5. Защита от повреждения вводов напряжением 500 кВ и выше блочных трансформаторов.

Мощные генераторы, как правило, работают в блоках с трансформаторами, имеющими на стороне ВН бумажно-масляные вводы напряжением 500 и 750 кВ. При повреждении изоляции бумажно-масляного ввода возникает пожар трансформатора, причиняющий больше разрушения. Ремонт или замена мощного силового трансформатора обходится очень дорого и требует длительного времени. Поэтому на трансформаторах ВН 500 кВ и выше для предотвращения тяжёлых аварий применяют специальную защиту, реагирующую на ухудшение изоляции вводов и позволяющую обнаружить повреждение изоляции ввода в начальной стадии.

Бумажно-масляный ввод состоит из концентрических слоёв пропитанной маслом бумажной изоляции, охватывающей токоведущий стержень. Внутри изоляции ввода через определённое количество слоёв бумаги закладываются листы алюминиевой фольги (для равномерного распределения напряженности электрического поля). Таким образом, между соседними листами фольги с изоляцией между ними образуется конденсатор, а ввод в целом представляет собой систему последовательно включённых ёмкостей между токоведущим стержнем и землёй. Ёмкостный ток ввода, возникающий под действием приложенного к нему фазному напряжению равен:

где:
Iс	-	ёмкостный ток ввода;
UФ	-	фазное напряжение;
			-	ёмкостное сопротивление изоляции ввода;
СВ	-	результирующая ёмкость изоляции ввода.

При повреждении изоляции ввода часть ёмкостей ввода шунтируется и ёмкостный ток возрастает. Таким образом, по изменению ёмкостного тока можно определять состояние изоляции ввода.

Для защиты от повреждения вводов напряжением 500 кВ и выше применяется устройство контроля изоляции вводов трансформаторов типа КИВ-500Р.

Принцип действия КИВ-500Р основан на измерении абсолютного значения геометрической суммы ёмкостных токов вводов трёх фаз трансформатора: İ_с(А)+ İ_с(В)+ İ_с(С) на рис. 9-7.

Наружные обкладки вводов 3-х фаз соединяются в звезду, а общая точка звезды присоединяется к земле через согласующий трансформатор Т1, во вторичную цепь которого включаются последовательно три органа защиты: чувствительное реле Р1, действующее на сигнал; грубое реле Р2, действующее на отключение и миллиамперметр с кнопкой для измерения суммарного ёмкостного тока вводов.

Рис. 9-7. Схема защиты вводов КИВ-500Р.

В нормальном режиме ёмкостные токи всех фаз равны по величине и сдвинуты по фазе на 120⁰, поэтому ток в реле Р1 и Р2 равен нулю и защита не работает. В действительности ёмкости фаз вводов неодинаковы, а также отличаются по величине фазные напряжения, поэтому сумма ёмкостных токов вводов трёх фаз отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток небаланса. Для уменьшения тока небаланса в первичной обмотке согласующего трансформатора Т1 предусмотрены ответвления, а реле Р1 и Р2 включают через фильтры Ф, пропускающую только первую гармонику с частотой 50 Гц.

При несимметричных к.з. во внешней сети фазные напряжения изменяются по величине и фазе и следовательно симметрия и равенство ёмкостных токов вводов нарушается и в реле также появляется ток небаланса.

Для исключения ложной работы защиты ток срабатывания защиты необходимо отстраивать от токов небаланса нормального режима и режима внешних несимметричных к.з.:

I_с.з.>I_нб.

При повреждении изоляции одного из вводов симметрия ёмкостных токов нарушается и защита срабатывает.

С помощью миллиамперметра дежурный персонал имеет возможность осуществлять периодический контроль за током небаланса КИВ‑500Р. Увеличение тока указывает на появление начальной стадии повреждения изоляции ввода или на неисправность токовых цепей защиты, что может привести к её ложному срабатыванию.

Сигнальный орган КИВ-500 действует на сигнал и настраивается на ток срабатывания в первичной обмотке согласующего трансформатора разном 5‑7% номинального ёмкостного тока ввода.

Повреждение изоляции ввода, как правило, развивается относительно медленно при увеличении ёмкостного тока до 125130% его номинального значения. Дальнейшее увеличение тока может происходить лавинообразно и быстро привести к разрушению ввода, поэтому отключающий орган КИВ‑500Р, действующий на отключение трансформатора от сети, настраивается на ток срабатывания равный 20-25% номинального тока ввода, тем самым, предотвращая электрический пробой и разрушение ввода.

Основным в устройстве КИВ-500Р является сигнальный орган, так как его срабатывание свидетельствует о начавшемся процессе повреждения изоляции ввода ВН трансформатора и необходимости быстрого отключения трансформатора от сети.

Выводы:

1. Мощные трансформаторы, имеющие на стороне ВН бумажно-масляные вводы напряжением 500 кВ и более, оснащаются специальной защитой, реагирующей на изменение изоляции вводов и позволяющую выявить начальную стадию повреждения изоляции и не допустить возникновения разрушения ввода.

2. Для защиты от повреждения вводов ВН силовых трансформаторов напряжением 500 кВ и выше применяется устройство контроля изоляции вводов типа КИВ‑500Р, состоящее из: сигнального органа (с уставкой 5-7% номинального ёмкостного тока ввода); отключающего органа (с уставкой 25-30% номинального ёмкостного тока ввода) и измерительного органа с помощью которого осуществляется периодический контроль за изменением суммарного ёмкостного тока всех трёх вводов силового трансформатора.

3. Основным элементом КИВ-500Р является сигнальный орган так как его срабатывание указывает о начавшемся процессе повреждения изоляции ввода ВН трансформатора и о необходимости быстрого отключения трансформатора от сети.