
ϕ
cos
0
=
т
I
При внешнем КЗ (точка К, риса) дифференциальный ток будет равен разности вторичных токов или току небаланса:
.
нб
I
I
I
I
I
=
−
+
=
3 2
1
д
Для токов торможения д 3
1
I
I
I
I
I
,
I
I
+
=
′
−
=
′
−
=
′
64
Рис. Формирование тормозного тока:
а – при внешнем КЗ; б – при КЗ в зоне действия защиты
Угол между векторами
1
I
′
и
)
I
(
2
′
−
будет близок к нулю (без учетов тока нагрузки, ст. е. больше 0, и ток торможения с 1
т
При КЗ в трансформаторе (точка К, рис. 1.31, б) все токи будут направлены в трансформатор.
Дифференциальный ток равен вторичному току КЗ:
.
вт
I
I
I
I
I
КЗ
3 2
1
д
=
+
+
=
Тормозной ток
1
I
′
равен большему из вторичных токов, например 1
I
I
=
′
. Ток
2
I
′
будет равен сумме оставшихся двух токов 1
2
I
I
I
+
=
′
65
а – при внешнем КЗ; б – при КЗ в зоне действия защиты
Угол между векторами
1
I
′
и
)
I
(
2
′
−
будет близок к нулю (без учетов тока нагрузки, ст. е. больше 0, и ток торможения с 1
т
При КЗ в трансформаторе (точка К, рис. 1.31, б) все токи будут направлены в трансформатор.
Дифференциальный ток равен вторичному току КЗ:
.
вт
I
I
I
I
I
КЗ
3 2
1
д
=
+
+
=
Тормозной ток
1
I
′
равен большему из вторичных токов, например 1
I
I
=
′
. Ток
2
I
′
будет равен сумме оставшихся двух токов 1
2
I
I
I
+
=
′
65
Угол между векторами
1
I
′
и
)
I
(
2
′
−
будет близок к 180°, ст. е. меньше 0, и ток торможения
0
т
=
I
Направленное торможение отличается от других способов формирования тормозного тока тем, что при КЗ в защищаемой зоне тормозной ток будет близок к нулю и торможение будет отсутствовать, что повышает чувствительность защиты.
Чувствительная ступень с торможением (ДЗТ-2) предназначена для защиты трансформатора как от повреждений, сопровождающихся большими токами КЗ, таки от межвитковых замыканий, при которых значение тока КЗ меньше номинального тока трансформатора,
поэтому минимальный ток срабатывания защиты д выбирается меньше номинального тока.
Тормозная характеристика приведена на рис. 1.32. Она состоит из трех участков. Участок АВ – начальный, на этом участке ток срабатывания не зависит от торможения. Начальный участок задается устав- кой ном
1
д
/ I
I
– минимальный дифференциальный ток срабатывания, отнесенный к номинальному вторичному току стороны ВН (
ВН
ном
I
). В
точке В характеристика начального участка пересекается с первой тормозной характеристикой, которая начинается от начала координат и наклонена коси абсцисс под углом φ (участок 2). Этот участок определяется коэффициентом торможения
,%
k
т
(задается в процентах, при этом т. Конец участка 2 (точка С) определяется уставкой ном
1
т
/ I
I
. Уставка задается как отношение тормозного тока к номинальному вторичному току стороны ВН. Участок 3, правее точки
С, имеет постоянный наклон, равный 60°. Ломаная линия АВСД представляет общую характеристику защиты. Она делит плоскость на две зоны зону срабатывания, которая лежит выше ломаной, и зону торможения (несрабатывания
1
I
′
и
)
I
(
2
′
−
будет близок к 180°, ст. е. меньше 0, и ток торможения
0
т
=
I
Направленное торможение отличается от других способов формирования тормозного тока тем, что при КЗ в защищаемой зоне тормозной ток будет близок к нулю и торможение будет отсутствовать, что повышает чувствительность защиты.
Чувствительная ступень с торможением (ДЗТ-2) предназначена для защиты трансформатора как от повреждений, сопровождающихся большими токами КЗ, таки от межвитковых замыканий, при которых значение тока КЗ меньше номинального тока трансформатора,
поэтому минимальный ток срабатывания защиты д выбирается меньше номинального тока.
Тормозная характеристика приведена на рис. 1.32. Она состоит из трех участков. Участок АВ – начальный, на этом участке ток срабатывания не зависит от торможения. Начальный участок задается устав- кой ном
1
д
/ I
I
– минимальный дифференциальный ток срабатывания, отнесенный к номинальному вторичному току стороны ВН (
ВН
ном
I
). В
точке В характеристика начального участка пересекается с первой тормозной характеристикой, которая начинается от начала координат и наклонена коси абсцисс под углом φ (участок 2). Этот участок определяется коэффициентом торможения
,%
k
т
(задается в процентах, при этом т. Конец участка 2 (точка С) определяется уставкой ном
1
т
/ I
I
. Уставка задается как отношение тормозного тока к номинальному вторичному току стороны ВН. Участок 3, правее точки
С, имеет постоянный наклон, равный 60°. Ломаная линия АВСД представляет общую характеристику защиты. Она делит плоскость на две зоны зону срабатывания, которая лежит выше ломаной, и зону торможения (несрабатывания
Рис Тормозная характеристика ступени ДЗТ-2
Для отстройки от бросков тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение в защите используется блокировка по второй гармонике дифференциального тока. Срабатывание ступени с торможением блокируется, если отношение дифференциального тока второй гармоники к току первой гармоники
1
дг
2
дг
/ I
I
превышает уставку. Рекомендуется уставка
15
,
0
/
1
дг
2
дг
=
I
I
Ступень ДЗТ-1 – дифференциальная токовая отсечка – предназначена для быстрого отключения КЗ, сопровождающихся большим дифференциальным током, в котором в первый момент КЗ будет присутствовать большая апериодическая составляющая и большой процент второй гармоники, что заблокирует чувствительную ступень защиты. Дифференциальная отсечка отстраивается потоку срабатывания от броска намагничивающего тока и оттока небаланса при внешнем
КЗ с максимальным током. Дифференциальная отсечка работает без блокировок и не имеет торможения. Ступень срабатывает, когда действующее значение первой гармоники дифференциального тока превышает уставку ном д
I
I
У защиты есть дополнительная ступень ДЗТ-3, которая используется для контроля и сигнализации небаланса в плечах дифференциальной защиты. Если в течение времени, определяемого уставкой
с
t
(обычно несколько секунд, дифференциальный ток превышает устав
Для отстройки от бросков тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение в защите используется блокировка по второй гармонике дифференциального тока. Срабатывание ступени с торможением блокируется, если отношение дифференциального тока второй гармоники к току первой гармоники
1
дг
2
дг
/ I
I
превышает уставку. Рекомендуется уставка
15
,
0
/
1
дг
2
дг
=
I
I
Ступень ДЗТ-1 – дифференциальная токовая отсечка – предназначена для быстрого отключения КЗ, сопровождающихся большим дифференциальным током, в котором в первый момент КЗ будет присутствовать большая апериодическая составляющая и большой процент второй гармоники, что заблокирует чувствительную ступень защиты. Дифференциальная отсечка отстраивается потоку срабатывания от броска намагничивающего тока и оттока небаланса при внешнем
КЗ с максимальным током. Дифференциальная отсечка работает без блокировок и не имеет торможения. Ступень срабатывает, когда действующее значение первой гармоники дифференциального тока превышает уставку ном д
I
I
У защиты есть дополнительная ступень ДЗТ-3, которая используется для контроля и сигнализации небаланса в плечах дифференциальной защиты. Если в течение времени, определяемого уставкой
с
t
(обычно несколько секунд, дифференциальный ток превышает устав
ку ном
3
д
/ I
I
, то защита действует на сигнал «небаланс ДЗТ». Обычно уставка потоку выбирается меньше, чем минимальная уставка чувствительного органа ном д I
I
1.17. РАСЧЕТ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ
ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА НА ПРИМЕРЕ УСТРОЙСТВА
«СИРИУС-Т»
Расчет чувствительной ступени ДЗТ-2
1. Относительный начальный ток срабатывания ДЗТ-2 при отсутствии торможения должен быть отстроен оттока небаланса в нагрузочном режиме:
)
100
/
%
(
/
выр нб одн отс ном
1
д
I
u
k
k
I
I
+
∆
+
ε
⋅
=
, где
5
,
1
отс
=
k
– коэффициент отстройки
1
одн
=
k
– коэффициент однотипности трансформаторов тока 0,
=
ε
– относительное значение полной погрешности ТТ в режиме,
соответствующем началу торможения (точка В
100
/
%
u
∆
– при отсутствии коррекции положения РПН – относительное значение половины суммарного диапазона регулирования напряжения РПН; например, при диапазоне регулирования ±12% следует взять
%
12
%
=
∆
u
; при наличии коррекции работы РПН ∆u % можно принять равным одной ступени РПН;
03
,
0
выр нб
=
I
– точность выравнивания вторичных токов в реле не более (поданным фирмы-изготовителя).
Уставка ном
1
д
/ может изменяться в пределах 0,3÷1,0. Типовое значение уставки 0,3.
2. Коэффициент торможения (наклон характеристики) второго участка ВС:
%)
I
%
u
k
(
k
,%
k
ВС
нб.выр апер отс т
(1.37)
68
3
д
/ I
I
, то защита действует на сигнал «небаланс ДЗТ». Обычно уставка потоку выбирается меньше, чем минимальная уставка чувствительного органа ном д I
I
1.17. РАСЧЕТ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ
ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА НА ПРИМЕРЕ УСТРОЙСТВА
«СИРИУС-Т»
Расчет чувствительной ступени ДЗТ-2
1. Относительный начальный ток срабатывания ДЗТ-2 при отсутствии торможения должен быть отстроен оттока небаланса в нагрузочном режиме:
)
100
/
%
(
/
выр нб одн отс ном
1
д
I
u
k
k
I
I
+
∆
+
ε
⋅
=
, где
5
,
1
отс
=
k
– коэффициент отстройки
1
одн
=
k
– коэффициент однотипности трансформаторов тока 0,
=
ε
– относительное значение полной погрешности ТТ в режиме,
соответствующем началу торможения (точка В
100
/
%
u
∆
– при отсутствии коррекции положения РПН – относительное значение половины суммарного диапазона регулирования напряжения РПН; например, при диапазоне регулирования ±12% следует взять
%
12
%
=
∆
u
; при наличии коррекции работы РПН ∆u % можно принять равным одной ступени РПН;
03
,
0
выр нб
=
I
– точность выравнивания вторичных токов в реле не более (поданным фирмы-изготовителя).
Уставка ном
1
д
/ может изменяться в пределах 0,3÷1,0. Типовое значение уставки 0,3.
2. Коэффициент торможения (наклон характеристики) второго участка ВС:
%)
I
%
u
k
(
k
,%
k
ВС
нб.выр апер отс т
(1.37)
68
где
2
,
1
отс
=
k
– коэффициент отстройки
,%
ε
– полная погрешность ТТ,
для малых токов равна 5%;
%
u
∆
– половина суммарного диапазона регулирования напряжения РПН (например, 12% при отсутствии коррекции положения РПН, 2,5% – при наличии коррекции
%
3
выр нб
=
I
;
2 5
,
1
апер
÷
=
k
–
коэффициент, учитывающий переходный режим.
Уставка задается в процентах и может изменяться в пределах. Далее надо проверить, что наклон характеристики второго участка не превышает 60 0
%)
%
(
%
выр нб апер отс т
I
u
k
k
k
СD
+
∆
+
ε
⋅
=
,
где
%
% 10
=
ε
– относительное значение полной погрешности в режиме
КЗ.
100
т
/
%
k
tg
CD
CD
=
ϕ
; Расчет дифференциальной отсечки ДЗТ-1
Ток срабатывания дифференциальной отсечки выбирается по двум условиям по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение, при этом значение уставки приводится к номинальному току высшей стороны трансформатора ном отсечки
(1.38)
– по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ
)
I
%
u
k
(
I
I
k
I
I
max
нб.выр апер ном
КЗвн отс ном отсечки (где
max
I
вн
КЗ
– максимальное значение тока внешнего КЗ, приведенное к
ВН
U
трансформатора, ε = 0,1 (10 Из двух полученных значений следует выбрать большее.
Уставка ном отсечки может изменяться в диапазоне 4,0 ÷ 30,0. Пример расчета
2
,
1
отс
=
k
– коэффициент отстройки
,%
ε
– полная погрешность ТТ,
для малых токов равна 5%;
%
u
∆
– половина суммарного диапазона регулирования напряжения РПН (например, 12% при отсутствии коррекции положения РПН, 2,5% – при наличии коррекции
%
3
выр нб
=
I
;
2 5
,
1
апер
÷
=
k
–
коэффициент, учитывающий переходный режим.
Уставка задается в процентах и может изменяться в пределах. Далее надо проверить, что наклон характеристики второго участка не превышает 60 0
%)
%
(
%
выр нб апер отс т
I
u
k
k
k
СD
+
∆
+
ε
⋅
=
,
где
%
% 10
=
ε
– относительное значение полной погрешности в режиме
КЗ.
100
т
/
%
k
tg
CD
CD
=
ϕ
; Расчет дифференциальной отсечки ДЗТ-1
Ток срабатывания дифференциальной отсечки выбирается по двум условиям по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение, при этом значение уставки приводится к номинальному току высшей стороны трансформатора ном отсечки
(1.38)
– по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ
)
I
%
u
k
(
I
I
k
I
I
max
нб.выр апер ном
КЗвн отс ном отсечки (где
max
I
вн
КЗ
– максимальное значение тока внешнего КЗ, приведенное к
ВН
U
трансформатора, ε = 0,1 (10 Из двух полученных значений следует выбрать большее.
Уставка ном отсечки может изменяться в диапазоне 4,0 ÷ 30,0. Пример расчета
В качестве примера рассчитаем дифференциальную защиту трансформатора связи ТЭЦ.
Тип трансформатора ТРДНС – Номинальная мощность н = 40 МВА
Номинальное напряжение U
ВН
= 230 кВ
Регулирование напряжения ∆u = ± 12 Максимальный ток КЗ, протекающий через трансформатор 0
3
,
I
)
(
max
КЗ
=
кА (приведен к U
ВН
).
Расчет чувствительной ступени ДЗТ-2
Уставки рассчитываются в относительных величинах, приведенных к номинальному току трансформатора стороны ВН.
1. Номинальный ток трансформатора стороны ВН
5
,
100 230 3
10 40 ном ном ном А .
2. Относительное значение начального тока срабатывания ДЗТ-2
+
+
ε
⋅
=
нб.выр одн отс ном
1
д
100
I
%
u
k
k
I
/
I
∆
=
= 1,5 (1· 0,05 + 12/100 + 0,03) = 0,3 о.е.
Принимаем в качестве уставки дном. Коэффициент торможения участка ВС (определяется в %)
k
тВС
% = k
отс
(k
апер
· ε + ∆u % + I
нб.выр.
%) = 1,2 (2 · 5 + 12 + 3) = Принимаем в качестве уставки k
TВС
% = 30%, при этом угол наклона характеристики при tgφ = 30 / 100 = 0,3, arctg 0,3 = 16,7°.
4. Проверяем, что наклон характеристики второго участка не превышает 60°.
(
)
%
%
%
выр нб апер отс т = 1,2 (2 · 10 + 12 + 3) = 42%
42 0
100 42
,
/
tg
CD
=
=
ϕ
;
°
=
8 22 42 0
,
,
arctg
< Расчет дифференциальной отсечки ДЗТ-1
Ток срабатывания дифференциальной отсечки по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора принимается равным
I
отс
/ ном = 6,5 о.е.;
– по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ
84
,
3 03
,
0 100 12 1
,
0 2
5
,
100 920 2
,
1 100
%
/
выр нб апер ном
ВН
КЗ
отс ном отс
е
о
I
u
k
I
I
k
I
I
max
=
+
+
⋅
⋅
=
=
+
∆
+
ε
⋅
=
Принимаем в качестве уставки I
отс
/ ном = 6,5 о.е.
Тип трансформатора ТРДНС – Номинальная мощность н = 40 МВА
Номинальное напряжение U
ВН
= 230 кВ
Регулирование напряжения ∆u = ± 12 Максимальный ток КЗ, протекающий через трансформатор 0
3
,
I
)
(
max
КЗ
=
кА (приведен к U
ВН
).
Расчет чувствительной ступени ДЗТ-2
Уставки рассчитываются в относительных величинах, приведенных к номинальному току трансформатора стороны ВН.
1. Номинальный ток трансформатора стороны ВН
5
,
100 230 3
10 40 ном ном ном А .
2. Относительное значение начального тока срабатывания ДЗТ-2
+
+
ε
⋅
=
нб.выр одн отс ном
1
д
100
I
%
u
k
k
I
/
I
∆
=
= 1,5 (1· 0,05 + 12/100 + 0,03) = 0,3 о.е.
Принимаем в качестве уставки дном. Коэффициент торможения участка ВС (определяется в %)
k
тВС
% = k
отс
(k
апер
· ε + ∆u % + I
нб.выр.
%) = 1,2 (2 · 5 + 12 + 3) = Принимаем в качестве уставки k
TВС
% = 30%, при этом угол наклона характеристики при tgφ = 30 / 100 = 0,3, arctg 0,3 = 16,7°.
4. Проверяем, что наклон характеристики второго участка не превышает 60°.
(
)
%
%
%
выр нб апер отс т = 1,2 (2 · 10 + 12 + 3) = 42%
42 0
100 42
,
/
tg
CD
=
=
ϕ
;
°
=
8 22 42 0
,
,
arctg
< Расчет дифференциальной отсечки ДЗТ-1
Ток срабатывания дифференциальной отсечки по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора принимается равным
I
отс
/ ном = 6,5 о.е.;
– по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ
84
,
3 03
,
0 100 12 1
,
0 2
5
,
100 920 2
,
1 100
%
/
выр нб апер ном
ВН
КЗ
отс ном отс
е
о
I
u
k
I
I
k
I
I
max
=
+
+
⋅
⋅
=
=
+
∆
+
ε
⋅
=
Принимаем в качестве уставки I
отс
/ ном = 6,5 о.е.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.
От каких повреждений и ненормальных режимов следует защищать трансформаторы Каковы основные особенности автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами Почему нельзя разземлять нейтраль у автотрансформаторов дополнительные факторы необходимо учитывать в дифференциальной защите трансформаторов по сравнению с дифференциальной защитой линий?
Как выравниваются вторичные токи в защите по фазе и по величине?
4.
Как производится выравнивание вторичных токов в микропроцессорных защитах трансформаторов?
5.
Какие слагающие токов небаланса учитываются в дифференциальной защите трансформатора и как они определяются?
6.
Каким образом дифференциальные защиты отстраиваются от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение (защиты с реле РНТ, ДЗТ-21 и микропроцессорные защиты)?
7.
Каково назначение торможения в дифференциальных защитах Как выполняются тормозные характеристики у защит с реле ДЗТ-11, ДЗТ-21 и у микропроцессорных защит?
8.
Назначение и принцип выполнения дифференциальной отсечки в защите трансформатора.
9.
С какой целью минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты стремятся получить как можно меньше Какое значение
I
с.з.min
можно установить у защит с различными реле и почему (РНТ, ДЗТ-11, ДЗТ-21 и цифровые защиты. Принцип работы газовой защиты. Какие газовые реле вызнаете Их преимущества и недостатки
11. Какие защиты могут использоваться от сверхтоков при внешних КЗ?
12. Как выполняется защита от внешних однофазных КЗ трансформаторов с питанием со стороны высшего напряжения. Каковы особенности выполнения резервных защит автотрансформаторов. Как выполняются и где устанавливаются резервные защиты от однофазных
КЗ у автотрансформаторов Почему не устанавливаются эти защиты в нейтрали автотрансформатора. Как выполняются и где устанавливаются защиты от перегрузки трансформаторов. Какие функции защит предусмотрены в микропроцессорных устройствах
«Сириус-Т»?
72
2. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ,
РАБОТАЮЩИХ НА СБОРНЫЕ ШИНЫ. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ
К шинам генераторного напряжения могут подключаться генераторы мощностью не более 120 МВт при напряжении 10 кВ и 63 МВт при напряжении 6 кВ. Сети генераторного напряжения 6 и 10 кВ работают с изолированными или компенсированными нейтралями.
Турбогенераторы типа ТВФ 63 или 120 МВт выполняются с непосредственным охлаждением водородом обмотки ротора и косвенным водородным охлаждением обмотки статора. Каждая фаза обмотки статора этих генераторов состоит из двух параллельных ветвей. Три фазы параллельных ветвей соединяются в две звезды. Затем нулевые точки соединяются между собой через трансформатор тока, используемый в защите.
В настоящей главе рассматриваются защиты генераторов типа
ТВФ. На действующих ТЭЦ с шинами генераторного напряжения находятся в эксплуатации генераторы с воздушным охлаждением типа
Т-2 мощностью 12; 25 и 50 МВт. На этих генераторах установлен тот же набор защит, что и у генераторов типа ТВФ, однако отдельные защиты могут выполняться поболее простым схемами с использованием устройств, в настоящее время снятых с производства.
На генераторах типа ТВФ мощностью 60-120 МВт, работающих на сборные шины, устанавливаются следующие защиты от многофазных замыканий в обмотке статора и на выводах генератора продольная дифференциальная токовая защита от замыканий между витками одной фазы в обмотке статора генератора односистемная поперечная дифференциальная токовая защита от однофазных замыканий в обмотке статора генератора – чувствительная токовая защита нулевой последовательности от двойных замыканий на землю, одно из которых находится в генераторе, а другое в сети генераторного напряжения – токовая защита нулевой последовательности без выдержки времени
– от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок токовая защита обратной последовательности от внешних симметричных КЗ – максимальная токовая защита спуском минимального напряжения или дистанционная защита от симметричных перегрузок обмотки статора – максимальная токовая защита от перегрузки ротора турбогенератора – защита, реагирующая на повышение напряжения на обмотке ротора от замыкания на землю в двух точках цепи возбуждения – токовая защита с четырехплечим мостом от асинхронного режима при потере возбуждения – дистанционная защита.
Продольная и поперечная дифференциальные защиты и защиты от замыканий на землю являются основными защитами генератора и предназначены для отключения генератора при повреждениях в обмотках и на его выводах.
Защиты от внешних несимметричных и симметричных КЗ являются резервными защитами и выполняют функции дальнего и ближнего резервирования, для чего действуют с двумя выдержками времени с первой обычно отключают шиносоединительный выключатель и секционные выключатели смежных секций, а со второй – выключатель генератора и АГП.
2.2. ПРОДОЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА
Основной защитой генератора от многофазных КЗ в обмотке статора является продольная дифференциальная защита (рис. 2.1). Защита подключается к трансформаторам тока со стороны нулевых выводов генератора ТА и со стороны линейных выводов ТА, которые установлены в распределительном устройстве (РУ) генераторного напряжения. В зону действия защиты, таким образом, входят обмотки статора и ошиновка генератора до РУ генераторного напряжения. Для
генераторов мощностью выше 30 МВт защита выполняется трехфазной. Со стороны нулевых выводов генератора трансформаторы тока охватывают обе параллельные ветви каждой фазы. Трансформаторы тока ТА и ТА выбираются с одинаковыми коэффициентами трансформации К Рис. 2.1. Продольная дифференциальная токовая защита обмотки статора
При внешних КЗ (точка К, рис. 2.2) первичные токи İ
I
и İ
II будут одинаковыми ив дифференциальных реле защиты будет протекать ток р, равный разности вторичных токов, которая равна вторичному току небаланса:
I
I
II
I
I
2
I
I
I
I
-
I
I
K
K
K
нб
1
р
=
−
=
=
(Оттока небаланса защита должна быть отстроена, тогда она не будет срабатывать при внешних КЗ.
При КЗ в обмотке статора генератора или на его выводах (точка
К2, рис. 2.2) оба первичных тока İ
I
и İ
II будут направлены в генератор,
вторичные токи в реле будут направлены согласно (токи İ
II
и İ
2 на рис
2.2 для этого случая показаны пунктиром) и ток в реле р будет равен вторичному току КЗ:
I
I
II
I
I
K
I
K
I
K
I
I
I
I
КЗ
2 р (Рис. 2.2. Токи КЗ в дифференциальной защите генератора
Защита сработает. Токовые реле защиты КАТ, КАТ, КАТ (рис) замкнут свои контакты вцепи выходного промежуточного реле, которое, сработав, отключит выключатель генератора Q1, автомат гашения поля (АГП) и остановит турбину. Указательное реле КН действует на сигнал о работе защиты.
Для повышения чувствительности и лучшей отстройки от токов небаланса при внешних КЗ в защите используются реле тока с быст- ронасыщающимися трансформаторами типа РНТ-565.
Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки оттока небаланса, проходящего в реле при внешних КЗ:
расч нб отс з
с
I
k
I
⋅
=
,
(2.3)
где k
отс
– коэффициент отстройки, равный 1,3.
76
При внешних КЗ (точка К, рис. 2.2) первичные токи İ
I
и İ
II будут одинаковыми ив дифференциальных реле защиты будет протекать ток р, равный разности вторичных токов, которая равна вторичному току небаланса:
I
I
II
I
I
2
I
I
I
I
-
I
I
K
K
K
нб
1
р
=
−
=
=
(Оттока небаланса защита должна быть отстроена, тогда она не будет срабатывать при внешних КЗ.
При КЗ в обмотке статора генератора или на его выводах (точка
К2, рис. 2.2) оба первичных тока İ
I
и İ
II будут направлены в генератор,
вторичные токи в реле будут направлены согласно (токи İ
II
и İ
2 на рис
2.2 для этого случая показаны пунктиром) и ток в реле р будет равен вторичному току КЗ:
I
I
II
I
I
K
I
K
I
K
I
I
I
I
КЗ
2 р (Рис. 2.2. Токи КЗ в дифференциальной защите генератора
Защита сработает. Токовые реле защиты КАТ, КАТ, КАТ (рис) замкнут свои контакты вцепи выходного промежуточного реле, которое, сработав, отключит выключатель генератора Q1, автомат гашения поля (АГП) и остановит турбину. Указательное реле КН действует на сигнал о работе защиты.
Для повышения чувствительности и лучшей отстройки от токов небаланса при внешних КЗ в защите используются реле тока с быст- ронасыщающимися трансформаторами типа РНТ-565.
Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки оттока небаланса, проходящего в реле при внешних КЗ:
расч нб отс з
с
I
k
I
⋅
=
,
(2.3)
где k
отс
– коэффициент отстройки, равный 1,3.
76
Расчетный ток небаланса I
нб.расч определяется по выражению
)
(
.
max
.
.
I
k
k
I
3
КЗвн одн апер.
нб.расч.
ε
⋅
⋅
⋅
=
, где k
апер
– коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в реле при внешних КЗ; при использовании реле типа
РНТ-565 может быть принят равным 1;
k
одн
– коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 0,5;
ε – допустимая полная погрешность трансформаторов тока, равна
I
(3)
КЗ вн.max
– периодическая составляющая тока (при t=0), протекающего через трансформаторы тока защиты при внешнем КЗ на выводах генератора.
В дополнение к указанному выше должно выполняться условие,
которое практически всегда является расчетным:
ном з
с
)
6
,
0 5
,
0
(
I
I
⋅
÷
=
, где ном
– номинальный ток генератора. Из двух условий (2.3) и (2.5) за расчетный принимается больший ток I
с.з. Продольная дифференциальная защита во всех случаях должна иметь коэффициент чувствительности не менее з с
)
2
(
КЗ
ч
≥
=
I
I
k
min
, где I
(2)
КЗmin
– периодическая составляющая тока для t=0 при металлическом двухфазном КЗ на выводах генератора. Ток КЗ определяется для двух режимов КЗ в генераторе, работающем на холостом ходу, когда к месту КЗ подходит ток только от генератора, и КЗ в генераторе при включении его методом самосинхронизации, когда у генератора еще нет возбуждения и ток к месту КЗ подходит только из сети. В (подставляется меньшее значение тока КЗ, рассчитанное для двух указанных режимов
2.3. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Для защиты генератора от витковых замыканий в обмотке статора,
выполненной с двумя параллельными ветвями на фазу, применяют од- носистемную поперечную дифференциальную защиту (рис. Рис. 2.3. Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита
Параллельные ветви обмотки статора соединяются в две
«звезды», нулевые точки которых объединяются специальным токопроводом, в котором устанавливается трансформатор тока ТА с подключенной к нему защитой KAZ. Защита выполняется на реле тока РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник В нормальном режиме токи параллельных ветвей одной фазы равны, сумма токов трех фаз каждой звезды равна нулю ив реле ток не проходит. Через реле будут замыкаться только токи небаланса в основном высших гармоник, кратных трем. Для отстройки защиты от высших гармоник используется фильтр Принцип действия поперечной дифференциальной защиты поясняется схемой на рис. 2.4. В нормальном режиме ЭДС двух параллельных ветвей одной фазы равны Ė
1
= Ė
2
. При замыкании части α
78
нб.расч определяется по выражению
)
(
.
max
.
.
I
k
k
I
3
КЗвн одн апер.
нб.расч.
ε
⋅
⋅
⋅
=
, где k
апер
– коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в реле при внешних КЗ; при использовании реле типа
РНТ-565 может быть принят равным 1;
k
одн
– коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 0,5;
ε – допустимая полная погрешность трансформаторов тока, равна
I
(3)
КЗ вн.max
– периодическая составляющая тока (при t=0), протекающего через трансформаторы тока защиты при внешнем КЗ на выводах генератора.
В дополнение к указанному выше должно выполняться условие,
которое практически всегда является расчетным:
ном з
с
)
6
,
0 5
,
0
(
I
I
⋅
÷
=
, где ном
– номинальный ток генератора. Из двух условий (2.3) и (2.5) за расчетный принимается больший ток I
с.з. Продольная дифференциальная защита во всех случаях должна иметь коэффициент чувствительности не менее з с
)
2
(
КЗ
ч
≥
=
I
I
k
min
, где I
(2)
КЗmin
– периодическая составляющая тока для t=0 при металлическом двухфазном КЗ на выводах генератора. Ток КЗ определяется для двух режимов КЗ в генераторе, работающем на холостом ходу, когда к месту КЗ подходит ток только от генератора, и КЗ в генераторе при включении его методом самосинхронизации, когда у генератора еще нет возбуждения и ток к месту КЗ подходит только из сети. В (подставляется меньшее значение тока КЗ, рассчитанное для двух указанных режимов
2.3. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Для защиты генератора от витковых замыканий в обмотке статора,
выполненной с двумя параллельными ветвями на фазу, применяют од- носистемную поперечную дифференциальную защиту (рис. Рис. 2.3. Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита
Параллельные ветви обмотки статора соединяются в две
«звезды», нулевые точки которых объединяются специальным токопроводом, в котором устанавливается трансформатор тока ТА с подключенной к нему защитой KAZ. Защита выполняется на реле тока РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник В нормальном режиме токи параллельных ветвей одной фазы равны, сумма токов трех фаз каждой звезды равна нулю ив реле ток не проходит. Через реле будут замыкаться только токи небаланса в основном высших гармоник, кратных трем. Для отстройки защиты от высших гармоник используется фильтр Принцип действия поперечной дифференциальной защиты поясняется схемой на рис. 2.4. В нормальном режиме ЭДС двух параллельных ветвей одной фазы равны Ė
1
= Ė
2
. При замыкании части α
78
витков одной параллельной ветви закорачивается ЭДС ΔĖ, под действием которой в закороченной части обмотки будет протекать ток
КЗ. ЭДС оставшейся части параллельной ветви будет равна Под действием разности ЭДС двух параллельных ветвей между ними и по токопроводу, соединяющему две звезды, будет протекать уравнительный ток, который вызовет срабатывание защиты 1
2 1
2 1
защ
x
x
E
x
x
E
E
I
+
∆
=
+
−
′
=
,
(где хи х – сопротивления поврежденной и неповрежденной параллельных ветвей. Рис. 2.4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты
С уменьшением доли замкнувшихся витков α ток İ
защ будет уменьшаться, поэтому защита имеет мертвую зону.
Защита может также сработать при замыкании между ветвями одной фазы и между ветвями разных фаз.
Ток срабатывания защиты отстраивается оттока небаланса при внешних КЗ и принимается равным ном з
с
)
3 0
2 0
(
I
I
÷
=
, где ном – номинальный ток генератора
2.4. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА
Рассматриваемые генераторы работают на сеть 6 или 10 кВ с изолированными или компенсированными нейтралями, поэтому замыкание фазы на землю К (на сталь статора генератора) не является коротким замыканием. Через место повреждения будут протекать емкостные токи, обусловленные емкостями фаз сети генераторного напряжения. Опасным для генератора считается емкостный ток, превышающий при замыкании на землю в его обмотке Ат. к. такой ток будет поддерживать дугу вместе замыкания, что приводит к выгоранию обмотки и стали статора. Емкостный ток сети генераторного напряжения, как правило, превышает А, поэтому на генераторах, работающих на сборные шины, предусматривается защита, реагирующая на емкостный ток замыкания на землю, который представляет собой ток нулевой последовательности – Поскольку токи замыкания на землю малы по сравнению стоками междуфазных КЗ, защита генератора от замыканий на землю должна иметь высокую чувствительность. Поэтому для подключения защиты используется специальный трансформатор тока нулевой последовательности шинного типа ТНПШ с подмагничиванием (рис. 2.5, рис. Рис. 2.5. Трансформатор тока нулевой последовательности с подмагничиванием
ТНПШ состоит из двух прямоугольных сердечников, набранных из листовой стали, которые охватывают токопроводы трех фаз, которые являются первичной обмоткой ТНПШ. На каждом сердечнике находится по одной секции вторичной обмотки w
2
и по одной секции обмотки подмагничивания w
п
Секции вторичной обмотки соединены последовательно согласно,
и к ним подключается токовое реле защиты КА.
Рис. 2.6. Влияние подмагничивания на вторичную ЭДС ТНП:
а – упрощенная схема ТНП: 1 – сердечник ТНП; 2 – вторичная обмотка
3 – обмотка подмагничивания б – характеристика намагничивания
Подмагничивание переменным током улучшает трансформацию емкостных токов. Без подмагничивания ТНП работает в начальной пологой части характеристики (рис. 2.6, б. В этом случае, когда по первичной цепи проходит ток замыкания на землю з, который создает поток з, во вторичной обмотке наводится ЭДС точка А. Если подмагничивать сердечник переменным током п, то ЭДС во вторичной обмотке будет определяться суммой двух магнитных потоков, создаваемых током
İ
з и ампервитками обмотки подмагничивания п
п п. При этом рабочая точка будет находиться в крутой части характеристики (точка Си ток з будет наводить во вторичной обмотке
ЭДС
2
E
′′
, значительно большую, чем Для того чтобы магнитный поток подмагничивания не создавал ток в реле, обмотки подмагничивания двух сердечников соединены последовательно-встречно, при этом ЭДС оттока подмагничивания
Е
п
, наводимые в двух секциях вторичной обмотки, будут направлены встречно и взаимно компенсируются.
Схема защиты приведена на рис. 2.7. Цепь подмагничивания подключается к трансформатору напряжения TV (трансформатор используется для питания АРВ). К вторичной обмотке ТНПШ подключено реле тока KAZ типа РТЗ-51. Защита действует с выдержкой времени
(реле КТ) для отстройки от бросков емкостного тока вовремя переходных процессов при замыкании в сети.
Рис. 2.7. Токовая защита нулевой последовательности генератора, работающего на сборные шины
Ток срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю отстраивается оттока небаланса и собственного емкостного тока генератора, который он посылает при замыкании на землю в сети:
)
I
k
I
k
(
k
I
.
'
.
нб ''
отс
С
отс в
с.з.
1
+
⋅
=
, где С
– емкостный ток генератора;
k
в
– коэффициент возврата реле РТЗ-51, равный 0,9;
'
отс
k
=2;
'
'
k
отс
=1,5;
I
нб
– первичный ток небаланса.
Ток срабатывания защиты I
с.з.
должен быть не меньше 5 А
КЗ. ЭДС оставшейся части параллельной ветви будет равна Под действием разности ЭДС двух параллельных ветвей между ними и по токопроводу, соединяющему две звезды, будет протекать уравнительный ток, который вызовет срабатывание защиты 1
2 1
2 1
защ
x
x
E
x
x
E
E
I
+
∆
=
+
−
′
=
,
(где хи х – сопротивления поврежденной и неповрежденной параллельных ветвей. Рис. 2.4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты
С уменьшением доли замкнувшихся витков α ток İ
защ будет уменьшаться, поэтому защита имеет мертвую зону.
Защита может также сработать при замыкании между ветвями одной фазы и между ветвями разных фаз.
Ток срабатывания защиты отстраивается оттока небаланса при внешних КЗ и принимается равным ном з
с
)
3 0
2 0
(
I
I
÷
=
, где ном – номинальный ток генератора
2.4. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА
Рассматриваемые генераторы работают на сеть 6 или 10 кВ с изолированными или компенсированными нейтралями, поэтому замыкание фазы на землю К (на сталь статора генератора) не является коротким замыканием. Через место повреждения будут протекать емкостные токи, обусловленные емкостями фаз сети генераторного напряжения. Опасным для генератора считается емкостный ток, превышающий при замыкании на землю в его обмотке Ат. к. такой ток будет поддерживать дугу вместе замыкания, что приводит к выгоранию обмотки и стали статора. Емкостный ток сети генераторного напряжения, как правило, превышает А, поэтому на генераторах, работающих на сборные шины, предусматривается защита, реагирующая на емкостный ток замыкания на землю, который представляет собой ток нулевой последовательности – Поскольку токи замыкания на землю малы по сравнению стоками междуфазных КЗ, защита генератора от замыканий на землю должна иметь высокую чувствительность. Поэтому для подключения защиты используется специальный трансформатор тока нулевой последовательности шинного типа ТНПШ с подмагничиванием (рис. 2.5, рис. Рис. 2.5. Трансформатор тока нулевой последовательности с подмагничиванием
ТНПШ состоит из двух прямоугольных сердечников, набранных из листовой стали, которые охватывают токопроводы трех фаз, которые являются первичной обмоткой ТНПШ. На каждом сердечнике находится по одной секции вторичной обмотки w
2
и по одной секции обмотки подмагничивания w
п
Секции вторичной обмотки соединены последовательно согласно,
и к ним подключается токовое реле защиты КА.
Рис. 2.6. Влияние подмагничивания на вторичную ЭДС ТНП:
а – упрощенная схема ТНП: 1 – сердечник ТНП; 2 – вторичная обмотка
3 – обмотка подмагничивания б – характеристика намагничивания
Подмагничивание переменным током улучшает трансформацию емкостных токов. Без подмагничивания ТНП работает в начальной пологой части характеристики (рис. 2.6, б. В этом случае, когда по первичной цепи проходит ток замыкания на землю з, который создает поток з, во вторичной обмотке наводится ЭДС точка А. Если подмагничивать сердечник переменным током п, то ЭДС во вторичной обмотке будет определяться суммой двух магнитных потоков, создаваемых током
İ
з и ампервитками обмотки подмагничивания п
п п. При этом рабочая точка будет находиться в крутой части характеристики (точка Си ток з будет наводить во вторичной обмотке
ЭДС
2
E
′′
, значительно большую, чем Для того чтобы магнитный поток подмагничивания не создавал ток в реле, обмотки подмагничивания двух сердечников соединены последовательно-встречно, при этом ЭДС оттока подмагничивания
Е
п
, наводимые в двух секциях вторичной обмотки, будут направлены встречно и взаимно компенсируются.
Схема защиты приведена на рис. 2.7. Цепь подмагничивания подключается к трансформатору напряжения TV (трансформатор используется для питания АРВ). К вторичной обмотке ТНПШ подключено реле тока KAZ типа РТЗ-51. Защита действует с выдержкой времени
(реле КТ) для отстройки от бросков емкостного тока вовремя переходных процессов при замыкании в сети.
Рис. 2.7. Токовая защита нулевой последовательности генератора, работающего на сборные шины
Ток срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю отстраивается оттока небаланса и собственного емкостного тока генератора, который он посылает при замыкании на землю в сети:
)
I
k
I
k
(
k
I
.
'
.
нб ''
отс
С
отс в
с.з.
1
+
⋅
=
, где С
– емкостный ток генератора;
k
в
– коэффициент возврата реле РТЗ-51, равный 0,9;
'
отс
k
=2;
'
'
k
отс
=1,5;
I
нб
– первичный ток небаланса.
Ток срабатывания защиты I
с.з.
должен быть не меньше 5 А
При использовании трансформатора тока нулевой последовательности ТНПШ-ЗУ для генераторов типа ТВФ расчетные значения токов срабатывания, определенные по (2.9), получаются равными генератор ТВФ-63, 6,3 кВ – I
с.з.
= 4,1 А генератор ТВФ-63, 10,5 кВ – I
с.з.
= 4,6 А генератор ТВФ-110 (120), 10,5 кВ – I
с.з.
= 4,18 А.
В защите от замыкания на землю генератора ТВФ-110 и ТВФ-120
производится компенсация собственного емкостного тока генератора. Время срабатывания защиты выбирается равным t
с.з.
=1,5-2 с.
Для защиты генератора от двойных замыканий на землю, когда одно замыкание на землю находится в генераторе, а другое – в сети генераторного напряжения, используется реле КАТ типа РНТ-565,
которое действует без выдержки времени на выходное промежуточное реле KL. Ток срабатывания защиты от двойных замыканий на землю принимается равным 100-200 А (соответствует минимальной уставке реле РНТ-565).
В настоящее время ТНПШ заводами не выпускаются, но еще находятся в эксплуатации. Поэтому для генераторов, ошиновка которых до сборных шин выполняется комплектными экранированными токопроводами, разработана во ВНИИЭ и выпускается ЧЭАЗ защита нового типа – селективная высокочувствительная защита типа
ЗЗГШ-3 (БРЭ 1301.03), которая реагирует на токи высших гармонических составляющих в дифференциальном токе Упрощенная схема защиты приведена на рис. 2.8. Защита состоит из токовых реагирующих органов, пускового органа напряжения и блока питания.
Токовые реагирующие органы включаются по схеме дифференциальной защиты, но реагируют на высшие гармоники токов фаз.
Составляющая 50 Гц подавляется входными фильтрами.
Пусковой орган защиты реагирует на напряжение нулевой последовательности, которое появляется при замыканиях на землю и вводит защиту в действие. При междуфазных КЗ защита в работу не вводится
с.з.
= 4,1 А генератор ТВФ-63, 10,5 кВ – I
с.з.
= 4,6 А генератор ТВФ-110 (120), 10,5 кВ – I
с.з.
= 4,18 А.
В защите от замыкания на землю генератора ТВФ-110 и ТВФ-120
производится компенсация собственного емкостного тока генератора. Время срабатывания защиты выбирается равным t
с.з.
=1,5-2 с.
Для защиты генератора от двойных замыканий на землю, когда одно замыкание на землю находится в генераторе, а другое – в сети генераторного напряжения, используется реле КАТ типа РНТ-565,
которое действует без выдержки времени на выходное промежуточное реле KL. Ток срабатывания защиты от двойных замыканий на землю принимается равным 100-200 А (соответствует минимальной уставке реле РНТ-565).
В настоящее время ТНПШ заводами не выпускаются, но еще находятся в эксплуатации. Поэтому для генераторов, ошиновка которых до сборных шин выполняется комплектными экранированными токопроводами, разработана во ВНИИЭ и выпускается ЧЭАЗ защита нового типа – селективная высокочувствительная защита типа
ЗЗГШ-3 (БРЭ 1301.03), которая реагирует на токи высших гармонических составляющих в дифференциальном токе Упрощенная схема защиты приведена на рис. 2.8. Защита состоит из токовых реагирующих органов, пускового органа напряжения и блока питания.
Токовые реагирующие органы включаются по схеме дифференциальной защиты, но реагируют на высшие гармоники токов фаз.
Составляющая 50 Гц подавляется входными фильтрами.
Пусковой орган защиты реагирует на напряжение нулевой последовательности, которое появляется при замыканиях на землю и вводит защиту в действие. При междуфазных КЗ защита в работу не вводится
Рис. 2.8. Схема подключения защиты типа БРЭ При внешних однофазных замыканиях на землю (точка Кв защите будет протекать разность емкостных токов генератора и сети,
при этом защита не будет срабатывать.
При замыкании на землю водной из фаз статора в зоне действия защиты (точка Кв поврежденной фазе будут протекать емкостные токи в точку замыкания на землю. В защите вторичные токи будут складываться. Уровень токов высших гармоник, поступающих в защиту, резко возрастет, и защита сработает с высоким коэффициентом чувствительности.
Защита имеет мертвую зону (зону недействия) – часть обмотки,
примыкающую к нейтрали
2.5. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
ВО ВТОРОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Цепи возбуждения генератора изолированы от земли и не заземляются, поэтому замыкания на землю водной точке цепи не влияют на работу генератора. Появление замыкания на землю водной точке обнаруживается оперативным персоналом при периодическом измерении изоляции цепей возбуждения с помощью вольтметра, после чего к поврежденному генератору подключается защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения.
Защита выполняется в виде переносного устройства типа КЗР-2
(комплект защиты ротора, упрощенная схема которого приведена на рис. 2.9 [4]. Рис. 2.9. Защита от замыканий на землю во второй точке возбуждения:
а – принцип работы б – упрощенная схема
при этом защита не будет срабатывать.
При замыкании на землю водной из фаз статора в зоне действия защиты (точка Кв поврежденной фазе будут протекать емкостные токи в точку замыкания на землю. В защите вторичные токи будут складываться. Уровень токов высших гармоник, поступающих в защиту, резко возрастет, и защита сработает с высоким коэффициентом чувствительности.
Защита имеет мертвую зону (зону недействия) – часть обмотки,
примыкающую к нейтрали
2.5. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
ВО ВТОРОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Цепи возбуждения генератора изолированы от земли и не заземляются, поэтому замыкания на землю водной точке цепи не влияют на работу генератора. Появление замыкания на землю водной точке обнаруживается оперативным персоналом при периодическом измерении изоляции цепей возбуждения с помощью вольтметра, после чего к поврежденному генератору подключается защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения.
Защита выполняется в виде переносного устройства типа КЗР-2
(комплект защиты ротора, упрощенная схема которого приведена на рис. 2.9 [4]. Рис. 2.9. Защита от замыканий на землю во второй точке возбуждения:
а – принцип работы б – упрощенная схема
Защита КЗР-2 работает по принципу четырехплечего моста. Плечами моста являются сопротивления обмотки ротора генератора '
в
R
и 'вот места первого замыкания на землю K1 до ее полюсов и сопротивления потенциометра '
R
и '
'
R
от движка до полюсов обмотки возбуждения, к которым подключают потенциометр.
В диагональ моста между движком потенциометра и землей включены реле тока KA и вольтметр с кнопкой для настройки защиты
(рис. 2.9, б. Перед вводом защиты в работу мост уравновешивается путем установки движка потенциометра в такое положение, когда показания вольтметра будут равны нулю, те. сопротивления плеч моста будут находиться в
соотношении 'п 'п "в '
в
/
/
R
R
R
R
=
Напряжение на реле А будет равно нулю. После этого защита вводится в работу.
При возникновении второго замыкания в точке К часть обмотки возбуждения закорачивается, сопротивление ''
в
R
уменьшается, равновесие моста нарушается, в его диагонали появляется токи защита сработает, если ток будет достаточным для срабатывания реле. За счет неравномерности воздушного зазора в машине магнитный поток, с которым сцепляются части обмотки возбуждения, разделенные точками К и К, пульсирует. При этом через реле может проходить переменный ток. Для предотвращения ложного срабатывания реле под воздействием этого тока принимается ряд мер последовательно сего обмоткой включается дросcель, параллельно – конденсатор (рис. 2.9, б. Для предотвращения случайных срабатываний защита снабжается небольшой выдержкой времени.
Защита обладает рядом недостатков имеет мертвую зону не работает, если точка К располагается вблизи полюса ее трудно отстроить от переменного тока в реле
в
R
и 'вот места первого замыкания на землю K1 до ее полюсов и сопротивления потенциометра '
R
и '
'
R
от движка до полюсов обмотки возбуждения, к которым подключают потенциометр.
В диагональ моста между движком потенциометра и землей включены реле тока KA и вольтметр с кнопкой для настройки защиты
(рис. 2.9, б. Перед вводом защиты в работу мост уравновешивается путем установки движка потенциометра в такое положение, когда показания вольтметра будут равны нулю, те. сопротивления плеч моста будут находиться в
соотношении 'п 'п "в '
в
/
/
R
R
R
R
=
Напряжение на реле А будет равно нулю. После этого защита вводится в работу.
При возникновении второго замыкания в точке К часть обмотки возбуждения закорачивается, сопротивление ''
в
R
уменьшается, равновесие моста нарушается, в его диагонали появляется токи защита сработает, если ток будет достаточным для срабатывания реле. За счет неравномерности воздушного зазора в машине магнитный поток, с которым сцепляются части обмотки возбуждения, разделенные точками К и К, пульсирует. При этом через реле может проходить переменный ток. Для предотвращения ложного срабатывания реле под воздействием этого тока принимается ряд мер последовательно сего обмоткой включается дросcель, параллельно – конденсатор (рис. 2.9, б. Для предотвращения случайных срабатываний защита снабжается небольшой выдержкой времени.
Защита обладает рядом недостатков имеет мертвую зону не работает, если точка К располагается вблизи полюса ее трудно отстроить от переменного тока в реле
Однако лучших исполнений нет. Поэтому защита используется на генераторах, которые оставляются на некоторое время в работе с замыканием на землю водной точке цепи возбуждения.
На мощных турбогенераторах защита действует на отключение генератора и АГП, на генераторах средней мощности может действовать на сигнал. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Токи обратной последовательности протекают в обмотке статора при внешних несимметричных КЗ, неполнофазных режимах в энергосистеме и при больших несимметричных нагрузках близких потребителей (дуговых электропечей, тяговых подстанций и др.).
Допустимая длительность протекания тока обратной последовательности определяется выражением доп,
(где
2
*
I
– относительное значение тока обратной последовательности
(отношение I
2
/I
ном
);
А – постоянная генератора, дается заводом-изготовителем. Она представляет собой нормированный тепловой импульс при нагреве токами обратной последовательности. Для генераторов типа ТВФ и 110 МВт А, для турбогенераторов с косвенным охлаждением типа ТА На генераторах 60-110 МВт для защиты от несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок применяется четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности, схема которой представлена на рис. 2.10. Защита выполнена с двумя реле тока обратной последовательности типа РТФ-9 (ранее выпускались реле РТФ-7), которые подключаются к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых выводов генератора (реле KAZ1 и Реле РТФ-9 состоит из фильтра токов обратной последовательности, к которому подключаются два реле тока, выполненные на интегральных микросхемах. Одно реле имеет больший ток срабатывания
На мощных турбогенераторах защита действует на отключение генератора и АГП, на генераторах средней мощности может действовать на сигнал. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Токи обратной последовательности протекают в обмотке статора при внешних несимметричных КЗ, неполнофазных режимах в энергосистеме и при больших несимметричных нагрузках близких потребителей (дуговых электропечей, тяговых подстанций и др.).
Допустимая длительность протекания тока обратной последовательности определяется выражением доп,
(где
2
*
I
– относительное значение тока обратной последовательности
(отношение I
2
/I
ном
);
А – постоянная генератора, дается заводом-изготовителем. Она представляет собой нормированный тепловой импульс при нагреве токами обратной последовательности. Для генераторов типа ТВФ и 110 МВт А, для турбогенераторов с косвенным охлаждением типа ТА На генераторах 60-110 МВт для защиты от несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок применяется четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности, схема которой представлена на рис. 2.10. Защита выполнена с двумя реле тока обратной последовательности типа РТФ-9 (ранее выпускались реле РТФ-7), которые подключаются к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых выводов генератора (реле KAZ1 и Реле РТФ-9 состоит из фильтра токов обратной последовательности, к которому подключаются два реле тока, выполненные на интегральных микросхемах. Одно реле имеет больший ток срабатывания
другое реле более чувствительное. Выходными элементами реле тока являются промежуточные реле KL2 (чувствительное) и KL1 (грубое
Рис. 2.10. Токовая защита обратной последовательности,
МТЗ спуском напряжения и защита от перегрузки
Защита выполняется стремя ступенями, действующими на отключение, и четвертой, действующей на сигнал. Первая ступень защиты А (KL1) должна отключать несимметричные КЗ на выводах генератора (ближнее резервирование. Она действует с выдержкой времени (реле КТ1) на отключение генератора и АГП.
Вторая ступень защиты предназначена для отключения несимметричных КЗ в прилежащей сети (дальнее резервирование).
Третья ступень предназначена для защиты генератора от перегрузок токами I
2 при неполнофазных и несимметричных режимах.
Вторая и третья ступени действуют с двумя выдержками времени с первой (проскальзывающие контакты реле времени КТ2 и КТ4)
защита отключает шиносоединительный и секционные выключатели,
со второй выдержкой времени (упорные контакты реле КТ2 и КТ4)
защита действует на отключение выключателя генератора и АГП.
Выдержка времени третьей ступени защиты обычно принимается равной 40 с, поэтому в схеме использованы два реле времени максимальная уставка повремени у каждого составляет 20 с.
Уставки потоку и повремени ступеней защиты должны выбираться таким образом, чтобы ступенчатая характеристика своими верхними точками по возможности совпадала с тепловой характеристикой генератора, построенной по выражению доп Тогда при действии любой ступени защиты не будет превышения допустимой длительности несимметричного режима для генератора.
Для генераторов типа ТВФ (А) рекомендуются уставки ступенчатой токовой защиты обратной последовательности, приведенные в табл. 2.1 [22], в которой I
*2с.з.
– уставка потоку обратной последовательности в долях от номинального t
с.з.
– уставка повременив секундах. Выдержки времени второй и третьей ступени даны для упорного контакта реле времени. Выдержки времени, устанавливаемые на проскальзывающих контактах реле времени этих ступеней, должны быть на ступень селективности
МТЗ спуском напряжения и защита от перегрузки
Защита выполняется стремя ступенями, действующими на отключение, и четвертой, действующей на сигнал. Первая ступень защиты А (KL1) должна отключать несимметричные КЗ на выводах генератора (ближнее резервирование. Она действует с выдержкой времени (реле КТ1) на отключение генератора и АГП.
Вторая ступень защиты предназначена для отключения несимметричных КЗ в прилежащей сети (дальнее резервирование).
Третья ступень предназначена для защиты генератора от перегрузок токами I
2 при неполнофазных и несимметричных режимах.
Вторая и третья ступени действуют с двумя выдержками времени с первой (проскальзывающие контакты реле времени КТ2 и КТ4)
защита отключает шиносоединительный и секционные выключатели,
со второй выдержкой времени (упорные контакты реле КТ2 и КТ4)
защита действует на отключение выключателя генератора и АГП.
Выдержка времени третьей ступени защиты обычно принимается равной 40 с, поэтому в схеме использованы два реле времени максимальная уставка повремени у каждого составляет 20 с.
Уставки потоку и повремени ступеней защиты должны выбираться таким образом, чтобы ступенчатая характеристика своими верхними точками по возможности совпадала с тепловой характеристикой генератора, построенной по выражению доп Тогда при действии любой ступени защиты не будет превышения допустимой длительности несимметричного режима для генератора.
Для генераторов типа ТВФ (А) рекомендуются уставки ступенчатой токовой защиты обратной последовательности, приведенные в табл. 2.1 [22], в которой I
*2с.з.
– уставка потоку обратной последовательности в долях от номинального t
с.з.
– уставка повременив секундах. Выдержки времени второй и третьей ступени даны для упорного контакта реле времени. Выдержки времени, устанавливаемые на проскальзывающих контактах реле времени этих ступеней, должны быть на ступень селективности
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14