Специальная токовая защита нулевой последовательности

4. Реле Бухгольца (ГДР)

Измерительный орган специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных к. з. выполняется в настоящее время электромагнитным максимальным реле тока РТ-40. Применение индукционного реле РТ-80 не рекомендуется, поскольку при малых кратностях тока это реле срабатывает со значительным замедлением (рис.

8-4), что может привести к серьезным повреждениям в резервируемой кабельной сети 0,4 кВ. Реле тока Т0 включается либо по схеме рис. 9-1, а, либо 9-1,6, где реле.2 включены в нулевой провод схемы соединения трех трансформаторов тока в полную звезду. Нулевой провод полной звезды является фильтром токов нулевой последовательности, так как в нормальном симметричном режиме нагрузки геометрическая сумма одинаковых по значению токов трех фаз равна нулю и в нулевом проводе проходит лишь незначительный ток небаланса, а при однофазном к. з.

на землю — полный ток однофазного к. з. Применение той или другой схемы включения реле Т0 зависит только от первичной схемы.Выдержка времени защиты осуществляется с помощью реле времени, которое срабатывает и начинает отсчитывать время после замыкания замыкающего контакта реле Т0 (по типу схемы на рис. 8-6, а). Таким образом, эта защита имеет независимую от тока характеристику.

Расчет параметров срабатывания состоит из выбора тока срабатывания защиты /с. з, тока срабатывания реле /с. р [см. выражение (5-2)] и времени срабатывания защиты /с. з.Ток срабатывания защиты выбирается по следующим условиям, обеспечивающим:несрабатывание (отстройку) от токов, которые могут проходить по заземленной нейтрали обмотки НН трансформатора при несимметрии нагрузки в нормальном режиме;

согласование по току и по времени с защитами элементов, отходящих от сборки НН (на рис. 9-1, а показаны автоматический выключатель АВ со встроенной защитой и плавкий предохранитель Пр)1 необходимые [1] значения коэффициента чувствительности при однофазном к. з. в основной зоне действия (на сборке НН) и в зоне резервирования (на элементах сети НН при отказе их собственной защиты).

Максимально допустимый в нормальном режиме ток в заземленной нейтрали обмотки НН для трансформаторов YIY- равен 0,25 /ном гр, для трансформаторов А/У — 0,75 /ном гр. Для обеспечения несрабатывания защиты при появлении таких токов в нейтрали ее ток срабатывания должен быть примерно в 1,5—2 раза выше [5].

Согласование рассматриваемой защиты трансформатора с защитами элементов, отходящих от сборки на стороне НН (рис. 9-1, а), по Правилам [11 не считается обязательным. Это объясняется тем, что выполнение условия согласования с защитными характеристиками автоматов и предохранителей относительно мощных элементов 0,4 кВ приводит к загрублению защиты трансформатора [5].

Однако отсутствие согласования по чувствительности между последующей защитой трансформатора и предыдущими защитами отходящих элементов достаточно часто вызывает неселективное отключение питающего трансформатора при таких к. з., когда защита предыдущего элемента оказывается недостаточно чувствительной (например, к. з.

в обмотке электродвигателя или на удаленной сборке). Наилучшие условия для согласования обеспечиваются в тех случаях, когда на относительно мощных элементах 0,4 кВ устанавливается дополнительная токовая защита нулевой последовательности без выдержки времени, действующая на отключение автоматического выключателя (автомата) данного элемента (защита / на рис. 9-1,6).

Такая защита предусматривается, например, Теплоэлектропроектом для электродвигателей 0,4 кВ начиная с мощности примерно 100 кВт.При токе срабатывания, выбранном только по первому условию, рассматриваемая защита всегда имеет достаточный коэффициент чувствительности при однофазных к. з. на сборке НН и, как правило, в зоне резервирования, если, разумеется, первичная схема сети НН создана с учетом требований дальнего резервирования.

Время срабатывания защиты нулевой последовательности от к. з. на землю выбирается по возможности минимальным. Если на элементах сети4 кВ имеется дополнительная защита нулевой последовательности без выдержки времени (реле / на рис. 9-1,6), то защиты нулевой последовательности на вводах 0,4 кВ трансформатора могут иметь tc.

Первые газовые реле появились около 50 лет назад. Это были так называемые поплавковые реле. В СССР они имели обозначение ПГ-22 и ПГЗ-22 (поплавковое газовое Запорожского трансформаторного завода). В качестве поплавков использовались полые запаянные металлические цилиндры. Контакты выполнялись в виде стеклянных колбочек, частично заполненных ртутью.

Каждый из этих ртутных контактов жестко связан с соответствующим поплавком. При опускании верхнего поплавка или опрокидывании потоком масла нижнего поплавка соответствующий ртутный контакт поворачивается и ртуть внутри него переливается таким образом, что замыкает впаянные в колбочку электрические контакты, создавая цепь на сигнал или на отключение [2,3].

Специальная токовая защита нулевой последовательности

В связи с большим количеством неправильных действий газовых защит, в том числе из-за конструктивных недостатков реле ПГ-22 и ПГЗ-22, в 1950-х годах было предложено несколько новых конструкций газовых реле. Наибольшее распространение получило разработанное в Челябэнерго газовое реле РГЧ-61, промышленный выпуск которых освоил Запорожский трансформаторный завод (РГЧЗ-66).

сигнальной и отключающей. Правилами [1] предусматривается возможность перевода действия отключающего элемента газовой защиты на сигнал. О том, в каких случаях допускается этот перевод, говорится в § 7-5.Источниками оперативного тока для газовой защиты могут служить: аккумуляторная батарея, блоки питания, предварительно заряженные конденсаторы и трансформатор собственных нужд (или трансформатор напряжения).

Использование в качестве источника переменного оперативного тока ТСН (или TJH) допустимо только в том случае, если для дифференциальной и максимальной токовой защит этого же трансформатора используется другой источник оперативного тока — трансформатор тока (§ 4-5) или предварительно заряженный конденсатор (§ 4-6).

При таком сочетании источников оперативного тока повышается надежность защиты трансформатора [23].Использование для всех защит трансформатора, и в том числе газовой, в качестве источника оперативного тока только предварительно заряженных конденсаторов допустимо лишь при условии обеспечения надежного их заряда не только от источ-ника переменного напряжения 6 или 10 кВ, но и от тока к.з. (§ 4-6).Рис. 7-1. Часть принципиальной схемы выходных оперативных цепей защиты трансформатора, в том числе газовой, с предварительно заряженными конденсаторами

На рис. 7-1 приведена часть принципиальной схемы выходных цепей защиты трансформатора, в которой источником оперативного тока служат предварительно заряженные конденсаторы БК. Разряд конденсаторов на катушку выходного промежуточного реле РП происходит при срабатывании газовой защиты (замыкается контакт РГО), а также дифференциальной ДЗ или максимальной токовой защиты МТЗ.

Одновременно с РП срабатывает соответствующее указательное реле РУ или /РУ, обеспечивая действие аварийной сигнализации. Промежуточное реле действует своими контактами на отключение выключателей всех сторон трансформатора, а также на включение короткозамыкателя или на запуск устройства передачи отключающего импульса.

Источниками оперативного тока при выполнении каждой из этих операций служат отдельные блоки конденсаторов (на схеме не показаны). Кроме того, один из замкнувшихся контактов реле РП обеспечивает его самоудерживание. Это необходимо потому, что при бурном газообразовании и большой скорости потока масла контакт отключающего элемента РГО может замыкаться лишь кратковременно.

С помощью отключающего устройства (накладки) ОУ можно перевести действие отключающего элемента РГО на сигнал (это положение 2 устройства ОУ).В цепи отключающего элемента РГО имеется размыкающий контакт реле РПКЗ. Он размыкается после включения короткозамыкателя трансформатора, поскольку на этом действие газовой защиты должно прекратиться, несмотря на то, что контакт РГО может остаться в замкнутом положении из-за конструктивных особенностей газового реле.На рис.

napryg 1

7-2 приведена принципиальная схема отключающих цепей газовой защиты на переменном оперативном токе. Источником оперативного тока служит трансформатор собственных нужд ТСН, включенный со стороны НН трансформатора 10 или 6 кВ. В этой схеме, как и в предыдущей, предусмотрена возможность перевода действия отключающего элемента РГО на сигнал с помощью перестановки отключающего устройства ОУ в положение 1.

Имеется также цепь самоудерживания промежуточного реле РП через его замыкающий контакт РП и размыкающий контакт РПКЗ, который размыкается после включения короткозамыкателя, когда самоудерживания уже не требуется, но оно могло бы продолжаться, если питание цепей оперативного напряжения производится от ТСН соседнего, неповрежденного трансформатора.

Контакты РП2 и РЯ3 действуют соответственно на электромагнит включения короткозамыкателя ЭВКЗ и на электромагнит отключения выключателя 10(6) кВ ЭОВу а на трехобмоточном трансформаторе — и на электромагнит отключения выключателя 35 кВ (на схеме не показан). Все электромагниты предназначены для питания от источника переменного напряжения 220 В.

У этих же коммутационных аппаратов имеются и другие ЭВ и ЭО, предназначенные для работы от трансформаторов тока или от предварительно заряженных конденсаторов при действии дифференциальной или максимальной токовой защит трансформатора [23].Рис. 7-2. Принципиальная схема отключающих цепей газовой защиты на переменном оперативном токе

3.Защита по активной мощности нулевой последовательности.

Наиболее простой и распространенной из защит от ОЗЗ является токовая индивидуальная защита нулевой последовательности, реагирующая на ток нулевой последовательности (далее НП) рабочей частоты. Однако для обеспечения условия селективности действия эти защиты должны отстраиваться от собственного ёмкостного тока фидера, что с учетом бросков ёмкостного тока в момент замыкания ограничивает чувствительность защиты.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Цвет кухонь: нюансы, влияющие на настроение и гастрономические привычки

В целом индивидуальные ненаправленные токовые защиты от ОЗЗ могут быть эффективны лишь в установках, с большим количеством подключенных к секции присоединений, каждое из которых имеет малый емкостный ток. Тогда отстройка от этого тока не приведет к недопустимому снижению чувствительности. Этот случай характерен, например, для цехов предприятий с большим количеством маломощных электродвигателей, включенных через короткие кабели.

Защиты, использующие только один сигнал тока НП, несмотря на свою простоту, имеют существенные недостатки, которые будут приводить к их неселективным действиям. В ходе дальнейшего усовершенствования таких защит стали использовать два сигнала – ток и напряжение НП для определения направления. Большое число направленных защит реагируют на направление мощности нулевой последовательности в установившемся режиме.

Чувствительность таких защит выше, чем ненаправленных, так как их ток срабатывания отстраивается только от тока небаланса в максимальном рабочем режиме, а отстройка защиты от собственного ёмкостного тока линии не требуется, поскольку от этого тока она отстроена по направлению. Общим недостатком защит такого типа являются их неселективные действия или отказ в срабатывании при перемежающихся дуговых ОЗЗ.

Другим методом определения поврежденного присоединения с использованием сигналов тока и напряжения НП является расчет активной мощности нулевой последовательности в установившемся режиме. Защиты, реализованные на этом принципе, обладают более высокой устойчивостью функционирования в режимах с перемежающейся дугой в месте ОЗЗ и отстроены в большей мере от бросков ёмкостных токов в переходных процессах. Обеспечить стабильное функционирование таких защит возможно в основном в сетях с резистивным заземлением нейтрали.

Схемы включения максимального реле тока

Так как основной недостаток защит, использующих токи и напряжения НП промышленной частоты, в том, что они не способны работать в сетях с компенсированной нейтралью из-за отсутствия устойчивого полезного сигнала 50 Гц, то были разработаны защиты от однофазных замыканий на землю, реагирующие на высшие гармоники электрических величин.

!

 — вероятность отказа в срабатывании при ОЗЗ через переходные сопротивления;

 — нестабильность состава и уровня высших гармоник в токе НП.

Условия селективности несрабатывания при внешних ОЗЗ и устойчивости срабатывания при внутренних повреждениях для устройств абсолютного замера высших гармоник обеспечиваются в основном на крупных подстанциях и электростанциях с большим числом присоединений.

5-2. Схемы выполнения и расчет тока срабатывания

Для защиты трансформаторов с ВН 110 кВ широко применяются схемы соединения трех трансформаторов тока в треугольник (рис. 5-2,в). В этой схеме каждое из трех реле (/—3) включено на разность токов двух соответствующих трансформаторов тока. Следовательно, при симметричном режиме ток в реле в у з раз больше вторичного тока трансформатора тока.

Поэтому для схемы треугольника  V3, и, следовательно, ток срабатывания реле (уставка), вычисленный по выражению (5-2), будет в д/З раз больше, чем при прочих равных условиях для реле схемы на рис. 5-2, а. Однако при установке трех токовых реле при любом из вариантов двухфазного к.з. в одном из реле пройдет удвоенное значение тока двухфазного к. з. 2/(к2).

И коэффициент чувствительности окажется даже больше, чем для схемы на рис. 5-2,а, в 2/д/3 = 1,15 раза. Но если сделать отсечку двухрелейной, исключив, например, реле 2 на рис. 5-2, в, коэффициент чувствительности снизится в 2 раза из-за того, что при одном из вариантов двухфазного к.з. (В и С в данном случае) удвоенный ток пройдет по той цепи, в которой нет реле, а в двух других реле пройдет лишь однократный ток двухфазного к. з.

Отсечка, выполненная по схеме рис. 5-2, в, реагирует также на однофазные к.з. на выводах и в обмотке ВН (рис. 1-2). Однако эта схема относительно редко применяется для выполнения токовой отсечки, поскольку в настоящее время на всех трансформаторах 110 кВ стремятся устанавливать продольную дифференциальную защиту, имеющую значительно меньший ток срабатывания, чем токовая отсечка, и поэтому обычно достаточно чувствительную к к. з. на стороне ВН и при двухрелейном исполнении.

1. Принцип действия и область применения

Газовая защита в соответствии с ГОСТ 10472—71 предназначена для защиты силовых трансформаторов с масляным заполнением, снабженных расширителями, от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа, ускоренным перетеканием масла из бака в расширитель, а также от утечки масла из бака трансформатора.

Измерительным органом газовой защиты является газовое реле. Газовое реле представляет собой металлический сосуд с двумя поплавками (элементами), который врезается в наклонный трубопровод, связывающий бак трансформатора с расширителем. При нормальной работе трансформатора газовое реле заполнено трансформаторным маслом, поплавки находятся в поднятом положении и связанные с ними электрические контакты— разомкнуты.

При незначительном повреждении в трансформаторе (например, витковое замыкание) под воздействием местного нагрева из масла выделяются газы, которые поднимаются вверх, к крышке бака, а затем скапливаются в верхней части газового реле, вытесняя из него масло. При этом верхний из двух поплавков (элементов) опускается вместе с уровнем масла, что вызывает замыкание его контакта, действующего на предупредительный сигнал.

При серьезном повреждении внутри трансформатора происходит бурное газообразование и под воздействием выделившихся газов масло быстро вытесняется из бака в расширитель. Поток масла проходит через газовое реле и заставляет сработать нижний поплавок (элемент), который дает команду на отключение поврежденного трансформатора.

0,1—0,2 с (при скорости потока масла не менее чем на 25% выше уставки). Благодаря этим достоинствам газовая защита обязательно устанавливается на всех трансформаторах мощностью 6,3 MB-А и более, а также на всех внутрицеховых понижающих трансформаторах, начиная с мощности 630 кВ-А. Допускается установка газовой защиты и на трансформаторах от 1 до 4 MB-А. На трансформаторах с РПН дополнительно предусматривается отдельная газовая защита устройства РПН [1].

Токовой отсечкой называется быстродействующая максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия. Применительно к понижающим трансформаторам в зону действия отсечки входит только часть обмотки трансформатора со стороны ВН, где включены реле отсечки (рис. 5-1). При к.з. за трансформатором (точка К) отсечка ни в коем случае не должнаприходить в действие.

Это условие обеспечивается тем, что ток срабатывания отсечки выбирается большим, чем максимальный ток к. з. в точке К. Благодаря этому токовая отсечка трансформатора не может сработать и при к. з. на отходящих линиях НН (точка /Сг) и, следовательно, может быть выполнена без выдержки времени.Рис. 5-1.

Первичная схема, поясняющая зоны срабатывания и несрабатывания токовой отсечки (Г) понижающего трансформатораТоковая отсечка относится к группе защит с абсолютной селективностью [2]. Достоинством ее является быстродействие при отключении к. з. на выводах и в части обмотки ВН трансформатора (точка Кг) у т. е.

там, где токи к. з. имеют наибольшие значения, поскольку они не ограничиваются сопротивлением самого трансформатора. Следует иметь в виду, что выполнение токовой отсечки на трансформаторе ускоряет отключение к. з. не только в защищаемом трансформаторе, а и на питающих линиях, поскольку максимальные токовые (или дистанционные) защиты этих линий по условиям селективности с отсечками трансформаторов могут иметь минимальные выдержки времени при срабатывании, а именно 0,4 с [5, 14].

Достоинством токовой отсечки является также простота выполнения (§ 5-2). Недостаток токовой отсечки в том, что она не защищает трансформатор при к. з. на выводах НН и в части обмотки, а также не способна резервировать к. з. на отходящих линиях НН.В соответствии с Правилами [1] токовой отсечкой должны оборудоваться все понижающие трансформаторы с высшим напряжением 3 кВ и выше, мощностью до 6,3 MB-А, если отсечка имеет достаточную чувствительность. Чувствительность определяется расчетом при выборе тока срабатывания отсечки.

5. Защита, реагирующая на наложенный ток.

Для повышения устойчивости функционирования защит от однофазных замыканий на землю, реагирующих на ток замыкания не промышленной частоты, была разработана защита, реагирующая на наложенный ток. Наложенный ток может быть частотой как выше промышленной, так и ниже. Для создания тока повышенной частоты возможно использование нелинейного сопротивления, включенного между нейтралью сети и землёй.

Однако данное устройство значительно повышает стоимость таких защит и может снизить надёжность функционирования защиты. Также можно отметить тот факт, что значительная высокочастотная составляющая может присутствовать в токах присоединений и в нормальном режиме. Это в первую очередь относится к сетям, связанным с производствами, имеющими нелинейную нагрузку.

К основным недостаткам защит, реагирующих на наложенный ток частотой ниже промышленной, можно отнести необходимость подключения в нейтрали сети специального устройства для создания контрольного тока, влияние на устойчивость функционирования защиты погрешностей ТТНП, возрастающих при уменьшении рабочей частоты, усложнение схемы первичной коммутации из-за необходимости подключения источника наложенного тока и трудности подключения источника вспомогательного тока при использовании в сети нескольких ДГР, установленных на разных объектах.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Реле протока воды устройство принцип работы подключение и регулировка

3. Реле чашечковое РГЧЗ-66

смещение кривой броска тока намагничивания в одну сторону от нулевой линии и отсутствие обратных полуволн (рис. 6-2,а);наличие в броске тока намагничивания бестоковых пауз длительностью около 7—10 мс именно за счет отсутствия обратных полуволн в токах намагничивания (рис. 6-2,а);большое содержание в броске тока намагничивания четных гармоник (главным образом второй).

Подавляющее большинство дифференциальных защит в СССР выполнено на отечественных реле серий РНТ и ДЗТ, в которых для отстройки от бросков тока намагничивания используется первая из перечисленных особенностей. В этих реле исполнительный орган (токовое реле) включен в дифференциальную цепь защиты через промежуточный трансформатор, работающий с повышенной индукцией в магнитопроводе.

Когда в первичную обмотку такого трансформатора тока подается однополярный ток (рис. 6-2, а), апериодическая составляющая этого тока вызывает глубокое насыщение магнитопровода, весь первичный ток становится током намагничивания и, таким образом, в идеальном случае во вторичную обмотку не трансформируется.

схема максимальной токовой защиты

Следовательно, исполнительный орган, включенный на вторичную обмотку насыщенного трансформатора тока, не может сработать. Такой трансформатор тока называется быстронасыщающимся (БНТ) или насыщающимся (НТТ).Если происходит к.з. в зоне действия защиты и через первичную обмотку НТТ проходит синусоидальный (двухполярный) ток к.з. (рис.

6-2,6), то НТТ трансформирует этот ток во вторичную обмотку и обеспечивает срабатывание исполнительного органа реле РНТ или ДЗТ. Надо отметить, что ток к. з. также может иметь апериодическую составляющую, которая насыщает НТТ и препятствует трансформации периодической составляющей. Но апериодическая составляющая тока к. з.

быстро затухает, после чего реле срабатывает за счет периодической составляющей. Полное время срабатывания защиты с НТТ при самых неблагоприятных условиях не превышает 0,12 с [22].В отличие от описанного идеального случая реальный НТТ трансформирует часть однополярного тока намагничивания. Кроме того, при включении трехфазного трансформатора под напряжение в одной из фаз может отсутствовать апериодическая составляющая броска тока намагничивания (так называемый периодический бросок тока намагничивания, который хорошо трансформируется НТТ).

Такая форма кривой тока на входе НТТ может иметь место и в том случае, если основные трансформаторы тока дифференциальной защиты работают с большими погрешностями и трансформируют только периодическую составляющую броска тока намагничивания. Все эти возможные случаи не позволяют выполнить с помощью НТТ высокочувствительную дифференциальную защиту силовых трансформаторов.

существенное замедление срабатывания при к. з. в зоне и даже возможность отказа при больших кратностях тока к. з., когда во вторичном токе глубоко насыщенных трансформаторов тока дифференциальной защиты появляются четные гармоники. Во избежание отказа отключения поврежденного трансформатора дополнительно устанавливается грубая дифференциальная отсечка.

С помощью полупроводниковых элементов появилась возможность использовать для отстройки от броска тока намагничивания и различие длительности бестоковых пауз в броске тока намагничивания и в токе к.з. при повреждении в трансформаторе (рис. 6-2,а и б). Исследования последних лет показали, что при всех основных вариантах формы кривой броска тока намагничивания имеется бестоковая пауза.

Она фиксируется специальной схемой и сравнивается с заранее заданным значением паузы. Если зафиксированная пауза оказывается больше, чем заданное значение, действие защиты запрещается. Дифференциальное реле, использующее этот принцип, названо время-импульсным [2, 21], и на его основе создана дифференциальная защита типа ДЗТ-21. При к.з.

в зоне действия защиты бестоковые паузы в токе к. з. могут иметь место лишь при больших кратностях тока, когда происходит глубокое насыщение основных трансформаторов тока дифференциальной защиты. Учитывая возможность бездействия время-импульсного реле, в защите на этот случай предусмотрена дополнительная дифференциальная токовая отсечка с большим током срабатывания.

Предлагаются и другие способы отстройки дифференциальных защит трансформаторов от броска намагничивающего тока, использующие описанные отличия формы кривой этого тока от синусоиды. Например, разработана полупроводниковая приставка к реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10, которая загрубляет эти реле при появлении паузы в первой производной броска дифференциального тока. Такая приставка могла бы значительно повысить чувствительность существующих дифференциальных защит трансформаторов к токам к. з.

4. Способы отстройки от тока небаланса при внешнем к. з.

В переходном процессе, возникающем в начальный момент внешнего к. з., кривая тока небаланса в дифференциальной цепи (реле ТД на рис. 6-1, а) аналогична по форме кривой броска тока намагничивания при включении трансформатора (рис. 6-2, а). Поэтому выбранный для защиты способ отстройки от броска тока намагничивания обеспечивает и отстройку от апериодического тока небаланса при внешнем к.з.

Специальная токовая защита нулевой последовательности

В этом режиме наибольшую опасность представляет периодическая составляющая тока небаланса, практически прямо пропорциональная периодическому току внешнего к.з. Для выполнения чувствительной дифференциальной защиты необходимо в первую очередь устранить или ограничить ток небаланса, а затем надежно отстроить защиту от максимального значения тока небаланса, которое может иметь место в наиболее неблагоприятных условиях внешнего к. з.

Устранение углового сдвига между вторичными токами в плечах дифференциальной защиты. В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/Д-П имеется угловой сдвиг на 30° между первичными токами соответствующих фаз на сторонах ВН и НН (рис. 1-3). Для устранения подобного сдвига между вторичными токами, который является причиной очень большого тока небаланса [2], принято вторичные обмотки трансформаторов тока ITT, установленных на стороне ВН (рис.

6-3,а), соединять в такой же треугольник, как и обмотка ЯЯ, а вторичные обмотки 2ТТ — в такую же звезду, как и обмотка ВН защищаемого трансформатора. При правильной сборке схемы трансформаторов тока ITT создается сдвиг вторичных токов в плече ВН (12вн на рис. 6-3, в) на такой же угол 30°, как и первичных токов в фазах стороны ЯЯ (Л нн на рис.

6-3, б) и, следовательно, вторичных токов в плече ЯЯ. Этим обеспечивается совпадение по фазе вторичных токов, подводимых к дифференциальным реле (рис. 6-3, в). Поэтому ток в дифференциальных реле всех фаз при отсутствии других причин возникновения тока небалансаПравильность сборки схемы дифференциальной защиты трансформатора обязательно проверяется перед включением трансформатора и затем после его включения под нагрузку [15].

Устранение неравенства абсолютных значений вторичных токов в плечах дифференциальной защиты. Для того чтобы устранить или свести к минимуму ток небаланса, возникающий по причине неравенства вторичных токов, применяются в основном два способа:выравнивание вторичных токов, подводимых к дифференциальному реле, с помощью промежуточных трансформаторов тока, включенных в плечи дифференциальной защиты;

выравнивание в самом дифференциальном реле магнитодвижущих сил (м. д. с.), создаваемых неодинаковыми по значению токами плеч дифференциальной защиты.Первый из способов имеет ряд недостатков и сейчас практически не применяется. Второй способ широко используется благодаря тому, что в типовых дифференциальных реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10 предусмотрены специальные уравнительные обмотки с большим числом ответвлений.

Специальная токовая защита нулевой последовательности

Если, например, у двухобмоточного трансформатора имеются два значения вторичных токов: 3 и 5 А (ток небаланса равен 2 А), то, подобрав для стороны с током 3 А число витков уравнительной обмотки, равное 10, а для стороны с током 5 А — число витков, равное 6, получим равенство абсолютных значений м. д. с.

, представляющих произведение числа витков данной обмотки и проходящего по ней тока:Поскольку магнитодвижущие силы имеют такие же условные направления, что и создающие их токи, разность этих сил в обеих уравнительных (первичных) обмотках НТТ равна нулю (рис. 6-4), ток в его вторичной обмотке w2 равен нулю и, следовательно, ток небаланса в исполнительном органе ИО также равен нулю.

Рис. 6-3. Схема соединения трансформаторов тока и реле дифференциальной токовой защиты двухобмоточного трансформатора Y/Л-11 (а), векторные диаграммы первичных токов фаз А, В и С на сторонах ВН и НН трансформатора (б) и вторичных токов в плечах ВН и НН дифференциальной защиты (в)

В реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10 могут быть установлены лишь целые числа витков уравнительных обмоток, поэтому точного равенства м. д. с. удается добиться далеко не всегда. Оставшееся неравенство (небаланс) м.д. с. приводит к появлениюРис. 6-4. Выравнивание магнитодвижущих сил с помощью уравнительных обмоток дифференциального реле (для одной фазы)Wyp! = 10 вит.; 0Уур2=6 вит.

тока небаланса, который должен учитываться при выборе тока срабатывания защиты.Ограничение тока небаланса, вызванного полной погрешностью трансформаторов тока. Правила [1], требуют, чтобы все трансформаторы тока в схемах релейной защиты работали с полной погрешностью не более 10%. Для дифференциальных защит 10%-ная погрешность должна обеспечиваться при максимальном значении тока внешнего к. з. [2, 3 и 5].

В ряде случаев можно добиться, чтобы погрешность трансформаторов тока была ниже 10%, путем уменьшения сопротивления вторичной нагрузки (главным образом при увеличении сечения соединительных проводов) или последовательного включения двух трансформаторов тока на фазу. Однако полностью устранить ток небаланса, вызванный погрешностью трансформаторов тока, невозможно.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Защита проводов от кошек собак грызунов и других домашних животных

Поэтому он должен учитываться при выборе тока срабатывания защиты.Отстройка от тока небаланса. В дифференциальных защитах трансформаторов отстройка от тока небаланса с целью обеспечения несрабатывания защиты при внешних к.з. осуществляется в основном двумя способами:путем выбора тока срабатывания большим, чем максимальное расчетное значение тока небаланса /нб, по условию (6-2);

этот способ используется для защит с реле серии РНТ-560;путем торможения (загрубления) дифференциальной защиты вторичным током внешнего к.з., циркулирующим в плечах защиты; этот способ используется для защит с реле серии ДЗТ-10.И в том и в другом случаях необходимо определить максимальное расчетное значение тока небаланса при внешнем к. з.

Специальная токовая защита нулевой последовательности

Расчетное значение тока небаланса. Расчетный ток небаланса в дифференциальных защитах трансформаторов принято представлять в виде суммы трех составляющих [2, 3, 5, 21—23]:(6-4)где /нб — составляющая, обусловленная разностью намагничивающих токов трансформаторов тока в плечах дифференциальной защиты;

в практических расчетах ее принято считать равной току намагничивания или полной погрешности е худшего из трансформаторов тока защиты; /нб — составляющая, обусловленная регулированием напряжения и, следовательно, изменением первичного тока только на регулируемой стороне трансформатора; Гн’в — составляющая, вызванная неточностью выравнивания м. д. с.

с помощью уравнительных обмоток реле с НТТ.Первая из составляющих, характерная для дифференциальной защиты любого из элементов электроустановок,/(3)где /к. макс. вн ~ периодическая составляющая тока при расчетном внешнем трехфазном металлическом к. з.; е — относительное значение тока намагничивания, равное полной погрешности трансформаторов тока;

при проектировании принимается равным 0,1 при обязательном выборе трансформаторов тока и сопротивления их вторичной нагрузки по кривым предельных кратностей [5]; в условиях эксплуатации может быть определено по фактическим вольт-амперным характеристикам трансформаторов тока; {amp}amp;апер — коэффициент апериодичности, учитывающий переходный режим;

для реле с НТТ может быть принят равным 1, учитывая способность НТТ насыщаться при переходном однополярном токе с формой кривой, аналогичной кривой на рис. 6-2, а; {amp}amp;0Дн — коэффициент однотипности, принимается равным 1; может приниматься равным 0,5, если трансформатор присоединен к сети через два выключателя с одинаковыми трансформаторами тока (но только при рассмотрении внешнего к. з.

Специальная токовая защита нулевой последовательности

на этой стороне).Вторая составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора и характерная только для дифференциальных защит силовых трансформаторов,(6-6)где /а к. макс. вн и /к. макс. вн периодические составляющие ТОКОВ, проходящих при расчетном внешнем к.з. на сторонах, где производится регулирование напряжения (токи приведены к напряжению какой-то одной из сторон трансформатора);

ДUma и Д£/*3 — относительные погрешности, обусловленные регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора, соответствуют половине суммарного (полного) диапазона регулирования напряжения на соответствующей стороне трансформатора.Третья составляющая, обусловленная неточностью выравнивания м. д. с.

с помощью уравнительных обмоток,(6-7)где w расч и шц расч — расчетные числа витков уравнительных обмоток; /ik. макс. вн и /п к. макс. вн — периодические составляющие токов к. з., проходящих при расчетном внешнем к. з. на сторонах, где используются соответственно целые числа витков w и wuВыражения (6-6) и (6-7) составлены применительно к трехобмоточному трансформатору;

при двухобмоточном трансформаторе в правой части этих выражений исключаются вторые члены.Оценка реальных значений тока небаланса. У современных понижающих трансформаторов 110 кВ предусматривается регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН в пределах ±16%, а на стороне СН (35 кВ)—регулирование напряжения на отключенном трансформаторе (ПБВ) в пределах ±5%.

Таким образом наибольшие значения ДU*a и Д£/*{amp}amp; в выражении (6-6) равны 0,16 и 0,05 соответственно, а составляющая /нб равна 0,21/к. макс. вн (при к.з. на стороне СН). Принимая 1’иб — 0,I/к. макс. вн и условно считая 1’нб « 0,04/к. макс. ВН»с помощью выражения (6-4) получаем максимальное, но вполне реальное значение тока небалансаПри стандартном значении напряжения к. з.

Дифференциальная защита с такой уставкой считается чрезвычайно грубой и, следовательно, малоэффективной даже в том случае, если для нее будет получен по выражению (6-3) предусмотренный Правилами [1] минимальный коэффициент чувствительности, равный 1,5. Поэтому для трансформаторов 110 кВ, выпускаемых преимущественно с РПН (AU = ±16%), как правило, целесообразнее применять реле серии ДЗТ-10, которые обеспечивают отстройку (несрабатывание) дифференциальной защиты от токов небаланса при внешних к. з.

с помощью торможения циркулирующим в плечах защиты током к. з. Такая защита практически всегда может иметь ток срабатывания не более 1,5/ном Тр (§ 6-6).Для двухобмоточных трансформаторов 35 и 110 кВ в ряде случаев обеспечивается достаточная чувствительность защиты и при использовании реле РНТ, особенно при выполнении расчета уставок не при среднем положении регулятора РПН, как рекомендуется в [23], а при так называемом «оптимальном» положении РПН [5].

Поэтому реле серии РНТ-560 продолжают находить применение наряду с реле серии ДЗТ-10.5. Дифференциальная защита с реле серии РНТ-560 (без торможения)Рис. 6-5. Упрощенная схема дифференциальной защиты трансформатора на реле с НТТ серии РНТ-560 (для одной фазы) wji ю2; о{amp}gt;к —первичная, вторичная и короткозамкнутая обмотки НТТ;

Специальная токовая защита нулевой последовательности

//О —исполнительный орган (электромагнитное реле РТ-40)Устройство реле серии РНТ-560 и схема его включения. Упрощенная схема дифференциальной защиты с реле серии РНТ-560 (для одной фазы) приведена на рис. 6-5. Все реле этой серии состоят из НТТ с трехстержневым магнитопроводом, первичной, вторичной и короткозамкнутой обмотками, а также исполнительного органа #0.

Реле отличаются друг от друга только количеством рабочих и уравнительных обмоток, составляющих первичную обмотку НТТ [19, 22].Широко применяемые в распределительных сетях реле РНТ-565 имеют первичную обмотку, состоящую из рабочей обмотки wv и уравнительных ШУР1 И Wyp2 с большим числом ответвлений для наиболее точного выравнивания магнитодвижущих сил, создаваемых неодинаковыми вторичными токами защиты, а также для выполнения уставки срабатывания защиты.

Варианты включения первичной обмотки реле РНТ-565 приведены на рис. 6-6. Для двухобмоточного трансформатора (рис. 6-6, а достаточно использовать только уравнительные обмотки. В этом случае зажимы 2 и 6 реле соединяются, а перемычка 2—4 размыкается, т. е. обмотка wP остается разомкнутой. Для трехобмоточного трансформатора используются все три секции первичной обмотки (рис. 6-6, б).

Вторичная обмотка расположена на другом стержне магнитопровода НТТ, к ней подключен исполнительный орган (реле РТ-40) и резистор для подрегулировки его тока срабатывания.Имеется разъем (накладка) 11—12 для измерения тока небаланса в исполнительном органе (рис. 6-5).Короткозамкнутая обмотка wK предназначена для эффективной отстройки защиты от апериодической составляющей броска тока намагничивания при включении силового трансформатора, а регулируемый резистор /?

к служит для усиления или ослабления этой отстройки. При использовании реле РНТ-565 для защиты трансформаторов устанавливается RK « 3 Ч- 4 Ом (для старых реле РНТ-562 это соответствует положению штепсельных винтов Б—Б). При предельной загрузке трансформаторовРис. 6-6. Принципиальная схема включения первичной обмотки НТТ реле РНТ-565 (для одной фазы) на двухобмоточном (а) и трехобмоточном (б) трансформаторетока дифференциальной защиты рекомендуется установить /?

к« « 0,8-т- 1 Ом, что улучшает отстройку от бросков тока намагничивания. Надежность отстройки дифференциальной защиты от бросков тока намагничивания проверяется опытным путем: пятикратным включением трансформатора под напряжение со стороны основного питания.Ток срабатывания дифференциальной защиты трансформаторов, выполненной на реле РНТ-565, как правило, определяется в соответствии с формулой (6-2), его значение практически всегда больше, чем ток, выбранный по условию отстройки от броска тока намагничивания трансформатора (1,3/номгр).

Ток срабатывания реле определяется по выражению (5-2). Для того чтобы обеспечить этот ток срабатывания, необходимо на рабочей обмотке реле РНТ-565 установить число витков, определяемое по выражению:(6-8)где Fc. р — магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле, А; для реле РНТ-565 равна 100 ±5 А;

Специальная токовая защита нулевой последовательности

для реле РНТ-562 (снятых с производства) 60 ± 4 А.Указания и примеры расчета уставок дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены в работах [5 и 23].Полные схемы дифференциальной защиты трансформаторов с реле серии РТН-565. Типовые схемы дифференциальных защит понижающих трансформаторов разработаны в Руководящих указаниях [23].

Однако в некоторые из этих схем в последние годы были внесены изменения. Во-первых, не должна применяться схема защиты трехобмоточного трансформатора на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов управления, в которой в плечо дифференциальной защиты со стороны НН включены последовательно токовые реле максимальной защиты и зашунтированные контактами промежуточных реле этой защиты электромагниты отключения выключателя НН.

Это объясняется тем, что после дешунтирования электромагнитов отключения резко увеличивается нагрузка на трансформаторы тока на стороне ЯЯ, возрастает их ток намагничивания и уменьшается вторичный ток, т. е. ток в одном плече дифференциальной защиты. При этом возникает повышенный ток небаланса, который может вызвать излишнее (неселективное) действие дифференциальной защиты при к. з. вне ее зоны.

Оцените статью
MALIVICE.RU
Adblock
detector