Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов. Дифференциальная защита. Газовая защита трансформатора

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 релейная защита 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, установленного на ГПП.

                   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:

1. Защита от внутренних повреждений для трансформаторов мощностью менее 4 МВ·А – МТЗ и ТО, для трансформаторов большей мощности – дифференциальная защита.

2. Защита от повреждения внутри бака трансформатора или РПН – газовая защита трансформатора и устройства РПН с действием на сигнал и отключение.

3. Защита от внешних КЗ – МТЗ с блокировкой по напряжению или без нее. Она же используется как резервная защита трансформаторов от внутренних повреждений.

4. Защита от однофазных КЗ на сторонах трансформатора с глухозаземленной нейтралью.

5. Защита от перегрузки с действием на сигнал. В ряде случаев на подстанциях без обслуживающего персонала защита от перегрузки выполняется с действием на разгрузку или на отключение.

9.3. Дифференциальная защита

9.3.1. Область применения и принцип действия. Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ) выполняется на принципе сравнения токов на стороне ВН и сторонах СН и НН трансформатора и применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Защита обладает абсолютной селективностью, реагирует на повреждения в обмотках, на выводах и в соединениях с выключателями и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени. Зона действия ДЗТ ограничивается местом установки трансформаторов тока и включает в себя ошиновку СН, НН.

ДЗТ устанавливается в следующих случаях [1]:

− на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВ∙А и выше;

− на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВ∙А и выше;

− на трансформаторах мощностью 1000 кВ∙А и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах высшего напряжения , а максимальная токовая защита на выключателе ВН трансформатора имеет выдержку времени более 0,5 с.

Рассмотрим принцип действия дифференциальной защиты (рис. 9.2).

Если ТТ имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через ТТ тока нагрузки или внешнего КЗ ток в реле отсутствует и ДЗТ на такие режимы не реагирует, т. е. . С учетом этого .

Практически вследствие несовпадения характеристик ТТ вторичные токи не равны  поэтому в реле проходит ток небаланса, т. е.

Для того чтобы дифференциальная защита не подействовала от тока небаланса , ее ток срабатывания должен быть больше этого тока на коэффициент надежности , т. е.

                                                                                     (9.1)

                                            а)                                                       б)

Рис. 9.2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора: а – распределение токов при сквозном КЗ; б – то же при КЗ в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При КЗ в трансформаторе или в другом месте между ТТ, направление токов и  изменится на противоположное (рис. 9.2, б).

Таким образом, при КЗ в зоне действия ДЗТ в реле проходит полный вторичный ток КЗ. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора с обеих сторон. Для выполнения ДЗТ ТТ устанавливаются со стороны всех его обмоток (рис. 9.2 – для двухобмоточного трансформатора). Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему, т. е. на разность токов, и параллельно к ним подключается токовое реле. На трехобмоточных трансформаторах ТТ на сторонах СН и НН включаются