Дифференциальная защита трансформаторов

Назначение и принцип действия дифференциальной защиты

Дифференциальная защита (ДЗ) предназначена для защиты от КЗ между фазами, на землю и от витковых замыканий. Принцип действия ДЗ такой же как у продольной дифференциальной защиты линий – основан на сравнении величин и направлении токов до и после защищаемого элемента. Распределение токов при КЗ в трансформаторе и вне его продемонстрировано на рис. 9.2.1.

Задачей при проектировании защиты является уравновешивание вторичных токов в плечах защиты так, чтобы ток в реле отсутствовал и ДЗ не работала при нагрузке и внешних КЗ (рис. 9.2.1. а)). При КЗ в трансформаторе (рис. 9.2.1. б)), если I_P>I_C.P. – реле сработает и отключит трансформатор.

Рис. 9.2.1.

Особенности дифференциальной защиты трансформаторов

Дифференциальная защита трансформаторов имеет ряд особенностей по сравнению с продольной дифференциальной защитой линий.

1. Первичные токи обмоток трансформатора не равны по величине и в общем случае не совпадают по фазе.

В режиме нагрузки и внешнего КЗ: I_II>I_I, отношение токов - равно коэффициенту трансформации силового трансформатора.

2. В трансформаторе с соединением обмоток Y/D - токи I_I и I_II различаются и по величине и по фазе: угол сдвига зависит от группы соединения обмоток трансформатора. Наиболее распространённое соединение обмоток Y/D–11 гр. Векторные диаграммы распределения токов в обмотках трансформатора с такой группой соединения показаны на рис. 9.2.2.

В связи с вышеизложенным необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов по величине: , а при разных схемах соединения обмоток и по фазе, с тем, чтобы поступающие в реле токи в нормальном режиме и при внешнем КЗ были равны.

Рис. 9.2.2.

Пояснение к рис.:

I_AI, I_BI, I_CI – токи в фазах обмотки, соединенной в звезду;I_A, I_B, I_C - токи в фазах обмотки, соединенной в треугольник.Фазные токи сдвига не имеют. Однако, в месте установки трансформатора ТА2 проходят токи, равные геометрической разности фазных токов, так в фазе А проходит ток: I_AII = I_A – I_B. Ток I_AII сдвинут относительно I_AI на угол 330°.

Токовая отсечка трансформаторов

Токовая отсечка самая простая быстродействующая защита от повреждений в силовых трансформаторах. Данная защита реагирует только на большие по величине токи и охватывает своей зоной действия лишь часть трансформатора.

На трансформаторах, питающихся от сети с глухозаземленной нейтралью, отсечка устанавливается на трех фазах. Принципиальная схема токовой отсечки показана на рис. 9.3.1.

Ток срабатывания

Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от максимального тока КЗ при повреждении за трансформатором:

I_С.З. = k_Н I_{КЗ.макс} (9.15.)

где: k_Н - коэффициент надежности, =1,25-1,5 – в зависимости от точности токовых реле.

1,25-1,3 – для реле РТ-40;

1,4-1,5 – для реле РТ-80,90.

Рис. 9.3.2.

Рис. 9.3.1.

Газовая защита