4. Защиты трансформаторов.

Продольная дифференциальная защита трансформаторов (автотрансформаторов) (назначение, принцип действия, особенности выполнения).

Продольная дифференциальная защита является основной быстродействующей защитой мощных трансформаторов и автотрансформаторов от внутренних повреждений (от междуфазных к.з., замыканий на землю и от витковых замыканий).

Для выполнения диф.защиты трансформатора устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток. Вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается реле защиты. Аналогично выполняется диф. защита автотрансформатора.

Принцип действия

Рис.8‐1. Принцип действия диф. защиты трансформатора

а) токораспределение при сквозном к.з.

Принцип действия дифференциальной защиты трансформаторов, так же как и диф. защиты линий и генераторов, основан на сравнении величины и направления (фазы) токов по концам защищаемого элемента (трансформатора).

При рассмотрении принципа действия диф. защиты условно принимается: коэффициент трансформации силового трансформатора равен единице, соединение обмоток одинаковое и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон. Если схема токовых цепей диф. защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют совпадающие характеристики, то при прохождении через защищаемый трансформатор сквозного тока внешнего к.з. или тока нагрузки ток в реле диф. защиты трансформатора будет отсутствовать:

I_p=I₁-I₂=0 т.к. I₁=I₂

Практически из-за несовпадения характеристик трансформаторов тока вторичные токи не равны I₁≠I₂ и в реле протекает ток небаланса:

I_p=I₁-I₂=Iнб

Для того чтобы защита не действовала от тока небаланса, её ток срабатывания выбирается по условию: Iс.з.>Iнб.

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока (в зоне действия диф.защиты) направление тока I₂ изменится на противоположное и ток в реле станет равным:

I_p=I₁+I₂>Iс.з.

Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора от источников питания.

Особенности выполнения диф. защит трансформаторов

При выполнении диф.защит трансформаторов и автотрансформаторов необходимо учитывать следующее:

1. Первичные токи обмоток трансформатора не равны по величине. Соотношение токов определяется коэффициентом трансформации силового трансформатора: N = I_II/ I_I , поэтому ток I_II на стороне НН трансформатора в режимах нагрузки и внешнего к.з. всегда больше тока I_I на стороне ВН: I_II>I_I.

2. В трансформаторах с соединением обмоток «звезда-треугольник» (Υ/Δ) и «треугольник-звезда» (Δ/Υ) первичные токи обмоток трансформатора различаются не только по величине, но и по фазе. В трансформаторах с соединением обмоток «звезда-звезда» токи или совпадают по фазе, или сдвинуты на 180⁰.

Таким образом, чтобы поступающие в реле диф. защиты трансформатора токи были равны, необходимо применять специальные меры по выравниванию вторичных токов трансформаторов тока как по величине так и по фазе. Выравнивание величин вторичных токов в плечах диф.защиты выполняется подбором соответствующих коэффициентов трансформаторов тока диф. защиты или применением специальных трансформаторов (автотрансформаторов) компенсирующих различие во вторичных токах трансформаторов тока.

Газовая защита

Защита трансформаторов (автотрансформаторов) от внешних междуфазных КЗ.

Защита трансформаторов (автотрансформаторов) от внешних замыканий на землю.

Защиты трансформаторов и автотрансформаторов от сверхтоков внешних междуфазных и однофазных к.з. являются резервными защитами, предназначенными для отключения от источников питания как в случаях повреждения самих трансформаторов (АТ) и отказах их основных защит, так и при повреждениях на смежных присоединениях и отказах их защит или выключателей.

В качестве защит трансформаторов (автотрансформаторов) от сверхтоков при междуфазных к.з. в зависимости от мощности трансформаторов и их назначения могут

применяться:

− максимальная токовая защита;

− токовая защита обратной последовательности.

Для защиты от внешних 1 фазных к.з.:

− максимальная токовая защита нулевой последовательности.

Возможно применение в качестве защиты от междуфазных к.з. дистанционной

защиты реагирующей на Z=f(ϕP).

Защиты от сверхтоков при междуфазных к.з. устанавливаются со стороны источника питания, а при нескольких источниках питания – со стороны более мощных (главных) источников.

Защиты от сверхтоков при однофазных к.з. устанавливаются со стороны обмоток, соединенных в схему звезды с заземлённой нулевой точкой.