Проектирование системы электроснабжения города (стр. 15 из 24)

Первый из них заключается в применении быстронасыщающихся трансформаторов (БНТ), через которые включаются дифференциальные реле. БНТ не пропускают апериодического тока, составляющего значительную часть тока намагничивания, и позволяют, таким образом, надежно отстроить дифференциальные реле от намагничивающих токов.

Второй способ состоит в отстройке тока срабатывания реле от тока намагничивания по величине. На таком принципе выполняется защита, называемая дифференциальной отсечкой.

Преимуществом обоих способов являются: простота, надежность и сохранение основного достоинства дифференциальной защиты – быстроты действия.

Схемы выполнения дифференциальной защиты трансформаторов.

Схемы токовых цепей защиты на трансформаторах с соединением обмоток

обычно выполняются с двумя трансформаторами тока, установленными на стороне треугольника силового трансформатора (рисунок 4.10), и с двумя реле. В этой схеме вместо провода отсутствующей фазы В используется нулевой (обратный) провод, в котором, как это следует из токораспределения на рисунке 6, а, проходит геометрическая сумма противоположно направленных токов фаз А и С, т.е. ток, совпадающий по значению и направлению с током отсутствующей фазы В.

Недостатком схемы, приведённой на рисунке 6, а, является то, что она не действует при двойных замыканиях на землю на стороне низкого напряжения в тех случаях, когда точка замыкания на землю в трансформаторе возникает на фазе, не имеющей трансформатора тока. Это повреждение будет отключаться другими защитами трансформатора – максимальной токовой или газовой защитой. Этого недостатка лишена трёхфазная схема (с тремя реле и тремя трансформаторами тока) на стороне треугольника силового трансформатора, которая и применяется на трансформаторах большой и средней мощности. Такая схема, при которой в два раза повышается чувствительность защиты к двухфазным коротким замыканиям на стороне звезды, применяется, в частности, на трёхобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах.

Дифференциальная токовая отсечка.

Дифференциальная токовая отсечка выполняется с помощью простых токовых реле, действующих на отключение без выдержки времени. Схема дифференциальной отсечки показана на рисунке 4.11. Для облегчения отстройки от мгновенного пика бросков намагничивающих токов на выходе отсечки следует устанавливать промежуточное реле со временем действия 0,04 - 0,06 с. Ток срабатывания для отстройки от токов намагничивания принимается в пределах

.

Трансформаторы тока должны выбираться по кривым предельной кратности таким образом, чтобы их полная погрешность не превышала 10%. При этих условиях отстройка от броска тока намагничивания одновременно обеспечивает отстройку и от токов небаланса при внешних коротких замыканиях.

Из-за большого значения тока срабатывания отсечка недостаточно чувствительна к витковым замыканиям. Надёжность действия отсечки при повреждениях на выводах трансформатора с приёмной стороны необходимо проверять по току двухфазного короткого замыкания. Как правило, чувствительность оценивается коэффициентом чувствительности:

. Для выравнивания токов используются автотрансформаторы типа АТ-27.

Достоинством отсечки являются простота и быстродействие. Недостатком следует считать ограниченную чувствительность. Дифференциальная отсечка обычно применяется на трансформаторах малой мощности.

Дифференциальная защита с токовыми реле, включёнными через быстронасыщающиеся трансформаторы тока.

На рисунке 4.12 представлена схема дифференциальной защиты с реле РНТ-565. Подмагничивающее действие апериодического тока, появляющегося в первый момент короткого замыкания, приводит к замедлению при повреждении в зоне её действия. Продолжительность такого замедления невелика и составляет 0,03 - 0,1 с. Замедление действия является недостатком схемы с НТТ.

Ток срабатывания защиты должен отстраиваться от переменной составляющей переходных токов намагничивания и небаланса. В результате этого чувствительность защиты с насыщающимися трансформаторами оказывается выше, чем токовой отсечки. Опыт эксплуатации показывает, что ток срабатывания можно выбирать в пределах

. При этом предполагается, что трансформаторы тока подобраны по кривым предельной кратности.

Схема, поясняющая его включение, показана на рисунке 4.12. Обмотки

и образуют насыщающийся трансформатор. Первая из них включается по дифференциальной схеме (на разность токов), вторая - питает токовое реле КА (типа РТ-40). Уравнительные обмотки включаются в плечи защиты и служат для уравнивания вторичных токов. В защите двухобмоточных трансформаторов используется одна обмотка.

Число витков уравнительной обмотки регулируется с помощью отпаек и подбирается таким образом, чтобы при внешнем коротком замыкании ток в реле, а следовательно, и в обмотке

отсутствовал, т.е. . Для обеспечения этого условия магнитодвижущие силы уравнительной и рабочей обмоток должны уравновешиваться согласно выражению (6).

Ток срабатывания защиты регулируется изменением числа витков обмотки

. На магнитопроводе реле РНТ-560 имеется короткозамкнутая обмотка .

Она повышает отстройку реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов силового трансформатора, особенно когда эти токи не полностью сдвинуты относительно нулевой линии.

Ток

, поступающий в первичную обмотку РНТ (рисунок 4.5, б), создаёт магнитодвижущую силу , которая образует в среднем стержне магнитный поток , замыкающийся по крайним стержням 2 и 3 магнитопровода. В общем случае ток состоит из переменной и апериодической составляющих: . Соответственно этому образуются две составляющие МДС и и два магнитных потока и .

Переменный поток

, замыкаясь по стержню 2, наводит в обмотке , питающей реле КА, ЭДС . Апериодический поток , медленно изменяющийся во времени, не создаёт ЭДС в и полностью затрачивается на намагничивание магнитопровода. При наличии короткозамкнутой обмотки (рисунок 4.5, б) переменная составляющая потока наводит в витках ЭДС и ток . Последний создаёт МДС и .

Магнитодвижущая сила

действует навстречу и почти полностью компенсирует её. Результирующая МДС создаёт остаточный поток (где - магнитный поток при отсутствии короткозамкнутой обмотки). Магнитодвижущая сила образует поток , замыкающийся вместе с составляющей потока по стержню 2.