КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
Внутренние КЗ. Анализ повреждений трансформаторов говорит о том, что наибольшее число отказов происходит из-за:
•повреждений на наружных выводах;
•замыканий обмотки или её выводов на бак трансформатора или магнитопровод;
•нарушений витковой изоляции обмоток;
•замыканий между пластинами магнитопровода вследствие разрушения межлистовой изоляции, приводящие к «пожару стали» и местному нагреву;
•ненадёжной работы переключателей ответвлений обмоток;
•разрывы цепей заземления магнитопровода внутри бака трансформатора.
Внешнее короткое замыкание. При близких КЗ на элементах питаемой сети низшего или среднего напряжения через понижающий трансформатор проходят токи, намного превышающие его номинальный ток. Эти токи оказывают термическое и электродинамические воздействие на изоляцию и саму обмотку трансформатора, что может привести в дальнейшем к витковым замыканиям, механическому повреждению обмоток трансформатора и спровоцировать внутреннее короткое замыкание.
21
ВКЛЮЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА ПОД НАПРЯЖЕНИЕ
Ток намагничивания трансформатора Iμ в нормальном режиме работы невелик и составляет 1–2% номинального тока IТ.Н. После отключения внешнего КЗ или включении трансформатора под напряжение возникает пик переходного тока включения, который может в 20 раз превышать значение номинального тока IТ.Н продолжительностью от 0,1 до 0,7 секунд. Это происходит вследствие насыщения магнитопровода и вызывает большой намагничивающий ток.
Признаки БТН:
1) Однополярность апериодических бросков. Признак однополярности броска – появляется только в первом периоде.
2) Паузы.
3) Наличие второй гармоники в БТН.
Отстройка защиты от броска тока намагничивания достигается тремя путями:
1)Загрублением защиты по току срабатывания.
2)Включением реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока.
3) Выявлением различия между формой кривой тока КЗ и формой кривой тока намагничивания. |
22 |
БТН
23
ПОВЫШЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ
Повышение напряжения вызывает увеличение магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора, вследствие чего происходит возрастание тока намагничивания и вихревых токов.
Эти токи нагревают обмотку и магнитопровод трансформатора, что может привести к повреждению изоляции обмоток и «пожару железа» магнитопровода.
Возросший ток намагничивания содержит 5-ю гармонику, что используется при построении защиты трансформатора
24
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
Продольная дифференциальная токовая защита основана на сравнении токов в начале и конце защищаемого элемента.
Распределение токов в схеме и их векторные диаграммы
Дифференциальная защита по принципу действия не реагирует на повреждения вне её зоны действия, т. е. на соседних элементах (линиях, двигателях и т.п.), т. е. она обладает абсолютной селективностью.
25
ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
1.В силовом трансформаторе в общем случае токи обмоток высшего, среднего и низшего напряжений IВН, IСН, IНН не равны между собой, а коэффициенты трансформации стандартных ТТ таковы, что практически невозможно с их помощью сделать равными между собой вторичные токи в плечах дифференциальной защиты
2.При регулировании коэффициента трансформации трансформатора в диапазоне ±ΔUРПН меняется соотношение между токами на стороне ВН и СН, НН, что, в свою очередь, влияет на ток небаланса.
3.Силовые трансформаторы напряжением 35–110–220/10 кВ имеют, как правило, схемы соединения обмоток Y/Δ. В этом случае возникает фазовый сдвиг между первичными и вторичными токами на угол в 30°.
4.Необходимо учитывать бросок тока намагничивания трансформатора при его включении на холостом ходу.
5.Трансформаторы тока, устанавливаемые на стороне ВН и НН в общем случае, имеют различное типоисполнение, разные кратности тока при внешних КЗ.
26
ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ ТОКОВ
27
РАСЧЕТНЫЙ ТОК НЕБАЛАНСА
Ток срабатывания дифференциальных защит выбирается по условиям отстройки от максимальных токов небаланса при внешних КЗ IК.ВНЕШ.МАКС (в питаемой электрической сети на стороне низшего напряжения трансформатора).
IНБ.РАСЧ.МАКС = IНБ.ПОГР + IНБ.РЕГ + IНБ.ВЫР,
где IНБ.ПОГР – составляющая, обусловленная погрешностью ТТ;
IНБ.РЕГ – составляющая обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;
IНБ.ВЫР – составляющая вызванная неточностью выравнивания вторичных токов в разных плечах дифференциальной защиты.
28
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТОКА НЕБАЛАНСА. РАЗНОТИПНОСТЬ ТТ
Разнотипность ТТ, устанавливаемых со стороны ВН и НН, обусловливает увеличение составляющей тока небаланса, определяемой погрешностью ТТ:
НБ . ПОГР= АПЕР ∙ ОДН ∙ ∙ К . ВНЕШ . МАКС ,
100
где – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в первичном токе
ТТпри внешнем КЗ;
–коэффициент однотипности ТТ, максимальное значение которого равно 1;
–полная погрешность ТТ, которая учитывает различие их характеристик намагничивания; при проектировании принимается равной 10% при обязательном выборе ТТ и сопротивления их вторичной нагрузки по кривым предельных кратностей;
–периодическая составляющая наибольшего тока внешнего трехфазного КЗ.
29
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТОКА НЕБАЛАНСА. РПН, НЕТОЧНОСТЬ ВЫРАВНИВАНИЯ
Автоматическое регулирование коэффициента трансформации защищаемого трансформатора нарушает соотношение между первичными токами и , протекающими по ТТ, установленными со стороны ВН и НН:
НБ . РЕГ = |
∆ РПН ∙ К . ВНЕШ . МАКС , |
|
100 |
где – диапазон регулирования напряжения двухобмоточного трансформатора.
Ток небаланса , обусловленный неточностью выравнивания вторичных токов и , протекающих по разным плечам дифференциальной защиты (неточность возникает из-за разницы между расчетными и фактическими коэффициентами трансформации ТТ, установленных на стороне ВН и НН):
НБ . ВЫР=( СХ. .ВНВН − ∙ .СХНН. ВН )∙ К . ВНЕШ . МАКС ,
где , – коэффициент схемы ( 3 для схемы соединения ТТ в треугольник и 1 – в звезду) и коэффициент трансформации ТТ на стороне ВН;
,– тоже на стороне НН;
–коэффициент трансформации защищаемого трансформатора.
30