Защита трансформаторов и автотрансформаторов

Основные виды повреждений: многофазные и однофазные к.з. в обмотках и на выводах, пожар стали сердечника. Однофазные бывают двух видов: замыкания на землю или витковые. Особенностью витковых является то, что несмотря на значительные токи, которые протекают через замкнувшиеся витки, ток в фазах со стороны источника питания может не достигать номинального тока.

Ненормальные режимы: - перегрузки;

- внешние к.з.;

- недопустимое понижение уровня масла;

- повышение напряжения.

РЗ трансформаторов и автотрансформаторов выполняются однотипно. Но имеется следующие особенности:

1. АТ имеют расчетную и проходную мощности

2. Первичная и вторичная цепи электрически связаны

3. Наличие обмотки низкого напряжения, соединенной в треугольник.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИТЫ

Для защиты одиночных трансформаторов мощностью 6300 МВА и выше от повреждений обмоток, вводов и ошиновки в качестве основной быстродействующей защиты применяется продольная дифференциальная.

При меньшей мощности применяется отсечка, ток срабатывания которой отстраивается от к.з. на низкой стороне.

Отсечка не защищает весь трансформатор, поэтому применяется дополнительно МТЗ, которая будет отключать к.з. в обмотке НН с выдержкой времени.

Коэффициент чувствительности отсечки должен быть не менее 2 при двухфазном к.з.на выводах трансформатора (в месте установки защиты).

Особенности выполнения дифзащиты трансформаторов

1. Наличие намагничивающего тока. Проходит со стороны питания и в нормальном режиме составляет 1-5% номинального тока трансформатора. При включении ненагруженного трансформатора или при восстановлении напряжения после отключения близкого к.з. бросок намагничивающего тока в 5-8 раз превышает номинальный ток. Ток относительно быстро затухает (1-2 с). Возрастание тока намагничивания объясняется насыщением магнитопровода трансформатора.

Характер изменения намагничивающего тока

Максимальное значение броска тока намагничивания и скорость затухания зависят от мощности трансформатора и параметров сети.

Восстановление напряжения на трансформаторе после отключения к.з.

При близком к.з. напряжение на трансформаторе близко к нулю. После отключения к.з. происходит скачкообразное восстановление напряжения.

Ток намагничивания проходит только в одной обмотке трансформатора – со стороны питания и может привести к срабатыванию дифзащиты. Наиболее простым способом отстройки от броска тока намагничивания является замедление защиты, но это приведет к потере основного достоинства дифзащиты – быстродействия.

Для исключения ложной работы дифзащиты ее ток срабатывания отстраивается от максимального намагничивающего тока

Из-за сложности определения I_{нам макс} ток срабатывания определяют по

I_ном – номинальный ток наиболее мощной обмотки трансформатора (для АТ – номинальный ток в соответствии с типовой мощностью);

к_н – коэффициент надежности отстройки в зависимости от типа реле к_н =1-4; (РНТ-565 к_н =1-1,3; ДЗТ-11 к_н =1,2-1,5).

2. Разнотипность трансформаторов тока

Из-за различия номинальных токов обмоток защищаемого трансформатора выбираются ТТ с различными характеристиками и погрешностями.

При внешнем к.з. ток небаланса увеличивается пропорционально величине тока к.з., кроме того и за счет увеличения погрешностей ТТ.

Для выравнивания токов в плечах дифзащиты применяются специальные промежуточные автотрансформаторы тока или уравнительные обмотки реле.

3. Влияние схемы соединения обмоток трансформатора на дифзащиту.

Для компенсации углового сдвига у трансформаторов со схемой Y/Δ выполняется специальная схема соединения вторичных обмоток ТТ. На ВН вторичные обмотки соединяются в такой же треугольник, как и обмотка НН. На стороне НН обмотки ТТ соединяются в такую же звезду как и обмотка ВН.

В этом случае коэффициент трансформации ТТ, установленных со стороны звезды (ВН), выбирается по номинальному току обмотки, увеличенному в .

Пример включения реле дифзащиты

4. Токи небаланса в дифзащите возникают из-за:

- погрешностей ТТ ;

- изменения коэффициента трансформации (РПН) ;

- неточного выравнивания вторичных токов.

Газовая защита

Применяется от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа и от понижения уровня масла.

Устанавливается на трансформаторах и автотрансформаторах, имеющих расширители. В соответствии с ПУЭ газовая защита применяется на трансформаторах, мощность которых равна или больше 6,3 МВА, а для внутрицеховых – при 630 кВА и выше.

Действие газовой защиты основано на том, что все повреждения и нагревы внутри бака трансформатора сопровождаются разложением масла и изоляции, а, следовательно, - выделением газа. Интенсивность газообразования зависит от размеров повреждения.

При медленном газообразовании подается предупредительный сигнал, а при бурном (к.з.) – защита действует на отключение. Кроме того, защита реагирует на понижение уровня масла (может подавать сигнал и отключать или только сигнал).

Газовая защита – универсальная и наиболее чувствительная защита от внутренних повреждений. Она реагирует и на витковые замыкания, на которые не реагируют другие защиты, т.к. ток незначительно изменяется.

Основной элемент защиты – газовое реле – устанавливается в маслопровод между баком трансформатора и расширителем.

Типы реле: поплавковые, лопастные, чашечные. У поплавковых имеется два поплавка с ртутными контактами, один – на сигнал, другой – на отключение.

Защита от сверхтоков.

Является резервной и отключает трансформатор при: