лекции

		18
	Fр	I
	зона
	срабатывания	II
	200	зона
	100	торможения
		Fт
	100 200	А

ристики при совпадении углов между векторами токов тормозной и рабочей обмоток. Это означает, что при любом другом угле эффект торможения будет меньшим и для срабатывания реле будет требоваться меньшее Fраб. Тормозная характеристика для любого другого угла будет всегда располагаться ниже.

Нижняя II характеристика соответствует характеристики при угле между векторами Iр и Iт в диапазоне 900±300. Это означает, что при этом угле реле имеет минимальное значение МДС срабатывания.

Коэффициент торможения кт определяется по характеристикам реле Fср=f(Fт) при выбранном числе витков срабатывания рабочей и тормозной обмоток:

кТ =	Iср	=	FсрωТ
			FТω р
	IТ

3.4. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА Газовая защита (ГЗ) устанавливается на трансформаторах (автотранс-

форматорах) и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители. Применение ГЗ является обязательным на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000кВА, не имеющих дифференциальной защиты или ТО, и если МТЗ имеет выдержку времени 1сек. и более. На трансформаторах мощностью 1000-4000кВА применение ГЗ при наличии другой быстродействующей защиты допускается, но не является обязательным. Применение ГЗ является обязательным также для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630кВА и выше, независимо от наличия других быстродействующих защит.

Действие ГЗ основано на том, что всякие, даже незначительные повреждения, а также повышение нагрева внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от

18

19

характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном – ГЗ действовала на отключение. Бурным газообразованием обычно сопровождается к.з. внутри бака трансформатора. Кроме тог ГЗ действует на сигнал на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора или автотрансформатора. ГЗ является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов и автотрансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточной величины тока при этом повреждении.

ГЗ осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные. Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод между баком трансформатора и расширителем. Реле заполнено маслом. Кожух имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены контакты для подключения кабеля.

Газовoе реле BF80/Q производства ГДР (рис.3.7) состоит из корпуса и крышки из атмосферостойкого сплава лёгких металлов, к которой крепятся все основные элементы реле (В – реле с двумя элементами, F – с фланцем, 80

– внутренний диаметр в мм, Q – фланец квадратной формы ). На крышке закреплена табличка с указанием типа реле и его данных, а также изображена стрелка, которая должна быть направлена в сторону расширителя. Стальная сборочная скоба 8 крепится двумя винтами к крышке реле, эта скоба является основой для крепления сигнального и отключающего элементов, постоянного магнита 10 и ряда других элементов.

Сигнальный элемент состоит из пластмассового полого шарообразного поплавка 2 с держателем, который крепится к сборочной скобе 8. С поплавком жёстко связан круглый магнит 3, служащий для управления сигнальным контактом 4.

Как сигнальный 4, так и отключающий контакт 5 реле выполнены с помощью магнитоуправляемых герконов, замыкание которых происходит от приближения круглого магнита к концу стеклянной колбы, в которой заключён контакт. При понижении уровня масла а реле опускается поплавок 2 сигнального элемента и при объёме газа в реле 250-300 см3 управляющий магнит 3 приводит к замыканию сигнального контакта 4 реле.

19

20

Рис. 3.7. Газовое реле BF-80/Q

Отключающий элемент помещён в нижней части корпуса реле под пластиной, служащей для закрепления магнита 10 в одном из трёх положений и одновременно выполняет функции экрана, защищающего элемент от оседающего из масла шлама.

Отключающий элемент (как и сигнальный) крепиться к сборочной скобе 8 и состоит также из пластмассового поплавка 6, круглого магнита 7 и геркона 5. Пластина 9 отключающего элемента удерживается в нормальном положении с помощью постоянного магнита 10. Она предназначена для срабатывания от потока масла; при определённой скорости потока преодолева-

20

21

ется сила притяжения магнита 10 и пластина отклоняется на некоторый угол, поворачиваясь вокруг своей оси.

Для достижения требуемого быстродействия пластина помещена против входного отверстия реле и при своём движении не связана с поплавком 6 отключающего элемента; только в конце хода пластина нажимает на поплавок, который опускается, что приводит к замыканию отключающего контакта 5 реле. В пластине 9 имеются два отверстия для прохождения части масла, чтобы пластина не повредилась при больших скоростях потока масла за счёт сильного давления не неё.

Изменение скорости срабатывания реле достигается выбором расстояния между пластиной 9 и магнитом 10 путём изменения положения магнита, Трём положениям магнита соответствуют уставки скорости срабатывания 0,65 м/с, 1,0 м/с, 1,5 м/с. Магнит передвигается после отвинчивания винта магнитодержателя и перемещения последнего до появления в окне магнитодержателя цифры требуемой скорости срабатывания. Время срабатывания отключающего элемента реле при скорости потока масла 1,25 скорости уставки составляет 0,15 с; при скорости потока 1,5 скорости уставки – не менее

0,1 с.

Выводы сигнального и отключающего контактов реле размещены в коробке 12, на внутренней стороне откидной крышки 13 этой коробки имеется табличка с маркировкой выводов. Крышка коробки выводов имеет надёжное устройство для закрывания и уплотнения, что предотвращает попадание влаги в коробку.

Кабель цепей защиты может быть подведён в любое из двух отверстий 1 в коробке выводов 12; неиспользуемое отверстие остаётся закрытым крышкой с винтовой резьбой.

Реле серии BF снабжены устройством 11 для контроля работоспособности обоих элементов и контактов реле. Оно состоит из кнопки, рейки с выступами, возвратной пружины и рамки. В условиях эксплуатации кнопка закрыта крышкой с винтовой резьбой. На табличке около кнопки устройства контроля изображены два положения кнопки с надписями “Сигнал” и “Отключение”.

При нажатии на кнопку рейка перемещается вниз в направляющей рамке, и верхний выступ нажимает на держатель верхнего поплавка, который опускается и обеспечивает замыкание сигнального контакта реле. При дальнейшем нажатии на кнопку опускается нижний поплавок под действием нижнего выступа, и отключающий контакт реле также замыкается.

Пластина от устройства контроля не опробуется. Опускание кнопки приводит к возврату устройства контроля под действием возвратной пружины; при этом поплавки реле всплывают, и оба контакта размыкаются.

В крышке реле имеется кран для отбора пробы газа из реле и выпуска газа; в нижней части корпуса имеются два отверстия для слива загрязнённого масла, которые закрыты пробками с винтовой резьбой.

21

22

Верхние смотровые стёкла имеют отметки уровня масла с цифрами от 250 до 450 см3, обозначающими объём газа в корпусе реле.

Для безопасности обслуживающего персонала крышка реле заземляется с помощью одного из болтов, крепящих крышку к корпусу реле. Головка этого болта окрашена в красный цвет.

3.5. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Защита трансформаторов (автотрансформаторов) от сверхтоков является резервной защитой, предназначенной для отключения их от источников питания как в случаях повреждения самих трансформаторов и отказа основных защит, так и при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин защита трансформатора от сверхтоков осуществляет защиту шин. На повышающих трансформаторах защита от сверхтоков внешних КЗ имеет вид (рис. 3.8).

В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ служит обычно МТЗ, МТЗ с пуском минимального напряжения, МТНЗ, МТЗ обратной последовательности (МТЗОП). Для защиты от сверхтоков при однофазных КЗ используется МТЗ и МТНЗ нулевой последовательности (МТНЗНП). Защита от сверхтоков при междуфазных КЗ устанавливается со стороны источника питания, а при нескольких источников – со стороны главных источников. Защита от сверхтоков однофазных КЗ устанавливается со стороны обмоток, соединенных в Y с заземленной нулевой точкой. Аналогично выполняется защита от сверхтоков междуфазных КЗ автотрансформаторов, при отсутствия питания со стороны среднего напряжения. МЗНП автотрансформаторов устанавливается со стороны высшего и среднего напряжения, при чем одна из них выполняется направленной.

На понижающих трансформаторах схемы защит от сверхтоков междуфазных КЗ могут быть следующими:

1.МТЗ,

2.МТЗ с пуком минимального напряжения,

3.МТЗ с комбинированным пуском минимального напряжения,

4.МТЗОП,

5.МТЗНП.

Как видно из схемы (рис.3.8) плюс оперативного тока подается на контакты токовых реле КА от пускового органа напряжения, который состоит из фильтра напряжения обратной последовательности типа РНФ-1 (KV1 и ФНОП) и реле минимального напряжения KV2. Напряжение на реле KV2 подается через контакты KV1, включенного через ФНОП. При всех видах 2-х фазных КЗ появляется напряжение обратной последовательности и KV1 срабатывает и снимает напряжение с KV2, которое в свою очередь подает плюс на контакты токовых реле КА. При 3-х фазном КЗ напряжение обратной последовательности отсутствует, но работает реле KV2, включенное на минимальное напряжение.

Рассмотренная схема обеспечивает большую чувствительность.

22

23

1В

КА1

КА2

2В

1В

КА1

ВН Y НН СН Y КА2

2В

КА1 КТ1

КТ1

отключение 1В КА2 КТ2

КТ2 КL1

KL1.1

отключение 1В

KL1.2

отключение 2В

+ КА1	КТ1			-

КТ1 отключение 1В

КА2 КТ2

КТ2 отключение 2В

КА3 КТ3

	3В
	КТ3.2 КL1
КА3	КТ3.1
	отключение 1В
	KL1.1
	отключение 1В
	KL1.2
	отключение 2В
	KL1.3
	отключение 3В

Рис. 3.8. Схема токовых защит трансформатора

3.6.ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ В РАСПРЕЕДЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ БЕЗ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА СТОРОНЕ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

23

24

В эксплуатации применяются упрощенные подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения трансформаторов и автотрансформаторов. Подобные схемы применяются в электроустановках напряжением до

	500кВ, позволяют уменьшить стоимость подстанции и ее эксплуатационные
	расходы. Вместе с тем из-за отсутствия выключателей на стороне высшего
	напряжения трансформаторов необходимо предусматривать дополнительные
	мероприятия, обеспечивающие отключение линии с питающего конца в слу-
	чае повреждения трансформатора.
	Для отключения поврежденного трансформатора, не имеющего вы-
	ключателя на стороне высшего напряжения, применяются следующие спосо-
	бы:
-	использование защит питающих линий для фиксации и отключения
	повреждений в трансформаторе;
-	передача отключающего импульса от защит трансформатора на
	отключение линейных выключателей;
-	установка специальных аппаратов – короткозамыкателей, которые
	при срабатывании защит трансформатора включают и устраивают к.з. на вы-
	водах высшего напряжения трансформатора. При возникновении этого к.з.
	срабатывают защиты, установленные на питающем конце защищаемой ли-
	нии, и подействуют на отключение выключателей.

Использование защит линии

Использование защит линии – это наиболее простой и экономичный способ, при условии, что защиты линии могут быть выполнены достаточно чувствительными, чтобы обеспечить отключение повреждений в обмотках трансформатора и на его выводах низшего напряжения. На самом трансформаторе защиты со стороны высшего напряжения можно не устанавливать.

Л Т

Например, в приведенной схеме для защиты трансформатора может быть использована 2-х ступенчатая МТЗ, установленная на питающем конце линии. Отсечка, ток срабатывания которой отстраивается от тока, проходящего по линии при 3-х фазном КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора обеспечивают защиту на выводах высшего напряжения и в части обмотки трансформатора. Короткие замыкания в трансформаторе и на стороне низшего напряжения будут отключаться второй ступенью МТЗ. Ток срабатывания этой ступени защиты должен быть отстроен от номинального тока нагрузки и согласован по чувствительности с защитой, установленной на стороне низшего напряжения трансформатора.

24

25

Газовая защита трансформатора в этом случае выполняется с действием на сигнал, так как при этом не предусматривается установки защит на стороне высшего напряжения трансформатора можно устанавливать ТТ, что представляет дополнительную экономию.

На трансформаторах, не имеющих выключателей со стороны высшего напряжения, допускается не устанавливать защиты от внутренних повреждений, действующих на отключение, если быстродействующая защита линий работает при к.з. на выводах высшего напряжения трансформатора с коэффициентом чувствительности 1,5-2. Резервная защита должна действовать при к.з. на выводах низшего напряжения трансформатора с коэффициентом чувствительности не менее 1,5.

Для предотвращения повреждения обмоток трансформатора токами при внешних к.з. выдержка времени резервной защиты линии должна быть не больше величины, определяемой по формуле:

t =	900
	k 2

где к – кратность установившегося тока к.з. на стороне низшего напряжения трансформатора к его номинальному току.

Рассматриваемый способ выполнения защиты, основным достоинством которого является простота, может применяться главным образом на линиях небольшой длины с малыми токами нагрузки. Недостатком этого способа является замедление отключения линии при повреждении трансформатора с малым током к.з.

При наличии на питающем конце АПВ, допускается его действие при отключении линии любой защитой, в связи с чем возможна повторная подача напряжения.

Передача отключающего импульса

Второй способ – передача отключающего импульса применяется, когда защиты, установленные на питающем конце линии, не обеспечивают необходимой чувствительности при к.з. в трансформаторе. В этом случае на трансформаторе устанавливаются защиты согласно ПУЭ ( газовая, дифференциальная защиты или токовая отсечка и МТЗ).

+	+
	+
РП	-

РЗ

При повреждении трансформатора, его защиты срабатывают и передают отключающий импульс на отключение выключателя установленного на питающей стороне линии. Для передачи отключающего импульса между

25

26

подстанциями прокладываются специальные провода, в качестве которых могут использоваться контрольные и телефонные кабели.

На длинных линиях электропередачи напряжением до 500кВ передача отключающего импульса осуществляется с помощью специального устройства телеотключения. При срабатывании защит трансформатора они запускают высокочастотный передатчик, установленный на подстанции, где находится защищаемый трансформатор. Реле, включенное в цепи приемника, установленного на подстанции, где находится выключатель, срабатывает, когда принимает отключающий импульс, и отключает выключатель.

Достоинством рассмотренного способа является быстрота действия. к недостаткам следует отнести возможность отказа в отключении при нарушении соединительных проводов или в.ч.канала.

Установка короткозамыкателя

В тех случаях, когда защиты, установленные на питающих концах линии, не обеспечивают необходимой чувствительности при повреждениях за трансформатором, а передача отключающего импульса нецелесообразна по причинам ненадежности, сложности и дороговизны, отключение повреждения обеспечивается с помощью специального аппарата – короткозамыкателя.

	ОД		ОД
	КЗ	КЗ	+
			+
	Т1
			Т2

РЗ

Всетях напряжением 110кВ и выше КЗ ставится в одной фазе. В сетях, работающих с изолированной нейтралью применяются 2-х фазные и 3-х фазные КЗ. Время включения КЗ 0,4-0,5сек.

Всхеме электрических соединений приведенной на рисунке от одной линии питаются два трансформатора, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения. Если не осуществить дополнительные мероприятия, то после включения КЗ, установленного на поврежденном трансформаторе, и отключении линии будет разомкнут транзит и потеряет питание второй трансформатор. Для предотвращения этого в рассмотренной схеме на каждом трансформаторе установлены специальные аппараты – отделители. Время отключения ОД 0,5-1сек.

26

27

Взаимодействие КЗ и ОД, обеспечивающие селективное отключение поврежденного трансформатора, осуществляется с помощью специальных схем автоматики, рассмотренных ниже.

Требования, которым должны удовлетворять устройства РЗА, установленные на ответвлениях и на питающих подстанциях необходимые, чтобы обеспечить правильную ликвидацию повреждений трансформаторов, подключенных к ЛЭП без выключателей на стороне высшего напряжения:

а) Защита трансформатора, действующая на включение КЗ должна быть чувствительней защит, установленных на питающем конце линии.

б) Суммарное время действия защиты и отключения выключателя питающей подстанции должно превышать время срабатывания защиты трансформатора и механизма привода КЗ. Выполнение этого требования необходимо для того, чтобы обеспечить включение КЗ и отключение ОД в бестоковую паузу при повреждении на стороне высшего напряжения в зоне быстродействующей защиты ЛЭП. Поскольку время действия привода и включение КЗ сравнительно велико и, как правило, превышает время отключения выключателя питающей подстанции при срабатывании быстродействующих защит линии, предусматриваются специальные мероприятия, обеспечивающие надежное включение КЗ в этом случае.

в) Время отключения ОД должно быть меньше времени действия АПВ на питающей подстанции.

Достоинством рассмотренного способа отключения поврежденного трансформатора с помощью КЗ и ОД является его универсальность, так как он может применяться на линиях любой длины и не требует специальных каналов связи.

Основным недостатком применения КЗ – это замедление отключения поврежденного трансформатора на 0,4-0,5сек. (время включения КЗ).

В некоторых случаях применение КЗ может оказаться недопустимым по причинам значительного понижения напряжения и нарушения работы потребителей при искусственном к.з. на выводах высокого напряжения трансформатора. Нецелесообразно также подключать трансформатор с КЗ вблизи мощных узловых подстанций ( на расстоянии не менее 10-15км), если учитывать особо тяжелые условия работы выключателя при и близких к.з.

3.7.РАЗНОВИДНОСТИ ИСПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТ

Защита трансформаторов выполняется с помощью комплексов релейной защиты, выполненных на базе электромеханических устройств и с применением микроэлектроники (статические реле защиты). Последнее десятилетие начали активно применяться комплексы микропроцессорных защит трансформаторов, как правило, производства крупных зарубежных фирм (ABB, Siemens).

27