17. Газовая защита трансформатора.

Схема установки газовой защиты трансформатора

Устройство газового реле трансформатора

Применяется на всех масляных трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более. Газовое реле 1 устанавливается между основным баком трансформатора 2 и расширительным 3. Чтобы у трансформатора был небольшой уклон ― около 2%, под катки устанавливают подкладку 4.

Газовое реле имеет два измерительных органа в виде двух поплавков (возможны исполнения газового реле с двумя чашечками или лопатками). Поплавки изображены для случая, когда имеется масло, и они находятся во всплывшем состоянии. Большой поплавок 2 (чувствительный), срабатывает при небольших скоростях газово-масляного потока и действует на сигнал. Малый (грубый) поплавок 3, срабатывает при больших скоростях газовомасляного потока и действует на отключение. Газовая защита срабатывает также при понижении уровня масла в баке трансформатора.

Принцип действия газовой защиты основан на том, что при повреждениях внутри корпуса трансформатора («пожар» стали, витковые замыкания, междуфазные КЗ и замыкания обмотки на корпус), сопровождаемых дугой, трансформаторное масло, при отсутствии воздуха, разлагается на углерод и водород. Углерод в виде частиц остается в масле, загрязняя его, а водород в виде газово-масляных пузырей через газовое реле перетекает в расширительный бак. Скорость протекания газово-масляного потока зависит от величины тока повреждения. Чем больше ток, тем больше выделяется энергии, тем больше выделяется объем газово-масляных пузырей, тем быстрее этот поток. В газовом реле создается турбулентный поток. Поплавки, находящиеся в нормальном состоянии в верхнем положении, начинают производить колебательные движения, при перемещении кратковременно замыкаются контакты.

Форма броска тока намагничивания

IС ,З ≥ kОТС IН ,ТР

18. Дифференциальная токовая защита силовых трансформаторов.

Работа дифзащиты трансформатора при внешнем КЗ в точке К1

Работа дифзащиты трансформатора при КЗ в зоне действия защиты в точке К2

Защита применяется на трансформаторах с мощностью более 6,3 МВА. Принцип действия основан на

вычислении разности токов I1,TA1 и I1,TA2, протекаемых через трансформаторы тока

TA1 и TA2 соответственно. При внешнем КЗ в точке К1 токи протекают к месту повреждения, а вторичные токи трансформаторов тока в реле вычитаются, и результирующий ток равен IНБ,Σ Реле в этом случае не срабатывает.

При КЗ в зоне действия защиты, в точке К2 Ток, протекаемый в реле, больше тока его срабатывания.

Ток срабатывания защиты. 1) отстройка от тока IНБ,Σ небаланса, который возникает при максимальном внешнем IК1,МАХ токе КЗ в точке К1 IС ,З ≥ kОТС IНБ,Σ ,где IНБ,Σ ― суммарный ток небаланса,

IНБ,Σ = IНБ1 + IНБ2 + IНБ3 . Каждая из составляющих тока небаланса находится по следующим формулам

IНБ1 = kA kОДН ε IК1,MAX , IНБ2 = UРЕГ IК1,MAX , IНБ3 = f IК1,MAX где kA ― коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ на быстодействующие защиты (без выдержки времени), для защит с быстронасыщающимися трансформаторами kA =1; kОДН ― коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока, для разных ТТ kОДН=1; ε ― погрешность ТТ, удовлетворяющая ε = 0,1; UРЕГ ― половина регулировочного диапазона РПН трансформатора (каталожные данные); f ― относительная погрешность защиты, вызванная разницей между расчетным (обычно нецелым) числом витков реле и установленным (целым) числом витков.

2) отстройка от броска тока намагничивания ,где IН,ТР ― номинальный ток

трансформатора.

Из расчетных двух условий выбирается наибольший ток срабатывания продольной дифференциальной защиты.

Время срабатывания защиты принимается равным нулю tС ,З = 0 .
Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты:				k =	IК2 ,MIN	≥ 2 где IК2,МIN ― минимальный
				Ч	IC ,З
ток КЗ в точке К2.
			Особенности			работы		продольной
			дифзащиты трансформатора. При включении
			трансформатора на холостой ход или при
			восстановлении питания после отключения КЗ на
			смежном	присоединении			величина	остаточной
			намагниченности может				быть в	противофазе

поданному напряжению. В наихудшем случае (в действительности он невозможен) магнитная индукция в трансформаторе может достигнуть 2ВНОМ. Бросок тока в этом случае может составить

(5…8)IН,ТР, а величина тока КЗ (за трансформатором) ― (7…18)IН,ТР.

Естественно, что при такой индукции трансформатор войдет в глубокое насыщение и будет размагничиваться от нескольких периодов до нескольких десятков периодов промышленной частоты. При этом в трансформаторе будет протекать ток с большой апериодической составляющей с явно выраженными характерными «острыми» максимумами.

Бросок тока намагничивания характеризуется следующими основными признаками: одна полуволна за период (при КЗ – две); большая доля (до 60%) второй гармоники – 100 Гц; наличие апериодической составляющей тока (до 55%); наличие бестоковой паузы большей ½Т , около 0,01 с.

При возникновении и определении этих четырех признаков дифференциальная защита должна блокироваться, не должна действовать на отключение выключателя.

19. Виды повреждений и ненормальных режимов синхронных и асинхронных двигателей.

Особенность защиты электродвигателей заключается в том, что во время работы протекают электромеханические процессы. Электродвигатели критичны к небольшим перегрузкам из-за компактности и малых габаритов. Вследствие постоянной вибрации изоляция ускоренно стареет, а при несинхронных режимах у синхронных электродвигателей возможна поломка вала.

К ненормальным режимам работы относятся:

Тепловая характеристика двигателя

- перегрузка. В соответствии с МЭК допустимое время tДОП перегрузки можно рассчитать

	по формуле tДОП	=		A		, где I* =	I ПР	, IПР ― ток
			I *	2
							I Н , ДВ
				−1

перегрузки, IН,ДВ – номинальный ток двигателя, А ― тепловая постоянная (для мощных машин А=250, для остальных А=150);

- понижения напряжения. Для неответственных потребителей допускается снижение напряжения до (0,65…0,75)Uном, а для ответственных ― до 0,5Uном, а при дальнейшем снижении надо отключать асинхронный двигатель (так как при снижении напряжения увеличивается

ток);

― несимметрия возникает в результате неодинаковой фазной нагрузки сети, происходит перекос питающего напряжения. При работе двигателя от несимметричного напряжения возникает обратная последовательность, которая ведет к нагреву статора и ротора. Рекомендуют отключать двигатель при I2≥0,1IН,ДВ. К ненормальному режиму причисляется обрыв фазы. Двигатель может быстро перегреться и повредиться, если не отключить при возникновении такого режима (в этом случае I2=0,5 I1).

Кповреждениям относятся:

―междуфазные КЗ ― двух- (К(2)) и трехфазные (К(3)), сопровождаются сверхтоками, из-за чего происходят необратимые процессы ― выгорание изоляции, оплавление обмоток, их деформации в лобовых частях и т. д.;

―однофазное замыкание обмотки К(З) статора на землю или на корпус может происходить у двигателей, работающих в сетях с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий реактор (для сетей с напряжениями 3, 6, 10 кВ). При таком повреждении к фазной изоляции прикладывается линейное напряжение. Как известно, в процессе эксплуатации изоляция стареет, поэтому велика вероятность электрического пробоя изоляции и возникновения двойного замыкания на землю. Из-за горения дуги возможно также сваривание магнитопровода;

―однофазное КЗ К(1) в сети с заземленной нейтралью (с напряжениями 0,4 кВ или 0,66 кВ) сопровождается сверхтоком, из-за чего происходит выгорание изоляции, расплавление обмоток и т. д;

―витковое замыкание в обмотке сопровождается местным нагревом короткозамкнутого витка с дальнейшим повреждением изоляции и перерастанием в междуфазные КЗ;

―замыкание обмотки ротора на землю в общем случае не считается опасным, и двигатель в таком режиме может работать сколь угодно долго, если не считать, что повышается вероятность двойного замыкания на землю, которое необходимо отключать без выдержки времени;

―обрыв одной фазы двигателя сопровождается большими токами обратной последовательности, возникновением двойной частоты ротора, нагревом магнитопровода и обмоток двигателя;

―исчезновение напряжения возбуждения у синхронных машин. Двигатель работает в асинхронном режиме;

―асинхронный ход синхронной машины возможен при перегрузке и потере устойчивости. В этом режиме ротор вращается медленнее поля статора, возникают пульсирующие токи, сравнимые с пусковыми и токами КЗ;

―разрыв стержня ротора (для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором). Возникает перерасход электрической энергии, при расширении повреждения и нарушении контактов всей обмотки – останов ЭД;

―эксцентриситет ― смещение оси ротора относительно статора. Чаще всего это повреждение возникает у высоковольтных двигателей, когда смещаются подшипники вала, и ротор может при вращении

внаихудшем случае задевать статор.

20. Токовая отсечка двигателя. Продольная дифференциальная защита двигателя.

Токовая отсечка Применяется на блоке «линия ― ЭД» мощностью до 4000 кВт.

Защита

отстраивается от максимального

пускового

тока

ЭД

и

соответствует

формуле

IС,З ≥ kОТС IП , где kОТС ― коэффициент отстройки.

Время срабатывания

защиты принимается

равным нулю tС,З = 0 .

Токовая отсечка электродвигателя

Коэффициент чувствительности оценивается

kЧ =

IК1,MIN

≥ 2, где IК1,МIN

― минимальный ток КЗ в

IC ,З

точке К1.

Продольная

дифференциальная

отсечка

применяется на ЭД с мощностью более

4000 кВт;

однако

защита

может

устанавливаться

на

двигателях

меньшей

мощности, если чувствительность отсечки не

соответствует.

Ток срабатывания защиты определяется

по

выражению:

IС,З ≥ IНБ kП IН ,ДВ ,

Продольная дифференциальная защита электродвигателя

где

IНБ

― ток небаланса в относительных

единицах,

по

сути коэффициент небаланса,

IНБ = 0,1…0,5; kП ― коэффициент пуска, IН,ДВ ― номинальный ток двигателя.

Время срабатывания защиты принимается равным нулю tС,З = 0 .

Коэффициент чувствительности оценивается по выражению kЧ =	IК1,MIN	≥ 2 , где IК1,МIN – минимальный
	IC ,З
ток КЗ в точке К1.