Особенности выполнения дифференциальной защиты трансформатора

Неодинаковые схемы соединения обмоток силового трансформатора.

При неодинаковых схемах соединений обмоток, например, звезда-треугольник, линейные токи со стороны обмотки, соединенной в звезду, и со стороны обмотки, соединенной в треугольник, оказываются сдвинутыми друг относительно друга на некоторый угол. Угловой сдвиг первичных токов может создавать большие токи небаланса в измерительном органе дифференциальной защиты при нормальном режиме работы.

Для компенсации углового сдвига в плечах дифференциальной защиты вторичные обмотки трансформаторов тока со стороны звезда силового трансформатора соединяются в треугольник, а со стороны треугольника – в звезду (рис. 8.2).

Как видно из рис. 8.2, фазные (они же и линейные) токи I_AI, I_BI, I_CI обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду, и фазные токи I_A, I_B, I_C обмотки, соединенной в треугольник, не имеют углового сдвига. Однако в месте установки трансформаторов тока ТА2 по их первичным обмоткам протекают линейные токи I_AII, I_BII, I_CII, которые сдвинуты на 330° по часовой стрелке относительно линейных токов I_AI, I_BI, I_CI.

Вторичные токи I_a1, I_в1, I_c1, соответствующие разности которых подаются в реле КА1, КА2, КАЗ, не имеют углового сдвига.

Рис. 8.2. Токораспределение и векторные диаграммы первичных и вторичных токов в схеме дифференциальной защиты трансформатора

Токи намагничивания силового трансформатора.

Ток намагничивания обычно протекает только в той обмотке силового трансформатора, которая присоединяется к источнику питания. Этот ток трансформируется во вторичные цепи и может вызвать ложную работу защиты. Однако в нормальном режиме работы у мощных трансформаторов ток намагничивания не превышает 1–5% номинального тока соответствующей обмотки. В режиме установившегося к.з. этот ток уменьшается в связи с уменьшением напряжения. Поэтому в таких режимах его можно не учитывать.

При включении ненагруженного трансформатора под напряжение или при восстановлении напряжения после отключения к.з. величина намагничивающего тока, потребляемого трансформатором, резко возрастает и может превышать номинальный ток в 5–8 раз. Для предотвращения ложной работы защиты в этих режимах используется в основном два способа: включение измерительного органа через специальные быстронасыщающиеся промежуточные трансформаторы; загрубление защиты по току срабатывания.

Токи небаланса дифференциальной защиты.

В общем случае в токе небаланса можно выделить три основные составляющие:

I_нбТ = I_{нб ТТ} + I_{нб рег.} + I_{нб комп.} (8.2)

Первая составляющая I_нб.ТТ обусловлена погрешностями (неодинаковыми токами намагничивания) трансформаторов тока. В свою очередь погрешности трансформаторов тока обусловлены несколькими причинами:

а) так как с обеих сторон силового трансформатора устанавливаются разнотипные трансформаторы тока, то они обладают различными характеристиками намагничивания;

б) нагрузка, создаваемая соединительными проводами на трансформаторы тока, соединенных в треугольник, при прочих равных условиях выше нагрузки со стороны звезды;

в) в трехобмоточных трансформаторах кратности токов внешних к.з. неодинаковы, что приводит к неодинаковой величине токов намагничивания групп трансформаторов тока, установленных с разных сторон трехобмоточного трансформатора.

Вторая составлявшая I_нб.рег. появляется при регулировании коэффициента трансформации силового трансформатора. Особенно большую величину она имеет у трансформаторов с РПН.

Третья составляющая I_{нб.комп.} обусловлена неточным выравниванием (компенсацией) вторичных токов плеч дифференциальной защиты. Выравнивание действия вторичных токов плеч защиты необходимо производить по причине несоответствия шкал номинальных токов на высшей и низшей сторонах силового трансформатора шкалам номинальных первичных токов трансформаторов тока. Выравнивание действия вторичных токов производится путем включения специальных промежуточных автотрансформаторов или путем использования уравнительных обмоток дифференциальных реле.