Сделай Сам Свою Работу на 5

Способы отстройки от бросков тока намагничивания при включении под напряжение





Особенности выполнения дифференциальной защиты трансформаторов

Силовой трансформатор, в отличие от линии, генератора, двигателя, имеет несколько характерных особенностей, влияющих на выполнение его продольной дифференциальной защиты.
В силовом трансформаторе в обмотке со стороны источника питания проходит ток намагничивания, отсутствующий в других обмотках и поэтому попадающий в реле ТД как ток небаланса.
В нормальном режиме значение тока намагничивания не превышает нескольких процентов номинального тока. Например, для трансформаторов 110 кВ (ГОСТ 12965—74) ток намагничивания от 1,5 до 0,55% номинального тока. Но при включении трансформатора под напряжение или при восстановлении напряжения после отключения близкого к. з. бросок тока намагничивания может в 5—8 раз превысить номинальный ток трансформатора. Поэтому отстройка дифференциальной защиты (обеспечение ее несрабатывания) от бросков тока намагничивания является самой сложной задачей, не решенной до конца и в настоящее время.
В силовом трансформаторе первичные токи обмоток ВН, СН и НН не равны между собой, а коэффициенты трансформации стандартных трансформаторов тока таковы, что практически невозможно с их помощью сделать равными между собой вторичные токи в плечах дифференциальной защиты (12-\ и /2-2 на рис. 6-1). Неравенство значений вторичных токов вызывает ток небаланса, как это видно из выражения (6-1а).
Неравенство значений вторичных токов и ток небаланса могут также возникнуть за счет:
различных погрешностей, с которыми работают разнотипные трансформаторы тока (ITT и 2ТТ на рис. 6-1);
регулирования напряжения на одной из сторон трансформатора, на которой и будут изменяться значения первичного и вторичных токов при неизменных значениях токов на других сторонах;
углового сдвига между первичными токами в фазных выводах трансформатора при стандартной группе соединения обмоток У/Д-11 (рис 1-3); если не принять специальных мер, этот же угловой сдвиг будет и между вторичными токами.
Перечисленные особенности силового трансформатора определяют и особенности его дифференциальной защиты, для выполнения которой должны быть решены две основные задачи: отстройка от бросков тока намагничивания, возникающих при включении трансформатора;
отстройка от токов небаланса при внешних к.з.





Способы отстройки от бросков тока намагничивания при включении под напряжение

Ток намагничивания при включении силового трансформатора под напряжение может достигать, как уже указывалось, 8-кратного значения номинального тока, но он быстро затухает и через 0,5—1 с становится уже намного меньше номинального. Эта особенность использовалась для выполнения грубых, но быстродействующих дифференциальных защит — так называемых дифференциальных отсечек. Ток срабатывания этой отсечки выбирается в 3—4 раза большим номинального тока трансформатора. Благодаря такой грубой настройке и с учетом некоторого замедления срабатывания (собственного времени выходного промежуточного реле) дифференциальная отсечка может быть отстроена от бросков тока намагничивания, но лишь за счет низкой ее чувствительности при к. з. в зоне действия. Именно из-за низкой чувствительности дифференциальная отсечка применяется крайне редко и не предусматривается в новых Правилах [1].
Для отстройки от броска тока намагничивания применялась и выдержка времени 0,5—1 с, однако с начала 1950-х годов в СССР такое выполнение дифференциальной защиты не допускается, независимо от типа и места включения защищаемого

Рис. 6-2. Характерная кривая броска тока намагничивания в одной из фаз при включении силового трансформатора под напряжение (а) и кривая тока к. з. (б)
трансформатора. Исключение составляют дифференциальные защиты, которые устанавливаются совместно с другими — быстродействующими дифференциальными защитами в роли вспомогательных, например, для защиты понижающего трансформатора от к.з. на стороне НН [5].
В настоящее время наиболее широко применяются дифференциальные защиты, в которых для отстройки от бросков тока намагничивания используются особенности несинусоидальной формы кривой тока в дифференциальной цепи при включении трансформатора под напряжение, а именно:



смещение кривой броска тока намагничивания в одну сторону от нулевой линии и отсутствие обратных полуволн (рис. 6-2,а);
наличие в броске тока намагничивания бестоковых пауз длительностью около 7—10 мс именно за счет отсутствия обратных полуволн в токах намагничивания (рис. 6-2,а);
большое содержание в броске тока намагничивания четных гармоник (главным образом второй).
Подавляющее большинство дифференциальных защит в СССР выполнено на отечественных реле серий РНТ и ДЗТ, в которых для отстройки от бросков тока намагничивания используется первая из перечисленных особенностей. В этих реле исполнительный орган (токовое реле) включен в дифференциальную цепь защиты через промежуточный трансформатор, работающий с повышенной индукцией в магнитопроводе. Когда в первичную обмотку такого трансформатора тока подается однополярный ток (рис. 6-2, а), апериодическая составляющая этого тока вызывает глубокое насыщение магнитопровода, весь первичный ток становится током намагничивания и, таким образом, в идеальном случае во вторичную обмотку не трансформируется. Следовательно, исполнительный орган, включенный на вторичную обмотку насыщенного трансформатора тока, не может сработать. Такой трансформатор тока называется быстронасыщающимся (БНТ) или насыщающимся (НТТ).
Если происходит к.з. в зоне действия защиты и через первичную обмотку НТТ проходит синусоидальный (двухполярный) ток к.з. (рис. 6-2,6), то НТТ трансформирует этот ток во вторичную обмотку и обеспечивает срабатывание исполнительного органа реле РНТ или ДЗТ. Надо отметить, что ток к. з. также может иметь апериодическую составляющую, которая насыщает НТТ и препятствует трансформации периодической составляющей. Но апериодическая составляющая тока к. з. быстро затухает, после чего реле срабатывает за счет периодической составляющей. Полное время срабатывания защиты с НТТ при самых неблагоприятных условиях не превышает 0,12 с [22].
В отличие от описанного идеального случая реальный НТТ трансформирует часть однополярного тока намагничивания. Кроме того, при включении трехфазного трансформатора под напряжение в одной из фаз может отсутствовать апериодическая составляющая броска тока намагничивания (так называемый периодический бросок тока намагничивания, который хорошо трансформируется НТТ). Такая форма кривой тока на входе НТТ может иметь место и в том случае, если основные трансформаторы тока дифференциальной защиты работают с большими погрешностями и трансформируют только периодическую составляющую броска тока намагничивания. Все эти возможные случаи не позволяют выполнить с помощью НТТ высокочувствительную дифференциальную защиту силовых трансформаторов. Практически принимается ток срабатывания для реле РНТ /с. з ^ 1,3/ном гр, а для ДЗТ /с. з ^ 1,5/ном гр, т. е. больше номинального тока защищаемого трансформатора.
Применяемый в основном в зарубежной практике способ отстройки от броска тока намагничивания с помощью второй гармоники позволяет выполнить дифференциальную защиту с током срабатывания, меньшим номинального тока трансформатора, но имеет известные недостатки: существенное замедление срабатывания при к. з. в зоне и даже возможность отказа при больших кратностях тока к. з., когда во вторичном токе глубоко насыщенных трансформаторов тока дифференциальной защиты появляются четные гармоники. Во избежание отказа отключения поврежденного трансформатора дополнительно устанавливается грубая дифференциальная отсечка.
С помощью полупроводниковых элементов появилась возможность использовать для отстройки от броска тока намагничивания и различие длительности бестоковых пауз в броске тока намагничивания и в токе к.з. при повреждении в трансформаторе (рис. 6-2,а и б). Исследования последних лет показали, что при всех основных вариантах формы кривой броска тока намагничивания имеется бестоковая пауза. Она фиксируется специальной схемой и сравнивается с заранее заданным значением паузы. Если зафиксированная пауза оказывается больше, чем заданное значение, действие защиты запрещается. Дифференциальное реле, использующее этот принцип, названо время-импульсным [2, 21], и на его основе создана дифференциальная защита типа ДЗТ-21. При к.з. в зоне действия защиты бестоковые паузы в токе к. з. могут иметь место лишь при больших кратностях тока, когда происходит глубокое насыщение основных трансформаторов тока дифференциальной защиты. Учитывая возможность бездействия время-импульсного реле, в защите на этот случай предусмотрена дополнительная дифференциальная токовая отсечка с большим током срабатывания.
Предлагаются и другие способы отстройки дифференциальных защит трансформаторов от броска намагничивающего тока, использующие описанные отличия формы кривой этого тока от синусоиды. Например, разработана полупроводниковая приставка к реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10, которая загрубляет эти реле при появлении паузы в первой производной броска дифференциального тока. Такая приставка могла бы значительно повысить чувствительность существующих дифференциальных защит трансформаторов к токам к. з.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.