Защита трансформаторов: дифференциальная, газовая, релейная, токовая

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания.

Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках.

Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью.

При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Диффзащита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

1. Продольная дифференциальная защита
2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

Источник: http://enargys.ru/differentsialnaya-zashhita-transformatora/

Основные защиты силового трансформатора

Трансформаторы и автотрансформаторы конструктивно весьма надежны благодаря отсутствию у них движущихся или вращающихся частей. Несмотря на это, в процессе эксплуатации возможны и практически имеют место их повреждения и нарушения нормальных режимов работы. Поэтому трансформаторы и автотрансформаторы должны оснащаться соответствующей релейной защитой.

Все основные виды защиты трансформатора можно разделить на две группы:

В соответствии с назначением для защиты трансформаторов (автотрансформаторов) при их повреждениях и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие типы защит:

• Дифференциальная защита для защиты при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки трансформаторов (автотрансформаторов)
•  Токовая отсечка мгновенного действия для защиты трансфер мотора (автотрансформатора) при повреждениях его ошиновки, вводов и части обмотки со стороны источника питания
• Газовая защита для защиты при повреждениях внутри бака трансформатора (автотрансформатора), сопровождающихся выделением газа, а также при понижениях уровня масла.
•  Максимальная токовая или максимальная направленная защита или эти же защиты с пуском минимального напряжения для защиты от сверх токов, проходящих через трансформатор (автотрансформатор), при повреждении как самого трансформатора (автотрансформатора), так и других элементов, связанных с ним. Защиты от сверх токов действуют, как правило, с выдержкой времени.
•  Защита от замыканий на корпус
• Защита от перегрузки, действующая на сигнал, для оповещения дежурного персонала или с действием на отключение на подстанциях без постоянного дежурного персонала.
  Кроме того, в отдельных случаях на трансформаторах (автотрансформаторах) могут устанавливаться и другие виды защиты.

Релейная защита трансформатора – это система, состоящая из измерительных и коммутационных устройств, отключающая трансформатор при ненормальных режимах работы и в случае ситуаций приводящих к повреждению.

К ненормальным и опасным режимам работы силового трансформатора относятся:

• перегрузка по одной или трем фазам, приводящим к повышению тока, проходящего через обмотки,
•  замыкание на землю или на нейтраль одного или всех выводов трансформатора с высокой или низкой стороны,
• межфазные замыкания внутри обмоток и со стороны выводящих шин,
• замыкания внутри обмоток трансформатора.

• Во всех этих случаях сигналом возникновения опасной ситуации служат повышение проходящего через короткозамкнутый участок тока и понижение напряжения.
• Релейная защита должна надежно зафиксировать отклонение тока или напряжения и отключить трансформатор или поврежденный участок.
• Из изложенного следует, что защита трансформаторов и автотрансформаторов должна выполнять следующие функции:

• отключать трансформатор (автотрансформатор) от всех источников питания при его повреждении;
•  отключать трансформатор (автотрансформатор) от поврежденной части установки при прохождении через него сверх тока в случаях повреждения шин или другого оборудования, связанного с трансформатором (автотрансформатором), а также при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей;
•  подавать предупредительный сигнал дежурному персоналу подстанции (или электростанции) при перегрузке трансформатора (автотрансформатора), выделении газа из масла, понижении уровня масла, повышении его температуры.

Защита по максимальному току (МТЗ)

Рис.1 схема релейной защиты трансформатора по максимальному току

Защита по максимальному току трансформатора  срабатывает при превышении тока, проходящего через трансформатор (Рис. 1). Реле автоматики А0 и А1 срабатывают при токе, превышающем ток короткого замыкания для данной обмотки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока, включенного на две шины А и С.

При наличии межфазного замыкания на шине В через другие шины все равно протекает большой ток. Одно или два реле автоматики запускают цепь запуска реле времени Т.

Задержка реле времени требуется для лучшей селективности защиты – чем ближе трансформатор по линии к источнику энергии, тем меньшее должно быть время срабатывания. Реле времени через определенный промежуток времени запускает промежуточное реле.

L, управляющей цепью реле отключения YAT. Реле отключения после срабатывания отключает входы и выходы трансформатора от источника и потребителя энергии и блокируется по цепям либо реле времени, либо промежуточного реле.

Силовые трансформаторы относительно малой мощности обычно защищают предохранителями со стороны высшего напряжения и предохранителями или автоматами со стороны отходящих линий низшего напряжения.

Ток плавкой вставки высоковольтного предохранителя выбирается с учетом отстройки от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора под рабочее напряжение.

С учетом этого номинальный ток предохранителя.

Резервная токовая защиты

В качестве резервной защиты трансформаторов тупиковых и отпаечных подстанций используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.

МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с дву­мя выдержками времени.

С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей – на отключение трансформатора со всех сторон.

Передача команды – импульса на отключение выключателя с пи­тающей стороны линии при повреждении в трансформаторе, не имею­щем выключателя с высокой стороны, может выполняться и без вклю­чения короткозамыкателя (для создания искусственного короткого замыкания).Такая команда может подаваться с помощью телеотключе­ния по высокочастотному каналу.

1. С целью ближнего резервирования защит трансформатора пре­дусматривается резервная независимая МТЗ-110кВ.
2. Эта защита является полностью автономной как по цепям то­ка,оперативным цепям, так и по выходным цепям.
3. Резервная МТЗ-110 с выдержкой времени большей времени сра­батывания основной МТЗ-110 действует на отдельную катушку включения короткозамыкателя или на отдельную катушку отключения выключателя на стороне 110кВ.
4. С выдержкой времени большей времени действия защит на включение короткозамыкателя УРОКЗ действует на отключение отделителя.
5. При этом допускается разрешение отделителя во имя спасения самого трансформатора.
6. На отпаечных трансформаторах и тупиковых подстанциях 110кВ могут применяться и одноступенчатые токовые защиты нулевой пос­ледовательности, действующие на отключение трансформатора.
7. На автотрансформаторах транзитных подстанций с высшим напряжением 220-750кВ в качестве резервных защит используются дистанционные защиты (ДЗ) и направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).

Дистанционные защиты предназначены для отключения междуфаз­ных к.з., а НТЗНП – для отключения одно- и двухфазных  к.з.  на землю.

Как правило, на высшей и средней стороне АТ устанавливаются двухступенчатая ДЗ и 3-х ступенчатая НТЗНП.

Оперативное ускорение (О/У) первых или вторых ступеней ДЗ и НТЗНП стороны высшего или среднего напряжения АТ ( время 0,3-0,6 сек) вводится оперативным персоналом в случае вывода из работы дифференциальной защиты трансформатора, дифзащиты ошиновки выс­шего напряжения АТ, дифзащиты шин среднего напряжения.

Цель О/У резервных защит АТ – ускорить действие резервных защит АТ при близких внешних к.з. или к.з. в самом АТ.

Следует отметить, что на время ввода О/У резервных защит, возможно их неселективное действие при к.з. в прилегающей сети.

Резервные защиты АТ стороны высшего напряжения действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на отключение всех выключате­лей высшего напряжения, а со второй (большей) – на отключение АТ со всех сторон.

На ПС, имеющих на стороне 330кВ схему первичных соединений “полуторная”, резервные защиты стороны 330кВ АТ действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на деление шин 330кВ (отключение всех выключателей В12), со вто­рой – на отключение выключателей 330кВ своего АТ, и с третьей (наибольшей) – на отключение своего АТ со всех сторон.

Такое ступенчатое действие резервных защит позволяет сохра­нить в работе те АТ, которые отделяются от места к.з. после де­ления систем шин.

Автоматическое ускорение (А/У) резервных защит при включении выключателя стороны высшего напряжения (А/У – 750,

А/У-330) и при включении выключателей стороны среднего напряже­ния ( А/У-220, А/У-110) действует на отключение выключателя, включаемого на к.з. ключом управления или устройством ТАПВ.

При этом на каждой стороне АТ ускоряются до 0,4-0,5 сек I и II ступени ДЗ и II ненаправленная ТЗНП.

Индивидуальная защита от непереключения фаз выключате­лей стороны среднего и высшего напряжения АТ

• Защита выполняется только на выключателях с пофазным управ­лением.
• Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при включении выключателя одной или двумя фазами.
• Защита действует на отключение трех фаз включаемого выклю­чателя.
• Выдержка времени защиты (0,15 ¶ 0,25 сек) выбрана по усло­вию отстройки от разновременности включения фаз выключателя.

Защита от неполнофазного режима на стороне 330 кВ (750) АТ (ЗНР-330)

1. Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при неполнофазном отключении одного выключателя 330 кВ АТ и трехфазном отключении второго выключателя 330 кВ АТ.
2. Защита, как правило, действует на отключение АТ со всех сторон.

3. Выдержка времени ЗНР-330 на 0,3 сек выше выдержки времени индивидуальной защиты от непереключения фаз выключателя.
4. На АТ-750кВ  для контроля состояния изо­ляции вводов 750кВ АТ применяется устройство КИВ-750.

5. Принцип действия устройства – измерение геометрической сум­мы токов, протекающих под воздействием рабочего напряжения через изоляцию вводов 750 кВ трех фаз.

При исправной изоляции геометрическая сумма токов, входящих в реле типа КИВ, близка к нулю.

В случае частичного повреждения изоляции ввода одной из фаз появляется ток небаланса, который фиксируется защитой.

Устройство типа КИВ имеет измерительный элемент для опера­тивного контроля и отключающий элемент.

Отключающий элемент действует на отключение АТ со всех сто­рон.

Защита от перегрузки

В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки трансформатора.

Видео: Релейная защита. Вводная лекция

Что такое релейная защита, для чего она нужна. Основные характеристики, которыми должна обладать релейная защита.

Читайте так же:

Источник: https://transformator220.ru/harakteristiki/silovye/osnovnye-zashhity-silovogo-transformatora.html

Дифференциальная защита трансформаторов — принцип действия

Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Принцип работы дифференциальной защиты заключается в сравнении токов входящих и выходящих из трансформатора,и отключении трансформатора при неравенстве токов.

Конструктивно дифзащита включает в себя (Рис. 1) два трансформатора тока ТТ1 и ТТ2 включенных по высокому и низкому напряжению и реле автоматики А. Коэффициент преобразования измерительных трансформаторов подобран так, что при возникновении короткого замыкания вне защищаемого участка (Рис.1 слева), результирующий ток проходящий через реле был равный нулю.

Рис. 1

При возникновении короткого замыкания возникает асимметрия втекающих и вытекающих токов (Рис. 1 справа). Через реле протекает ток, включающий схему защитного отключения. Высокая избирательность дифференциальной системы не требует реле времени, т.к. защита включается в идеальном случае только при внутренних КЗ.

В реальных условиях требуется настройка дифзащиты для исключения ложного срабатывания.

При подаче напряжения на входные обмотки трансформатора возникает ток подмагничивания, вызывающий неравенство входных и выходных токов. Ток подмагничивания имеет вид затухающих колебаний.

Без нагрузки это влияние достаточно мало и составляет не более одного процента. При включении трансформатора с нагрузкой или восстановлении работы энергосистемы после замыкания,  разность токов может привести к срабатыванию защиты.

Для компенсации этого явления ток включения дифзащиты выбирают большим, чем ток подмагничивания. Загрубление тока срабатывания может привести к несрабатыванию защиты даже при наличии КЗ внутри трансформатора.

• Исключить влияния тока подмагничивания можно при помощи искусственной блокировки защиты при подключении высокого напряжения.
• При возникновении повреждения трансформатора или замыкания его выводов при блокированном автоматическом отключении задержка может привести к аварии.
• В случае, когда указанные способы отстройки дифзащиты неприменимы из-за недостатков, используют трансформаторы тока с быстронасыщаемым магнитопроводом, которые не реагирует на быстротечные колебания подмагничивающего тока.
• Для правильной работы измерительных схемы необходимо чтобы фаза втекающих и вытекающих токов совпадала.

Для компенсации фазового сдвига обмотки токовых трансформаторов включаются по такой же схеме, как и защищаемый трансформатор. В случае использования схемы соединения  обмоток «треугольник»/«звезда», трансформаторы тока включаются по обратной схеме – на входе «звезда», на выходе – «треугольник».

На линии, соединяющие трансформаторы тока с исполнительными цепями автоматики, возможны влияния помех, приводящих к ложным срабатываниям защиты. Для предотвращения этого измерительные цепи должны быть надежно экранированы. Зачастую дифзащиту устанавливают на отдельно расположенных трансформаторах для исключения влияния помех от смежных устройств энергетики.

Коэффициенты трансформации измерительных цепей должны обеспечивать равенство токов на входе и на выходе. На практике это условие недостижимо, потому трансформаторы токов выпускаются со стандартными напряжениями. Для этого в измерительные цепи вводят согласующие трансформаторы и автотрансформаторы.

Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/differencialnaya-zashhita-transformatorov-princip-dejstviya.html

Особенности применения и срабатывания разных защит трансформатора

Источником питания электрооборудования на предприятиях являются силовые трансформаторы, чаще всего их работа связана с высоким напряжением (более 1000 В) и большими токами. Поэтому их габариты, стоимость, а также затраты на ремонт являются ощутимыми даже для крупного производства. В связи с этим соответственно, чтобы и сами эти дорогостоящие устройства и электрооборудование, которое с помощью их питается, были надёжно защищены применяется целый рад защит. Выбор их и настройка дело довольно непростое, поэтому стоит подробно разобрать каждый из них. Конечно же, это касается только крупных трёхфазных трансформаторов на подстанциях. Для питания и защиты маломощных трансформаторов достаточно автоматического выключателя или же предохранителей. Слишком дорого и неоправданно устанавливать полный список защит, например, на все сварочные трансформаторы, применяемые в цехе.

Основные защиты трансформатора

Любая релейная защита трансформатора направлена на срабатывание при повреждении или же ненормальном режиме работы этого устройства. Нужно отметить, что некоторые из них направлены на мгновенное отключение в случае аварии, а другие только подают предупреждающий сигнал персоналу.

В свою очередь, персонал уже действует по инструкциям, которые разработаны непосредственно и индивидуально для каждой схемы снабжения и распределительной подстанции.

Для того чтобы было видно какой тип аварии произошёл применяются параллельно и сигнальные реле (блинкер), которые должны быть подписаны в соответствии с правилами.

Для защиты трансформатора применяется целый комплекс мероприятий и электромеханических схем, вот основные из них:

1. Дифференциальная защита. Она предохраняет от повреждений и коротких замыканий как в обмотках, так и на наружных выводах. Действует только на отключение;
2. Газовая защита. Защищает от превышения давления внутри расширительного бачка вследствие выделения газов или же выброса масла, а также от снижения его уровня ниже определённого критического показания;
3. Тепловая защита. Она организована в основном на термосигнализаторах (ТС), которые подают сигнал на пульт персонала или же на включения вентиляторов охлаждения. Такой вид дополнительной защиты служит как предупреждающий при начальных стадиях аварийных ситуаций. При этом выбор самого ТС не важен, главное, выставить правильно диапазон, при котором должен подаваться сигнал. Максимально допустимый нагрев масла составляет 95 градусов;
4. Защита минимального напряжения. Предусматривает отключение при снижении входного уровня напряжения ниже допустимого. Зачастую имеет выдержку времени, которая даст возможность не реагировать на небольшие просадки;
5. От замыкания на землю. Выполняется путём установки трансформаторов тока в соединение корпуса и заземляющего контура;
6. Максимальная токовая (МТЗ) выполняет роль защитного механизма как при коротких замыканиях в цепи вторичного тока, так и при больших перегрузках.

Защита трансформатора дифференциальная

Это одна из самых быстродействующих и важных защит, которая необходима для надёжной эксплуатации следующих трансформаторов:

1. На понижающих одиночно работающих трансформаторах мощность которых выше чем 6300 кВА;
2. При параллельной работе данных устройств с мощностью 4000 кВА и выше. При этом таком подключении данная защита является гарантией не только быстродействия, но и селективного отключения только того устройства, которое повреждено, а не полного обесточивания питаемого электрооборудования повлекшее за собой потери в производстве продукции или в появлении бракованных изделий;
3. Если МТЗ трансформатора не даёт необходимой чувствительности и скорости отключения, и может срабатывать с выдержкой времени более одной секунды;
4. Если трансформаторы меньшей мощности, то применяется обычная токовая отсечка, подключенная к реле тока.

а — нормальная работа, б — при возникновении короткого замыкания между обмотками.

Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении тока, а точнее, его величины. Сравнивание происходит в конце и в начале защищаемого участка. Участком в данном случае служит одна из понижающих обмоток. То есть один трансформатор тока устанавливается с высокой, а другой с низкой стороны.

На схеме видно подключение трансформаторов ТТ1 и ТТ2 соединенных последовательно. Т — это реле тока, которое остаётся в бездействии при нормальной работе, когда токи одинаковы, то есть их разность будет равна нулевому значению.

Во время возникновения короткого замыкания в защищаемом участке цепи появится разность токов и реле втянется, тем самым отключив трансформатор от сети. Такой вид защиты будет срабатывать как при межвитковых, так и при межфазных замыканиях.

Для каждого конкретного случая уровень тока втягивания реле можно изменять, чтобы не было ложных срабатываний.

Принцип действия газовой защиты трансформаторов

Газовая защита силовых трансформаторов основана на работе газового реле, которое и изображено на рисунке.

В специальном окошке при выделении газов можно увидеть пузырьки.

Реле представляет собой металлический сосуд, в котором расположены два специальных поплавка. Они врезаны в наклонный трубопровод. В свою очередь, данный трубопровод является связывающим звеном между охлаждающий корпусом имеющим радиатор и  расширительным баком.

Если трансформатор находится в рабочем исправном состоянии газовое реле его наполнено трансформаторным маслом, а поплавки реле находятся в определённом нерабочем состоянии, так как внутри их масло. Поплавки непосредственно соединены с контактной группой, которая имеет аварийный и предупредительный сигнал.

В нормальном состоянии контакты находятся в разомкнутом положении. При нагреве масла в случае ненормального процесса в работе из него выделяется газ, который по закону физики легче, естественно, подымается вверх.

На пути газов находится газовое реле и его поплавки, которое при накоплении определённого количества поднимающего его газа начинает движение, чем и размыкает первую ступеньку. При более бурном развитии событий и второй поплавок приводится в движение и замыкает уже вторую ступень которая приводит к отключению.

Взятие пробы масла и его проверка, а также химический анализ позволяет определить суть повреждения.

Из практики же не каждое срабатывание газового реле приводит к взятию проб и анализу масла, иногда при заливке может попасть в систему воздух которой во время эксплуатации будет подниматься и сможет стать причиной срабатывания данной защиты. Для этого нужно всего лишь открыть специальный краник (вентиль), находящийся на корпусе реле и выпустить воздух. Эта процедура выполняется при первом срабатывании предупредительного поплавка.

Газовая защита трансформатора и принцип действия, работы в принципе несложны стоит только один раз разобраться в них.

Максимальная токовая защита трансформатора

Основную роль отключающего устройства при повышении критического уровня тока, для трансформаторов не масляных и обладающих малой мощностью, служит предохранитель.

Такой элемент защиты даёт возможность персоналу, не понимающему причины отключения, повторно произвести включение, которое может принести вред оборудованию или пожар.

Предохранителями оборудованы также измерительные трансформаторы напряжения, которые расположены на подстанциях в ячейках КРУ, в таких же, как и масляные выключатели. Они предназначены для измерения напряжения в сети 6000 кВ и выше, а также для цепей защиты от повышенного или пониженного напряжения.

Для трансформаторов выбор предохранителей осуществляется из такого соотношения

Iвс — ток плавкой вставки предохранителя;

Iн. тр. — номинальный ток первичной обмотки трансформатора, в цепь которого он и устанавливается.

Предохранитель — самый простой способ защитить трансформатор от превышения тока.

Ток срабатывания максимальной защиты при установке её с низшей стороны, выбирается в соответствии с величиной нагрузки, на которую рассчитан трансформатор.

Конечно же, выбирая релейную защиту данного устройства, стоит учесть также пусковые кратковременные токи, которые возникают при запусках электрических вращающихся машин.

Работа таких защит основана на трансформаторах тока, вот парочка самых распространённых схем подключения.

Ниже представлена более усовершенствованная и развёрнутая схема уже непосредственно с подключением реле в цепи катушек маслинных выключателей.

Защита печных трансформаторов

Особенности работы и применения резонансного трансформатора Тесла

Работа печей связана с резким нарастанием и снижением тока, поэтому дифференциальную защиту здесь применять не рекомендуется, а только газовую и тепловую. Нагревательные элементы таких печей могут работать от пониженного напряжения от 220–660 Вольт.

Чаще всего здесь применяются специальные электропечные трансформаторы. Конечно же, речь идёт от печах для плавки металла, а не для приготовления пищи. В них режимы плавки меняются как питающим напряжением, так и величиной тока дуги. Печные трансформаторы должны быть оборудованы защитой от перегрузок, а также при возникновении К. З.

Защиту от перегрузок устанавливают на низкой стороне, а трансформаторы тока для мгновенного срабатывания на высокой стороне. При этом уставку реле настраивают таким образом, чтобы она не отключалась при нормальных эксплуатационных К.

З, ведь они работают в таком режиме и при некоторых коротких замыкания отключение не должно происходить, а только лишь поднятие электродов.

В любом случае в итоге хочется отметить что от настройки и правильности срабатывания зависят последствия ненормальных режимов работы трансформатора, а значит и стоимость последующего ремонта.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/osobennosti-primeneniya-i-srabatyvaniya-zashhity-transformatorov.html

3.6. Дифференциальная токовая защита трансформаторов

• Предназначена
  для защиты от повреждений внутри
  трансформатора и на его выводах. 
  Применяется:
• –             
   на
  одиночно работающих трансформаторах
  мощностью свыше 6300 кВЧА;
• –             
   на
  параллельно работающих трансформаторах
  мощностью от 4000 кВЧА и более;
• –             
  на
  трансформаторах мощностью более 1000
  кВЧА в случае, если отсечка не обеспечивает
  необходимую чувствительность, а время
  срабатывания максимальной токовой
  защиты более 1 с.

Для
осуществления защиты с обеих сторон
трансформатора установлены трансформаторы
тока, к ним по схеме с циркулирующими
токами подключено реле (рис.60).

Принцип
действия аналогичен принципу действия
продольной дифференциальной защиты
ЛЭП.

При
внешнем КЗ (точка К1) ток в дифференциальном
реле  близок к нулю, так как вторичные
токи равны и противоположны по направлению.
При КЗ в зоне действия защиты (точки К2
и К3) через реле протекает ток, защита
сработает и отключит выключатель.

1.
Необходимость компенсации сдвигов
токов по фазе.

Для
этого у силовых трансформаторов с
группой соединения D/Y
трансформаторы тока на стороне «D»
силового трансформатора соединяются
по схеме «Y»,
а на стороне «Y»
силового трансформатора по схеме «D»
(рис.60).

Такое решение позволяет
компенсировать сдвиг фаз тока в
симметричном и несимметричном режимах.

Если обмотки силового трансформатора
соединены по схеме Y/Y,
то трансформаторы тока с обеих сторон
должны быть соединены по схеме «Y».

2.
Необходимость компенсации неравенств
токов.

Коэффициенты
трансформации трансформаторов тока
стараются подобрать таким образом,
чтобы их вторичные токи были одинаковыми.
Но коэффициенты трансформации строго
стандартизированы, поэтому полностью
ликвидировать токи небаланса не удается.

В
случае значительной  разности токов
плеч применяют уравнительные трансформаторы
и автотрансформаторы.

              
Рис.60.
Схема продольной дифференциальной
защиты трансформатора

Составляющие
токов небаланса в дифференциальной
защите трансформатора:

1.
Ток
небаланса обусловленные наличием 
РПН.

Использование
РПН приводит к нарушению соотношения
между первичными и вторичными токами,
что обуславливает появление в цепях
защиты тока небаланса.

У трансформаторов
с ПБВ ток небаланса имеет небольшое
значение, так как пределы регулирования
DU=
±5%. У трансформаторов с РПН DU=
±15%.

2.Токи
небаланса, возникающие из-за разнотипности
трансформаторов тока,
установленных на высокой и низкой
сторонах силового трансформатора.
Нередко на стороне высшего напряжения
используются встроенные трансформаторы
тока, а на стороне низшего напряжения
– выносного типа (другого типа и
конструкции).

В таких случаях измерительные
трансформаторы тока могут иметь различные
номинальные параметры. В режиме внешнего
КЗ кратности токов у них также неодинаковы.
Эти обстоятельства обуславливают
повышенное значение токов небаланса
по сравнению с дифференциальной защитой
линий.

Поэтому при расчете тока
срабатывания дифференциальной защиты
трансформатора коэффициент однотипности
выбирают большим.

3.Токи
небаланса, обусловленные броском тока
намагничивания
при включении трансформатора под
нагрузку. В нормальном режиме ток
намагничивания невелик и его можно не
учитывать. Однако при включении
трансформатора под напряжение происходит
бросок тока намагничивания, значение
которого может достигать (6ё8)ЧIНОМ
трансформатора.

4.
Токи
небаланса, возникающие из-за неточной
компенсации неравенства токов плеч.
Точная установка расчетного значения
числа витков регулировочных устройств
не всегда возможна, так как число выводов
уравнительных автотрансформаторов,
например, ограничено.

Учет
тока небаланса при выборе тока срабатывания
защиты

1.    
Ток срабатывания защиты отстраивается
от броска тока намагничивания при
включении трансформатора под нагрузку.
Другие составляющие тока небаланса при
этом не учитываются

В
зависимости от используемых реле и
способа отстройки коэф­фициент

2.    
Ток срабатывания защиты выбирается
больше, чем максимальный ток небаланса,
проходящий через защиту при внешнем
КЗ. В этом случае бросок тока намагничивания
при включении трансформатора не
учитывается. Расчетный ток небаланса
определяется по трем составляющими:

,

png» width=»36″>-
коэффициент однотипности трансформаторов
тока, установленных на стороне высшего
и низшего напряжения (для расчета
дифференциальной защиты трансформатора
принимается=1);

png» width=»15″>-
относительное значение полной погрешности
трансформаторов тока, принимается
равным 0,1;-
максимальный ток внешнего КЗ.

где
—
расчетное значение числа витков
неосновной обмотки;-выбранное
число витков обмотки.

Ток
срабатывания принимают наибольшим из
двух значений, по­лученных по этим
условиям.

В
большинстве случаев ток срабатывания
защиты, выбранный по первому условию
значительно превышает ток срабатывания
защиты, выбранный по второму. Поэтому
чаще производят отстройку защиты от
бросков тока намагничивания.

Отстройка
защиты от броска тока намагничивания
достигается в основном тремя путями:
загрублением защиты по току сраба­тывания;
включением реле через промежуточные
насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ);
выявлением различия между фор­мой
кривой тока КЗ и формой кривой тока
намагничивания.

Если
определяющим ока­зывается условие
2, а коэффициент чувствительности
полу­чается недостаточным, то используют
специальные реле с тормо­жением,
например типа ДЗТ. Наибольшие возможности
для обеспечения требуемого коэффициента
чувствительности имеет диф­ференциальная
защита ДЗТ-21.

1. Согласно
   требовани­ям, коэффициент чувствительности,
   определяемый при двухфазном коротком
   замыкании на выводах низшего напряжения
   трансфор­матора, должен быть kчі2,0.
2. Дифференциальные
   токовые защиты выполняют в виде
   дифференциальных токовых отсечек,
   дифференциальных токовых защит с
   быстронасыщающимися трансформаторами,
   дифференциальных защит с торможением.
3. Дифференциальной
   отсечкой
   называется дифференциальная защита
   мгновенного действия, имеющая ток
   срабатывания больше броска намагничивающего
   тока.

Дифференциальная
защита с быстронасыщающимися
трансформаторами(БНТ)
на реле тока серии РНТ-560. Основными
элементами этих реле являются насыщающиеся
трансформаторы тока TALT
(рис.

61), первичная обмотка которых
включается
в дифференциальную цепь защиты. К
вторичной обмоткеTALT

png» width=»27″>подключается
исполнительное реле токаKA

Для
сердечника трансформатора TALT
применяется сталь с широкой петлей
гистерезиса. Сечение сердечника,
параметры реле и обмоток  подбираются
таким образом, что во вторичную цепь
хорошо трансформируется только
синусоидальный ток. Апериодический ток
практически не трансформируется и в
исполнительное реле не попадает, а
производит лишь подмагничивание
сердечника.

Насыщающийся
трансформатор тока TALT
работает как обычный трансформатор,
если через его первичную обмотку проходит
симметричный синусоидальный ток.

png» width=»39″>максимальных
значений (рис.62), создавая большую э.д.с.e
на вторичной обмотке TALT
и достаточный для работы исполнительного
реле KA
ток :

Рис.61. Магнитная система реле серии РНТ-560 с БНТ

где
S
–
сечение магнитопровода.

Рис.62.
Изменение магнитной индукции в
магнитопроводе насыщающегося
трансформатора тока

Иначе
работает насыщающийся трансформатор,
если через его первичную обмотку проходит
ток с несимметричной формой кривой,
имеющей одностороннее смещение (рис.63).
Такое смещение кривой тока относительно
оси времени происходит из-за наличия
апериодической составляющей.

В этом
случае магнитный поток и магнитная
индукция в сердечнике трансформатора
будут изменяться только от положительного
максимального значения до
значения.

Несмотря на большое значение магнитной
индукции, скорость ее изменения будет
небольшой, поэтому на вторичной обмотке
будет создаваться небольшая э.д.с. и
недостаточный для работы реле ток.

При
включении токовых реле через насыщающиеся
трансформаторы тока они становятся
нечувствительными к токам намагничивания
силовых трансформаторов и токам небаланса
при переходных процессах, что дает
возможность повысить чувстви­тельность
защиты.

В то же время реле с насыщающимся
трансформатором тока надежно срабатывает
при коротком замыкании в зоне защиты,
когда  токи имеют несимметричную
форму лишь в первый момент времени и по
истечении нескольких периодов, когда
затухает переходный процесс, становятся
симметричными.

Такие токи хорошо
трансформируются через насыщающиеся
трансформаторы тока и приводят в действие
исполнительное реле КА.

Для
усиления или ослабления подмагничивающего
действия апериодического тока,
поступающего в обмотку

png» width=»27″>,
у реле серии РНТ используется
короткозамкнутая обмотка

png» width=»27″>,
состоящая из двух секций,
расположенных на среднем и правом
стержнях насыщающегося трансформатора
тока (рис. 61).

Принцип
работы насыщающиеся трансформаторы
тока такого типа состоит в следующем.
При прохождении по рабочей обмотке
симметричного синусоидального тока, 
магнитный поток в
среднем стержне наводит в первой секции

png» width=»27″>э.д.с.,
под действием которой протекает ток, 
который, проходя по второй секции,создает
в правом стержне магнитный поток

TVtG/img-HLyEQL.png» width=»27″>.
Суммарный магнитный поток=+

png» width=»27″>замыкаясь
через левый стержень, наводит во вторичной
обмотке ток,
который проходит по обмотке релеКА
и вызывает его сраба­тывание. Таким
образом, ток из рабочей обмотки

png» width=»27″>трансформируется
во вторичную обмоткукак
непосредственно, так и путем двойной
трансформации из обмотки .

При этом чем больше число витков
короткозамкнутых обмоток или чем меньше
их сопротивление, тем больше магнитный
потек и тем, следовательно, сильнее
проявляется действие двойной трансформации.

При
прохождении по рабочей обмотке
насыщающегося трансформатора 
несимметричного тока, его трансформация
во вторичную обмотку как непосредственная,
так и особенно двойная существенно
ослабляются, благодаря чему ток во
вторичной обмотке не достигает значения,
равного току срабатывания реле.

Дифференциальная
защита с торможением.
В ряде случаев, когда при внешних КЗ
через дифференциальную защиту проходят
большие токи небаланса, ток срабатывания,
получается очень большими. При этом
дифференциальная защита может не
обеспечивать необходимой чувствительности.

Для
повышения чувствительности дифференциальной
защиты в таких случаях используются
реле КАW
с
тормозным действием типа ДЗТ. У таких
реле на БНТ кроме обмоток, аналогичных
тем, что имеются у реле типа РНТ,
расположены дополнительно одна или
несколько тормозных обмоток.

Включение
реле с одной тормозной обмоткой типа
ДЗТ-11 показано на рис. 64.

Рис.64.
Принципиальная схема подключения
дифференциальной защиты с реле ДЗТ-11
для двухобмоточного трансформатора

Для
защиты трансформаторов и автотрансформаторов
большой мощности  выпускаются
дифференциальной защиты с торможением
типов ДЗТ-21 и ДЗТ-23, в которых применен
новый принцип отстройки от бросков тока
намагничивания и токов небаланса. Эта
защита обладает более высокой
чувствительностью, быстродействием и
потребляет меньшую мощность по сравнению
с другими дифференциальными защитами.

Время-импульсный
принцип основывается на анализе
длительности пауз, появляющихся в кривой
дифференциального тока (рис. 65). При
апериодическом броске тока намагничивания
паузы  между моментами, когда мгновенные
значения тока намагничивания превышают
ток срабатывания реагирующего органа
защиты (РО), велики (рис 65, а
и б).

При синусоидальном токе (режим КЗ
в защищаемой зоне) паузы между мгновенными
значениями выпрямленного тока КЗ,
превышающими ток срабатывания РО, малы
(рис.65 в и г).

Таким образом, оценивая с
помощью специальной схемы продолжительность
пауз, защита может отличить режим броска
тока намагничивания (блокировка защиты)
от режима КЗ в зоне (срабатывание защиты).

Рис.65.
Временные диаграммы, поясняющие принцип
действия дифференциальной защиты с
реле типа ДЗТ-21:

а-
выпрямленный рабочий ток в реле при
броске тока намагничивания; б — то же
при симметричном токе КЗ; в
—
импульсы и паузы на выходе органа,
формирующего импульсы при броске тока
намагничивания; г — то же при сим-метричном
токеКЗ

Источник: https://studfile.net/preview/5762448/page:26/