Особенности защиты трансформаторов, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения

В эксплуатации применяются упрощенные подстанции без выключателей на стороне ВН трансформаторов и автотрансформаторов. Подобные схемы применяются в электроустановках напряжением до 500 кВ, позволяющие уменьшить стоимость подстанции и сложность ее эксплуатации. Вместе с тем, из-за отсутствия выключателей на стороне ВН трансформаторов необходимо предусмотреть дополнительные мероприятия, обеспечивающие отключение линий в случае повреждения трансформатора.

В этих случаях используют:

а) защиты питающих линий для фиксации и отключения повреждения в трансформаторе;

б) передачу отключающего импульса от защит трансформатора на отключение линейных выключателей;

в) установку специальных аппаратов ­– короткозамыкателей, которые при срабатывании защиты трансформатора включаются и устраивают КЗ на выводах ВН трансформатора. При возникновении этого КЗ сработают защиты, установленные на концах защищаемой линии и подействуют на отключение выключателей.

Наиболее простым и экономичным способом является использование защит линий. Если защиты линии достаточно чувствительны, чтобы обеспечить отключение повреждения в обмотках трансформатора и на его выводах низшего напряжения, на самом трансформаторе защиты со стороны высшего напряжения можно не устанавливать.

Например, для защиты трансформатора можно использовать двухступенчатую МТЗ, установленную на питающей линии. Отсечка обеспечивает защиту при повреждении на выводах высшего напряжения и в части обмоток трансформатора. КЗ в трансформаторе и на стороне низшего напряжения будут отключены второй ступенью МТЗ. Ток срабатывания должен быть отстроен от максимального тока нагрузки и согласован по чувствительности с защитой. Установленная на стороне низшего напряжения трансформатора газовая защита в этом случае включается на сигнал. Данный способ может применяться на линиях сравнительно небольшой длины при малых токах нагрузки.

Недостатком является замедление отключения линии максимальной токовой защитой при повреждении трансформатора с малым током КЗ.

Передача отключающего импульса используется, если первый способ не обеспечивает необходимую чувствительность при КЗ в трансформаторе. В этом случае в трансформаторе устанавливаются все защиты.

При повреждении в трансформаторе его защиты срабатывают и передают отключающий импульс на отключение выключателя, установленного на питающем конце линии. Для передачи отключающего импульса можно использовать жилы контрольного или телефонного кабеля (рис.66).

Рис.66

На длинных линиях электропередачи напряжением до 500 кВ передача отк68лючающего импульса осуществляется с помощью специального устройства телеотключения.

Достоинством данного способа является быстрота отключения, а основным недостатком - возможность отказа в отключении при нарушении соединительных проводов или ВЧ канала. Поэтому в наиболее ответственных случаях предусматривают вторую, резервную цепочку соединительных проводов или второй ВЧ канал связи с передачей отключающего импульса.

Когда первый способ по соображениям чувствительности, а передача импульса нецелесообразны по причине ненадежности, сложности или дороговизны, отключение повреждения осуществляется с помощью короткозамыкателей.

При срабатывании защиты поврежденного трансформатора подается импульс на включение короткозамыкателя, управление которым осуществляется с помощью специального привода. Короткозамыкатель включается и создает на выводах высшего напряжения трансформатора искусственную точку КЗ. Вследствие этого защиты, установленные по концам питающей линии, срабатывают и отключают выключатели.

В сетях напряжением 110 кВ и выше, работающих с заземленной нулевой точкой, обычно применяются однополюсные короткозамыкатели, замыкающие одну из фаз на землю. В сетях, работающих с незаземленной нейтралью, применяются двухфазные или трехфазные короткозамыкатели, устраивающие междуфазные КЗ. Короткозамыкатели выполняются для наружной установки в однополюсном исполнении для напряжений 35-220 кВ. Время включения короткозамыкателя 0,4…0,5 с.

Чтобы не отключать оба трансформатора устанавливают специальные отделители, представляющие собой трехполюсные разъединители для наружной установки с автоматическим управлением. Каждый полюс отделителя имеет свою собственную пружину. Отделитель нормально включен.

После отключения линии выключателями, установленными на ее питающих концах, отделитель поврежденного трансформатора отключается, отсоединяя его от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь аппаратом повторного включения (АПВ), благодаря этому будет восстановлено питание другого трансформатора. Время отключения отделителя составляет 0,5-1с.

Основные требования к устройствам релейной защиты на трансформаторе и подстанции:

1. Защита трансформатора, действующая на включение короткозамыкателя, должна быть чувствительней, чем защита, установленная на питающих подстанциях;

2. Суммарное время действия защиты и отключение выключателей питающей подстанции должно превышать время срабатывания защиты трансформатора и механического привода короткозамыкателя. Это необходимо чтобы обеспечить включение короткозамыкателя и последующее отключение отделителя в бестоковую паузу при повреждении на стороне ВН трансформатора в зоне действия быстродействующей защиты линии.

3. Время действия отделителя должно быть меньше времени аппарата повторного включения на питающей подстанции.

Достоинства данного способа:

- универсальность – установка короткозамыкателя может быть использована на любых линиях, любой длины;

- не требует каналов связи.

Недостаток заключается в замедлении отключения повреждения трансформатора на время включения короткозамыкателя (0,4…0,5 с).