3.1. Защита трансформатора.

Для трансформаторов напряжением 35/6 кВ предусматриваются устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий в обмотках и на их выводах, витковых замыканий в обмотках, от внешних КЗ , перегрузки и понижения уровня масла. Это достигается установкой МТЗ, ТО, газовой и дифференциальной защит.

Токовая отсечка является наиболее простой из всех быстродействующих защит от повреждений трансформаторе. Вместе с МТЗ она входит в состав двухступенчатой защиты. Схема построения такой защиты приведена на рис.3.3. Она работает аналогично схеме двухступенчатой токовой защиты линии.

Рис. 3.1. Схема двухступенчатой токовой защиты трансформатора.

Токовая отсечка.

Ток срабатывания ТО выбирается по двум условиям:

а) отстройки от сквозных токов КЗ, например в точке К-1

(3.4.)

б) отстройки от бросков тока намагничивания при включении трансформатора

(3.5.)

–сквозной ток КЗ;

–коэффициент отстройки, для защит с реле типа РТ-40 =1,2;

–номинальный ток трансформатора.

Сквозной ток КЗ (по рис. 2.7. ток при КЗ в точке К-1 на стороне высокого напряжения) равен половине тока двухфазного КЗ в точке К-3 от системы (рис. 2.3.), деленной на коэффициент трансформации трансформатора.

Тогда:

а)

б)

Принимаем = 0,416 кА.

Коэффициент чувствительности:

(3.6.)

–минимально возможный ток КЗ на стороне высшего напряжения (на рис. 2.7. ток КЗ в точке К-1). Он равен половине тока двухфазного КЗ в точке К-1 (рис. 2.3.):

Чувствительность ТО соответствует норме. Схема дифференциальной защиты трансформатора приведена на рис. 3.4.

МТЗ.

В схеме МТЗ используются реле тока РТ-40, реле времени серии ЭВ промежуточное реле РП-23.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от наибольшего рабочего тока

(3.7.)

где – коэффициент надежности, примем=1,1;

–коэффициент возврата реле, для реле типа РТ-40 =0,85;

–максимальный рабочий ток трансформатора,

(см. п. 2.2.).

Ток срабатывания реле:

(3.8.)

–коэффициент схемы, для нашей схемы соединения обмоток транс-форматоров тока =;

–коэффициент трансформации трансформаторов тока, =500/5=100.

Отсюда:

Коэффициент чувствительности для МТЗ:

Рис. 3.2. Схема дифференциальной защиты трансформатора.

В схеме дифференциальной защиты используются реле тока РТ – 40, промежуточное реле РП – 351.

Порядок расчета дифференциальной защиты следующий.

Ток срабатывания дифференциальной защиты рассчитывают по двум условиям:

а) отстройки от броска тока намагничивания при включении силового трансформатора

(3.9)

где К_н - коэффициент надежности, зависит от типа реле для реле РТ-40 К_н=3;

I_н - номинальный ток силового трансформатора.

б) отстройки от тока небаланса при внешних КЗ

(3.10)

где I_{нб.расч}– ток небаланса, протекающий в защите при сквозном КЗ, приведенный к главным цепям.

Расчетное значение тока небаланса можно определить по формуле (3.11)

(3.11)

где К_одн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, при защите силовых трансформаторов К_одн= 1;

К_а– коэффициент, учитывающий влияния периодических составляющих: для реле РТ-40 К_а= 2;

ε – относительная погрешность трансформаторов тока, в расчетах принимается ε= 0.1;

ΔU_р– относительная погрешность обусловленная РПН принимается равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения, ΔU_р=0.1.

Ток срабатывания защиты выбирается по наибольшему из двух полученных значений.

Ток срабатывания реле:

; (3.12)

Для дифференциальной защиты, выполненной с использованием реле РТ-40 полученный ток срабатывания реле является током уставки.

Для защит с дифференциальным реле определяют число витков основной стороны дифференциальной защиты:

; (3.13)

где F_cp– намагничивающая сила срабатывания реле, F_cp=100 ампер – витков.

Чувствительность дифференциальной защиты определяется при КЗ в пределах защищаемой зоны, когда токи КЗ имеют минимально возможные значения. Коэффициент чувствительности

(3.14)

где I_к– ток реле при КЗ в зоне защиты;

I_cp.р– ток срабатывания реле.

Газовая защита трансформатора.

Все трансформаторы мощностью 6300 кВА и более [5] имеют газовую защиту, которая реагирует на все виды его внутренних повреждений, а также действует при утечке масла из бака. Схема газовой защиты приведена на рис.3.5. В качестве газового реле используем реле РГЧ – 65.

Рис. 3.3. Схема газовой защиты трансформатора.

Схема работает следующим образом: при незначительных повреждениях объем выделяющихся газов и скорость их выделения не велики, слабое газообразование сопровождается накоплением газов под крышкой реле и вытеснением оттуда масла. В результате этого верхний поплавок замыкает свой контакт KSG1 в цепи сигнала. При коротком замыкании, когда возникает турбулентное движение масла, или при утечке масла замыкаются контакты нижнего поплавка KSG2 и защита без выдержки времени отключает выключатели.

Защита от перегрузки.

Выполняется с помощью реле тока, включенного в одну фазу, и реле времени, действует на сигнал. Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока трансформатора:

; (3.15)

где коэффициент надежности К_н= 1.05, К_в= 0.85.

Ток срабатывания реле

(3.16)