Токовые защиты обратной и нулевой последовательности трансформаторов. Принцип действия и область применения.
Ответ: Принцип действия и областьприменения. Специальная токовая защита нулевой последовательности от однофазных КЗ на землю устанавливается на понижающих трансформаторах с соединением обмотки НН в звезду с выведенной нейтралью, которая глухозаземлена (в отличие от нейтралей, которые могут заземляться через индуктивное или активное сопротивление). Измерительным органом защиты нулевой последовательности является одно максимальное реле тока Т0, включенное через трансформатор тока и в заземленную нейтраль (рис. 34, а). В нормальном режиме работы трансформатора со строго симметричной нагрузкой всех трех фаз и при отсутствии в сети НН токов высших гармоник ток в нейтрали трансформатора теоретически равен нулю. Практически ток в нейтрали, называемый током небаланса, не равен нулю и иногда может достигать больших значений, что ведет к перегреву трансформатора и уменьшает срок его службы. Поэтому ГОСТ 11677—85 (а также предыдущие его издания) ограничивает допустимое значение тока небаланса в нулевом проводе: не более 0,25 номинального (фазного) для трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y и не более 0,75 — для трансформаторов ∆/У-. От этого допустимого тока небаланса защита нулевой последовательности, как правило, должна быть отстроена.
Рис. 34. Схемы включения максимальных реле тока Т0 специальной токовой защиты нулевом последовательности от однофазных КЗ па землю трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Y.
При однофазном КЗ на землю на шинах или в сети НН через заземленную нейтраль проходит ток Ik (рис. 4, 5 и 34, а), вызывающий срабатывание защиты нулевой последовательности. Как уже указывалось, ток однофазного КЗ на землю в сети с глухозаземленной нейтралью называют утроенным током нулевой последовательности (Ik)= 3Iном, поэтому и защита от КЗ на землю называется зашито;"! нулевой последовательности. Она относится к группе так называемых фильтровых защит, реагирующих на симметричные составляющие обратной или нулевой последовательности токов (напряжений) КЗ. По сравнению с токовыми защитами, реагирующими на наличие фазных токов (например, максимальной токовой защитой), фильтровые токовые защиты всегда имеют более высокую чувствительность к несимметричным КЗ, поскольку их не нужно отстраивать от сверхтоков при самозапусках и перегрузках, которые являются симметричными режимами и не сопровождаются появлением токов обратной и нулевой последовательности. Недостатком фильтровых защит является их бездействие при трехфазных симметричных КЗ.
Выполнение специальной токовой защиты нулевой последовательности требует относительно больших затрат, особенно при необходимости прокладки длинного контрольного кабеля от основного щита НН до КРУ-Ю кВ для передачи импульса на отключение выключателя 10 кВ трансформатора. Поэтому раньше имелись некоторые допущения, позволявшие не выполнять эту защиту. Однако на практике защиту нулевой последовательности всегда стремились устанавливать, главным образом, для целей дальнего резервирования однофазных КЗ в сети 0,4 кВ. При этом следует помнить, что для дальнего резервирования эта защита должна быть не только чувствительной по току, но и быстродействующей, поскольку весьма часто однофазные КЗ на элементах 0,4 кВ быстро переходят в трехфазные, при которых защита нулевой последовательности не работает.
Схемы защиты нулевой последовательности. Измерительный сигнал специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных КЗ выполняется электромагнитным максимальным реле тока РТ-40. Применение индукционного реле РТ-80 не рекомендуется, поскольку при малых кратностях тока это реле срабатывает со значительным замедлением (рис. 21). Реле тока TQвключается либо по схеме рис. 34, а, либо 34,6, где реле '4 включены в нулевой провод схемы соединения трех трансформаторов тока в полную звезду. Нулевой провод полной звезды является фильтром токов нулевой последовательности, так как в нормальном симметричном режиме нагрузки геометрическая сумма одинаковых по значению токов трех фаз равна нулю и в нулевом проводе проходит лишь ток небаланса, а при однофазном КЗ на землю — полный ток однофазного КЗ: I2к. Выбор схемы включения реле То зависит от первичной схемы.Выдержка времени защиты осуществляется с помощью реле времени, которое срабатывает и начинает отсчитывать время после замыкания замыкающего контакта реле Т0.
Расчет параметров срабатывания: уставок по току и по времени. Ток срабатывания защиты выбирается по следующим условиям, обеспечивающим:
несрабатывание (отстройку) оттоков, которые могут проходить но заземленной нейтрали обмотки НН трансформатора при несимметрии нагрузки в нормальном режиме (допустимые значения токов небаланса указаны выше);
согласование по току и по времени с защитами элементов, отходящих от сборки НН (на рис. 34, а показаны автоматический выключатель АВ со встроенной защитой и плавкий предохранитель Пр);
необходимые [1] значения коэффициента чувствительности при однофазном КЗ в основной зоне действия (на сборке НН) и в зоне резервирования (на элементах сети НН при отказе их собственной защиты).
Согласование чувствительности рассматриваемой защиты трансформатора и защит элементов, отходящих от сборки на стороне НН (рис. 34, а), по «Правилам» [1] не считается обязательным. Это объясняется тем, что выполнение условия согласования с защитными характеристиками автоматов и предохранителей относительно мощных элементов 0,4 кВ приводит к увеличению тока срабатывания защиты нулевой последовательности трансформатора. Однако отсутствие согласования по чувствительности между последующей защитой трансформатора и предыдущими защитами отходящих элементов достаточно часто вызывает неселективное отключение питающего трансформатора при таких КЗ, когда защита предыдущего элемента оказывается недостаточно чувствительной (например, КЗ в обмотке электродвигателя или на удаленной сборке). Наилучшие условия для согласования обеспечиваются в тех случаях, когда на относительно мощных элементах 0,4 кВ устанавливается дополнительная токовая защита нулевой последовательности без выдержки времени, действующая на отключение автоматического выключателя (автомата) данного элемента (защита 1 на рис. 34,6), При токе срабатывания, выбранном только по первому условию, рассматриваемая защита всегда имеет достаточный коэффициент чувствительности при однофазных КЗ на сборке НН и, как правило, в зоне резервирования, если, разумеется, первичная схема сети НН создана с учетом требований дальнего резервирования. Расчеты токов КЗ в сетях 0,4 кВ рассматриваются в работе [7].
Время срабатывания защиты нулевой последовательности выбирается минимальным.Если на элементах сети 0,4 кВ имеется дополнительная защита нулевой последовательности без выдержки времени (реле 1 на рис, 34,6), то защиты нулевой последовательности на вводах 0,4 кВ трансформатора могут иметь U. з = 0,3-7-0,4 с, а в нейтрали —на ступень селективности выше, т. е. 0,6—0,7 с (соответственно защиты 2 и 3 на рис. 34, б). Рекомендуется применять наиболее точные — электронные реле времени.
Зашита от внешних несимметричных КЗ - токовая защита обратной последовательности. Защита предназначена для резервирования отключения внешних несимметричных КЗ и для резервирования основных защит AT. Защита устанавливается на стороне ВН и выполняется направленной в сторону сети ВН и ненаправленной в сторону сети СН. Такое выполнение предполагает наличие меньших, чем в сети СН, выдержек времени у защит линий в сети ВН. Защита присоединяется к ТТ, встроенным во вводы ВН, и к ТН на этой же стороне. Направленная защита выполняется фильтр-реле тока и направления мощности типа РМОП-2, а ненаправленная - фильтр-реле тока типа РТФ-1М. Защита выполняется с тремя выдержками времени и действует аналогично токовой защите нулевой последовательности. В этих условиях - более чувствительной оказываетсятоковая защита обратной последовательности с блокировкой от тока или напряжения нулевой последовательности. Для защиты таких генераторов от сверхтоков применяетсятоковая защита обратной последовательности, которая реагирует на токи, появляющиеся при несимметричных коротких замыканиях и на несимметричные режимы нагрузки.
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 589;