Защита трансформаторов и автотрансформаторов. Защита трансформаторов от сверхтоков при внешних КЗ

Тема 9. Защита трансформаторов и автотрансформаторов

Лекция 15. Защита трансформаторов от сверхтоков при внешних КЗ

Содержание лекции

1. МТЗ двухобмоточных понижающих трансформаторов.

2.Выбор уставок МТЗ трансформатора

3.Максимальная токовая защита  с пуском по напряжению.

4.Расчет МТЗ на элементах схемы двухтрансформаторной подстанции.

5.Расстановка защит на трехобмоточных трансформаторах

6. Токовая отсечка трансформатора

7. Защита от перегрузки трансформатора

8. Токовая защита нулевой последовательности от однофазных КЗ на стороне 0,4 кВ. 

15.1. МТЗ двухобмоточных понижающих трансформаторов. Схемы МТЗ трансформатора с односторонним питанием приведены на рис. 15.1. Чтобы включить в зону действия защиты сам трансформатор, РЗ устанавливается со стороны источника питания и должна действовать на отключение выключателей Q1 и Q2. Токовые реле МТЗ включаются на ТТ, установленные у выключателя Q2

На рис. 15.1, а приведена схема РЗ трансформатора, выполненная с двумя токовыми реле КА1 и КА2, которые, сработав, с выдержкой времени одновременно действуют на отключение выключателей Q1 и Q2. При этом в случае внешних КЗ на стороне низшего напряжения (НН) трансформатора отключение выключателя Q2резервирует действие выключателя Q1. Часто РЗ выполняют с двумя выдержками времени: с первой t₁ - на отключение выключателя Q1 со стороны НН, а со второй - t₂ = t₁ + ∆t на отключение Q2 со стороны ВН. При этом ТТ установлены у выключателя Q2.

В случае не отключения внешнего КЗ на стороне НН МТЗ с выдержкой времени t₁ отключит выключатель Q1, трансформатор при этом останется под напряжением со стороны ВН. В случае же повреждения в трансформаторе и отказе его основных быстродействующих РЗ сработает МТЗ с выдержкой времени отключит выключатель Q2.

На мощных двухобмоточных трансформаторах, питающих ответственную нагрузку, на выключателе со стороны НН, также устанавливают МТЗ со своими ТТ и реле. В этом случае защита на выключателе  Q1 называется МТЗ ввода, а на выключателе Q2 - МТЗ трансформатора.

Токовые реле КА1 и КА2 в схеме МТЗ трансформаторов с ВН 110-220 кВ подключены к ТТ, соединенным в треугольник (рис. 15.1, а). Такое выполнение токовых цепей МТЗ предотвращает возможное неселективное ее действие при КЗ на землю в сети 110-220 кВ (в случае, когда нейтраль трансформатора заземлена). Защита может действовать при всех видах междуфазных КЗ на сторонах как ВН, так и НН трансформатора со схемой соединения обмоток Y/∆. При этом, однако, по сравнению с МТЗ, содержащей три токовых реле, подключенных к ТТ, соединенным в полную звезду, имеет место снижение чувствительности на 15% при двухфазном КЗ на стороне НН 6(10) кВ. При двухфазном КЗ за трансформатором со схемой Y/∆ток в одной из фаз будет в два раза больше, чем в двух других  фазах на стороне ВН. Такие же токи будут проходить и в реле. Если ТТ на стороне ВН собрать в треугольник, то ток в реле равен по величине току двухфазного КЗ и соотношение между ними будет равно 1/ 0,867. Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y  и не связанных с сетью с заземленной нейтралью МТЗ может выполняться с двумя токовыми реле КА1 и КА2, ТТ при этом соединяются в неполную звезду (рис.15.1,б).  Подобная схема МТЗ может применяться и на трансформаторах со схемой соединения обмотокY/∆. При этом для повышения чувствительности МТЗ к двухфазным КЗ за трансформатором с такой схемой соединения, устанавливается дополнительное реле в обратном проводе токовых цепей КA3 (показано пунктиром на рис. 15.1, б). Аналогичная схема применяется и на трансформаторах со схемой соединения обмоток треугольник-звезда с заземленной нулевой точкой (обычно питающих сеть 0,4 кВ).

15.2.Выбор уставок МТЗ трансформатора. Если трансформатор имеет две защиты МТЗ ввода НН и МТЗ трансформатора, то вначале выбираются уставки  МТЗ ввода НН.

Ток срабатывания МТЗ  определяется из условия возврата токовых реле при максимальной нагрузке.

                                      (15.1)                                   

где К_н – коэффициент надежности равен 1.1…1,2 для  микропроцессорных защит и 1.2…1,3 – для РТ-40;

К_сзп– коэффициент самозапуска, можно принять равным 1.8…2,5 для городских сетей общего назначения и 2 для сельских сетей. Эти значения коэффициента К_сзп нельзя применять для трансформатора, питающего сосредоточенную двигательную нагрузку. Для такого трансформатора необходимо определить общий пусковой ток и подставить в формулу взамен:

К_сзп Iраб.макс  Iраб.макс  – максимальный рабочий ток трансформатора;

К_в – коэффициент возврата защиты: он составляет