Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов. Защита от перегрузки трансформатора. Токовая защита нулевой последовательности от однофазных коротких замыканий на стороне 0,4 кВ

9. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

9.1. Общие сведения

В процессе эксплуатации в обмотках трансформаторов могут возникать КЗ между фазами, замыкание одной или двух фаз на землю, замыкание между витками одной фазы и замыкания между обмотками разных напряжений. На вводах трансформаторов и автотрансформаторов, в ошиновке и в кабелях могут также возникать КЗ между фазами и на землю. В эксплуатации происходят нарушения нормальных режимов работы трансформаторов, к которым относятся: прохождение через трансформатор сверхтоков при внешних КЗ, перегрузка, выделение из масла горючих газов, понижение уровня масла, повышение температуры активных частей. В зависимости от опасности повреждения для нарушения нормального режима трансформатора РЗ, фиксирующая нарушение, действует на сигнал, разгрузку или отключение трансформатора.

По количеству обмоток трансформаторы делятся на двух- и трехобмоточные. Обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в схему звезды (Υ) или треугольника (∆). В схеме звезды кроме фазных выводов обычно выводится нейтраль. Вывод нейтрали либо заземляется наглухо, либо заземляется через резистор или дугогасящий реактор в сетях с компенсированной нейтралью. Иногда вывод нейтрали остается незаземленным.

Каждая пара обмоток трансформатора образует группу соединений, основные из них: Υ/Υ-0, Υ/∆-11. Кроме схемы соединения в названии группы указывается число, показывающее сдвиг напряжения (или тока) по фазе между вторичной и первичной обмотками. Число, показывающее сдвиг по фазе, условно соответствует положению между часовой и минутной стрелками в определенное время суток: 0 часов или 11 часов.

Трансформаторы присоединяются к сети с помощью выключателей, плавких предохранителей, автоматических отделителей или выключателей нагрузки, предназначенных для отключения трансформатора в бестоковую паузу.

Присоединение трансформаторов к сети через плавкие предохранители используется в схемах упрощенных подстанций напряжением ВН 6–35 кВ. Для защиты трансформаторов применяют предохранители типов ПКТ-10, ПКИ-10, ПСЗ-10, ПСН-35. Ток плавкой вставки зависит от мощности трансформатора и выбирается в пределах 1,5–2 номинального тока трансформатора (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Рекомендуемые значения номинальных токов плавких вставок I_ном.вс предохранителей типа ПКТ для защиты трехфазных силовых трансформаторов 6/0,4 и 10/0,4 кВ

Плавкие предохранители рассчитаны на отключение тока КЗ в трансформаторе, поэтому они проверяются по максимальному отключаемому току КЗ. Номинальный ток отключения для предохранителей 6–10 кВ может быть в пределах 2,5–40 кА. Кроме того, требуется выбрать номинальное напряжение предохранителя. Недопустимо устанавливать предохранитель напряжением 6 кВ на трансформатор 10 кВ и предохранитель 10 кВ на трансформатор напряжением 6 кВ. В первом случае может произойти перекрытие предохранителя по поверхности, а во втором – не погаснуть дуга внутри предохранителя.

При ВН 35 кВ и более наиболее распространенным для трансформаторов мощностью более 1,0 MB ∙ А способом подключения трансформатора отпаечной и тупиковой подстанции к линии является подключение через отделитель (ОД) с установкой короткозамыкателя (КЗ) (рис. 9.1, б, в). Короткозамыкатель устанавливается в двух фазах при напряжении 35 кВ и в одной фазе при напряжении 110 кВ. В данном случае при повреждении в трансформаторе его РЗ дает команду на включение короткозамыкателя, создается искусственное двухфазное или однофазное КЗ, после чего срабатывает РЗ питающей линии на ГПП и отключается выключатель этой линии. Наступает бестоковая пауза, во время которой автоматика выдает команду на отключение ОД, а линия включается вновь от устройства АПВ.

                   а)                                        б)                                                в)

Рис. 9.1. Схемы присоединения понижающего трансформатора к питающей сети с помощью: а – выключателя; б, в – отделителя с короткозамыкателем

Наиболее предпочтительным является присоединение трансформатора через выключатель (рис. 9.1, а). Большинство строящихся или реконструируемых в настоящее время подстанций комплектуются выключателями на стороне ВН. При подключении трансформатора по схеме (рис. 9.1, а) можно полностью реализовать требования к защитам трансформатора.

9.2. Требования к выполнению защит трансформаторов

Согласно [1] для трансформатора требуются следующие защиты: