Факторы, влияющие на величину тока небаланса

1. Ток намагничивания трансформатора. Коэффициент трансформации , поэтому в защите сравниваются токи İ₁ и . При отсутствии повреждения в защищаемой зоне ток намагничивания является причиной появления дополнительной составляющей İ_нб.нам, которая при нормальной работе и внешнем КЗ составляет (0,005…0,015)I_нт и может не учитываться.

При включении трансформатора под напряжение бросок тока I_нам может в 5-8 раз превышать I_нт и вызвать неправильное срабатывание защиты.

Отстройка дифференциальной защиты от броска тока намагничивания является первым условием при выборе тока срабатывания.

Отстройка защиты от броска тока намагничивания достигается в основном тремя путями:

- загрублением защиты по току срабатывания (дифференциальная отсечка);

- включением реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ);

- выявлением различия между формой кривой тока КЗ и формой кривой тока намагничивания.

2. Схема соединения обмоток трансформатора. Так как коэффициент трансформации n_т ≠1, токи ₁ и ₂ не равны между собой и в общем случае не совпадают по фазе. В трансформаторе с соединением обмоток /Δ – 11 угол сдвига фаз составляет (30⁰), соответственно сдвинуты по фазе и вторичные токи _1в и _2в. Поэтому при отсутствии повреждений в защищаемой зоне в симметричном режиме в обмотке реле появляется значительный ток .

Для компенсации сдвига вторичных токов вторичные обмотки трансформаторов тока соединяют в Δ на стороне звезды силового трансформатора, а вторичные обмотки ТТ расположенных на стороне Δ – в .

3. Коэффициенты трансформации ТТ. В силовом трансформаторе первичные токи обмоток ВН, СН, НН не равны между собой, а коэффициенты трансформации стандартного ТТ таковы, что практически невозможно обеспечить с их помощью равенство вторичных токов _1в и _2в в плечах дифференциальной защиты.

Например, при соединении обмоток трансформатора по схеме /Δ ток в плече, питающемся от ТТ, соединенном в Δ, равен:

,

а в плече, питающимся от ТТ, соединенном в , равен:

отсюда ,

где n_т – коэффициент трансформации силового трансформатора. Задаваясь одним из коэффициентов трансформации (n_ТА1), можно найти n_ТА2, обеспечивающий равенство: _1в = _2в. Найденный n_ТА2 как правило не является стандартным, поэтому используются стандартные трансформаторы с ближайшим к расчётному значениям коэффициента трансформации.

Компенсация оставшегося неравенства осуществляется с помощью уравнительных обмоток в самом дифференциальном реле, которые имеют большое число ответвлений. Т.к. в дифференциальном реле могут быть установлены только целые числа витков уравнительных обмоток, то появляется ток небаланса, который должен учитываться при выборе тока срабатывания защиты:

,

где – максимальный ток внешнего трехфазного КЗ.

4. Автоматическое регулирование коэффициента трансформации. Регулирование n_т нарушает соотношение между первичными токами ₁ и ₂, в связи с чем нарушается распределение вторичных токов в плечах дифференциальной защиты, и в реле появляется ток

где ΔU_* - половина полного диапазона регулирования напряжения на соответствующей стороне трансформатора.

5. Разнотипность трансформаторов тока. Эта составляющая характерна для всех дифференциальных защит. Она обусловлена разностью намагничивающих токов ТТ в плечах защиты и равна току намагничивания или полной погрешности ε худшего из ТТ:

Здесь ε = 0,1 – относительное значение тока намагничивания, равное полной погрешности ТТ; К_апер – коэффициент апериодичности, учитывающий переходный режим (для реле с НТТ К_апер = 1); К_одн – коэффициент однотипности, для дифференциальной защиты трансформаторов принимается равным максимальному значению К_одн = 1.

Таким образом, пренебрегая значением I_нб.нам. в нормальном режиме работы трансформатора и при внешних КЗ, и I_нб.сх., считая, что сдвиг фаз первичных токов скомпенсирован, получим

Отстройка от этого тока небаланса является вторым условием выбора тока срабатывания дифференциальной защиты.

Дифференциальная токовая защита с промежуточным НТТ (реле РНТ - 565)

При выборе схемы дифференциальной защиты необходимо рассмотреть возможность использования реле РНТ. Если чувствительность защиты с реле РНТ окажется недостаточной, то используют более сложную дифференциальную защиту на основе применения реле с торможением ДЗТ - 11.

Упрощённая схема дифференциальной защиты 2^х обмоточного трансформатора на реле с НТТ серии РНТ – 565

(ТLAT – насыщающийся ТТ – плохо трансформирует во вторичную обмотку апериодические составляющие бросков намагничивающих токов, переходных токов небаланса; ω_р (ω_д) – рабочая (дифференциальная) обмотка, включенная на разность вторичных токов;

ω_ур1, ω_ур2 – уравнительные обмотки для уравнивания вторичных токов; ω_к – короткозамкнутая обмотка – повышает отстройку реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов)..

Схема включения первичной обмотки НТТ реле РНТ – 565 для защиты двухобмоточного трансформаторе

(В этом случае достаточно использовать только уравнительные обмотки: зажимы 2 и 6 реле соединяются, а перемычка 2-4 размыкается т.е. ω_р остаётся разомкнутой).

Трехфазная схема включения РНТ – 565 для защиты двухобмоточного трансформатора.