Защита понижающих трансформаторов

Для трансформаторов ГПП должны предусматриваться следующие виды защит:

1) газовая – защита от повреждения внутри кожуха и от понижения масла. В качестве реле защиты используются газовые реле. В зависимости от интенсивности газообразования защита действует на сигнал или отключение. Установка газовой защиты обязательна для всех трансформаторов номинальная мощность которых 6,3 МВА и более.

2) продольная дифференциальная токовая защита от повреждений на выводах и от внутренних повреждений трансформаторов. Она предусматривается на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более. Трансформаторы тока для продольной дифференциальной защиты устанавливается со всех сторон защищаемого трансформатора. Для двухобмоточных трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/∆, вторичные обмотки трансформаторов тока на стороне высшего напряжения соединяются в треугольник, а на стороне низшего напряжения, как правило, – в неполную звезду, при этом в дифференциальной цепи устанавливаются два реле.

Минимальные значения коэффициента чувствительности токовых защит трансформаторов регламентируются Правилами устройства электроустановок: 1,5 – если токовая защита является основной, и 1,2 – если резервной. Однако при таких значениях в случае повреждений в трансформаторе или внешних КЗ не исключены большие разрушения. Повышение чувствительности защиты трансформатора будет способствовать увеличению устойчивости срабатывания при КЗ, обеспечению экономического эффекта вследствие ограничения размеров разрушений, снижению затрат на ремонт оборудования, повышению пожаробезопасности и надежности электроснабжения.

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты (МТЗ) на стороне высшего напряжения (ВН) трансформатора токовые реле КА1, КА2 подключают по дифференциальной схеме (рисунок 2.13) что исключает необходимость отстройки от токов самозапуска или пуска, токов подпитки. Выполнение защиты на стороне ВН трансформатора с выдержкой времени исключает также необходимость отстройки ее от бросков токов намагничивания. Выдержка времени принимается на ступень больше выдержки времени МТЗ на стороне низшего напряжения (НН). Это дает возможность отстроить ток срабатывания защиты трансформатора с одним вводом НН только от тока небаланса при токе КЗ, равному току срабатывания МТЗ на стороне НН.

Ток срабатывания дифференциальной защиты (ДЗ) на токовых реле с выдержкой времени рассчитывается по выражению:

(2.74)

где - коэффициент отстройки; - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока (ТТ) ТА1, ТА2, ТА4 ДЗ; - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на стороне ВН; и - вторичные токи ТТ, установленных на стороне ВН и НН, соответствующие номинальной мощности трансформатора; - коэффициент трансформации трансформатора; - ток срабатывания МТЗ на стороне НН трансформатора; - номинальный ток ввода НН (учитывается для трансформатора с двумя вводами НН).

Максимальная токовая защита, установленная на стороне НН (реле КА3-КА6), обеспечивает отключение КЗ на шинах НН, выполняет функции дальнего и ближнего резервирования. Однако в случаях ее отказа дифференциальная защита может не сработать, если фактический ток небаланса при КЗ окажется меньше тока срабатывания . Поэтому предусматривается еще одна МТЗ, выполненная на реле КА7-КА10 (см. рисунок 2.13). Она действует с меньшей выдержкой времени на отключение ввода НН и с большей – на отключение трансформатора. Подключение токовых реле по дифференциальной схеме рекомендуется для защиты трансформаторов с расщепленной и нерасщепленной обмотками.

а) б)

Рисунок 2.13 – Схема максимальной токовой защиты трансформатора (а) и схемы соединения обмоток ТТ на сторонах ВН и НН (б)

Выбор коэффициента трансформации трансформаторов тока и схем их соединения для различных сторон защищаемого трансформатора производится в порядке, изложенном в таблице 2.13.

Таблица 2.13 Исходные данные и выбор трансформаторов тока

Параметры	Формулы	Стороны напряжения
ВН	НН
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий его номинальной мощности, А
Схема соединения трансформаторов тока	–	∆	Y
Коэффициент схемы включения реле защиты
Расчетный коэффициент трансформации трансформаторов тока	, - номинальный вторичный ток трансформаторов тока
Принятый коэффициент трансформации трансформаторов тока
Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности трансформатора, А
Максимальное значение тока в обмотках трансформатора при внешнем трехфазном КЗ (для определения небаланса при внешнем КЗ)		–	–
Минимальное значение тока в обмотках трансформатора при трехфазном КЗ на выводах НН: на среднем ответвлении РПН   на крайнем ответвлении РПН		–   –	–   –

Для дифференциальной защиты рекомендуется использовать реле с торможением типа ДЗТ-11 или комплект защиты ДЗТ-21. Дифференциальная защита с реле ДЗТ-11 выполняется так, чтобы при внутренних повреждениях трансформатора торможение было минимальным или совсем отсутствовало. Поэтому тормозная обмотка реле обычно подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне низшего напряжения трансформатора. Определение уставок и чувствительности защиты производится в соответствии с таблицей 2.14.

Таблица 2.14 Определение уставок и чувствительности продольной дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ-11

Параметры	Формулы
Первичный ток срабатывания защиты из условия отстройки от броска тока намагничивания, А
Расчетный ток срабатывания реле, приведенный к стороне ВН. А
Число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны ВН: расчетное   принятое
Число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны НН: расчетное   принятое	- ближайшее к целое число

Продолжение таблицы 2.14

Число витков тормозной обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны НН: расчетное     Принятое	, где =0,1; - относительная погрешность, обусловленная РПН, принимается равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения; α- угол наклона касательной к тормозной характеристике реле типа ДЗТ-11; =0,75 , выбирается из ряда чисел 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24
Минимальное значение тока в реле при двухфазном КЗ на выводах НН: на среднем ответвлении РПН   на крайнем ответвлении РПН	Значения токов и из табл.
Минимальное значение коэффициента чувствительности защиты при двухфазном КЗ на выводах НН: на среднем ответвлении РПН     на крайнем ответвлении РПН

Типовые уставки защиты для двухобмоточных трансформаторов даны в таблице 2.15.

Таблица 2.15 Типовые уставки релейных защит для двухобмоточных трансформаторов

Данные защищаемого трансформатора

Данные трансформаторов тока

Уставки реле типа ДЗТ-11 дифференциальной защиты

Уставки реле типа РТ-40/10 максимальной токовой защиты на стороне ВН с пуском напряжения, А

Минимальное значение тока на стороне ВН при КЗ на стороне НН, соответствующее требованиям чувствительности, А

Тип

Номинальная мощность, МВА

Сочетание напряжений, кВ

Схема соединений на стороне

Коэффициент трансформации (КI) на стороне

UВН

UНН

ВН

НН

ВН

НН

wВН

wНН

wт

на среднем ответвлении РПН

на крайнем ответвлении РПН

ТДН ТРДН   ТРДН   ТРДН   ТРДЦН, ТРДЦНК ТРДЦНК ТРДЦН

6,6; 11 6,3-6,3 10,5-10,5 6,6-6,6 11-11 6,3/6,3 10,5/10,5 6,6/6,6 11/11 6,3-6,3 10,5-105 6,6-6,6 11-11 6,3/6,3 10,5/10,5 6,6/6,6 11/11 6,3-6,3 10,5-105 6,6-6,6 11-11 6,3/6,3 10,5/10,5 6,6/6,6 11/11 6,3-6,3   10,5-105 6,6-6,6 11-11

∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆   ∆ ∆ ∆

Y Y-Y Y-Y Y-Y Y-Y Y Y Y Y Y-Y Y-Y Y-Y Y-Y Y Y Y Y Y-Y Y-Y Y-Y Y-Y Y Y Y Y Y-Y   Y-Y Y-Y Y-Y

150/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 300/5 400/5 400/5 400/5 400/5 400/5 400/5 400/5 400/5 600/5   600/5 600/5 600/5

1500/5 1500/5 1000/5 1500/5 1000/5 3000/5 1500/5 3000/5 1500/5 3000/5 2000/5 3000/5 2000/5 4000/5 2000/5 4000/5 2000/5 3000/5 2000/5 3000/5 2000/5 4000/5 3000/5 4000/5 3000/5 3000/5   3000/5 3000/5 3000/5

5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,9   6,9 6,9 6,9

Чувствительность дифференциальной защиты проверяется при КЗ на выводах с учетом влияния на ток, протекающий в реле, регулирования напряжения (РПН). Наименьшее значение коэффициента чувствительности – 2.

3) защита от токов внешних многофазных КЗ, в качестве защиты используются:

а) токовые защиты шин секций распределительных устройств низшего напряжения, подключенных к соответствующим выводам трансформатора;

б) максимальная токовая защита с пуском напряжения, устанавливаемая на стороне высшего напряжения (ВН) защищаемого трансформатора.

4) защита от перегрузки – максимальная токовая защита с действием на сигнал с выдержкой времени.

Ток срабатывания защит определяется по таблице 2.16.

Таблица 2.16 Ток срабатывания реле токовых защит трансформатора

Тип защиты	Расчетная формула	Значение коэффициентов	Расчетный параметр
ксх	котс	Кв
Максимальная токовая защита на стороне ВН от внешних КЗ		или 1	1,2	0,8-0,85	-наибольшее значение тока нагрузки трансформатора с учетом самозапуска электродвигателей
Максимальная токовая защита с симметричным или комбинированным пуском напряжения от внешних КЗ с включением реле тока	; В (вторичных);	или 1	1,2	0,8-0,85	, номинальные напряжение и ток трансформатора на стороне, где включены соответствующие реле
Максимальная токовая защита от перегрузки		или 1	1,05	0,8-0,85	- номинальный ток трансформатора на стороне, где включено реле тока
Токовая отсечка			1,3-1,4	–	- максимальное значение периодической составляющей (t=0) тока в месте установки защиты при k(3) на стороне НН