Что значит трансформатор тока для дифференциальной защиты: Принцип действия диф защиты трансформатора (ДЗТ): токи небаланса, ТТ, коэффициенты

Принцип действия диф защиты трансформатора (ДЗТ): токи небаланса, ТТ, коэффициенты

Принцип действия продольных защит основан на первом законе Кирхгофа.

Условная схема дифференциальной защиты

Если принять за узел защищаемый объект (рис. 1.1) и фиксировать ток на всех ветвях, связывающих защищаемый объект (узел) с внешней сетью, то при повреждении на отходящей ветви сумма токов, входящих и выходящих из узла, будет равна нулю.

Рис. 1.1. Схема дифференциальной защиты с циркулирующими токами

При повреждении защищаемого объекта (КЗ в узле) сумма токов по ветвям будет равна току короткого замыкания.

По схеме на рис. 1.1 в нормальном нагрузочном режиме и при внешнем коротком замыкании (на исходящей ветви, за трансформатором тока в сторону сети) во вспомогательных проводах, соединяющих вторичные обмотки трансформаторов тока, циркулируют токи, равные вторичным токам ТТ.

Поэтому такое выполнение продольной дифференциальной защиты именуется схемой с циркулирующими токами.  Другим вариантом исполнения дифференциального принципа (рис. 1.2) является схема с уравновешенными напряжениями, в которой вторичные обмотки ТТ соединяются между собой последовательно, и в эту же цепь включен реагирующий орган (дифференциальное реле). Считается, что одноименные концы первичной и вторичной обмоток ТТ расположены с одной стороны. Ток в реле будет равен:

(1–1)

где Z – сумма сопротивлений вспомогательных проводов, обмотки реле и обмоток ТТ.

Рис. 1.2. Схема дифференциальной защиты с уравновешенными напряжениями

В нормальном режиме и коротком замыкании вне зоны действия Е1 = Е2 и направлены в противоположные стороны, ток в реле равен нулю.

При повреждении в защищаемой зоне Е1 ≠ Е2, но направлены в одну сторону, ток в реле не равен нулю и, если он превышает ток срабатывания, то защита отключит поврежденный элемент.

В схеме с уравновешенными напряжениями в нормальном режиме и внешних коротких замыканиях токи во вторичных обмотках ТТ отсутствуют, и ТТ работают в режиме холостого хода. Это может привести к недопустимому перегреву ТТ и появлению высоких напряжений во вторичных цепях, поэтому схема с уравновешенными напряжениями со стандартными трансформаторами тока по рис. 1.2 не применяется, обычно устанавливаются специальные промежуточные ТТ. Кроме того, схема требует использования максимально близких по характеристикам ТТ. Таким образом, схема с уравновешенными напряжениями получается более сложной, чем с циркулирующими токами, и поэтому она получила ограниченное применение.

В свою очередь схема с циркулирующими токами может выполняться в двух вариантах: с малым сопротивлением и с большим сопротивлением дифференциальной цепи реле.

Достоинством схемы с малым сопротивлением дифференциального реле является шунтировка измерительных ТТ, что максимально устраняет их влияние друг на друга.

Достоинством схемы с большим сопротивлением дифференциальной цепи является автоматическое загрубление защиты при насыщении какого-либо ТТ при внешнем КЗ, так как в этом случае малое сопротивление ветви намагничивания насыщенного ТТ шунтирует дифференциальную цепь, уменьшая ток (напряжение) небаланса.

Чаще всего схема с большим сопротивлением дифференциальной цепи применяется при выполнении дифференциальных защит шин, где возможно глубокое насыщение ТТ на том присоединении, где произошло внешнее для дифференциальной защиты КЗ и в чувствительных дифференциальных защитах от замыканий на землю. В настоящее время в связи с уменьшением затрат на реализацию сложных алгоритмов при переходе на электронную элементную базу изготовления реле, схема с большим сопротивлением вытесняется защитами с малым сопротивлением дифференциального реле.

При рассмотрении принципа действия дифференциальных защит было принято, что в нагрузочном режиме и в режиме внешнего короткого замыкания ток в дифференциальной цепи равен нулю. Это возможно только в том случае, если вторичные токи ТТ точно равны первичным приведенным токам, т. е.

В действительности в дифференциальной цепи в этих режимах протекает ток, называемый током небаланса.

Определим, из каких составляющих складывается ток небаланса.

Погрешность ТТ в работе диф защиты трансформатора

Эта составляющая тока небаланса характерна для всех дифференциальных защит и вызвана тем, что вторичный ток равен:

(1 – 2)

где I_втор. – вторичный ток ТТ;
I’_перв. – приведенный ко вторичной обмотке первичный ток;
I’_нам. – приведенный ко вторичной обмотке ток намагничивания.
Ток в реле – ток небаланса – равен (для дифференциальной защиты с двумя ветвями):

Iр.=Iнб.=Iвтор.1 – Iвтор.2 = I’перв.1 – I’нам.1 – I’перв.2 + I’нам.2 ,

(1 – 3)

где I_втор.1, I’_перв.1, I’_нам.1 – вторичный, приведенный первичный и приведенный ток намагничивания ТТ первой ветви;
I_втор.2, I’_перв.2, I’_{нам. 2} – то же для второй ветви.
При условии, что первичные токи защищаемого объекта равны первичным токам ТТ при внешнем коротком замыкании:
Ток небаланса будет равен:

(1 – 4)

В общем случае ток небаланса равен геометрической сумме токов намагничивания всех ветвей дифференциальной защиты:

(1 – 5)

Для того чтобы выявить влияние нагрузок ТТ и сопротивления дифференциального реле на ток небаланса, составим схему замещения дифференциальной защиты [3]:

Рис. 1. 3. Схема замещения дифференциальной токовой защиты

На рис. 1. 3. введены следующие обозначения:
Z’_перв1, Z’_нам1, Z_втор1 – приведенные сопротивления первичной обмотки и ветви намагничивания,сопротивление вторичной обмотки ТТ первой ветви;
Z’_перв2, Z’_нам2, Z_втор1 – то же для второй ветви;
I’_перв1, I’_нам1, I_втор1 – приведенные первичный ток, ток намагничивания и вторичный ток ТТ первой ветви;
I’_перв2, I’_нам1, I_втор1 – то же для второй ветви;
I_Р, Z_РО – ток в цепи дифференциального реле и сопротивление дифференциального реле;
r_пр1, r_пр2 – сопротивление соединительных проводов от ТТ до дифференциального реле для первой и второй ветви.

Принимая, что все сопротивления по рис. 1. 3 являются линейными элементами и составив для этой схемы уравнения по законам Кирхгофа, получим для I_нб при внешнем КЗ, когда I’_перв1 = I’ _перв2:

(1 – 6)

где Z₂ = Z_втор2 + r_пр2 ; Z₁ = Z_втор1 + r_пр1;
Z’_нам1 • Z’_нам2 = Z’ ²_нам;
Z’_нам1 + Z’_нам2 = 2Z’_нам.
Анализ формулы (1 – 6) показывает, что для снижения тока небаланса необходимо для менее мощных ТТ (имеющих меньшее сопротивление намагничивания) уменьшать внешнюю нагрузку.

К сожалению, для большинства трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда – треугольник», как раз для менее мощных ТТ, на стороне «звезды» нагрузка должна быть увеличена в три раза за счет соединения ТТ в «треугольник», что приводит к большой погрешности ТТ, к увеличению тока небаланса и соответственно к увеличению тока срабатывания дифференциальной защиты.

В переходных режимах работы токи небаланса могут во много раз превосходить установившиеся значения. Проведенные исследования показали, что переходный ток небаланса может содержать значительную апериодическую составляющую, причем при равенстве сопротивления плеч и идентичности вольт-амперных характеристик ТТ ток небаланса представляет однополярный сигнал.

При неравенстве сопротивления плеч ТТ в токе небаланса появляются отрицательные полуволны [4]. На переходный процесс оказывают значительное влияние постоянные времени первичной и вторичной цепи – с их возрастанием токи небаланса увеличиваются, а сам переходный процесс затягивается.

Для обеспечения правильного функционирования дифференциальной защиты необходимо ток срабатывания защиты отстроить от токов небаланса, вызванных погрешностью ТТ в режиме максимального тока внешнего короткого замыкания.

Ввиду сложности расчетов для реальных ТТ переходных токов небаланса, ток срабатывания дифференциальных защит выбирают по условию отстройки от установившегося тока небаланса, а учет переходного режима производится введением повышающего коэффициента kпер, который определяет степень конструктивной отстройки дифференциального реле от переходного режима (реле с промежуточными насыщающимися ТТ, реле с время-импульсной схемой и т. д.).

Для дифференциальных защит, в которых объединяются ТТ нескольких сторон защищаемого объекта, ток небаланса, вызванный погрешностями ТТ, определяется в режиме, когда ТТ одной стороны работают с допустимой погрешностью, а ТТ других – без погрешности.

В этом случае разность токов сторон будет протекать в дифференциальной цепи и определять ток небаланса.

Максимальная допустимая полная погрешность ТТ для дифференциальных защит в установившемся режиме максимального тока внешнего КЗ не должна превышать 10%.

Если для дифференциальной защиты используются ТТ одинакового типа, с одним коэффициентом трансформации, работающие примерно в одинаковых условиях, то мало вероятно, чтобы погрешность, с одной стороны, была равна допустимой, а с другой – равна нулю. Для учета таких условий работы ТТ (в формуле определения тока небаланса) вводится коэффициент однотипности ТТ, равный 0,5.

Таким образом, составляющая тока небаланса, вызванная погрешностью ТТ, определяется:

(1 – 7)

где k_пер – коэффициент, учитывающий переходный режим;
k_одн – коэффициент однотипности ТТ, который принимается равным 1,0 или 0,5 в зависимости от условий работы ТТ;
ε – полная погрешность ТТ в установившемся режиме при расчетном токе внешнего металлического КЗ;
I_{КЗ макс} – максимальное значение тока при установившемся внешнем металлическом КЗ.

Защита с током срабатывания, выбранным по условию отстройки от тока небаланса по (1–7), не обеспечивает требование необходимой чувствительности защиты, поэтому применяют различные способы повышения чувствительности и отстройки от тока небаланса. Традиционным способом отстройки от токов небаланса является процентное торможение, под которым понимается возрастание тока срабатывания дифференциального реле с увеличением тормозного тока. В качестве тормозного тока можно использовать фазный ток одной или нескольких сторон защиты, полусумму абсолютных значений токов сторон защиты и т.п.

Компенсация угловых сдвигов первичных токов и исключение токов нулевой чувствительности

Для силовых трансформаторов со схемой соединения «звезда−треугольник» между токами высшего и низшего напряжения существует угловой сдвиг с кратностью в 300. Без принятия мер для компенсации этого сдвига потребовалось бы значительное загрубление дифференциальной защиты по току срабатывания. Поэтому угловой сдвиг первичных токов компенсируется соответствующим поворотом вторичных токов на одной из сторон трансформатора.

Первичный поворот токов происходит из-за соединения обмоток трансформатора в «треугольник». Поэтому для компенсации фазовой погрешности трансформаторы тока тоже соединяются в треугольник.

Теоретически безразлично, на какой стороне соединить трансформаторы тока в «треугольник». Однако для силового трансформатора с заземленной нулевой точкой на стороне «звезда» при внешнем повреждении на землю со стороны нейтрали протекают токи нулевой последовательности – нейтраль «генерирует» токи нулевой последовательности. Эти токи трансформируются во вторичную цепь на стороне высшего напряжения, а на стороне «треугольника» в трансформаторах тока эти токи отсутствуют, так как первичные токи нулевой последовательности циркулируют внутри обмотки «треугольника» и не выходят во внешнюю цепь. Таким образом, весь ток нулевой последовательности со стороны «звезды» трансформатора будет протекать в дифференциальную цепь.

Для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты необходимо подавить токи нулевой последовательности в дифференциальной цепи.

Соединение трансформаторов тока на стороне «звезды» силового трансформатора в «треугольник» обеспечивает, с одной стороны, компенсацию углового сдвига первичных токов и, с другой стороны, отсутствие тока нулевой последовательности в дифференциальной цепи за счет того, что токи нулевой последовательности циркулируют внутри схемы «треугольника» трансформаторов тока.

Следует заметить, что соединение трансформаторов тока в «треугольник» увеличивает нагрузку вторичной цепи в три раза, что может привести к увеличению погрешности трансформаторов тока, необходимости увеличения сечения контрольных кабелей, замены трансформаторов тока и т.д.

В современных цифровых дифференциальных защитах компенсация углового сдвига токов и исключение токов нулевой последовательности обеспечивается программными средствами, что позволяет на всех сторонах силового трансформатора соединять трансформаторы тока в «звезду».

Интересное видео о защите силового трансформатора:

Разные коэффициенты ТТ в ДЗТ

Для выравнивания вторичных токов с разных сторон силового трансформатора необходимо, чтобы номинальные первичные токи силового трансформатора были равны номинальным первичным токам ТТ, а при соединении ТТ в «треугольник» – номинальный первичный ток ТТ был в √3 раз меньше номинального тока этой стороны силового трансформатора.

ТТ имеют стандартную шкалу номинальных значений, поэтому для выравнивания вторичных токов с разных сторон трансформатора используются промежуточные автотрансформаторы (трансформаторы) или магнитное выравнивание с помощью подключения цепей вторичных токов к разным числам витков.

Однако все эти способы не позволяют точно сбалансировать вторичные токи (невозможность установки дробного числа витков или из-за дискретности отпаек витков обмотки и т. п.), поэтому появляется дополнительная составляющая тока небаланса. Эта составляющая определяется:

(1 – 8 )

где W_расч – расчетное число витков;
W_уст – установленное число витков.
Расчетное число витков определяется по выражению:

(1 – 9)

где W_осн и I_{ном. осн} – число витков и номинальный ток стороны защищаемого трансформатора, принятой в расчете за основную;
W_расч и I_ном – расчетное число витков и номинальный ток стороны защищаемого трансформатора, принятой в расчете за неосновную.

Следует отметить, что в современных цифровых реле удается минимизировать эту составляющую тока небаланса (до уровня ≈ 1%).

Регулировка коэффициента трансформации силовых трансформаторов

Выравнивание вторичных токов ТТ производится при одном определенном коэффициенте трансформации силового трансформатора (при номинальном или оптимальном положении регулятора). При изменении положения регулятора напряжения равенство токов (ампер-витков) нарушается.

В дифференциальной цепи появляется еще одна составляющая тока небаланса, которая определяется по формуле:

(1 – 10)

где Δu – относительное максимальное изменение коэффициента силового трансформатора от номинального (оптимального) значения.

Ток намагничивания при работе ДЗТ

Основной особенностью дифференциальных защит трансформаторов является неравенство нулю суммы МДС его обмоток из-за необходимости создания в сердечнике трансформатора основного потока, т.е. отношение токов по сторонам трансформатора не равно отношению числа витков за счет наличия тока намагничивания.

Поэтому в токе небаланса появляется еще одна составляющая – ток намагничивания. В нормальном режиме ток намагничивания не превышает 1 – 2% номинального тока и практически не учитывается при выборе тока срабатывания дифференциальной защиты.

Однако в режимах перевозбуждения его величина может возрасти до значений, соизмеримых с током срабатывания дифференциальной защиты.

Режим перевозбуждения возможен при повышении напряжения обмотки свыше номинального или при снижении частоты, этот режим можно характеризовать краткостью перевозбуждения:

(1 – 11)

где – В_ном, u_ном, f_ном – номинальные значения индукции в сердечнике, напряжения и частоты.
При перевозбуждении увеличиваются потери в трансформаторе на гистерезис и вихревые токи, происходит нагрев до недопустимых температур конструктивных элементов, что приводит к нагреву изоляции и ее повреждению, поэтому режим перевозбуждения должен быть ограничен во времени.

Т а б л и ц а 1-1

Максимальное допустимое время существования режима перевозбуждения [1]

B/Bном	1,15	1,3	1,58	1,66
t, с	1200	20	1	0,1

Кроме повышения напряжения или снижения частоты, которые собственно и являются причинами перевозбуждения, этот режим характеризуется появлением в дифференциальном токе пятой, седьмой, а при схеме соединения ТТ дифференциальной защиты «звезда−звезда» еще и третьей гармоник. Так как насыщение сердечников силового трансформатора происходит в оба полупериода, то в токе намагничивания отсутствует постоянная составляющая.

При подаче напряжения на трансформатор или при восстановлении напряжения после отключения короткого замыкания ток намагничивания резко возрастает и может достичь значений пяти−восьмикратных от номинального, причем большая часть броска тока намагничивания протекает со стороны подачи напряжения, а в режиме холостого хода весь ток намагничивания проходит со стороны питания, т.е. этот ток будет проходить в дифференциальную цепь.

Поэтому должны быть выявлены признаки, по которым можно отличить бросок тока намагничивания от тока короткого замыкания из-за повреждения трансформатора.

Рассмотрим физические процессы, которые происходят при включении трансформатора на примере однофазного трансформатора (рис. 1. 4). Если в момент включения напряжение питания проходит через нулевое значение, то установившееся значение магнитного потока должно быть близко к максимальному. Магнитный поток в сердечнике трансформатора не может измениться мгновенно, что приводит к возникновению свободной апериодической составляющей потока, величина которой должна быть такой величины, чтобы результирующий магнитный поток был равен нулю или остаточному потоку, если к моменту включения в магнитопроводе существовал остаточный поток. В результате кривая результирующего магнитного потока оказывается смещенной относительно нулевой линии. В пределе через половину периода результирующий магнитный поток может принять двойное значение и более при наличии остаточной индукции с неблагоприятным знаком.

Насыщение магнитопровода и вызывает появление значительных бросков тока намагничивания.

Рис. 1.4. Бросок тока намагничивания однофазного трансформатора

В трехфазных трансформаторах на броски тока намагничивания каждой фазы оказывают влияние магнитные потоки в сердечниках других фаз и обмотки трансформатора, соединенные в «треугольник». В зависимости от момента подачи напряжения, режима нейтрали, групп соединения обмоток трансформатора, (трехстержневой трансформатор или состоит из однофазных трансформаторов) бросок тока намагничивания может быть двух видов.

В первом случае во всех трех фазах броски тока намагничивания имеют однополярный характер, причем в одной фазе бросок тока намагничивания будет максимальным, в двух других – одинаковые и противоположные по знаку первой фазы.

Во втором случае в двух фазах броски тока намагничивания имеют однополярный характер разного знака, а в третьей фазе – периодический характер. Периодический бросок тока намагничивания может достигать двукратного значения номинального тока трансформатора. Идеализированные формы двух видов броска тока намагничивания показаны на рис 1.5, а осциллограмма взятия под напряжение трансформатора с броском тока намагничивания второго вида приведена на рис. 1.6.

Рис. 1.5. Идеализированные формы бросков тока намагничивания первого и второго вида

Рис. 1.6. Осциллограммы токов намагничивания при взятии под напряжение силового трансформатора

При соединении ТТ дифференциальной защиты в «треугольник» при однополярных бросках тока намагничивания в дифференциальной цепи одной из фаз (где протекает разность токов) может появиться вторичный ток периодического характера.

После насыщения ТТ однополярным броском тока намагничивания во вторичном токе также появляются отрицательные полуволны.

Анализ кривых трехфазного броска тока намагничивания показывает следующие его характерные особенности:

• бросок тока намагничивания, по крайней мере в двух фазах, носит апериодический характер;
• апериодический бросок тока намагничивания в пределах одного периода имеет только один максимум и существенную токовую паузу в то время как ток короткого замыкания – два максимума за период;
• в периодическом броске тока намагничивания имеется бестоковая пауза, меньшая по длительности, чем при апериодическом броске;
• бросок тока намагничивания содержит высшие гармонические составляющие: вторую, третью и т. д., особенно велика доля второй гармоники. Даже в периодическом броске тока намагничивания доля второй гармонической составляющей велика.

К сожалению, при повреждении в зоне действия дифференциальной защиты ток короткого замыкания может иметь (как и при броске тока намагничивания) быстро затухающую апериодическую составляющую.

При насыщении трансформаторов тока апериодической составляющей первичного тока во вторичном токе появятся четные гармоники. При больших кратностях тока короткого замыкания в режиме глубокого насыщения трансформаторов тока во вторичном токе могут появиться и паузы. Таким образом, все признаки броска тока намагничивания присущи и вторичному току при больших величинах тока короткого замыкания в зоне работы дифференциальной защиты. Поэтому высокочувствительные дифференциальные защиты трансформаторов, использующие для блокировки один из перечисленных признаков броска тока намагничивания, могут правильно работать только в определенном диапазоне токов.

При токах, когда погрешности трансформаторов тока могут привести (в результате блокировки) к замедлению действия защиты или ее отказу, предусматривается грубая дифференциальная защита, отстроенная по току срабатывания от броска тока намагничивания, так называемая дифференциальная отсечка.

ПУЭ допускает использование дифференциальной отсечки как основной защиты на трансформаторах мощностью до 25 МВ•А. Для дифференциальной отсечки с электромагнитным токовым и выходным промежуточным реле ток срабатывания может быть принят трех–четырехкратным номинального тока трансформатора.

Дифференциальная защита трансформатора принцип действия, видео

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью. При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Дифференциальная токовая защита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Дифференциальная защита трансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю. Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Как работает дифзащита трансформатора

Дифференциальная защита работает  на сравнении величин токов в начале и в конце защищаемого участка, например и начале и конце обмоток силового трансформатора, генератора и т. п. В частности, участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

Рис 1. Дифференциальная защита трансформатора: а — токораспределение при нормальном режиме, б — то же при коротком замыкании в трансформаторе

Действия при срабатывании дифференциальной защиты трансформатора поясняется рис.1.

С обеих сторон трансформатора устанавливаются трансформаторы тока TT1 и ТТ2, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле Т. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле Т протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны, например в обмотке трансформатора, по обмотке реле Т будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка. Эта система будет действовать при междуфазных и межвитковых замыканиях.

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержки времени, она может выполняться с мгновенным действием, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

Рис. 2. Дифференциальная защита двух параллельно работающих трансформаторов

Зона действия дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) ограничивается местом установки трансформаторов тока, и включает в себя ошиновку СН, НН и присоединение ТСН, включённого на шинный мост НН.

Ввиду её сравнительной сложности, дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях:

• на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;
• на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;
• на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах высшего напряжения ( kч < 2 ), а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 сек.

Видео: Дифференциальная защита

Общие принципы работы дифференциальной защиты. Особенности выполнения защит отдельных элементов электрической сети: кабельной линии, трансформатора, генератора, сборных шин. Защиты ЛЭП-110 кВ: направленная с вч блокировкой, диффазная.

Читайте так же:

Поделиться ссылкой:

Кликните на звездочку чтобы выставить рейтинг страницы

Дифференциальная защита трансформаторов | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь в следующих случаях:

– на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;
– на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;
– на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности (kЧ При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 1.
Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора Т1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора.
Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 2 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

Рисунок 1 – Прохождение тока к.з. и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.

Если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к.з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует. Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рис. 9-2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора):
а — токораспределение при сквозном к.з.; б — токораспределение при к.з. в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока направление токов I1 и I2 изменится на противоположное, как показано на рисунке 2, б. Т.е. в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток к.з., деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора.

Дифференциальной отсечкой называется дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока. Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 3.
Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут иметь большие значения и даже превышать ток срабатывания дифференциальной от сечки, выбранный с указанным коэффициентом надежности отстройки. Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки. Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле (реле У на рисунке 3) типа РП-251, которое имеет время срабатывания 0,07—0,08 с.

Рисунок 3 – Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора.

Основным достоинством дифференциальной отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является большой ток срабатывания, вследствие чего защита в ряде случаев оказывается недостаточно чувствительной.
Принципиальные схемы дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены на рисунке 4.
Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к.з. ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать число витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов трансформаторов тока и установить необходимый ток срабатывания.

Рисунок 4 – Принципиальная схема токовых цепей дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора с реле типа РНТ-565 (РНТ-562).

При выполнении дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора (рисунок 4) цепи от трансформаторов тока с обеих его сторон присоединяются к уравнительным обмоткам У1 и У2 так, чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока токи в уравнительных обмотках были направлены встречно. В принципе для компенсации неравенства вторичных токов трансформаторов тока можно было бы использовать только одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при использовании обеих обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенства вторичных токов.

Дифференциальная защита трансформатора: типы, принцип действия | ENARGYS.RU

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания. Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках. Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

 

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью.

При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Диффзащита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

1. Продольная дифференциальная защита
2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

44.Дифференциальная токовая защита с промежуточными  насыщающимися  трансформаторами тока. Принцип действия насыщающегося трансформатора тока. Расчет тока срабатывания. Реле РНТ-565. Реле ДЗТ-11.

Дифференциальная токовая отсечка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Является наибо­лее простой из дифференциальных защит трансформаторов. КА1, КА2 – максимальные реле тока, на­пример РТ-40 или РТМ. Они включаемются непосредственно в дифференциальную цепь схемы без каких-либо промежуточных устройств.

 Отстройка от бросков тока намагничивания достигается выбором тока срабатыва­ния.

1. При использовании реле прямого действия с учетом собственного времени дейст­вия реле РТМ

2. В схемах с реле косвенно­го действия с учетом времени срабатывания реле тока  и  промежуточного   реле.

t.р=0,04 …0,06 с.  За это время ток на­магничивания снижается и ток срабатывания защиты выбирают с уче­том его затухания, при­нимая k_отс = 3,0…4,5.

Преимущество.

1. Быстродействие и простота

Недостаток.

1. Большой тока сраба­тывания. Низкая чувствительность

Дифференциальная токовая отсечка применяется на трансформаторах относительно небольшой мощности. При этом отсечка должна обеспечивать необхо­димую чувствительность при коротких за­мыканиях на выводах трансформатора.

2. Дифференциальная токовая защита с промежуточными  насыщающимися  трансформаторами тока. Для выполнения защиты используются реле с НТТ типа РНТ-565.

Основным элементом реле является насыщающийся трансформатор. Обозначение TLAT.

Насыщающийся трансформатор тока TLAT содержит трехстержневой ферромагнитный сердечник. Воздействую­щая величина (ток I₁) поступает в первичную обмотку w₁ а к вто­ричной w₂ подключается измерительное максимальное реле тока КА. Характеристика I_p=f{I₁) насыщающегося трансформатора зависит от характера изменения тока I₁. Если ток I1 cинусоидальный, то маг­нитная индукция в сердечнике изменяется в широких пределах —Bmax<=B<=Bmax. Указанному изменению индукции пропорционально среднее значение ЭДС вторичной обмотки и ток Iр в реле. В этом случае НТТ действует как обычный трансформатор тока. Апериодическая слагающая насыщает магнитопровод и изменяет режим работы НТТ.

На рисунке показан случай, ког­да ток  i_бр   (бросок тока  намагничивания  включаемого силового трансформатора) из-за апериодической слагающей полностью смещен относительно оси времени. Прохождение такого тока по обмотке w₁ НТТ сопровождается изменением индукции только в пределах +B_S>=B>=+B_r. Поэтому среднее значение ЭДС вторич­ной обмотки и ток в реле получаются намного меньшими, несмот­ря на то что ток I_бр.max>I_m1. Обмотки w_K‘ и w_K» предусмотрены для усиления действия апериодической слагающей.

Насыщающиеся трансфор­маторы тока, применяемые в реле, отличаются от рассмотренных НТТ числом первичных обмоток. На магнитопроводе НТТ ре­ле РНТ-565  кроме основной рабочей обмотки Wраб(w₁) размещены до­полнительные  обмотки.  У реле  РНТ-565  они  используются  как уравнительные Wур I и WурII при неравенстве сравниваемых токов. Обмотки Wраб, Wур I и WурII выполнены секциони­рованными с отводами для возможности   дискретного   изменения параметров реле. Во всех обмотках НТТ, кроме вторичной w₂, предусмотрено пере­ключение чисел витков для изменения уставок срабатывания реле.

Принципиальная схема защиты трансформатора с ТLАТ в однофазном изображении

 Реле РНТ-565 применяются в том случае, если чувствительность токовой от­сечки недостаточна. При этом требуемую чувствительность защита имеет обычно на двухобмоточных трансформаторах мощностью менее 25 МВА.

Предварительное определение то­ка срабатывания выполняется по двум  условиям

1. По условию отстройки от броска тока намагничивания:

I_c.з.>=1,3_.*I_т.ном.       

2. По условию отстройки от максимального первичного тока небаланса.

При этом учитывается, что для защиты с НТТ коэффициент k_ап=1,0, а составляющая тока небаланса Df_вр в первом приближе­нии не учитывается благодаря соответствующему выбору числа витков уравнительных обмоток НТТ,

Принимается большее из двух полученных значений тока срабаты­вания и производится предварительная проверка чувствительности.

Расчетным по чувствительности является двухфазное к. з. на стороне низшего напряжения в минимальном режиме работы пи­тающей системы и при максимальном сопротивлении защищаемого трансформатора.

Если это условие обеспечивается, то расчет параметров защиты продолжают. Выбирают схему сое­динения трансформаторов тока и их коэффициенты трансформа­ции, определяют число витков дифференциальной Wдиф (Wраб) и уравнительных W_УРI и W_УРII обмоток исходя из принятого значения тока срабатывания, магнитодвижущей силы срабатывания Fc.р. и условия полного выравнивания

В ряде случаев чувствительность защиты с реле РНТ может оказаться недостаточной. В таких случаях диф­ференциальная защита выполняется посредством реле с торможе­нием.

3. Дифференциальная токовая защита на основе реле с магнит­ным торможением.

Для дифференциальной защи­ты трансформаторов выпускаются реле с магнитным торможением типа ДЗТ-11. В реле ДЗТ-11 используется НТТ с дополнительной обмоткой управления, которая называется тормозной обмоткой. Обмотка управления предназначена для изменения характеристики НТТ. Дополнительный ток Iу, протекающий по обмотке управления изменяет степень намагничивания НТТ. С увеличением тока Iу, степень намагничивания увеличивается. Ток небаланса, протекающий по обмотке реле при переходном процессе уменьшается.

Ток срабатывания защиты c реле ДЗТ-11 зависит от числа витков и значения то­ка тормозной обмотки. От­стройка от бросков тока намагничивания достигается выбором тока Iс.з min по условию

I_c.з.>=k_отс.*I_т.ном.                                       (1).

Коэффициент отстройки k_отс принимается рав­ным 1,5, так как реле ДЗТ-11 имеет худшие, чем реле РНТ, пара­метры в отношении отстройки от неустановившихся токов из-за отсутствия в НТТ реле короткозамкнутой обмотки. Далее расчет витков НТТ реле и максимального первичного тока небаланса I_{нб.рсч max1} выполняется, как и для реле РНТ. Дополнением к этому расчету является вы­бор числа витков тормозной обмотки Wтрм, обеспечивающих от­стройку от I_{нб.рсч max1}.

Общая оценка дифференциальных защит трансформаторов. Дифференциальные защиты обеспечивают быстрое и селективное отключение повреждений в зоне, охватываемой трансформаторами тока. Рекомендуется применять дифференциальную защиту на оди­ночно работающих трансформаторах мощностью Рт>=6,3 МВ-А и на трансформаторах мощностью Рт>=4 МВ-А, работающих парал­лельно. Дифференциальная защита устанавливается также на трансформаторах мощностью Рт=:1 …4 МВ-А в том случае, если: токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени tс.з.>>0,5 с; трансформатор установлен в районе, подверженном земле­трясениям.

При выборе схемы дифференциальной защиты необходимо прежде всего рассмотреть возможность применения наиболее про­стой из дифференциальных защит — дифференциальной токовой отсечки. Только в случае ее недостаточной чувствительности сле­дует использовать реле РНТ. Защиты с реле, имеющими торможе­ние, наиболее сложны, и их применение оправдано только невоз­можностью отстройки защиты без торможения от установившихся значений максимального тока небаланса при внешних коротких за­мыканиях.

Дифференциальная токовая защита имеет тот недостаток, что может отказать из-за недостаточной чувствительности при внут­ренних коротких замыканиях, например витковых. Это вызывает необходимость устанавливать наряду с дифференциальной и газо­вую защиту.

 

 

 

45.Токовая защита трансформатора от сверхтоков.

На трансформаторах предусматрива­ются резервные защиты для действия при внешних коротких за­мыканиях в случае отказа защит или выключателей смежных эле­ментов. Одновременно они являются основными защитами шин, на которые работает трансформатор, если на шинах отсутствует собственная защита. В качестве защит от внешних коротких замы­каний применяются токовые защиты с выдержкой времени с вклю­чением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляю­щие. Эти защиты реагируют и на внутренние короткие замыкания, поэтому могут использоваться как резервные или как основные защиты трансформаторов.

Токовая защита от сверхтоков внешних многофазных коротких замыканий. В соответствии с ПУЭ на трансформаторах мощностью менее 1 МВ-А предусматривается максимальная токовая защита, действующая на отключение. Она же вместе с токовой отсечкой яв­ляется основной защитой трансформатора. Схемы МТЗ трансформатора выполняются аналогично схемам третьей ступени защиты со ступенчатой характеристикой и схемам МТЗ линий.

На многообмоточных трансформаторах максимальная токовая защита должна обеспечить отключение только того выключателя, со стороны которого происходит короткое замыкание. На трехобмоточном трансформаторе с односторонним питанием это достига­ется путем установки отдельных защит с каждой стороны и соблюдения условий селективностиа при выборе выдержек времени.

На транс­форматорах мощностью более 1 МВ-А должна быть предусмотре­на максимальная токовая защита с комбинированным пусковым органом напряжения.

Наличие комбини­рованного пускового органа напряжения позволяет выбрать ток срабатывания защиты без учета перегрузки трансформатора по ус­ловию

где kотc111 принимается равным 1,2, а kв = 0,8.

Напряжение срабатывания защиты определяется по следующим условиям: для минимального реле напряжения, включенного на междуфазное напряжение, исходя из

обеспечения возврата реле в условиях самозапуска после отключения внешнего короткого замы­кания— по выражению

отстройки от напряжения самозапуска Ucзп при включении двигателей нагрузки — по выра­жению

В ориентировочных расчетах напряжение Uраб min принимают равным (0,9… 0,85). Ucзп — равным примерно 0,7Uном. Коэффициент отстройки kотс и коэффициент возврата kв рекомендуется принимать равными 1,2.

Токовая защита от перегрузок. Перегрузка обычно является симметричной, поэтому защита от перегрузки выполняется одним реле тока KA1, включенным в цепь одного из трансформаторов то­ка защиты от внешних коротких замыканий. Ток срабатывания реле определяется по выражению

Iс.р= (k_отс/k_в) (I_т.ном/К_I).

Коэффициент k_отс учитывает только погрешность в токе срабатывания и принимается равным k_отс = 1,05. Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусматри­вается реле времени КТ1, рассчитанное на длительное прохожде­ние тока в его обмотках. Выдержка времени принимается на сту­пень селективности больше, чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.

 

ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ.

В сетях напряжением 35 кВ для за­щиты трансформаторов применяются  выхлопные   предохранители ПВТ-35-100-3,2У1. В сетях же напряжением 6  (10)  кВ наибольшее применение получили предохранители типа. Обыч­но они устанавливаются вместе   с выключателем нагрузки типа ВНП. При этом трансформатор отключается и включается выклю­чателем нагрузки, а предохранитель выполняет функции токовой защиты и коммутационного аппарата при отключении поврежден­ного   трансформатора.   При   внутренних   витковых  повреждениях токи, проходящие по предохранителю, обычно недостаточны для его срабатывания. Применение предохранителей значительно удешевляет установку. Однако из-за старения плавких вставок и по другим причинам  их  защитные характеристики нестабильны, кроме того, они отличаются от характеристик релейной защиты смежных с трансформатором элементов. Все это затрудняет, а в ряде случаев исключает возможность добиться селективности дей­ствия предохранителей.

 

Александров А.М. Дифференциальные защиты трансформаторов

Александров А.М. Дифференциальные защиты трансформаторов

Введение

Дифференциальный принцип является наиболее совершенным из современных принципов выполнения устройств релейной защиты. Продольные дифференциальные защиты, обладая абсолютной селективностью (действие только в зоне между трансформаторами тока, установленными на ветвях, отходящих от защищаемого объекта), могут иметь весьма малые токи и время срабатывания. Так отдельные дифференциальные защиты на микроэлектронной и микропроцессорной базе при больших токах короткого замыкания фиксируют внутренее повреждение в пределах 15-20 мс, а ток срабатывания защиты может составлять 0,1-0,3 номинального тока электроустановок.

Раннее выявление повреждения благодаря высокой чувствительности и малому времени срабатывания дифференциальных реле позволяет уменьшить размеры повреждения и время восстановления объекта.

Для силовых трансформаторов ПУЭ регламентирована обязательная установка продольной дифференциальной защиты без выдержки времени на трансформаторах мощностью 6,3 МВ*А и более, а также на трансформаторах мощностью 6,3 МВ*А и более, а также на трансформаторах мощностью 4 МВ*А при параллельной работе последних с целью селективного отключения поврежденного трансформатора. Дифференциальная защита может быть предусмотрена на трансформаторах меньшей мощности, вплоть до 1 МВ*А, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с.

Ток срабатывания (без учета торможения) для автотрансформаторов и повышающих трансформаторов мощностью 63 МВ*А и более рекомендуется принимать менее номинального (для автотрансформаторов – менее тока, соответствующего типовой мощности). Для остальных трансформаторов мощностью 25 МВ*А и больше ток срабатывания без учета торможения рекомендуется принимать не более 1,5 номинального тока трансформатора.

Рекомендуемые ПУЭ токи срабатывания продольной дифференциальной защиты были обусловлены отсутствием до 80-х годов дифференциальных реле, позволяющих устанавливать ток срабатывания меньше номинального (реле типа ДЗТ – 21 было разработано и стало использоваться только в конце 70-ых годов).

Повреждаемость силовых трансформаторов по данным 1991 года составляет порядка 500-600 единиц при учете только половины трансформаторов мощностью 2,5 тыс. кВ*А и выше, причем более половины повреждений произошло из-за нарушения электрической плотности изоляции. Стоимость ремонта мощного трансформатора, повредившегося в результате внутреннего короткого замыкания и отключенного релейной защитой с током срабатывания более номинального, в среднем составляет 60-65% оптовой стоимости силового трансформатора. Это определено тем, что при ремонте в этом случае требуется, как правило, смена всех обмоток. Положительный эффект от снижения тока срабатывания около 0,3 номинального. Таким образом, совершенствование устройств дифференциальных защит позволяет получить значительный экономический эффект.

…

---

Статьи — ООО НПФ «Квазар»

Статьи

«Анализ мероприятий, исключающих неселективные действия дифференциальных защит сборных шин при внешних двухфазных коротких замыканиях с насыщением трансформаторов тока, включённых в неповреждённую фазу»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дони Н.А., канд. техн. наук, ООО НПП «ЭКРА», Чебоксары

Костарев Л.Н., ООО НПП «ЭКРА», Чебоксары

Федотов А.Ю., ООО НПП «ЭКРА», Чебоксары

Выполнен анализ неселективного срабатывания дифференциальной защиты сборных шин напряжением 110 кВ подстанции распределительной электрической сети в переходном режиме внешнего двухфазного короткого замыкания. Показано, что действие защиты обусловлено насыщением магнитопроводов трансформаторов тока класса P, включённых в неповреждённых фазах. Проведён анализ способов обеспечения правильной работы защиты в рассмотренном режиме и предложены методики расчёта параметров защиты, при которых указанные способы работоспособны.

Ключевые слова: короткое замыкание, дифференциальная защита шин, трансформатор тока, переходный процесс, время до насыщения, неповреждённая фаза, нулевой проводник, выдержка времени

«Электрические станции» — 2019. — №9. — С. 22 — 29. Смотреть

Принципиальная схема распределительного устройства напряжением 110 кВ подстанции «Геленджик»

«Анализ неселективных действий дифференциальных защит сборных шин при внешних несимметричных коротких замыканиях с насыщением трансформаторов тока в неповрежденной фазе»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дони Н.А., канд. техн. наук, ООО НПП «ЭКРА», Чебоксары

Шурупов А.А. канд. техн. наук, ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары

Костарев Л.Н., ООО НПП «ЭКРА», Чебоксары

Кошельков И.А., ООО НПП «ЭКРА», Чебоксары

Выполнен анализ неселективных действий в переходных режимах несимметричных коротких замыканий вне зоны действия дифференциальных защит сборных шин напряжением 110 кВ подстанций распределительных электрических сетей. Указанные действия обусловлены насыщением магнитопроводов трансформаторов тока класса Р, установленных в неповреждённых фазах. Обоснован способ повышения селективности указанных защит в рассмотренных режимах. Предложены методики расчёта времени до насыщения ТТ в неповреждённой фазе и вторичного тока в последнем в переходном режиме однофазного КЗ, основанные на использовании универсальных характеристик ТТ с ПХН в переходном режиме КЗ.
В данной работе рассматриваются вопросы повышения эффективности резервных защит ответвительных подстанций с применением ресурсов ДФЗ и с измерительными органами различного принципа действия, в том числе контролирующих аварийные составляющие с адаптацией к режиму защищаемого оборудования. Орган сравнения фаз функции дальнего резервирования выполнен с торможением от контролируемого сопротивления.
Разработана конструкторская документация и изготовлены панели ПЭРА ДФЗ, в состав которых входят устройства «Сириус-3-ДФЗ-01». Данные панели были использованы при опытной эксплуатации в филиале ПАО «Кубаньэнерго» Армавирские электрические сети.

Ключевые слова: короткое замыкание, дифференциальная защита шин, трансформатор тока, переходный процесс, время до насыщения. неповреждённая фаза.

«Релейная защита и автоматизация» – 2019. №1. – С. 28 – 36. Смотреть

Временные диаграммы первичных и вторичных токов и магнитных индукций в сердечниках ТТ, включенных по схеме звезда с нулевым проводом

«Дифференциально-фазная защита воздушных линий с функцией дальнего резервирования релейной защиты силовых трансформаторов и коммутационных аппаратов подстанций, подключённых к ответвлениям»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Нагай В.И., доктор техн. наук, ЮРГПУ (НПИ), Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Нагай И.В., канд. техн. наук, ЮРГПУ (НПИ), Новочеркасск

Антонов Д.Б., АО «РАДИУС Автоматика», Зеленоград

Кокоулин Д.Н., АО «РАДИУС Автоматика», Зеленоград

Литаш Б.С., ПАО «Кубаньэнерго», Краснодар

Харун Г.В., ПАО «Кубаньэнерго», Краснодар

В статье рассмотрены вопросы построения дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) воздушной линии с двухсторонним питанием с функцией дальнего резервирования релейной защиты силовых трансформаторов и коммутационных аппаратов подстанций, подключённых к ответвлениям. Проблема дальнего резервирования рассматриваемых подстанций известна с 60-70-х годов столетия и она актуальна для транзитных линий с разновеликими по мощности трансформаторами подстанций. Как правило, резервные защиты выполняются в виде автономных устройств с селективностью, но в связи с развитием микропроцессорной техники и применением каналов связи, протоколов коммуникации доминируют тенденции объединения защит объектов вплоть до всей подстанции одним комплексом РЗА.

Ключевые слова: электрические сети, релейная защита, дифференциально-фазная защита воздушной линии с двухсторонним питанием с функцией дальнего резервирования, короткое замыкание.

«Электроэнергия. Передача и распределение» – 2019. №1 (52). – С. 108 – 115. Смотреть

Структурная схема ДФЗ с функцией ДР

«Определение времени до насыщения трансформаторов тока в переходных режимах коротких замыканий»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Воробьёв В.С., АО «Системный оператор Единой энергетической системы», Москва

Москаленко В.В., АО «Системный оператор Единой энергетической системы», Москва

В переходных режимах коротких замыканий отмечены случаи насыщения сердечников ТТ класса P при высоких кратностях первичных токов, при которых имели место неправильные действия устройств релейной защиты. В связи с этим в проекте стандарта «ГОСТ Р Трансформаторы измерительные. Часть 2. Требования к трансформаторам тока» в качестве характеристик ТТ введены коэффициент переходного режима и время до насыщения ТТ.
В статье проведён анализ известных методик расчёта времени до насыщения ТТ и предложена методика расчета указанного времени. Сформулированы выводы о применимости методик в практических расчетах.
Приведён пример расчета времени до насыщения ТТ, установленных на ОРУ-500 кВ крупной электростанции.

Ключевые слова: трансформатор тока, насыщение, сердечник, погрешность, время до насыщения, переходный режим, релейная защита.

«Электрические станции» – 2017. – №1. – С. 42 – 47. Смотреть

«Обеспечение правильного функционирования дистанционной защиты линии в условиях насыщения трансформаторов тока»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Воробьёв В.С., АО «Системный оператор Единой энергетической системы», Москва

Москаленко В.В., АО «Системный оператор Единой энергетической системы», Москва

Выполнено исследование влияния насыщения трансформаторов тока (ТТ) класса Р в переходных режимах на работу реле сопротивления первых ступеней дистанционных защит от однофазных коротких замыканий.
Рассмотреныразличные схемы подключения ТТ к реле сопротивления.
Обоснованыспособы повышения селективности и быстродействия указанных защит в рассмотренных режимах.

Ключевые слова: однофазное короткое замыкание, трансформатор тока, переходный процесс, насыщение, реле сопротивления.

«Электрические станции» – 2017. – №6. – С. 46 – 53. Смотреть

«Обеспечение правильного функционирования дифференциальных защит сборных шин в условиях насыщения трансформаторов тока»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Сербиновский Б.Б., инженер-проектировщик ООО «ЮграЭнергосервис», Москва

Статья посвящена анализу возможности адаптации устройств дифференциальной защиты шин к переходным процессам с учётом погрешностей, существующих ТТ. Установлено, что в литературных источниках не уделяется внимание процессам во вторичных цепях ТТ, соединённых в группы, в том числе, в используемой в защитах шин схеме соединения вторичных обмоток ТТ звезда с нулевым проводом. Известные методы обеспечения правильной работы защит шин работоспособны в общем случае при использовании цифрового суммирования вторичных токов одиночных ТТ в терминалах защиты.
Выполнено исследование влияния насыщения трансформаторов тока класса Р в переходных режимах на работу дифференциальных защит сборных шин, получающих информацию от одиночных ТТ и от ТТ, включённым по схемам звезды с нулевым проводом.
Установлено , что в дифференциальных защитах шин, в том числе, базирующихся на комплексном использовании принципов торможения и сравнения направлений токов, должна отсутствовать электрическая связь между вторичными обмотками ТТ. Указанные ТТ должны работать раздельно, т.е. должно осуществляться цифровое суммирование вторичных токов одиночных ТТ.
Сочетание принципа процентного торможения, быстродействующего признака («детектора насыщения»), сравнения токов по фазе (дифференциально – фазного принципа) и признака «два из двух» при цифровом суммировании токов одиночных ТТ позволяет реализовать алгоритм дифференциальной защиты сборных шин, удовлетворяющий требованиям быстродействия и селективности в переходных режимах с насыщением сердечников ТТ классов P и TPX.

Ключевые слова: короткое замыкание, трансформатор тока, переходный процесс, насыщение, дифференциальная защита шин.

«Электромеханика» 2017. Т. 60. №4. С. 76-84. Смотреть

«Анализ способов восстановления информации о первичном токе трансформатора тока, работающего с насыщением сердечника»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

В переходных режимах коротких замыканий возможны неселективные срабатывания и замедления в срабатывании быстродействующих устройств релейной защиты, получающих информацию о токе от трансформаторов тока класса P (ТТ). Причиной является насыщение сердечников таких ТТ, получивших широкое распространение в электроэнергетике России.
Выполненанализ известных способов восстановления входного сигнала ТТ по известному его вторичному току. Предложенные способы разделены на две группы:
– использующиепараметры характеристики намагничивания ТТ;
– не использующие параметры характеристики намагничивания ТТ.
Основным недостатком алгоритмов первой группы, препятствующим их применению, является отсутствие данных о значении остаточной магнитной индукции в сердечниках ТТ.
При реализации алгоритмов, относящихся ко второй группе, необходима предварительная фильтрация сигналов, что ограничивает их быстродействие.
Установлено, что в настоящее время ещё не найдено универсальное решение задачи формирования по параметрам вторичного тока сигнала, пропорционального первичному току ТТ класса Р, которое может быть использовано в различных видах устройств релейной защиты.

Ключевые слова: трансформатор тока, класс Р, обратная модель, достаточно точная трансформация, переходный режим, короткое замыкание, сердечник, немагнитный зазор, насыщение, входной сигнал, восстановление.

«Релейная защита и автоматизация» – 2017. №3. С. 43 – 51. Смотреть

Расчетные осциллограммы первичного i₁ и восстановленного i_1,вост токов, а также относительной погрешности восстановления δ при начальной индукции B (0) = -1 Тл и z_2,НОМ = 1,2 Ом

«О координации функционирования трансформаторов тока и устройств релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем в переходных режимах коротких замыканий»

Кужеков С.Л., доктор техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

Дегтярёв А.А., канд. техн. наук, OOO НПФ «Квазар», Новочеркасск

В статье отмечено увеличение в последнее время числа неправильных действий устройств релейной защиты при переходных процессах, сопровождаемых насыщением сердечников защитных ТТ.
Проанализированы причины насыщения сердечников защитных ТТ.
Проведен анализ возможности возникновения переходных режимов с насыщением сердечников ТТ.
Обоснована необходимость разработки и внедрения отечественного стандарта требований к защитным ТТ, предназначенным для работы в переходных режимах.
Рассмотрены способы обеспечение правильного функционирования устройств релейной защиты в переходных режимах, сопровождающихся насыщением ТТ.

«Электротехника» – 2017. №12. – С. 65 – 72. Смотреть

Осциллограмма вторичных токов ТТ, включенных со стороны нейтрали турбогенератора блока, при несинхронном включении

Дифференциальная защита трансформатора — нарушение напряжения

Основы дифференциальной защиты трансформатора : Дифференциальная защита трансформаторов обеспечивают полную защиту трансформатора. Дифференциальный защита возможна за счет высокого КПД работы трансформатора и близкая эквивалентность ампер-витков на первичной и вторичной обмотках обмотки. Трансформаторы тока (ТТ) подключаются к первичной и вторичной обмоткам. обмотки трансформатора образуют замкнутый контур циркуляции.

Дифференциальная защита работает по принципу Кирхгофа. Текущее право (KCL). Этот закон гласит, что общая сумма тока, протекающего в узел равен нулю. Если ток первичной стороны на единицу равен на единицу ток вторичной стороны, затем проверяется KCL, и в цепи нет неисправности. трансформатор. Это основной принцип работы трансформаторного дифференциала. реле защиты.

Дифференциальная защита обеспечивает быструю и надежная защита критически важного актива, такого как трансформатор.Дифференциальный защита также используется для защиты других ценных активов, таких как электродвигатели напряжения, реакторы, распределительное устройство и т. д. Дифференциальная защита в трансформатор обеспечивает превосходную защиту от:

Дифференциальная защита трансформатора Катушки защитного реле

подключаются, как показано на рисунке ниже. Катушки, обозначенные как «R», известны как удерживающие катушки , а катушки, обозначенные как «O», известны как управляющие катушки . При возникновении неисправности в зоне защиты ток торможения и ток срабатывания возрастают.Когда ток срабатывания выше кривой отключения дифференциальной характеристики трансформатора, выдается команда отключения от реле. Обратите внимание на полярность трансформатора тока. Обычно полярность трансформатора тока соответствует показанной, хотя возможны и другие комбинации. В показанной конфигурации соотношение тока первичного и вторичного трансформаторов тока сдвинуто по фазе на 180 градусов при нормальной нагрузке. Можно рассматривать два случая:

Случай 1 : Нормальная нагрузка трансформатора или внешняя неисправность: В этом В этом случае как первичный, так и вторичный трансформатор тока вырабатывают ток в указанном направлении.В общая ветвь суммирует ток до нуля и, следовательно, защитное реле не вижу никаких текущих ошибок. Этот ток ошибки известен как рабочий ток. Ток, протекающий через удерживающую катушку, известен как удерживающий ток.

Дифференциальная нормальная нагрузка трансформатора или внешняя неисправность

Другими словами, во время нормального нагрузки или внешних повреждений, весь ток коэффициента трансформации ТТ протекает через ограничительную катушку и через катушку управления не протекает.

Случай 2 : Когда есть внутренних ошибка : В этом случае токи, производимые первичным и вторичным трансформаторами тока не суммируются с нулем, и, следовательно, будет чистый ток ошибки или сработает Текущий.Защитное реле обнаружит этот ток и отключит соответствующий трансформаторные первичные или вторичные выключатели.

Дифференциально-внутренняя неисправность трансформатора

Другими словами, во время внутреннего При неисправностях, ток коэффициента трансформации ТТ протекает через удерживающую катушку и управляющую катушку. Если рабочий ток превышает порог настройки процентного дифференциала, реле подаст команду на отключение.

Трансформатор Расчет уставки дифференциальной защиты Схема дифференциальной защиты трансформатора

работает с использованием двух отдельных величин, рассчитываемых на основе первичного тока (IW1C) и вторичного тока (IW2C).SEL787 и SEL 387/587 Дифференциальное реле трансформатора используется для этого обсуждения. В других подобных реле используются аналогичные концепции, но фактическая терминология может отличаться. Некоторые из параметров, относящихся к этому обсуждению:

Эти количества рассчитываются следующим образом.

IOP рассчитывается как векторное сложение первичных и вторичных токов, тогда как IRT использует только величину токов для расчета величины ограничения.

Внутренний по отношению к реле, первичный и вторичные вторичные токи ТТ преобразуются в значение «отвода обмотки» на единицу. Уравнения для преобразования единицы:

Расчет IOP и IRT в реле двух типов. Обратите внимание, что токи являются абсолютными величинами. Характеристики дифференциальной защиты трансформатора в процентах

Как уже говорилось, реле рассчитывает рабочий ток (IOP) и ток ограничения (IRT). Область срабатывания — это область над кривой, где реле сработает, а область ограничения — это область ниже кривой, где реле будет удерживать себя от срабатывания. Повышенная нагрузка трансформатора будет перемещать ограничитель (IRT) горизонтально вправо по оси ‘x’ без изменения рабочего количества (IOP), тогда как короткое замыкание переместит IRT влево, а IOP вверх на оси. Ось y. Если результирующая координата (IRT, IOP) на плоскости x-y оказывается выше дифференциальной характеристики в процентах, произойдет отключение. Если координата (IRT, IOP) опускается ниже кривой, отключение не происходит. Поведение реле при срабатывании реле основано на дифференциальных характеристиках срабатывания реле в процентах.Цель процентного ограничения состоит в том, чтобы позволить реле различать дифференциальный ток, возникающий в результате внутреннего повреждения, от дифференциального тока, возникающего в результате нормального тока или внешнего повреждения. Ключевые точки на графике выше:

Минимальный ток срабатывания (087P): Это значение обычно устанавливается в пределах 0,3. и 0,5 за единицу. Это значение обеспечивает защиту от остаточной намагниченности CT и погрешности точности. Для повышения чувствительности настройка должна быть минимальной, но достаточно высокий, чтобы избежать работы из-за ошибок устойчивого состояния, таких как неконтролируемые служебные нагрузки станции, ток возбуждения трансформатора и реле погрешность измерения при очень низких уровнях тока.

Наклон 1: Наклон дифференциальной защиты трансформатора — это часть графика между минимальная зона захвата и точка излома на склоне 2. Обратите внимание, что наклон 1 попадает в (0,0) на оси координат. Наклон 1 используется для компенсации текущей разницы от установившегося и пропорционального ошибки, такие как устройство РПН силового трансформатора, ошибки CT, ток возбуждения и ошибка реле . Полезно знать, какой коэффициент наклона характерен для нормальное состояние (уклон должен превышать это значение ценной бумаги ) и какой коэффициент наклона характерен для внутреннего разлом (уклон должен быть ниже, чем для надежность ). Наклон 1 должен быть выше нормального устойчивого состояния и ошибок пропорциональности . Ниже приведены некоторые из типичных ошибок значений, которые необходимо учитывать для трансформатора. Расчет крутизны дифференциальной защиты:

Точность ТТ: 3%

Точность реле: 5%

Возбуждение ток: 4%

Устройство РПН (LTC): 10% [Если применимо]

Отвод без нагрузки Чейнджер (NLTC): 5% [Если применимо]

Реле

SEL по умолчанию имеет наклон 1, равный 25%.Это может быть где-то между 25-35% в зависимости от того, сколько ошибок необходимо учесть.

Уклон 2: Это часть над уклоном 1. Обратите внимание, что наклон 2 не попадает в точку (0,0) на оси координат . Наклон 2 используется для компенсации переходных ошибок, например, вызванных насыщением ТТ . Прямая неисправность — это пример кратковременной неисправности. Большие токи во время сквозного короткого замыкания могут вызвать насыщение ТТ, что приведет к регистрации ложного дифференциального тока реле.Крутизна 2 может быть установлена ​​довольно высокой без снижения чувствительности к частичным неисправностям обмотки небольшой степени тяжести. Рекомендуется оценить ТТ, чтобы увидеть, есть ли возможность перехода в насыщение во время события сквозного короткого замыкания. Прочтите «Насыщение трансформатора тока» для получения дополнительной информации по этой теме. Настройка наклона 2 должна быть выше, чем настройка наклона 1, если не требуется одиночный наклон, в этом случае установите Slope1 и Slope2 на одно и то же значение.

IRS1: Это точка, в которой наклон 1 и Slope2 пересекаются.Значение по умолчанию для SEL787 — «6», что достаточно для большинства Приложения.

U87P: Назначение этого элемента — очень быстро реагировать на внутреннее событие неисправности. Обычно это значение устанавливается в 8-10 раз больше крана. Этот элемент реагирует только на основную частотную составляющую дифференциальный рабочий ток . На него не влияют slope1, slope2, IRS1, Настройка РСТ2, РСТ4 или РСТ5. Этот элемент должен быть установлен достаточно высоким, чтобы не реагировать на большие пусковые токи.

HRSTR: Бросок напряжения трансформатора может вызвать ложный дифференциальный ток в реле и может привести к неприятному отключению. Это потому, что появляется пусковой ток. на первичном токе, но не на вторичном трансформаторе тока. К счастью, это может быть обнаруживается, поскольку пусковой ток имеет значительные гармоники четного порядка, которые могут быть используется в релейной логике для ограничения дифференциального элемента. Элемент HARMONIC RESTRAINT работает от ограничение процентного ограничения дифференциала элемента, если соотношение ток второй гармоники и / или четвертой гармоники относительно тока основной гармоники равен больше, чем установка PCT2 или PCT4 в течение 10 циклов, когда трансформатор под напряжением.Вместо использования фиксированного порога удерживающий элемент сдвигает линию наклона вверх относительно величина измеренного дифференциального гармонического тока.

Настройка PCT2, PCT4: При желании в программном обеспечении можно использовать значение по умолчанию. Или анализатор гармоник инструмент в программном обеспечении реле может использоваться для определения величины секунды и четвертая гармоника при включении трансформатора. Следует отметить, что пусковой ток и гармоники могут различаться между разными событиями переключения и поэтому рекомендуется добавить к настройке некоторый допуск, даже если гармоники измеряются.

Асимметричный ток короткого замыкания Пусковые гармоники тока

Предположим, что уравнение линии наклона выглядит следующим образом: y = mx + b, где y — рабочий ток (IOP), m — наклон (Slope1 или Slope2), x — ток удержания (IRT), а b — ток гармоническая составляющая. В нормальных условиях гармоническое содержание отсутствует, и линия проходит через начало координат. Когда есть гармоническое содержание, он просто поднимает линию на «b», сохраняя тот же наклон. Это показано на рисунке ниже.

Функция гармонического ограничения

Если эта настройка активна, реле измеряет отношение тока второй и / или четвертой гармоники к току основной гармоники, и если это отношение больше, чем настройка PCT2 или PCT4, то срабатывание реле ограничивается, как показано на графике выше.

HBLK: The Назначение этого элемента ГАРМОНИЧЕСКОГО БЛОКА — блок процентного элемента дифференциала ограничения, если соотношение пятая гармоника к основной гармонике больше, чем PCT5. Эта функциональность полезен, когда защищаемый трансформатор может быть «перенапряжен», т. е. отношение напряжения к частоте (В / Гц), подаваемое на клеммы трансформатора превышает 1,05 о.е. при полной нагрузке или 1,1 о.е. без нагрузки. Повышение мощности агрегата-генератора трансформаторы на электростанциях, частота которых может изменяться при запуске что могло привести к перевозбуждению и перетеканию трансформаторов.ХБЛК может быть эффективно используется в таких ситуациях.

Настройка PCT5: Анализ токов трансформатора во время перевозбуждения показывает, что установка пятой гармоники 35% подходит для блокировки процентного дифференциального элемента. При необходимости это можно изменить.

Оба эти параметра можно включить в реле SEL, что обеспечивает оптимальную скорость работы и безопасность. Если в приложении используется нагрузка, которая производит значительный гармонический ток 5 ^th , то рекомендуется дополнительно проверить настройку HBLK, чтобы гарантировать, что защита не будет нарушена.

ICOM : Внутренняя компенсация ТТ. Внутренняя компенсация трансформатора тока используется для компенсации фазовых сдвигов, вызванных обмоткой трансформатора. Например, трансформатор треугольник-звезда имеет разность фаз между первичной и вторичной обмотками на 30 градусов. То, идет ли дельта-соединение «звезда» или «треугольник», зависит от типа замыкания треугольника и обсуждается в этой статье. Кроме того, трансформаторы тока могут быть подключены по схеме треугольник или звезда, что также может привести к фазовым ошибкам. Внутренняя компенсация фазового угла в современных цифровых реле компенсирует погрешности фазового угла с шагом 30 градусов.Полная компенсация на 360 градусов может также удалить компоненты нулевой последовательности из тока обмотки без изменения угла сдвига фаз. Все другие настройки ненулевой компенсации также удаляют компоненты нулевой последовательности из тока обмотки.

Трансформатор Пример дифференциальной защиты

Рассмотрим пример системы дифференциальной защиты трансформатора с реле SEL 387/587 . Для реле 787 расчеты будут аналогичными. кроме расчета ограничения тока.Расчет тока ограничения в 387/587 использует среднее значение токов обмотки, тогда как 787 расчет прямой добавление. Об этом уже говорилось ранее в этой статье.

Предположить трансформатор, подключенный по схеме треугольник, с трансформатором тока, подключенным звездой. Это означает, что есть нет фазового сдвига, индуцированного трансформатором или трансформатором тока. Предположим чередование фаз ABC. ‘R’ обозначает удерживающую катушку, а «O» обозначает катушку срабатывания.

Обратите внимание на полярность подключения трансформатора тока. Принять номинальный ток полной нагрузки в первичной обмотке. и вторичный.

Значения отводов могут быть рассчитаны по следующее уравнение:

Вариант 1: Рассмотрим схему дифференциальной защиты трансформатора с ПОЛНОСТЬЮ ЗАГРУЖЕННЫМ трансформатором .

Пусть токи обмоток на вторичной обмотке ТТ будут следующими для нормального тока полной нагрузки, потребляемого трансформатором. Из-за направления полярности трансформатора тока соотношение токов будет сдвигаться по фазе на 180 градусов от первичной к вторичной, как показано ниже.

Рассчитайте рабочий ток (IOP) по вектор сложения и ограничения тока (IRT) с использованием сложения и деления величин пользователем 2.Для фазных токов А

Обратите внимание, что на процентном ограничении на дифференциальном графике координаты отображаются как (IRT, IOP) на (x, y) самолет. Если мы построим (1,0), график будет выглядеть, как показано ниже. Расчет IRT, IOP для фаз B и C будут аналогичными. Суммируя:

Обратите внимание, что (IRT, IOP) положение на графике ниже кривой характеристики отключения и, следовательно, нет произойдет отключение (как и ожидалось). Элементы 87R1, 87R2, 87R3, которые являются Элементы дифференциального отключения в этом случае не будут задействованы.

Футляр2: Рассмотрим дифференциальную схему трансформатора с ВНУТРЕННЕЙ НЕИСПРАВНОСТЬЮ .

Предположим, что вторичный контур полностью нагружен при наличии внутренней неисправности с текущими значениями, указанными ниже. Из-за внутренней неисправности первичный ток будет высоким, но не вторичный. Текущий.

Рассчитаем рабочий ток (IOP) путем сложения векторов и тока ограничения (IRT) с использованием сложения величин и разделить на 2.

Преобразование тока в единицу соответствующее значение TAP:

Обратите внимание, что два положения (IRT, IOP) на графике находятся над характеристической кривой отключения, и, следовательно, отключение произойдет (как и ожидалось).В этом случае будут утверждены элементы 87R1, 87R2. Элемент 87R3 не будет утвержден, поскольку он находится ниже кривой срабатывания.

Вариант 3: Рассмотрим дифференциальный трансформатор. схема с ВНЕШНЯЯ НЕИСПРАВНОСТЬ . Предположим, что вторичный трансформатор тока насыщен, и, следовательно, происходит уменьшение величина вторичного тока, производимого трансформатором тока. Предположим отсутствие изменения фазы углы из-за насыщения. Вторичные токи трансформатора тока указаны ниже.

Обратите внимание, что положение (IRT, IOP) на графике ниже кривой характеристики отключения и, следовательно, отключения не произойдет (как должно быть).Элементы 87R1, 87R2, 87R3 в этом случае не утверждаются. Однако этот пример иллюстрирует проблему, когда ТТ насыщается во время внешнего короткого замыкания большой величины. Как видно из этого примера, точка срабатывания приблизилась к кривой. Это причина установки крутизны 1 и 2, чтобы избежать ложных отключений из-за насыщения ТТ. Этот пример иллюстрирует преимущество наличия двойной кривой срабатывания для предотвращения ложного отключения из-за насыщения ТТ.

Подключение трансформатора дифференциальной защиты трансформатора

Обычно соединение звездой или звездой ТТ используются для дифференциальной защиты с использованием цифровых реле, которые могут быть подключены четырьмя различными способами, как показано на рисунках ниже.Желательно, чтобы сторона трансформатора тока должна быть направлена ​​в сторону от зоны дифференциальной защиты. Это означает, что полярность ТТ со стороны источника обращена к источнику, а полярность ТТ со стороны нагрузки. стоит перед грузом . См. Рисунок ниже для «предпочтительного подключения — обычно использовал’. Следующее показанное предпочтительное соединение также приемлемо. Эти соединения приводят к разнице фаз в 180 градусов между первичной и вторичные токи коэффициента трансформации трансформатора тока. Преимущество этого подключения в том, что под нормальные условия нагрузки, удельные токи обмотки, которые также называются , работают ток в реле добавить к нулю , так как токи сдвинуты по фазе на 180 градусов.

Дифференциальная полярность трансформатора — предпочтительная полярность

Следующий возможный способ подключения ТТ имеет оба ТТ, обращенные к источнику, или оба ТТ, находящиеся под нагрузкой. Эти соединения не являются предпочтительными, хотя их все еще можно заставить работать с использованием современных цифровые реле. Необходима соответствующая компенсация тока обмотки. при условии, если эти соединения используются. Не будет фазового угла разница между первичным и вторичным токами трансформатора тока.

Подключение дифференциального трансформатора и другого трансформатора тока

С помощью современных цифровых реле любые типы подключений ТТ могут быть «скомпенсированы» в программном обеспечении.Если это возможно на этапе проектирования, можно выбрать одно из «предпочтительных соединений» с использованием трансформатора тока, соединенного звездой.

В приложениях предыдущего поколения при использовании электромеханических реле обычно можно увидеть трансформатор тока, подключенный по схеме треугольника. ТТ со стороны треугольника соединены звездой (звездой), а трансформатор соединен звездой. компенсировать фазовый сдвиг трансформатора. В современных цифровых реле фазовый сдвиг можно настроить в программном обеспечении. Однако более старая модернизация применяются ТТ, подключенные по схеме треугольника, и необходимо понимать ТТ с подключением по схеме треугольника и его нюансы.

ТТ с подключением по схеме Delta

Если набор трансформаторов тока подключен по схеме треугольник, то следует иметь в виду несколько вещей. Сам трансформатор тока может быть подключен в конфигурации «DAB» или «DAC». Что такое DAB и DAC? Нажмите ЗДЕСЬ? Это не что иное, как способ внутреннего подключения обмотки. См. Рисунок ниже, который не требует пояснений.

Подключения DAB и DAC

В соединении DAB полярность конец фазы A подключен к неполярному концу фазы B.

В подключении ЦАП полярность конец фазы A подключен к неполярному концу фазы C.

В трансформаторе треугольник-звезда, если замыкание треугольником имеет тип «DAB», то сторона треугольника будет опережать сторону звезды на 30 ⁰ . Если треугольное замыкание имеет тип «DAC», то сторона звезды будет опережать сторону треугольника на 30 ⁰ .

Кроме того, следует иметь в виду, что трансформатор тока , подключенный по схеме треугольника, вырабатывает в квадрате (3) раз больше тока, производимого трансформатором тока , подключенным звездой (звездой). Эту компенсацию амплитуды можно легко выполнить с помощью программных настроек современных цифровых реле.Дополнительную информацию о соединениях звезда и треугольник и его свойствах фазового угла можно найти, щелкнув здесь .

Дифференциальное реле Рекомендации по применению

Придется учитывать различные аспекты применения. учитывается при применении дифференциальной защиты. Вот некоторые из них:

Фазовый сдвиг тока (если применимо) от первичной к вторичной необходимо учитывать в текущих расчетах.Например, если первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная соединена звездой (звездой), то токи соотношения ТТ от первичной и вторичной обмоток будут сдвинуты по фазе на 30 ⁰ . Эта фазовая ошибка приведет к чистому рабочему току реле и, следовательно, может сработать неправильно. Есть способы избежать этого:

• Используйте трансформатор тока, соединенный звездой, на стороне треугольника трансформатора и трансформатор тока, соединенный треугольником, на стороне трансформатора.

• Для цифровых реле можно настроить программное обеспечение для обеспечения желаемой «компенсации» токов с учетом различных соединений первичной и вторичной обмоток / фазовых сдвигов.

Влияние намагничивающего броска при включении трансформатора. Первоначальное включение трансформатора приведет к сильному пусковому току намагничивания, который может проявиться как пусковой ток, если не будет компенсирован. Современные реле используют датчик гармоник для обнаружения включения трансформатора. Во время периода подачи питания дифференциальная защита может быть отключена.

Возможно возникновение перетока . Возможного ложного срабатывания из-за перенапряжения можно избежать, используя ограничение пятой гармоники, доступное в современных цифровых реле.

Ток нулевой последовательности : Необходимо обеспечить некоторую форму фильтрации нулевой последовательности, когда обмотка трансформатора может пропускать ток нулевой последовательности к внешнему замыканию на землю. Примером этого может быть трансформатор, заземленный треугольником. Сторона трансформатора, заземленная звездой, может иметь замыкания между фазой на землю вне зоны защиты, что может создавать ток нулевой последовательности в измеренных токах коэффициента трансформации трансформатора тока. Поскольку повреждение является внешним по отношению к зоне защиты, необходимо удалить ток нулевой последовательности.В более старых схемах используется трансформатор тока, подключенный по схеме треугольник, на обмотке звезды (звезда) для удаления токов нулевой последовательности. Современные цифровые реле могут добиться этого с помощью программной компенсации.

Ток нулевой последовательности из-за внешних повреждений вне зоны

Коррекция соотношения : Поскольку соотношение первичного и вторичного трансформаторов тока может не точно соответствовать номинальным токам обмотки трансформатора или трансформатор тока может быть подключен по схеме звезды (звезда) или треугольника, обычно требуется некоторая коррекция соотношения. Для современных цифровых реле этот поправочный коэффициент рассчитывается и применяется автоматически.

Компенсация ошибок : Выбранное реле должно компенсировать установившихся, пропорциональных и переходных ошибок в токе коэффициента трансформации ТТ. Ошибки устойчивого состояния — это ошибки, которые не зависят от загрузки. Пример — ток намагничивания трансформатора. Ошибка пропорциональности зависит от нагрузки, например, ошибка соотношения ТТ, ошибка из-за переключения ответвлений. Переходные ошибки возникают в результате насыщения ТТ из-за большого тока, протекающего во время короткого замыкания.

Трансформаторы с переключением ответвлений : Если задействован трансформатор с переключением ответвлений, для достижения баланса тока на среднем ответвлении трансформатора выбираются коэффициенты ТТ и поправочные коэффициенты. Необходимо убедиться, что рассогласование по току из-за неправильной работы отводов не приведет к ложному срабатыванию.

CT Remanence

Симпатический бросок

Также читайте: Насыщение трансформатора тока, Соединения трансформатора звезда и треугольник, Соединения трансформатора: фазовый сдвиг и полярность

Схема дифференциальной защиты трансформатора

SIPROTEC 4 7UT6 Реле дифференциальной защиты трансформаторов — Подключение дифференциальной защиты трансформатора с высоким импедансом REF (I7) и измерением тока нейтрали на I8

Введение

Дифференциальная защита указанная зона или элемент оборудования.Это основано на том факте, что только в случае внутренних неисправностей зоны, дифференциальный ток (разница между входным и выходным токами ) будет высоким .

Однако дифференциальный ток иногда может быть значительным даже без внутренней неисправности .

Это связано с определенными характеристиками трансформаторов тока ( различных уровней насыщения, нелинейности ), измеряющих входной и выходной токи, и защищаемого силового трансформатора.

За исключением пускового тока и тока перевозбуждения, большинство других проблем может быть решено с помощью дифференциального реле процента, которое добавляет к обычному дифференциальному реле две ограничительные катушки, питаемые током через зону, при правильном выборе. результирующей процентной дифференциальной характеристики и правильным подключением трансформаторов тока с каждой стороны силового трансформатора.

Дифференциальные реле защиты с ограничением удержания в процентах служат много лет. На рисунке 1 показана типовая схема подключения дифференциального реле. Дифференциальные элементы сравнивают рабочий ток с ограничивающим током.

Рабочий ток ( также называется дифференциальным током ), I _d , может быть получен из векторной суммы токов, входящих в защищаемый элемент:

Рисунок 1 — Простая схема подключения для дифференциальной защиты силового трансформатора

I _d пропорциональна току короткого замыкания для внутренних замыканий и приближается к нулю для любых других рабочих условий ( идеальный ).

Существуют различные варианты получения ограничивающего тока , I _RT . Наиболее распространены следующие:

Где k — коэффициент компенсации, обычно принимаемый как 1 или 0,5 .

Дифференциальное реле генерирует сигнал отключения , если дифференциальный ток, I _d , превышает процентное значение тока ограничения, I _RT :

Схема дифференциальной защиты трансформатора

Название:	Схема дифференциальной защиты трансформатора с алгоритмом обнаружения внутренних неисправностей с использованием логики ограничения второй гармоники и блокировки пятой гармоники — Уахди Дрис, Фараг.М. Эльмарейми и Рекина Фуад
Формат:	PDF
Размер:	259.3 KB
Страницы:	Прямо здесь | Видеокурсы | Членство | Загрузка обновлений

с алгоритмом обнаружения внутренних неисправностей с использованием логики ограничения второй гармоники и логики блокировки пятой гармоники

Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

Подключение трансформаторов тока для дифференциальной защиты »PAC Basics

Подключение трансформаторов тока — очень важный этап при установке дифференциальной защиты трансформатора.Любое неправильное подключение может привести к нежелательному отключению. Предыдущее обсуждение векторной группы трансформаторов показало, как включение трансформатора может вызвать сдвиг фаз в обмотке низкого напряжения. Это приведет к неправильному срабатыванию дифференциальной защиты, если ее не компенсировать. На рисунке 1 показано соединение трансформатора звезда-треугольник векторной группы YNd11.

Рисунок 1. Подключение трансформатора YNd11

На основании предыдущего обсуждения это подключение показывает, что обмотка низкого напряжения опережает обмотку высокого напряжения на 30 °.На рисунке 2 показано соединение трансформатора треугольником-звездой векторной группы Dyn1. Это соединение указывает на то, что обмотка НН отстает от обмотки ВН на 30 °.

Рисунок 2. Подключение трансформатора Dyn1

Этот фазовый сдвиг необходимо компенсировать, чтобы избежать неправильного срабатывания дифференциальной защиты. Фазовая компенсация выполняется посредством подключения трансформаторов тока треугольником или звездой или посредством внутренней релейной компенсации в микропроцессорных реле. Для этого трансформаторы тока подключаются таким образом, чтобы сдвиг фазы на 30 ° был обратным.Это показано на рисунке 3.

Можно видеть, что ТТ на стороне треугольника трансформатора подключены звездой, в то время как ТТ на стороне звезды трансформатора подключены DAB. При использовании трансформаторов тока, подключенных к DAB, вторичные токи, видимые от реле, будут опережать фактические токи на 30 °, тем самым компенсируя сдвиг фазы на 30 ° (запаздывание НН HV), вносимый векторной группой трансформатора Dyn1.

Рис. 3. Фазовая компенсация с использованием ТТ, подключенного к DAB

Для дальнейшей иллюстрации допустим, что

мы можем рассчитать I _A , используя,

Затем мы можем рассчитать вторичные токи, видимые от реле,

Эти значения настраиваются с использованием I _AW1 в качестве справочного материала.

Рис. 4. Фазорная диаграмма. Первичный и вторичный токи

Вторичные токи, видимые от реле, приведут к I _OP , равному нулю. См. Обсуждение рабочего количества.

Теперь, если мы исследуем, как мы получили I _AW2 , мы можем создать уравнение, которое связывает фактические токи с вторичными токами, видимыми от реле.

Проделав то же самое для I _BW2 и I _CW2 , мы можем получить матрицу, которая связывает фактические токи с вторичными токами, видимыми от реле.Полученная матрица показывает, как подключенные к DAB трансформаторы тока компенсируют сдвиг фазы на 30 в трансформаторе Dyn1.

Процесс, который обсуждался до сих пор, включает изменение физических подключений ТТ путем подключения трансформаторов тока таким образом, чтобы компенсировать фазовый сдвиг. В современных микропроцессорных реле фазовая компенсация выполняется численно. На рисунке 5 показано то же соединение трансформатора с обоими трансформаторами тока, соединенными звездой.

Рисунок 5.Фазовая компенсация с использованием трансформаторов тока, подключенных звездой

Чтобы получить вторичные токи, видимые от реле, мы снова положим

и решите для I _AW1 и I _AW2,

Эти значения настраиваются с использованием I _AW1 в качестве справочного материала.

Рисунок 6. Фазорная диаграмма. Первичный и некомпенсированный вторичный токи

Без компенсации вторичные токи, видимые от реле, будут давать I _OP ≠ 0 во время нормальной работы.Чтобы выполнить фазовую компенсацию численно, мы используем полученную ранее матрицу для определения I _AW2C , I _BW2C и I _CW2C . Поскольку наши трансформаторы тока соединены звездой, мы можем видеть, что I _AW2 , I _BW2 и I _CW2 равны I _a , I _b и I _c соответственно.

I _AWC2 вычисляется следующим образом:

Эти значения настраиваются с использованием I _AW1 в качестве справочного материала.

Рис. 7. Фазорная диаграмма. Первичный и компенсированный вторичный токи

Вторичные токи, видимые от реле, теперь приведут к I _OP , равному нулю.

Фазовая компенсация очень важна при реализации дифференциальной защиты трансформатора. Однако это только одна часть обеспечения вашей защиты, поэтому оставайтесь на связи, чтобы перейти к следующей теме.

Артикул:

SEL-387A Инструкция по эксплуатации. Доступно в SEL, Inc.Веб-сайт.

Как это:

Нравится Загрузка …

Понимание соотношения, полярности и класса

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока. Фото: Викимедиа.

Основная функция трансформатора тока — обеспечивать управляемый уровень напряжения и тока, пропорциональный току, протекающему через его первичную обмотку, для работы измерительных или защитных устройств.

В своей основной форме трансформатор тока состоит из многослойного стального сердечника, вторичной обмотки вокруг сердечника и изоляционного материала, окружающего обмотки.

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока.

Если этот ток проходит через первичную обмотку трансформатора тока, внутренний железный сердечник намагничивается, что вызывает напряжение во вторичных обмотках.Если вторичная цепь замкнута, через вторичную обмотку будет протекать ток, пропорциональный коэффициенту трансформатора тока.

ТТ с разомкнутой цепью

ОПАСНО: Трансформаторы тока должны оставаться закороченными до тех пор, пока не будут подключены к вторичной цепи. Трансформаторы тока обычно подключаются к клеммной колодке, где можно установить закорачивающие винты, чтобы связать изолированные точки вместе.

Важно, чтобы к трансформатору тока всегда была подключена нагрузка или нагрузка, когда он не используется, в противном случае на клеммах вторичной обмотки может возникнуть опасно высокое вторичное напряжение.

---

Типы трансформаторов тока

Существует четыре типичных типа трансформаторов тока: оконных, проходных, стержневых и обмотанных . Первичная обмотка может состоять просто из первичного проводника тока, проходящего один раз через отверстие в сердечнике трансформатора тока (оконного или стержневого типа), или она может состоять из двух или более витков, намотанных на сердечник вместе с вторичной обмоткой (намотанной тип).

Оконные и линейные трансформаторы тока

являются наиболее распространенными трансформаторами тока, встречающимися в полевых условиях.Фото: ABB

1. Окно CT

Оконные трансформаторы тока

имеют конструкцию без первичной обмотки и могут иметь конструкцию со сплошным или разъемным сердечником. Эти трансформаторы тока устанавливаются вокруг проводника и являются наиболее распространенным типом трансформаторов тока в полевых условиях.

При установке оконных трансформаторов тока со сплошной сердцевиной необходимо отключить первичный провод. Трансформаторные трансформаторы тока с оконным разделением сердечника могут быть установлены без предварительного отключения первичного проводника и обычно используются в приложениях для мониторинга и измерения мощности.

ТТ нулевой последовательности — это тип оконного ТТ, который обычно используется для обнаружения замыкания на землю в цепи путем суммирования тока по всем проводникам одновременно. В нормальном режиме работы эти токи будут векторно равны нулю.

Оконный трансформатор тока нулевой последовательности

Когда происходит замыкание на землю, поскольку часть тока идет на землю и не возвращается на другие фазы или нейтраль, трансформатор тока обнаружит этот дисбаланс и отправит сигнал вторичного тока на реле.ТТ нулевой последовательности устраняют необходимость в использовании ТТ с несколькими окнами, выходы которых суммируются, за счет использования одного ТТ, окружающего все проводники.

2. Стержневой CT

Трансформаторы тока типа

работают по тому же принципу, что и оконные трансформаторы тока, но имеют постоянную шину, установленную в качестве первичного проводника. Доступны типы стержней с более высоким уровнем изоляции и обычно крепятся болтами непосредственно к текущему устройству ухода.

Трансформатор тока стержневого типа

3.Втулка CT

Трансформаторы тока проходного изоляционного типа

в основном представляют собой оконные трансформаторы тока, специально разработанные для установки вокруг высоковольтного ввода. Обычно к этим трансформаторам тока нет прямого доступа, и их паспортные таблички находятся на шкафу управления трансформатором или выключателем.

SF6 вводные трансформаторы тока 110 кВ. Фото: Викимедиа

4. Рана CT

Трансформаторы тока с обмоткой

имеют первичную обмотку и вторичную обмотку , как и обычный трансформатор. Эти трансформаторы тока встречаются редко и обычно используются при очень низких коэффициентах передачи и токах, как правило, во вторичных цепях трансформаторов тока для компенсации малых токов, согласования различных коэффициентов передачи трансформаторов тока в суммирующих приложениях или для изоляции различных цепей трансформатора тока.

Этот тип трансформаторов тока имеет очень высокую нагрузку , и при использовании трансформаторов тока с обмоткой следует уделять особое внимание нагрузке на ТТ источника.

---

CT Класс напряжения

Класс напряжения CT определяет максимальное напряжение , с которым CT может контактировать напрямую. Например, оконный трансформатор тока 600 В не может быть установлен на оголенном проводе 2400 В или вокруг него, однако оконный трансформатор тока на 600 В может быть установлен вокруг кабеля 2400 В, если трансформатор тока установлен вокруг изолированной части кабеля и изоляция рассчитана правильно.

---

Коэффициент ТТ

Коэффициент ТТ — это отношение первичного токового входа к вторичного токового выхода при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с соотношением 300: 5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока , когда через первичную обмотку протекает 300 ампер.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответствующим образом. Например, если через первичную обмотку номиналом 300 А протекает 150 А, вторичный ток будет равен 2.5 ампер.

Коэффициент передачи трансформатора тока эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения. Фото: TestGuy.

В прошлом для измерения тока обычно использовались два основных значения вторичного тока. В Соединенных Штатах инженеры обычно используют выход на 5 ампер . Другие страны приняли выход 1-ампер .

С появлением микропроцессорных счетчиков и реле в промышленности наблюдается замена вторичной обмотки на 5 или 1 ампер на вторичную обмотку мА .Обычно устройства с мА-выходом называются «датчиками тока », в отличие от трансформаторов тока.

Примечание. Коэффициенты ТТ выражают номинальный ток ТТ, а не просто отношение первичного тока к вторичному. Например, ТТ 100/5 не будет выполнять функцию ТТ 20/1 или 10 / 0,5.

---

CT Полярность

Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, каким образом вторичные выводы выводятся из корпуса трансформатора.

Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и имеют следующие обозначения для правильной установки:

• h2 — Первичный ток, направление линии
• h3 — Первичный ток, направление нагрузки
• X1 — Вторичный ток (многоскоростные трансформаторы тока имеют дополнительные вторичные клеммы)

ТТ с разъемным сердечником, рассчитанный на 200 А. Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, указывающую направление источника.Фото: Continental Control Systems, LLC

В трансформаторах с вычитающей полярностью первичный вывод h2 и вторичный X1 находятся на одной стороне трансформатора. Полярность трансформатора тока иногда указывается стрелкой, эти трансформаторы тока следует устанавливать так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

Очень важно соблюдать правильную полярность при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Условные обозначения на электрическом чертеже полярности CT

Обозначение полярности на электрических чертежах и схемах трансформаторов тока может быть выполнено несколькими различными способами. Три наиболее распространенных условных обозначения схем — это точки, квадраты и косые черты. Маркировка полярности на электрических чертежах обозначает угол h2, который должен быть обращен к источнику.

Как проверить полярность трансформатора тока

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В, используя следующую процедуру тестирования:

1. Отключите все питание перед тестированием и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма измерителя подключена к клемме X1 ТТ, а отрицательная клемма подключена к X2 .
2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна ТТ и на мгновение коснитесь положительного конца 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченной точкой) и отрицательным концом к сторона h3 .Важно избегать постоянного контакта, который приведет к короткому замыканию аккумулятора.
3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении . Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на обратную. Клеммы X1 и X2 необходимо переключить, и можно провести тест.

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях, используя 9-вольтовую батарею.

Связано: Объяснение 6 электрических испытаний трансформаторов тока

---

CT Класс точности

Поскольку идеальных трансформаторов не существует, возникают небольшие потери энергии, такие как вихревые токи и тепло, вызванное током, протекающим через обмотки. Вторичный ток, который возникает в этих ситуациях, не полностью воспроизводит форму волны тока в энергосистеме.

Степень, в которой величина вторичного тока отличается от расчетного значения, ожидаемого в силу соотношения ТТ, определяется классом точности ТТ.Чем больше число, используемое для определения класса, тем больше допустимое отклонение вторичного тока от расчетного значения (погрешность).

За исключением классов с наименьшей точностью, класс точности ТТ также определяет допустимое смещение фазового угла между первичным и вторичным токами. В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на Точность измерения или Точность защиты (реле) . CT может иметь рейтинги для обеих групп.

ТТ для измерения точности

Точность измерения

ТТ рассчитаны на заданные стандартные нагрузки и рассчитаны на высокую точность от очень низкого тока до максимального номинального тока ТТ. Из-за своей высокой степени точности эти трансформаторы тока обычно используются коммунальными предприятиями для целей выставления счетов .

ТТ реле точности

Точность реле

не так точна, как ТТ точности измерения. Они разработаны для работы с разумной степенью точности в более широком диапазоне токов.Эти трансформаторы тока обычно используются для подачи тока на реле защиты. Более широкий диапазон значений тока позволяет защитному реле работать при различных уровнях неисправности.

Вы можете узнать класс точности ТТ, посмотрев на его паспортную табличку или этикетку производителя. Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13 , и разбит на три части:

1. номинальное соотношение рейтинг точность
2. рейтинг класса
3. максимальная нагрузка

Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр и букв, как указано в ANSI C57.13

1. Номинальное соотношение Рейтинг точности

Это число является просто номинальным коэффициентом точности , выраженным в процентах . Например, трансформатор тока с классом точности 0,3B0.1 сертифицирован производителем как имеющий точность в пределах 0,3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 процентов от номинального коэффициента.

2. Рейтинг класса

Вторая часть класса точности ТТ — это буква, обозначающая приложение, для которого рассчитан ТТ.Трансформатор тока может иметь двойные номиналы и использоваться для измерения или защиты, если оба номинала указаны на паспортной табличке.

• C — Указывает, что ТТ имеет низкий поток утечки, что означает, что точность может быть рассчитана до производства
• T — Указывает, что ТТ может иметь значительный поток утечки, и точность должна определяться на заводе.
• H — Указывает, что точность ТТ применима во всем диапазоне вторичных токов от пяти до 20-кратного номинального значения ТТ.Обычно это трансформаторы тока с обмоткой.
• L — Указывает, что точность ТТ применяется при максимальной номинальной вторичной нагрузке только при 20 номинальных значениях. Точность коэффициента может быть в четыре раза больше указанного значения, в зависимости от подключенной нагрузки и тока короткого замыкания. Обычно это оконные, проходные или стержневые трансформаторы тока.

3. Максимальная нагрузка

Третья часть класса точности ТТ — это максимальная нагрузка, разрешенная для ТТ. Как и все трансформаторы, трансформатор тока может преобразовывать только конечное количество энергии.Ограничение энергии ТТ называется максимальной нагрузкой. Если этот предел превышен, точность ТТ не гарантируется.

Для ТТ измерительного класса нагрузка выражается как сопротивление Ом . Например, коэффициент трансформатора тока номиналом 0,3B0,1 имеет точность 0,3 процента , если сопротивление подключенной вторичной нагрузки не превышает 0,1 Ом . ТТ класса измерения 0,6B8 будет работать с точностью 0,6 процента , если вторичная нагрузка не превышает 8.0 Ом .

Нагрузка трансформатора тока класса реле выражается как вольт-ампер и отображается как максимально допустимое вторичное напряжение, если через вторичный контур протекает 20-кратное номинальное значение трансформатора тока (100 А для вторичного трансформатора тока 5 А). Например, защитный ТТ 2,5C100 имеет точность в пределах 2,5 процента , если вторичная нагрузка меньше 1 Ом (100 вольт / 100 ампер).

Как рассчитать нагрузку на КТ

1. Определите нагрузку устройства, подключенного к ТТ, в ВА или сопротивлении Ом.Эта информация обычно находится на паспортной табличке устройства или в техническом паспорте.
2. Добавьте импеданс вторичного провода. Измерьте длину провода между трансформатором тока и нагрузкой устройства, подключенного к вторичной цепи (найдено на шаге 1).
3. Убедитесь, что общая нагрузка не превышает указанные пределы для ТТ.

Комментарии

Всего комментариев 3

Оставить комментарий Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Промышленные силовые трансформаторы — Эксплуатация и техническое обслуживание [часть 6]

---

---

ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА (часть 2)

<< продолжение из части 1

Защита от постоянного тока

РИС. 92 показывает пояснительную схему, иллюстрирующую принцип работы система циркуляционного тока. Трансформаторы тока (имеющие аналогичные характеристики и передаточные числа) подключены с обеих сторон обмотки машины и реле подключается через контрольные провода между двумя трансформаторами тока.

РИС. 92 Пояснительная схема, иллюстрирующая принцип защиты от циркулирующего тока: (а) исправное состояние или внешняя неисправность; (b) состояние внутренней неисправности и (c) с изображением эквипотенциальных точек

В исправном состоянии или при неисправности распределение тока такое же, как как показано на рис. 92 (а), в обмотке реле нет тока. Если ошибка происходят, как показано на рис. 92 (b), условия баланса нарушаются и текущие течет в обмотке реле, чтобы вызвать срабатывание.Следует отметить, что на фиг. 92 (b) неисправность показана в точке между двумя трансформаторами тока ( их расположение определяет протяженность охраняемой зоны). Если вина произошел, скажем, за правым трансформатором тока, то срабатывание не произойдет, так как ток короткого замыкания будет протекать через оба трансформатора тока. таким образом поддерживая баланс, как показано на фиг. 92 (а).

Для того, чтобы симметрия нагрузки на трансформаторы тока не расстраиваться и, таким образом, вызывать несбалансированный ток, проходящий через реле, вызывая срабатывание, когда оно не предназначено, важно, чтобы реле было подключено к пилотным проводам в точках уравнивания потенциалов.Это показано на фиг. 92 (c), такими эквипотенциальными точками, как a и b, a1 и b1 и т. Д. на практике редко удается подключить реле к физическому средняя точка в беге пилотов, и обычно делается связь с удобные точки на распределительном устройстве и для вставки балансировочных сопротивлений в меньшая длина пилотного провода. Сопротивления должны регулироваться так, чтобы точную балансировку можно получить при испытаниях перед вводом установки в эксплуатацию.Некоторые сложности возникают при применении защиты от циркулирующего тока. силовой трансформатор, потому что может быть введен фазовый сдвиг, который может варьироваться с разными первичными / вторичными соединениями, и будет величина разница между током нагрузки, входящим в первичную обмотку, и током, выходящим из вторичный.

Поправка на фазовый сдвиг производится подключением трансформаторов тока. на одной стороне силового трансформатора таким образом, чтобы возникающие токи подаваемые в пилотные кабели смещены по фазе от отдельной фазы токи на угол, равный фазовому сдвигу между первичной и вторичной обмотками. токи силового трансформатора.Это смещение фаз трансформатора тока вторичные токи также должны быть в том же направлении, что и ток между первичными и вторичные главные токи.

Наиболее распространенная форма подключения силового трансформатора — схема треугольник / звезда, фазовый сдвиг между первичной и вторичной сторонами составляет 30º. Это компенсируется подключением трансформаторов тока, связанных с треугольником обмотка звездой и связанная со звездой обмотка треугольником. Чтобы что вторичные токи от двух групп трансформаторов тока могут имеют одинаковую величину, вторичные номиналы должны отличаться, номиналы соединенных звездой трансформаторы тока на 5 А и подключенные по схеме треугольника 2.89 А, то есть 5 / _3.

Если силовой трансформатор подключен по схеме треугольник / треугольник, фазовый сдвиг отсутствует. между первичным и вторичным линейными токами. Точно нет фазового сдвига в случае силовых трансформаторов, соединенных звездой / звездой, но с фазовой коррекцией применяется на обоих наборах трансформаторов тока по той причине, что только благодаря этому защитная система может быть стабильной при внешнем замыкании на землю. условия. Таким образом, оба комплекта трансформаторов тока будут соединены треугольником. так что вторичные токи в пилотах из каждого набора будут смещены по фазе на 30º от линейных токов, но оба будут совпадать, необходимо требование защиты от циркулирующего тока.Очевидно, что сходство синфазность может быть достигнута, если подключены оба комплекта трансформаторов тока звездой, но можно показать, что в этом случае защитная система будет быть стабильным при сквозных замыканиях между фазами, но не при замыканиях на землю. Этот численно продемонстрировано на фиг. 93, отмечая, что на фиг. 93 (а) вторичный токи, входящие и выходящие из пилотов, неодинаковы на обоих концах и поэтому не суммируйте до нуля на реле, тогда как на фиг. 93 (б) обратное верно, и в катушках реле нет тока.2: 1: 1 ток распределение, показанное на фиг. 93 на незаземленной стороне трансформатора принадлежит только к такому трансформатору с третичной обмоткой замкнутого треугольника. Эта обмотка не показан на схеме. Его функция — обеспечить путь короткого замыкания. для протекания гармонических составляющих в токе намагничивания. Распространение применяется также, когда сердечник трехфазного типа, а не оболочки.

РИС. 93 Отображение стабильных и нестабильных условий при сквозных замыканиях на землю, с защитой от циркулирующего тока, примененной к трансформатору звезда / звезда, из-за к способам подключения трансформаторов тока.

Включение силового трансформатора вызывает кратковременный скачок намагничивания. ток, протекающий в первичной обмотке, ток, который не имеет балансирующего аналога во вторичном контуре. Из-за этого в обмотки реле на время перенапряжения и будут, если достаточно величина, приводит к изоляции цепи. Эта нежелательная операция может быть избежать за счет добавления временной задержки к защите, но, поскольку пусковой ток сохраняется в течение некоторых циклов, такая задержка может сделать защиту неэффективной при истинные условия неисправности.Лучшее решение может заключаться в использовании гармонического сдерживания, и реле этого типа показаны на рисунках 97-99.

РИС. 94 — это демонстрационная схема подключения трехфазной сети, соединенной треугольником / звездой. трансформатор оснащен защитой от циркулирующего тока и показывает распределение токов короткого замыкания, возникающих из-за замыкания обмотки на землю на обмотке, соединенной звездой, когда нейтраль последней прочно заземлен. Текущие векторные диаграммы, построенные для отношения один к одному, соответствующие к условиям фиг.94, приведены на фиг. 95, в котором фазоры имеют следующее значение.

РИС. 94 Защита от циркулирующего тока для трехфазного соединения треугольником / звездой трансформатор, показывающий работу в условиях внутреннего замыкания на землю

РИС. 95 Диаграммы вектора тока, соответствующие условиям фиг. 94

РИС. 95 (а): IA; IB; IC — нормальные сбалансированные токи нагрузки в первичной обмотке. соединенные треугольником обмотки силового трансформатора.

ИК; IY; IB — нормальные уравновешенные токи нагрузки в основных основных линиях.

IAF — ток короткого замыкания в первичной обмотке силового трансформатора. A2A1 и в строке R, соответствующей току повреждения Iaf, установленному в закорочена часть вторичной обмотки силового трансформатора на a2a1.

Его величина такова, что ампер-витки, полученные от IAF, умноженные на общее количество витков в первичной обмотке A2A1 равно заданному ампер-витку током короткого замыкания Iaf в короткозамкнутой части вторичной обмотки a2a1, умноженное на количество короткозамкнутых витков вторичной обмотки.

Фазовый угол fp IAF по отношению к нормальному напряжению на A2A1 равен определяется выражением cos_1 (Rp / Zp), где Rp — сопротивление первичной обмотки. обмотка A2A1 плюс сопротивление короткозамкнутой части вторичной обмотки обмотка a2a1, а Zp — сопротивление короткозамкнутой части вторичные обмотки a2a1 по отношению ко всей первичной обмотке A2A1, все количества относятся к первичной стороне. _IAF — короткое замыкание ток короткого замыкания в линии B, и равен IAF в линии R, но течет в обратном направлении. направление на IAF относительно линии R.

IA _ IAF — это полный ток в обмотке A2A1, то есть сумма векторов тока нагрузки и тока короткого замыкания в обмотке.

IR _ IAF — это полный ток в линии R, то есть сумма векторов ток нагрузки и ток повреждения в линии.

IB _ IAF — это полный ток в основной линии B, то есть сумма векторов ток нагрузки и ток повреждения в линии.

РИС. 95 (б): Ir; Iy; Ib — нормальные токи сбалансированной нагрузки во вторичной обмотке. соединенные звездой обмотки силового трансформатора и во вторичных главных линиях.

Iaf — ток короткого замыкания в этой части силового трансформатора. вторичная обмотка a2a1 между заземленной нейтралью и землей обмотки вина.

Его величина и фазовый угол fs по отношению к нормальному напряжению на обмотки a2a1, определяются импедансом короткозамкнутой части вторичной обмотки a2a1 по отношению ко всей первичной обмотке A2A1, и сопротивлением Raf короткозамкнутой части a2a1.В величина Iaf определяется выражением Vaf / Zaf, где Vaf — нормальная напряжение на короткозамкнутой части обмотки a2a1 и Zaf — это сопротивление, о котором говорилось ранее, относительно вторичной обмотки трансформатора. Фазовый угол fs относительно нормального напряжения на a2a1 равен cos_1. (Раф / Заф).

РИС. 95 (c): iR; iY; iB — нормальные симметричные токи в соединенных звездой вторичные обмотки трансформаторов тока и подключенных к ним линий на первичной обмотке силового трансформатора.Это токи из-за нормальные симметричные токи нагрузки в первичных линиях электропередачи R, Y, B.

iAF — ток короткого замыкания во вторичной обмотке трансформатора тока на MALA и в линии V, подключенной к нему, и соответствует текущему IAF в первичной ЛЭП Р.

_iAF — это неисправность вторичной обмотки трансформатора тока MCLC и в линии X, подключенный к нему, и соответствует текущему _IAF в первичном питании. линия Б.

iR _ iAF — полный ток во вторичной обмотке трансформатора тока. MALA и в подключенной к нему линии V, то есть векторной суммы токов из-за тока нагрузки и тока короткого замыкания в первичной линии питания R.

iB _ iAF — ток нагрузки во вторичной обмотке трансформатора тока. MCLC и в подключенной к нему линии X, то есть векторной сумме текущего из-за тока нагрузки и тока короткого замыкания в основной линии питания B.

Относительные угловые смещения между токами на фиг. 95 (c) являются такие же, как на фиг. 95 (а).

РИС. 95 (d) ia; ib; ic, — нормальные симметричные токи в соединенных треугольником вторичные обмотки трансформаторов тока на вторичной стороне силовой трансформатор.Это токи из-за нормальных сбалансированных токов нагрузки. во вторичных линиях электропередачи r, y, b.

iv; iw; ix — нормальные симметричные токи в линиях, соединенных треугольником. вторичные обмотки трансформаторов тока на вторичной стороне силовой трансформатор. Это линейные токи, соответствующие токам во вторичных обмотках трансформатора тока, которые возникают из-за нормально сбалансированного токи нагрузки во вторичных линиях электропередачи r, y, b.

На этой диаграмме отсутствуют векторы тока повреждения, что показывает отсутствие токов повреждения. протекает через трансформаторы тока на вторичной стороне силовых трансформаторов.

Таким образом, токи, протекающие через реле защиты, являются токами короткого замыкания. iAF и _iAF на фиг. 95 (c), величины которых зависят для данной мощности трансформатор, по количеству короткозамкнутой обмотки силового трансформатора и его положение по отношению ко всей обмотке с другой стороны силовой трансформатор.

До сих пор не упоминалась проблема, которая возникает, когда силовой трансформатор оснащен оборудованием для смены кранов.Было отмечено, что для стабильности в нормальных условиях или при отсутствии неисправности — идентичные выходы из каждой группы трансформаторов тока являются важной функцией защиты от циркулирующего тока. Совершенно невозможно согласовать трансформаторы тока. положения ответвлений, если они (трансформаторы тока) также не отведены соответствующим образом. Этот решение вообще неосуществимо хотя бы из-за характера задачи изменения ответвлений трансформатора тока каждый раз, когда выполняется переключение ответвлений на силовой трансформатор.Последняя функция часто выполняется автоматически, поэтому Затем необходимо произвести переключение ответвлений на трансформаторах тока автоматически. и одновременный. Из-за этого и нормальных неравенств, которые возникают между трансформаторы тока, многие схемы защиты трансформаторов имеют был разработан, в котором были предприняты шаги для устранения трудностей и некоторые из этих схем будут отмечены позже. РПН и трансформатор тока неравенства можно в значительной степени избежать, используя схему циркулирующего тока, которая использует дифференциальное реле со смещением, обычно обозначенное на фиг.99.

В каждом полюсе этого реле, помимо рабочей катушки, есть две обмотки смещения или ограничения. В условиях неисправности, когда работа не требуется, ток не должен проходить через рабочую катушку, но, поскольку несовершенного согласования трансформаторов тока и эффектов отвода При изменении, в рабочей катушке может протекать некоторый ток утечки. Однако это не приведет к срабатыванию, если соотношение рабочего тока к току смещения для установленное реле, превышено и применяемое ограничение или смещение автоматически увеличивается по мере увеличения тока короткого замыкания, что позволяет чувствительные настройки должны быть получены с высокой степенью стабильности.

Чтобы понять работу катушек смещения, рассмотрим систему защиты во-первых, в условиях сквозной неисправности (т. е. неисправности за пределами защищаемого зона), а затем в условиях внутренней неисправности:

(a) Условия сквозного короткого замыкания: если трехфазное короткое замыкание произошло на сторона фидера системы за выключателем циркулирующий ток в пилотных проводах будет проходить через всю катушку смещения реле, и любой несбалансированный ток, который может возникнуть из-за несоответствий в соотношениях трансформаторов тока защиты протекает через реле, работающее катушка.В этих условиях преобладает крутящий момент смещения, поэтому предотвращение реле срабатывания.

(b) Условия внутренней неисправности: теперь представьте себе трехфазную неисправность в цепи питания. клеммы трансформатора на стороне, соединенной звездой, и что поток мощности как показано на фиг. 96. Ток повреждения протекает через три трансформатора тока. обозначен буквой A на стороне силового трансформатора, соединенной треугольником, но не через множество B на звездной стороне. Следовательно, вторичные токи трансформатора тока циркулируют через управляющие провода, через половину катушек смещения и рабочую катушки обратно в нейтраль трансформатора тока.В этих условиях крутящий момент реле преобладает. Защитная система работает правильно когда трансформатор запитан с одного или обоих направлений и для всех типов неисправностей.

РИС. 96 Дифференциальная защита со смещением, примененная к соединению треугольником / звездой трехфазный трансформатор

C.B. автоматический выключатель; C.T. защитный трансформатор тока;

T.C. катушка отключения; C.B.A. вспомогательный выключатель автоматического выключателя;

г. до н. Э. катушка подмагничивания; O.C.рабочая катушка;

П.Ф. & L. предохранитель предохранитель и перемычка; Б. аккумулятор.

Быстродействующая защита силовых трансформаторов по смещенной дифференциальной гармонике сдержанность

В течение многих лет реле GEC типа DMH обеспечивают дифференциальную защиту для двухобмоточных или трехобмоточных силовых трансформаторов с высокой степенью устойчивости от сквозных коротких замыканий и невосприимчив к сильным пусковым токам намагничивания который течет при первом включении трансформатора. Реле доступно в две формы:

(a) для использования с линейными трансформаторами тока с коэффициентами, соответствующими нагрузке ток для получения нулевого дифференциального тока в нормальных условиях;

(b) с промежуточными трансформаторами с ответвлениями для использования со стандартным линейным током трансформаторы любых соотношений.

В этом реле преобладание второй гармоники появляется в броске тока. ток обнаруживается и используется для ограничения его действия, таким образом распознавая между коротким замыканием и нормальным пусковым током намагничивания. В реле работают выпрямительные мостовые компараторы в каждой фазе, которые подают свои выходы через от транзисторных усилителей к чувствительным поляризованным реле, что дает:

(i) рабочий ток, который является функцией дифференциального тока;

(ii) ограничивающий ток, величина которого зависит от второй гармоники. дифференциального тока;

(iii) ток смещения, который является функцией сквозного тока и стабилизирует реле от тяжелых сквозных повреждений.

Реле оснащено устройством мгновенной максимальной токовой защиты в каждой фазе. для защиты от коротких замыканий, достаточных для насыщения линейных трансформаторов тока, при каких условиях генерируемые гармоники будут сдерживать основные Блок. Эти устройства максимальной токовой защиты имеют фиксированную настройку, в 8 раз превышающую значение трансформатора тока. вторичный номинал и питаются от насыщаемых трансформаторов тока, чтобы предотвратить работа при пиковом пусковом токе, который может на мгновение превысить это значение.

Вкратце работа основного блока выглядит следующим образом:

В условиях сквозного тока ток пропускается через два удерживающих выпрямителя. мосты через поляризованное реле в нерабочем направлении.

В условиях внутренней неисправности будет разница между первичными и вторичный ток, и разница течет в рабочей цепи, поэтому что рабочий выпрямитель передает ток на поляризованное реле в оперативное руководство. Эксплуатация зависит от относительной величины общей сдерживающие и дифференциальные токи, а также отношение этих токов к работа контролируется шунтирующим резистором на удерживающих выпрямителях. В условиях броска намагничивания извлекается составляющая второй гармоники. настроенной схемой, и ток передается на реле в нерабочем условие.

Помимо составляющей второй гармоники, пусковой ток содержит составляющая третьей гармоники, доля которой велика, но меньше второй. Никаких ограничений против третьей гармоники не предусмотрено, так как это может быть опасно. что реле может задерживаться в работе в условиях тяжелой внутренней неисправности, из-за насыщения трансформатора тока, производящего третьи гармоники в вторичный сигнал.

На рисунках 97 и 98 показаны типовые схемы применения трехфазной двухобмоточной схемы, и трехфазные трехобмоточные трансформаторы.

РИС. 97 Типичное применение дифференциальной гармоники со смещением типа DMH GEC реле удержания для трехфазного двухобмоточного трансформатора (GEC Measurements)

Дифференциальная защита трансформатора Duo-Bias

Еще одно усовершенствование, в основе которого лежит обычная схема баланса тока. уже обсуждалось, но с использованием специального реле с компенсацией для преодоления осложнений связанных с защитой трансформатора, является защита Reyrolle. Этот показан на фиг.99. Это схема их релейной схемы «Duo-Bias». к одной фазе и функционирует в различных условиях следующим образом:

При нагрузке или в условиях короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора тока токи циркулируют через первичную обмотку трансформатора смещения, выпрямленный выход которого подается на обмотку смещения на преобразователе через шунтирующий резистор. Несбалансированный ток течет от центрального ответвителя на первичной обмотке. обмотка трансформатора смещения, запитывающая входную обмотку преобразователя и блок гармонического смещения.

РИС. 98 Типичное применение дифференциальной гармоники со смещением GEC типа DMH реле удержания для трехфазного трехобмоточного трансформатора (GEC Measurements)

Входная и выходная обмотки преобразователя индуктивно связаны, но между ними и обмотками смещения нет индуктивной связи. Пока поскольку защищаемый трансформатор исправен, обмотка смещения преобразователя запитывается двухполупериодным выпрямленным током, который пропорционален нагрузке или ток короткого замыкания, и этот ток смещения насыщает преобразователь.

Несбалансированные токи во входной обмотке преобразователя, генерируемые мощностью переключение ответвлений трансформатора или рассогласование трансформатора тока, наложение переменного м.м.ф. на м.д. смещения постоянного тока, как показано на фиг. 100, но итоговое изменение в рабочем режиме плотность магнитного потока мала, а мощность на выходе реле незначительна.

Отводы на шунтирующем резисторе используются для регулировки соотношения между первичным током трансформатора смещения и входом в преобразователь обмотка смещения.Этот резистор также служит для подавления пульсаций смещения. м.м.ф. из-за пульсаций тока смещения, потому что он обеспечивает низкий импеданс неиндуктивный шунтирующий путь через высокоиндуктивную обмотку смещения для переменного тока содержание тока смещения.

Если в силовом трансформаторе возникает неисправность, рабочее значение m.m.f. произведено ток вторичного замыкания во входной обмотке преобразователя превышает напряжение смещения м.м.д., что приводит к значительному изменению плотности рабочего потока, что приводит к соответственно большое напряжение на обмотке реле и, как следствие, ток управляет реле.Срабатывание реле не может произойти, если действующая м.м.д. превышает смещение м.м.д., а так как м.м.д. пропорционально к нагрузке или току короткого замыкания, требуемая рабочая м.м.д. (и поэтому рабочий ток) также пропорционален нагрузке или току короткого замыкания.

Блок гармонического смещения, показанный на фиг. 99 — это простая настроенная схема, реагирует на составляющую второй гармоники тока намагничивания.

При протекании пускового тока намагничивания через рабочую цепь реле выпрямленный выход блока гармонического смещения вводится в преобразователь обмотка смещения и ограничивает реле.

РИС. 99 Защита трансформатора Duo-Bias, однофазная схема (NEl-Reyrolle Защита)

РИС. 100 Потоки от рабочих и смещающих ампер-витков (NEl-Reyrolle Защита)

Дифференциальные реле трансформатора

обычно имеют базовую настройку, которая ток короткого замыкания, необходимый для их работы без сквозного тока в дифференциале ток системы и внутренний ток короткого замыкания подается только от одного комплекта трансформаторов тока. В случае реле Duo-Bias это 20 процентов от номинала реле.Фактическое значение тока повреждения, при котором дифференциальное реле срабатывает. Таким образом, работа является основным значением настройки в условиях холостого хода, но когда нагрузка ток протекает, настройка будет выше, в зависимости от количества нагрузка и используемая настройка смещения. С внутренним замыканием на землю, в котором ток ограничен резистором заземления нейтрали, ток нагрузки может мало подвержены влиянию неисправности и, следовательно, при рассмотрении таких условие, влияние тока нагрузки на настройку должно быть принято во внимание учетная запись.

РИС. 101 Duo-Bias Protection для двухобмоточного трансформатора (Reyrolle Protection)

РИС. 101 показывает схему трехфазной сборки реле Duo-Bias. применяется для защиты двухобмоточного трансформатора. Применительно к трехобмоточной трансформатор, реле идентично за исключением изменения ответвлений на первичной обмотка трансформатора смещения. Дополнительные сведения об этом типе защиты приведены в Книге распределительных устройств J&P (Баттервортс).

Защита от избыточного напряжения

Существенная разница между этой схемой и схемой циркуляции: что при нормальных условиях ток не циркулирует в пилотных проводах, ЭДС, генерируемые на обоих концах пилотов, уравновешиваются друг с другом. Это, по сути, хорошо известная схема «противоположного напряжения», типичная схема из которых показано на фиг. 102. Эта конкретная схема известна как «Транслей». и был первоначально разработан Metropolitan-Vickers Electrical Co.Ltd (впоследствии GEC измерения).

Две схемы иллюстрируют работу защиты от сквозной неисправности. условий и условий внутренней неисправности. Эта схема также более полно описана в книге J&P Switchgear Book, в которой, в частности, защиты, но в целом относится также и к трансформаторам.

Защита от перегрузки по току и утечки на землю

Как указывалось ранее, не всегда экономично использовать циркулирующий ток. защита силовых трансформаторов малых размеров, скажем, до 1000 кВА (а в некоторых случаях и больше).Адекватная защита может быть обеспечена средства простых реле максимального тока и защиты от замыканий на землю, последнее предпочтительно ограниченной формы на стороне LV.

Типичная диаграмма показана на фиг. 103, где видно, что HV сторона состоит из трех реле максимального тока и одного реле утечки на землю, а низковольтное реле расположение аналогично с добавлением трансформатора тока нейтрали, если нейтраль силового трансформатора заземлена. С этим типом защиты нет балансировка трансформаторов тока на первичной и вторичной сторонах силовой трансформатор необходим, а значит, схожие характеристики и определенная соотношения не нужны.Кроме того, реле утечки на землю работают мгновенно. в работе, а уставки замыкания на землю до 20 процентов обычно могут быть получается без труда. Межфазные замыкания устраняются перегрузкой по току. реле, которые работают с задержкой по времени и классифицируются с реле максимального тока на других частях системы.

Для незаземленных обмоток (треугольник или звезда) аппарат должен состоять из трехполюсного реле максимального тока обратного, определенного минимума, запаздывания и одиночного полюсное реле мгновенной утечки на землю с последовательным резистором или без него в зависимости от по типу реле.Это показано в левой части фиг. 103 и сплошными линиями с правой стороны: это максимальная токовая и простая система защиты от утечек на землю.

РИС. 102 Защита Translay, примененная к фидеру трансформатора (GEC Measurements)

РИС. 103 Максимальная токовая защита и неограниченная защита от замыканий на землю трехфазного Трансформатор, подключенный по схеме треугольник / звезда.

Если нейтраль силового трансформатора заземлена, как показано пунктиром на правая часть фиг.103 предусмотрен дополнительный трансформатор тока в нейтральном соединении с его вторичной обмоткой параллельно с тремя линейные трансформаторы тока; эта защита известна как перегрузка по току и система ограничения утечки на землю. При внешнем замыкании на землю (скажем, справа от трансформаторов тока на стороне, соединенной звездой силового трансформатора), ток течет в одном из линейных трансформаторов тока и в токе нейтрали трансформатор и полярность расположены так, что ток циркулирует между две вторичные.Таким образом, реле утечки на землю подключается через эквипотенциальный точки; в нем не течет ток, и он не работает. С внутренним заземлением короткое замыкание, ток короткого замыкания протекает либо только в трансформаторе тока нейтрали, или в противофазе в трансформаторах тока линии и нейтрали; реле затем запитывается и работает.

Для уравновешивания трансформаторов тока линии и нейтрали с внешним заземлением коротких замыканий, фиктивный балансировочный импеданс, равный импедансу одного из устройств перегрузки по току. элементы соединены последовательно с трансформатором тока нейтрали, как показано на фиг.103 так, чтобы нагрузки трансформаторов тока линии и нейтрали уравниваются. ИНЖИР. 104 показывает в схематическом виде текущее распределение для ограниченной защиты от замыканий на землю для повреждений внутри и вне охраняемая зона.

Дальнейшее рассмотрение вопроса о защите от межвитковых замыканий в трансформатора, уже было сказано, что такие неисправности более вероятны в обмотках ВН, поэтому, как правило, необходимо только установить защитное снаряжение на стороне ВН.Однако когда низковольтная сторона трансформатора рассчитан на напряжение, превышающее нормальное, степень восприимчивости обмоток до межвиткового нарушения изоляции сопоставимо с высоковольтным обмоток, учитывая, конечно, влияние типа цепи, то есть воздушные линии, подземные кабели или просто короткие соединительные провода, к которому подключены обмотки.

РИС. 104 Диаграммы, показывающие ограниченную защиту от замыканий на землю для трансформаторов

Ограниченная защита от замыканий на землю: принцип высокого сопротивления

Схема баланса тока защищает трансформатор только от земли. неисправности в зоне между трансформаторами тока, отсюда и название защита от замыканий на землю.’Основная трудность, связанная со схемой заключается в сохранении стабильности при сквозных дефектах при неравномерном насыщении трансформаторы тока возникают в течение первых нескольких циклов после повреждения нуль.

Это преодолевается за счет использования реле с высоким сопротивлением, которое имеет стабилизирующий резистор в его цепи, такой как показано реле Reyrolle Protection типа 4B3 на фиг. 105. Релейный элемент запитывается переменным током через двухполупериодный выпрямитель. последовательно с резисторами R1 — R7.Нелинейные резисторы М1 и M2 ограничивают пиковое выходное напряжение трансформаторов тока и защищают как компоненты реле, так и трансформаторы тока. Конденсатор C вместе с резисторами от R1 до R7 образуют фильтр нижних частот, который гарантирует, что первичный неисправность схемы на частотах гармоник будет больше, чем настройка на основной частоте.

РИС. 105 Принципиальная схема высокоомного реле Reyrolle Protection Type Реле 4B3 (NEl-Reyrolle Protection)

РИС.106 показано схематическое изображение высокоомного ограниченного Используется схема балансировки тока замыкания на землю с трехфазным двухобмоточным трансформатором. Рабочие характеристики реле можно с уверенностью рассчитать как для стабильности и настройку неисправности, а также настройку напряжения, регулируемую с помощью перемычек через резисторы с маркировкой вольт на лицевой стороне реле.

РИС. 106 Применена высокоомная схема защиты от замыканий на землю с ограничением к трехфазному двухобмоточному трансформатору (Reyrolle Protection)

Стабильность схемы зависит от установленного напряжения больше, чем максимальное напряжение, которое может появиться на реле при данной сквозной неисправности условие.Предполагая, что в худшем случае один ТТ полностью насыщен, что делает его сопротивление возбуждения незначительным, то максимальное напряжение Vmax равно дано V N RR max () __ 1 CT L

, где I — максимальный установившийся сквозной ток повреждения

Н — коэффициент трансформации трансформатора тока

RCT — сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока

RL — сопротивление пилотного контура.

Уставка неисправности рассчитывается обычным образом с учетом возбуждения. токи трансформаторов тока параллельно реле:

Настройка первичной неисправности _ N (I0 _ I1 _ I2 _ I3), где N — трансформатор тока. передаточное число

I0 — рабочий ток реле

I1; I2; I3 — токи возбуждения трансформатора тока.

На эту схему не влияют нагрузка, внешнее повреждение и броски намагничивания. токи аренды. Он защитит обмотку с надежно заземленной нейтралью, но нет, если он заземлен через сопротивление.

Замена реле электромагнитных

Как объяснялось ранее в этом разделе, типы электромагнитных реле описаны основные средства защиты электрических заводов и оборудования более 60 лет. С электронной революцией 1980-х годов они постепенно заменяются более сложными типами реле, изначально использующих транзисторную схему, несколько небольших микропроцессоров а совсем недавно они полностью перешли на микропроцессорную технологию.Эти современные устройства продолжают выполнять те же задачи, принимая сигналы от трансформаторы тока и напряжения в защищаемых цепях, но эти сигналы, вместо того, чтобы заставлять диск вращаться или притягивать якорь, обрабатываются усилителями, компараторами или цифровыми процессорами, чтобы подать необходимый сигнал отключения на управляющий выключатель. Принципы защиты остаются без изменений, но следующее описание современного предвзятого реле дифференциальной защиты указывает на эффекты, которые произошли в последнее время. разработки коснулись задействованного оборудования.

РИС. 107 Современное статическое реле дифференциальной защиты (GEC Measurements)

Современный эквивалент реле DMH в GEC Measurements — это показанный MBCH. на фиг. 107. Это из их диапазона Midos, представленного в середине 1980-х годов. ИНЖИР. 108 показана функциональная блок-схема, из которой видно что философия работы в основном аналогична философии DMH. В выходы каждого ограничивающего трансформатора смещения T3 — T5, пропорциональные токи первичной линии выпрямляются и суммируются для создания ограничения смещения Напряжение.Любой результирующий ток разницы проходит через трансформаторы. Т1 и Т2. Выход из T1 выпрямляется и комбинируется с напряжением смещения. для получения сигнала, который подается на компаратор амплитуды. Компаратор выходной сигнал имеет форму импульсов, ширина которых различается в зависимости от амплитуды. комбинированных напряжений смещения и разности напряжений. Где измерения интервал между этими импульсами указывает меньшее, чем заданное время, внутреннее индикация неисправности и сигнал отключения инициируется после короткой задержки, величина которого задается смещением.Если во время этой задержки мгновенное значение дифференциального тока падает ниже порога и остается ниже в течение дольше, чем дополнительное заданное время, как при намагничивании трансформатора в условиях пиковой нагрузки таймер отключения сбрасывается и срабатывание реле блокируется.

РИС. 108 Блок-схема: реле дифференциальной защиты со смещением типа МБЧ 13 с тремя входами смещения (измерения GEC)

Неограниченная цепь с высокой уставкой, которая контролирует дифференциальный ток, блокирует схему компаратора амплитуды и управляет релейным выходом элемент, когда разница в токе выше установленного максимального значения.

Даже при нормальных условиях эксплуатации, несимметричные токи, ток утечки, может появиться. Величина разлитого тока во многом зависит от эффекта смены крана. Во время сквозных КЗ уровень утечки тока будет повышаться. в зависимости от уровня тока повреждения. Во избежание нежелательной операции из-за утечки тока и при этом поддерживать высокую чувствительность к внутренним неисправностям, когда разница в токе может быть относительно небольшой, переменный процент характеристика ограничения смещения, показанная на фиг.109 используется. Параметр Is равен определяется как минимальный ток, подаваемый на один из входов смещения и дифференциального цепь, чтобы вызвать срабатывание. Это регулируется от 10 до 50 процентов от номинальный ток.

РИС. 109 Типичная характеристика смещения в процентах (измерения GEC)

Начальная крутизна смещения составляет 20 процентов от нуля до номинального тока. Это гарантирует чувствительность к ошибкам при разрешении коэффициента трансформации трансформатора тока 15% несоответствие, когда силовой трансформатор находится на пределе своего диапазона ответвлений, плюс 5 процентов для ошибки соотношения ТТ.При превышении номинального тока могут возникнуть дополнительные ошибки. постепенно вводится в результате насыщения ТТ. Таким образом, наклон смещения увеличено до 80 процентов, чтобы компенсировать это.

При возникновении сквозной неисправности смещение увеличивается до более 100 процентов. Затем он экспоненциально падает до показанной установившейся характеристики. на фиг. 109. Переходное смещение, соответствует переходным дифференциальным токам. которые возникают в результате насыщения ТТ во время сквозных КЗ, что обеспечивает стабильность. Однако во время внутренних неисправностей это переходное смещение подавляется, чтобы гарантировать что не возникает дополнительной задержки в работе.

Наиболее существенное изменение в философии эксплуатации стало возможным благодаря использованию более сложной электронной схемы — метод обеспечения сдержанности во время броска намагничивания. Реле использует тот факт, что форма волны пускового тока намагничивания характеризуется периодом в течение каждый цикл при небольшом токе или его отсутствии, как показано на фиг. 110. Измеряя по этой характеристике нулевого периода реле может определить, разница в токе возникает из-за пускового тока намагничивания или из-за действительной неисправности ток и, таким образом, запрещает работу только во время пуска.Этот техника позволяет сократить время работы даже в периоды значительных насыщение линии CT.

РИС. 110 Типичные формы импульсов намагничивания (измерения GEC)

Реле также может распознавать увеличение тока намагничивания, которое может произойти в условиях внезапного отключения нагрузки от системы.

Такая внезапная потеря нагрузки может вызвать повышение напряжения на 10-20%. входные клеммы трансформатора до того момента, как переключатели ответвлений или другие оборудование управления напряжением системы способно среагировать.Это может на короткое время привести преобразователь в насыщение с результирующим большим увеличением возбуждающего ток, который будут видеть только трансформаторы тока входной линии. Однако возбуждающие токи в результате насыщения имеют форму волны, как показано на фиг. 111, который также имеет период в течение каждого цикла, в течение которого ток остается близким или равным нуль. Обнаруживая это аналогично тому, как это используется для определения намагничивания пускового тока, реле может оставаться в нерабочем состоянии до этого чрезмерного возбуждения. Текущий.Следует отметить, что там, где большие и потенциально опасные, превышают токи возбуждения могут возникнуть, например, после отключения стороны сверхвысокого напряжения большого трансформатора генератора, пока он остается подключенным к генератору на стороне НН должна быть установлена ​​отдельная защита от перетока. Это будет более подробно обсуждается в разделе 7.1.

РИС. 111 Ток намагничивания при перенапряжении трансформатора (GEC Measurements)

Реле также включает неограниченную мгновенную функцию высокого уставки. чтобы обеспечить очень быстрое устранение серьезных внутренних неисправностей.Это мгновенное функция имеет настройку автоматического выбора диапазона, обычно низкая при нормальной пропускной способности, но возрастает до более высокого значения в тяжелых условиях неисправности. Это будет не срабатывает при пусковом токе намагничивания при условии, что первый пик этого не должен превышать в 12 раз номинальный среднеквадратичный ток.

РИС. 112 показано типичное применение с использованием трех реле MBCH 12 для защиты трансформатор, подключенный по схеме треугольник / звезда, и использование дополнительного ограниченного заземления реле неисправности, подключенное к дифференциальной схеме, вместе с трансформатор тока, подключенный к нейтрали трансформатора.Дополнение дифференциальная защита посредством реле защиты от замыканий на землю таким образом может быть полезным, особенно когда нейтраль трансформатора заземлена через токоограничивающий резистор, который ограничивает ток замыкания на землю до максимума около нормального тока полной нагрузки.

РИС. 112 Типовая схема подключения реле MBCH 12, защищающего DY 1 трансформатор со встроенным реле защиты от замыканий на землю (GEC Measurements)

Логический преемник GEC Measurements серии реле защиты Midos это их «K Range», представленный в середине 1990-х годов.Это действительно микропроцессор на основе, что делает возможным средство для «коммуникации» между реле и компьютерные системы SCADA, связанные с мониторингом завода, таким образом, значительно снижение степени участия оператора. Для дифференциала с трансформаторным смещением Защита соответствующим реле является КБЧ. Настройки можно ввести в K Реле диапазона с помощью клавиатуры на лицевой панели реле, и они отображаются жидкокристаллическим дисплеем. Если питание реле небезопасно, реле доступны, которые получают свою энергию от тока короткого замыкания для обеспечения отключение автоматического выключателя.Значительно увеличился объем информации, которая может выводиться через реле, если используется в сочетании с центральной регистрацией данных компьютер включает, например, журнал событий, который может быть очень полезен в расследовании и диагностике неисправностей.

Реле газовое и масляное

Газовое и масляное реле (Бухгольца) широко используется в UK для отключения трансформатора от сети при возникновении межвитковая неисправность или любой другой внутренний отказ, в результате которого выделяется достаточное количество газов. величины для управления устройством и срабатывания управляющего автоматического выключателя.

Современный трансформатор — очень надежное электрическое оборудование и какими бы редкими ни были поломки, их нужно остерегаться и все возможные шаги, предпринятые для поддержания непрерывности поставок. Любые средства индикации развитие неисправности в трансформаторе, особенно в зарождающейся ступеней, позволяет избежать серьезных поломок и внезапного отказа источника питания.

Газовое реле предназначено для этой конкретной работы и зависит от его работа из-за того, что большинство внутренних неисправностей в трансформаторе выделяют газы.Многолетний стаж работы показывает ясно, что реле чрезвычайно чувствительно в работе и что это возможно обнаруживать неисправности на начальной стадии, тем самым сводя к минимуму ущерб и экономя драгоценное время на проведение необходимого ремонта. Газовое реле может может устанавливаться только на трансформаторы, имеющие расширительные баки, и устанавливается в трубопроводе между трансформатором и его расширительным баком. Реле состоит из маслонепроницаемого контейнера с двумя внутренними элементами, которые работают ртутные выключатели, подключенные к цепям внешней сигнализации и отключения.Обычно, устройство заполнено маслом, и элементы, благодаря своей плавучести, вращаются на их опоры, пока они не задействуют соответствующие упоры. Начинающаяся ошибка внутри трансформатора образуются маленькие пузырьки газа, которые при движении вверх в сторону расширителя, застревают в корпусе реле, тем самым вызывая падение уровня масла. Верхний элемент вращается по мере того, как уровень масла внутри реле падает, и когда масло вытесняется, ртутный переключатель контакты замыкаются, замыкая внешнюю цепь аварийной сигнализации.

В случае серьезной неисправности трансформатора газогенератор происходит более бурно, и масло, вытесняемое пузырьками газа, течет через соединительная труба к расширителю. Этот ненормальный поток масла вызывает снижение отклоняемый элемент, приводящий в действие контакты второго ртутного выключатель и завершение цепи отключения выключателя трансформатора, поэтому отключите трансформатор от питания.

Газ внутри устройства можно собрать через небольшой клапан в верхней части реле для анализа и по полученным результатам приблизительную диагностику может образоваться беда.Некоторые из неисправностей, против которых будет работать реле дать защиту:

(1) нарушение изоляции сердечника-болта (2) короткозамкнутые пластинки сердечника (3) плохие электрические контакты (4) местный перегрев (5) потеря масла из-за утечки (6) попадание воздуха в масляную систему Обычно это вызывает звуковой или видимый сигнал тревоги через верхний элемент, в то время как следующие более серьезные неисправности отключит трансформатор от питания:

(а) короткое замыкание между фазами (б) замыкание на землю обмотки (в) короткое замыкание обмотки контур (d) прокол втулок Типичные значения требуемой скорости масла для работы нижнего элемента в условиях нефтяного всплеска и объема газа необходимые для срабатывания верхнего элемента сигнализации приведены в таблице 6.

Таблица 6

Вид разобранного двухэлементного реле показан на фиг. 113 и Рекомендуемое расположение для установки реле показано на РИС. 114. Это При проектировании бака трансформатора важно, чтобы весь газ поднимался из трансформатор должен проходить в релейную трубу и не собираться в случайных карманах, в противном случае скопление газа задержит срабатывание сигнализации. плавать. В целях тестирования на реле предусмотрен контрольный клапан для подключения. к источнику подачи воздуха.2. Медленное высвобождение воздух, поступающий в реле, управляет верхним поплавком, в то время как быстрое высвобождение вызывает срабатывающий поплавок.

Когда трансформаторы должны быть установлены в странах, подверженных землетрясениям подземные толчки, взрывные воздействия на горных выработках или тяговые приложения, реле с магнитным вместо ртутных герконов следует указывать управляемые герконы.

Межвитковые отказы Все типы катушек подвержены межвитковому разрушению изоляции, и порядок восприимчивости может быть дан как кроссовер, сплошной диск и спиральные катушки.Чисто межвитковый разлом отличается локализованным горением. проводников катушки, пострадавших, и часто из-за обширного обугливания межвитковая изоляция катушки; перекос проводников не является признак истинного межвиткового повреждения изоляции. Сильное искажение катушки прямое и положительное свидетельство внешнего короткого замыкания в целом или крупном часть обмотки.

Обычно первоначальное нарушение изоляции между витками не потребляют ток от линии, достаточный для работы обычной цепи перегрузки выключатель или даже более чувствительное сбалансированное защитное снаряжение.Трансформатор будет, фактически, отключаться от линии автоматически только при возникновении неисправности. распространены до такой степени, что охватывают значительную часть пораженных обмотка. Это может иметь одну из форм, показанных на фиг. 115 в котором вина ограничен строго обмоткой на фиг. 115 (a), тогда как на фиг. 115 (б) это прогорает на землю в начальной стадии отказа.

РИС. 113 Газовое и масляное реле разобрано, чтобы показать положение элементы и испытательный жиклер (Weir Electrical Instruments)

РИС.114 Устройство для монтажа газового и масляного реле

РИС. 115 Нарушения межвитковой изоляции: (а) обмотка изолирована от земли и (b) нейтраль обмотки заземлена

Если короткое замыкание происходит в первичной обмотке, короткозамкнутый виток действует как нагрузка автотрансформатора на обмотке, и реактивное сопротивление между закороченные витки и вся обмотка пораженной фазы. Если вина происходит на вторичной обмотке, короткозамкнутые витки действуют как обычные нагрузка с двойной обмоткой, а реактивное сопротивление — это сопротивление между короткозамкнутыми витков и всей соответствующей обмотки первичной фазы.

Следующий пример дает представление об относительном порядке величин задействованные количества.

Испытания проводились на типовой понижающей мощности 250 кВА, 50 Гц, трехфазной, трансформатор с сердечником. Расчетные данные были следующими: фазное напряжение ВН 2800 V; Фазное напряжение НН 237 В; вольт на виток, 7,38; витков на обмотку фазы ВН, 380; витков на фазную обмотку НН — 32; нормальный импеданс — 3,25 процента; обычный реактивное сопротивление 3,08%; осевая длина каждой фазной обмотки ВН и НН, 16.4 дюйма. Обмотка ВН на каждой фазе состояла в общей сложности из 380 витков и ответвлений. баллы были получены в 28 интервалах по 16 поворотов и двух интервалах по 12 поворотов. Оба конца каждой точки подключения были выведены для тестирования, чтобы они могли быть короткозамкнутым. Были проведены испытания импеданса, первое короткое замыкание на один отвод. только секцию за один раз, начиная сверху и опускаясь вниз по центральной конечности, взятие каждого последовательного интервала по очереди и, впоследствии, короткое замыкание различные последовательные и параллельные группы ответвлений числом до восьми, при различные положения по всей длине конечности.

Это позволило построить импедансы, первичные линейные токи и токи. в короткозамкнутых участках обмотки относительно взаимного расположения короткозамкнутых количество витков в обмотке и количество секций обмотки короткое замыкание. Также были проведены испытания, подавая напряжение на обмотку ВН и к обмотке низкого напряжения, чтобы смоделировать условия короткого замыкания на первичной или на вторичной обмотке. Во всех случаях ток в коротком замыкании был нормальный ток полной нагрузки обмотки ВН, а именно 29.8 А.

На рисунках 116-118 представлены некоторые результаты этой конкретной серии тесты. Они говорят сами за себя и показывают, как позиция и номер короткозамкнутых витков влияет на первичный ток, потребляемый из линии. Рисунки относятся к случаю, когда неисправность возникает на одной фазе первичные обмотки, которые в этой серии испытаний были соединены звездой.

РИС. 116 Кривые, показывающие соотношение между током первичной линии и среднее положение короткозамкнутых витков в типовой трехфазной сети с сердечником трансформатор

РИС.117 Кривые, показывающие соотношение между процентным сопротивлением и среднее положение короткозамкнутых витков в типовой трехфазной сети с сердечником трансформатор

РИС. 118 Кривые, показывающие соотношение между током в короткозамкнутом витков и среднего положения короткозамкнутых витков в типовой трехфазной, трансформатор сердечник

Из этих кривых видно, что при относительно небольшом количестве витков замкнутые, с одной стороны, очень большие токи протекают в короткозамкнутых поворотов, в то время как относительно небольшие токи отводятся от первичных линий, и На первый взгляд это кажутся противоположными фактами.Они легко примиряются, однако, когда указывается, что высокие токи в немногих короткозамкнутых витки связаны с низким импедансом между этими витками и первичной обмоткой, в то время как малость тока, отводимого от первичных линий, связана с высокое отношение общего числа витков первичной обмотки к числу короткозамкнутых витков. Как количество закороченных поворотов увеличивается, сопротивление увеличивается (до точки) и ток в коротком замыкании уменьшается, в то время как указанное соотношение витков выше уменьшается, и больше тока отводится от первичных линий.

Следует отметить, что, принимая во внимание количество короткозамкнутых витков, импедансы, показанные на фиг. 117 действительно очень высоки по сравнению с нор малое сопротивление трансформатора, что объясняется относительно высоким реактивное сопротивление, создаваемое несимметрией между первичной обмоткой и короткозамкнутой обмоткой. повороты.

Следует иметь в виду, что минимальное количество витков короткозамкнутых в этих тестах было 16, и что все они были последовательными. В обычном межповоротном неисправность, сначала один виток, затем второй виток и т. д. замыкаются накоротко в параллельно, и в этом случае импедансы ниже, чем показанные на фиг.117, токи короткого замыкания выше, а токи первичной линии ниже. В обычный результат этого таков: сильное локальное выгорание неисправных витков, малые токи первичной линии, но отсутствие нежелательных искажений обмоток.

На основании данных, полученных на испытания, имея в виду, что максимальная часть обмотки короткозамкнута ограничивалась одной третью всей намотки на одной конечности.

Для данного количества витков, закороченных накоротко, полное сопротивление минимально, когда осевой центр витков совпадает с осевым центром обмотки, и тогда линейный ток будет максимальным для этого количества витков; вариация импеданса по всей длине обмотки увеличивается с числом оборотов замкнуты накоротко.Полное сопротивление увеличивается с увеличением количества коротких витков. замкнуты, и увеличение наибольшее, когда короткозамкнутые витки на концах обмотки. Для данного количества оборотов закороченного ток в короткозамкнутых витках максимален, когда осевой центр витки совпадает с осевым центром обмотки; ток короткого замыкания уменьшается с увеличением числа оборотов. Ток первичной линии увеличивается при увеличении числа короткозамкнутых витков как при заданном увеличении в последнем случае увеличение импеданса пропорционально меньше, так что в результате ампер-витки при коротком замыкании больше.Витков во всей обмотке постоянны, и поэтому линейный ток увеличивается пропорционально короткое замыкание ампер-витков.

Характеристики, указанные на кривых, в основном относятся к однофазным и многофазные трансформаторы, однако обмотки могут быть подключены и при неисправностях на первичной или вторичной обмотке. Токи и импедансы одинаковы порядка величины аналогичных межвитковых КЗ на любой обмотке данной трансформатор.

Линейные токи и фазные напряжения становятся несбалансированными до степени, зависящей от степень повреждения обмотки и соединений трансформатора.

Кривые ясно показывают причину, по которой изоляция витков, включающая всего несколько витков, не срабатывает автоматических защитных передач, и они демонстрируют, что подача может быть прервана только тогда, когда достаточно повороты охвачены повреждением, чтобы обеспечить достаточный первичный ток для работы защитное снаряжение.

Трансформатор тока — обзор

34.3.1 Трансформаторы тока

Трансформатор тока — это преобразователь тока, который подает сигнал тока, прямо пропорциональный по величине и фазе току, протекающему в первичной цепи.У него также есть еще одна очень важная функция: сигнал, который он производит, должен иметь потенциал земли по отношению к проводнику высокого напряжения. Первичная цепь трансформатора тока должна быть изолирована на том же уровне целостности, что и первичная изоляция системы. Для трансформаторов тока, используемых в системах высокого напряжения, изоляция первичной цепи составляет очень большую часть стоимости трансформатора.

Трансформатор тока — единственный преобразователь тока, широко используемый в высоковольтных сетях.Последние разработки волоконно-оптических высоковольтных преобразователей тока перспективны, но высокая стоимость и сомнительная надежность ограничивают их применение. Однако нет никаких сомнений в том, что в будущих датчиках тока будет использоваться волоконно-оптическая технология.

Трансформатор тока, как следует из названия, является трансформатором. Он почти всегда имеет форму сердечника кольцевого типа, вокруг которого намотана вторичная обмотка.

Первичная обмотка обычно состоит из прямого стержня, проходящего через центр сердечника, который образует один виток первичной обмотки.Для малых первичных токов, обычно ниже 100 А, могут использоваться многооборотные первичные обмотки, состоящие из двух или более витков, чтобы получить на выходе достаточное количество ампер-витков для работы подключенного вторичного оборудования. Для использования при распределительном напряжении сердечник и вторичная обмотка вместе с выводами вторичной обмотки обычно размещаются над изолятором проходного изолятора прямого высоковольтного проводника, который образует сегрегацию между высоковольтным проводом и землей. Заземленный экран обычно предусмотрен на внешней поверхности ввода, и трансформаторы тока размещаются над этим заземляющим экраном, чтобы гарантировать ограничение активности частичных разрядов высокого напряжения в воздушном зазоре между вводом и обмоткой трансформатора тока.Вторичные обмотки трансформатора тока обычно подключаются к электромагнитным реле. Как правило, они требуют высокого рабочего входа, что требует применения трансформаторов тока с высокой выходной мощностью (обычно 15 В-А). Более современная защита имеет твердотельную форму и требует гораздо более низкого рабочего сигнала, что позволяет снизить конструкцию трансформатора тока и снизить затраты. Вторичные обмотки трансформаторов тока обычно имеют номинал 1 или 5 А, хотя иногда используются другие номиналы.

Там, где требуются длинные вторичные соединения между трансформатором и реле, вторичная обмотка 1 А является преимуществом для снижения нагрузки на свинец.Холоднокатаное кремнистое железо обычно используется в качестве материала сердечника для защитных трансформаторов тока, но там, где требуется высокая точность измерения, используется легированная сталь очень высокого качества, которую обычно называют «Mumetal».

Для использования при более высоких напряжениях передачи необходимо встроить интегральную изоляцию в трансформатор тока между проводниками высокого напряжения и вторичными обмотками. Эта изоляция почти всегда выполняется в виде пропитанной маслом бумаги, хотя иногда используется газ SF ₆ .Стоимость обеспечения герметичной газовой оболочки SF ₆ обычно делает изолированные трансформаторы тока SF ₆ неэкономичными.

Существуют две основные конструкции трансформаторов тока с масляной пропиткой и бумажной изоляцией для напряжения передачи: форма с действующим резервуаром и форма с мертвым резервуаром.

В корпусе под напряжением сердечник и обмотка размещаются на том же уровне, что и первичный проводник, который проходит через центр сборки. Ясно, что сердечник и обмотки должны иметь потенциал земли.Обычно они заключены в металлический корпус, имеющий длинную вертикальную металлическую трубку, через которую выводы вторичной обмотки проходят на базовый уровень. Этот корпус и вертикальная металлическая труба затем имеют очень много слоев бумаги, обернутых вокруг них, образующих основную первичную изоляцию. Слои из алюминиевой фольги, регулирующие напряжение, наматываются между слоями бумаги, чтобы обеспечить равномерное распределение напряжения от потенциала земли на нижнем конце сборки до линейного потенциала на верхнем конце.

Изолированный трансформатор тока в сборе затем помещается в изолятор, имеющий металлический верхний узел, через который проходит первичный провод. Этот проводник электрически соединен с верхним узлом с одной стороны и изолирован с другой для предотвращения короткозамкнутого витка трансформатора тока.

Перед установкой верхней крышки весь трансформатор в сборе помещается под вакуум на несколько дней, чтобы обеспечить полное удаление влаги из бумаги.Затем сборка заполняется под вакуумом высококачественным изоляционным маслом для предотвращения образования пузырьков воздуха. После заполнения трансформатора доверху он герметизируется. Для расширения и сжатия масла в его герметичном отсеке предусмотрена некоторая форма расширительного узла. Это может быть сильфон или герметичная азотная подушка. Трансформатор тока может также включать в себя индикатор уровня масла, позволяющий проверять потери масла, и систему обнаружения газа, позволяющую контролировать образование газообразных продуктов в результате частичного пробоя диэлектрика.

В версии с мертвым баком сердечник и обмотки трансформатора тока размещаются внизу, заземление, конец сборки, а изоляция между первичной и вторичной обмотками в этом случае размещается вокруг проводника первичной обмотки высокого напряжения, а не узла сердечника и обмотки. . Центральная часть изолированного высоковольтного первичного проводника, на котором размещаются сердечник и обмотки, должна иметь потенциал земли. Изоляция первичного проводника высокого напряжения должна иметь градацию по обе стороны от сердечника и обмоток. Между слоями бумаги вставлены обертки из алюминиевой фольги, чтобы обеспечить необходимую градацию от потенциала земли в центральной части до линейного потенциала на обоих концах.Чтобы можно было разместить узел первичного проводника высокого напряжения в вертикальном изоляторе, узел изгибается «шпилькой». Изолированная бумага фактически наматывается на проводник, уже сформированный в эту форму шпильки. Затем ножки этого изолированного узла открываются, чтобы можно было надеть сердечник и обмотки.

Готовая сборка проходит вакуумную обработку и заполняется маслом аналогично тому, как это описано для трансформатора тока с трансформатором тока под напряжением.

Очень широко используются конструкции как с живыми, так и с мертвыми цистернами.Обе конструкции показаны на Рис. 34.26 .

Рисунок 34.26. Поперечное сечение трансформаторов тока с живым резервуаром (а) и без резервуара (б)

Дифференциальная защита трансформатора — Дифференциальная защита

Введение

Дифференциальная защита трансформатора — это схема защиты, основанная на сравнении токов, она обычно используется для защиты двусторонних компонентов, таких как обмотки трансформатора, от внутренних токов короткого замыкания.

В основном, дифференциальная защита основана на идее сравнения токов в обмотке трансформатора с токами на выходе из обмотки, если токи уравновешены, то разница между ними равна нулю и в обмотке нет повреждения.

В случае наличия внутреннего тока короткого замыкания или тока замыкания на землю входящий ток будет намного выше, чем исходящий ток, и сравнение приведет к значительной разнице, которую можно использовать для генерации сигнала отключения для отключения. переключающие элементы.

Схема дифференциальной защиты обычно настраивается на отправку сигнала отключения на переключающие элементы, когда дифференциальный ток i _d превышает 20-25% номинального тока i _n .

Как дифференциальный ток работает с пусковым током трансформатора?

Во избежание ненужных отключений из-за высоких пусковых токов в дифференциальной защите трансформатора используется функция ограничения гармоник. Идея проста: логика дифференциального тока сопровождается этой функцией для обнаружения второй гармоники тока, которая является основным компонентом, связанным с пусковым током.

Кроме того, усовершенствованные схемы защиты используют 4-ю гармонику в дополнение ко второй гармонике для уменьшения вероятности срабатывания в случае броска тока трансформатора.

Когда обнаруженная 2-я гармоника превышает заданное значение, дифференциальная защита блокируется (ограничивается) на мгновение, чтобы избежать неправильного отключения во время периода запуска, в противном случае дифференциальная защита будет отключать переключающие элементы при каждом запуске.

Какое значение имеет согласование трансформаторов тока в дифференциальной защите?

Трансформаторы тока или датчики тока используются для отражения больших значений первичной цепи на вторичной цепи для сравнения.

Места установки датчиков тока или трансформаторов определяют зону защиты схемы дифференциальной защиты. Если трансформаторы тока установлены и не согласованы, то разница между токами не будет точно отражаться во вторичной цепи для сравнения, и измеренная разница не будет правильной, что указывает на ложный флаг.

Трансформаторы тока соединены по схеме треугольника, когда обмотка защищаемого трансформатора соединена по схеме звезды и наоборот.

Добавление трансформаторов тока к дифференциальной цепи делает схему дифференциальной защиты более сложной с точки зрения подключения и конфигурации.

Заключение

Схема дифференциальной защиты — довольно надежный метод, используемый для защиты трансформаторов от внутренних повреждений, особенно в сочетании с функцией ограничения гармоник, которая предотвращает ненужное отключение из-за пусковых токов.

No related posts.