Дифференциальная защита

Дифференциальная защита является основной защитой мощных силовых трансформаторов от внутренних повреждений. Она работает при коротких замыканиях внутри зоны, ограниченной двумя комплектами трансформаторов тока, и не имеет выдержки времени. Защита может выполняться как дифференциальная отсечка или как дифференциальная защита. В последнем случае она выполняется с быстронасыщающимися трансформаторами ТLА или с реле с торможением. Защита с быстронасыщающимися трансформаторами получила наибольшее распространение из-за повышенной чувствительности при достаточном быстродействии.

Схема дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора с соединением обмоток Yo/Δ показана на Рис. 6.17.

Рис. 6.17. Схема дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора:

а - принципиальная; б - развернутая

Дифференциальная защита трансформаторов имеет некоторые особенности по сравнению с дифференциальной защитой генераторов. Это обусловлено рядом причин: токи на сторонах высшего и низшего напряжений трансформатора различны как по значению, так и по фазе (сдвиг фазы зависит от схемы и группы соединения трансформатора);

включения и отключения трансформатора сопровождаются значительными бросками намагничивающего тока с большой, медленно затухающей апериодической составляющей; комплекты трансформаторов тока находятся на значительном удалении друг от друга и от места установки защиты (от панели релейной защиты).

Обычно обмотки силовых трансформаторов соединены по схеме Yo/Δ. При этом компенсация углового сдвига между вторичными токами трансформаторов тока, установленных с разных сторон силового трансформатора, обеспечивается соответствующей схемой соединения вторичных обмоток трансформаторов тока: у трансформаторов тока, расположенных со стороны звезды силового трансформатора, вторичные обмотки соединяют в треугольник, а со стороны треугольника – в звезду. Соединение в треугольник одного комплекта трансформаторов тока (Рис. 6.17) позволяет, кроме того, исключить возможность ложной работы защиты при внешних коротких замыканиях на землю. Схема соединений трансформаторов тока в треугольник должна в точности соответствовать схеме соединения в треугольник обмоток низшего напряжения силового трансформатора, а схема соединения трансформаторов тока в звезду должна быть такой же, как и обмотки высшего напряжения трансформатора.

Многие силовые трансформаторы имеют ответвления для регулирования коэффициента трансформации в отключенном положении в пределах ± 5 или ± 2Х2,5 %. У трансформаторов со специальными устройствами РПН (регулирование под нагрузкой) возможно изменение коэффициента трансформации в пределах Δn_т= ± 9 ¸ 16 %. Естественно, что защита не должна работать не только при внешних КЗ, но и при регулировании коэффициента трансформации силового трансформатора, поэтому ток срабатывания защиты отстраивают от максимального тока небаланса при внешних КЗ с учетом возможности изменения коэффициента трансформации силового трансформатора:

I_с,з > I_нб,т,т+I_нб,рег = k_одн×ε×I_kmax⁽³⁾ + Δn_т×Ikmax⁽³⁾ = (0.1k_одн+Δn_т)I⁽³⁾_kmax,

где I_kmax⁽³⁾- максимальное значение тока внешнего трехфазного КЗ;

I_нб,т,т -ток небаланса от трансформаторов тока; I_нб,рег -ток небаланса из-за регулирования коэффициента трансформации силового трансформатора; k_одн- коэффициент однотипности трансформаторов тока.

В целях уменьшения тока небаланса I_нб,т,т коэффициенты трансформации трансформаторов тока K_I,I и К_I,II подбирают так, чтобы обеспечить по возможности равные токи в плечах дифференциальной зашиты:

;

.

Трансформаторы тока выбирают по кривым предельной кратности; при этом учитывают, что трансформаторы тока, у которых вторичные обмотки соединены в треугольник, оказываются более нагруженными.

Токовая отсечка

На трансформаторах небольшой мощности эффективно используется наиболее простая быстродействующая защита - токовая отсечка. Защита подключается к трансформаторам тока, установленным с питающей стороны силового трансформатора. Ток срабатывания такой защиты

I_с,з = k_отсI_к,вшmax,

где k_отс = 1,25 для реле типа РТ-40 и k_отс = l,5 для реле типа РТ-80;

I_к,вшmax -максимальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ за трансформатором.

Токовая отсечка должна быть также отстроена от броска намагничивающего тока трансформатора. Зона действия отсечки охватывает ошиновку, вводы трансформатора и часть обмотки с питающей стороны.