Схема релейной защиты на подстанциях

Схема релейной защиты на подстанциях

Типы устройств релейной защиты трансформато­ров. Для защиты понижающих трансформаторов мощностью 1 MB -А и более от повреждений и не­нормальных режимов (§ 2) предусматриваются сле­дующие основные типы релейной защиты [1, 3, 10].

Продольная дифференциальная защита — от КЗ всех видов в обмотках и на их выводах; применяется на трансформаторах начиная с мощности 6,3 MB -А, но может устанавливаться и на трансформаторах меньшей мощности (но не менее 1 MB -А).

Токовая отсечка без выдержки времени — от КЗ всех видов на выводах трансформатора со сто­роны питания; применяется на трансформаторах, не оборудованных продольной дифференциальной за­щитой.

Газовая защита — от всех видов повреждений внутри бака (кожуха) трансформатора, сопровождаю­щихся выделением газа из трансформаторного масла, а также от понижения уровня масла в баке; в соот­ветствии с ГОСТ 11677—85 газовое реле устанавли­вается на всех масляных трансформаторах с расши­рителем начиная с мощности 1 MB -А, в связи с чем для таких трансформаторов должны быть выполнены и электрические цепи газовой защиты. Для сухих трансформаторов выполняется манометрическая за­щита (§ 2).

Максимальная токовая защита со стороны пи­тания— от КЗ всех видов на выводах и внутри транс­форматора, а также от внешних КЗ, т. е. повреждений на шинах щита НН и на отходящих линиях НН (на случай отказа их собственных защитных и коммута­ционных аппаратов).

Специальная токовая защита нулевой последо­вательности— от КЗ на землю в сети НН, работаю­щей с глухозаземленной нейтралью.

Специальная резервная максимальная токовая защита — от междуфазных КЗ в сети НН (при недо­статочной чувствительности к КЗ в зонах дальнего резервирования максимальной токовой защиты по п. 4).

Максимальная токовая защита в одной фазе — от свертоков, обусловленных перегрузкой; устанав­ливается на трансформаторах начиная с мощности 0,4 MB -А, у которых возможно возникновение пере­грузки после отключения параллельно работающего трансформатора или подключения дополнительной нагрузки в результате действия сетевого или местного устройства АВР.

Защита (сигнализация) от однофазных замыка­ний на землю в обмотке или на выводах трансформа­тора, а также на питающей линии 10 кВ.

Основные защиты — дифференциальная, газовая, токовые максимальные защиты, и в том числе отсечка, действуют на отключение трансформатора как со сто­роны высшего напряжения (выключателем), так и со стороны низшего напряжения (автоматом). Защита от перегрузки может действовать на сигнал, на раз­грузку, а р некоторых случаях на необслуживаемых подстанциях — на отключение трансформатора. На рис. 13 показаны обмотки токовых реле всех перечис­ленных защит, кроме дифференциальной, а также условно — газовая защита 3 и цепи сигнализации однофазных замыканий на землю в сети 10 кВ. Диф­ференциальная защита рассматривается в § 11. Как видно из рис. 13, на понижающих трансформаторах устанавливается несколько типов защит, дополняю­щих и резервирующих друг друга. Такое резервирова­ние называется ближним. Наряду с ним защита по­нижающих трансформаторов должна осуществлять дальнее резервирование, т. е. с достаточной чувстви­тельностью действовать при всех видах КЗ на эле­ментах сети НН при отказе их собственных защит или коммутационных аппаратов. Несмотря на то, что «Правила» [1] в некоторых случаях разрешают не резервировать удаленные КЗ, в последние годы мно­гие проектные и эксплуатационные организации стре­мятся к достижению полноценного дальнего резерви­рования. Еще более сложным оказывается выполне­ние дальнего резервирования защитами питающих линий 10 кВ не отключившихся КЗ за трансформаторами 10 кВ, особенно небольшой мощности, а следо­вательно, с большим сопротивлением. Очень многие трансформаторы 10 кВ не обеспечены дальним резер­вированием, и поэтому особенно важно обеспечить надежное функционирование их собственных защит­ных и коммутационных аппаратов и их взаимное ре­зервирование.

Рис. 13 . Типы и реле защит трансформаторов 10/0,4 кВ (обозна­чения приведены в тексте)

Функциональные схемы релейной защиты транс­форматоров 10 кВ. Релейная защита трансформато­ров может выполняться с помощью вторичных реле прямого или косвенного действия. Вторичными назы­ваются реле, включенные через измерительные транс­форматоры тока и напряжения.

Реле прямого действия выполняют функции изме­рительного органа тока (напряжения) и одновремен­но — электромагнита отключения выключателя (ЭО). В нашей стране выпускаются вторичные токовые реле прямого действия мгновенные (РТМ) и с выдержкой времени (РТВ). Они используются, для защиты пони­жающих трансформаторов с высшим напряжением 6 и 10 кВ, имеющих на стороне ВН выключатель.

Рис. 14 . Функциональные схемы релейной защиты понижающего трансформатора с реле прямого (а) и косвенного (б) действия

В не­которых случаях с помощью реле прямого действия осуществляется защита трансформаторов 35 кВ, так­же при наличии выключателя на стороне ВН.

Токовые реле прямого действия используются для выполнения токовой отсечки и максимальной токовой защиты (без пускового органа напряжения) на транс­форматорах мощностью, как правило, не более 1,6 MB -А. Это объясняется тем, что реле прямого действия менее точные, чем реле косвенного действия, имеют меньший коэффициент возврата и, следова­тельно, защита с реле прямого действия получается менее чувствительной (§ 8). Функциональная схема защиты с реле прямого действия очень проста (рис. 14,а).

Для защиты более мощных трансформаторов 10/0,4 кВ, 10/6 кВ, 10/10 кВ (§ 1) используются реле косвенного действия. Релейная защита на этих реле имеет значительно более сложную функциональную схему (рис. 14,6). Измерительная часть защиты со­стоит из измерительных органов (реле), которые не прерывно получают информацию о состоянии защи­щаемого объекта от трансформаторов тока ТТ и трансформаторов напряжения ТН.

Рис. 15 . Примеры выполнения логических операций с помощью контактных схем и условные обозначения операций

Когда измеряемая величина (ток, напряжение) достигнет заранее за­данного значения, называемого параметром срабаты­вания или уставкой, измерительный орган срабаты­вает и подает сигнал на логическую часть защиты.

Логическая часть релейной защиты предназначена для выполнения логических операций — сложения, умножения, отрицания и задержки.

Логическая операция сложения осуществляется элементом «ИЛИ» и соответствует параллельному соединению замыкающих контактов двух или трех реле (рис. 15, а). Эта операция осуществляется, на­пример, в схемах максимальных и дифференциальных токовых защит трансформаторов, в которых для от­ключения трансформатора достаточно срабатывания лишь одного из токовых реле: А, или В, или С.

Логическая операция умножения осуществляется логическим элементом «И» и соответствует последо­вательному соединению замыкающих контактов (рис. 15,6). Такая операция используется, например, в схеме максимальной токовой защиты Т с пусковым органом напряжения Н. Для отключения трансфор­матора необходимо одновременное срабатывание и токового органа Т, и органа напряжения Я.

Логическая операция отрицания «НЕ» выполня­ется в тех случаях, когда необходимо запретить действие какого-либо одного устройства при срабатыва­нии другого. Например, запретить автоматическое повторное включение (АПВ) трансформатора при срабатывании защит от внутренних повреждений — газовой и дифференциальной. Эта операция осущест­вляется с помощью промежуточного реле П, размы­кающий контакт которого включается в выходную цепь запрещаемого устройства защиты или автома­тики (рис. 15, в).

Читайте также:  Краска для обновления мебели

Логические операции задержки выполняются в ос­новном с помощью различных органов (реле) вре­мени, а при небольших задержках — с помощью спе­циальных промежуточных реле.

Логическая часть действует на отключение выклю­чателей через исполнительный орган защиты, в за­дачу которого входит усиление и размножение команд­ных сигналов. Исполнительный орган состоит из про­межуточных реле, контакты которых рассчитаны на относительно большие токи, потребляемые 30 вы­ключателей. Исполнительный орган действует таким образом, чтобы отключить поврежденный трансформа­тор со всех сторон (рис. 14,6).

Сигнальный орган защиты предназначен для фик­сирования и сигнализации срабатывания отдельных элементов и всей защиты в целом. По сигналам этого органа дежурный персонал узнает о повреждениях и ненормальных режимах на подстанции, а персонал службы релейной защиты анализирует действия за­щитных устройств.

Логическая часть, исполнительный и сигнальный органы защиты, а также электромагниты управления коммутационных аппаратов должны иметь источник питания, который бы обеспечивал их оперативным то­ком. Для измерительной части, выполненной на полу­проводниковых элементах, также требуется источник питания (штриховая линия на рис. 14,6).

Оперативный ток. Оперативным называется ток, обеспечивающий работу логической (иногда и изме­рительной) части релейной защиты, ее исполнитель­ного и сигнального органов, а также электромагнитов управления коммутационных аппаратов (рис. 14,6). Очевидно, что надежное функционирование устрой­ства релейной защиты в целом во многом определя­ется надежностью источников питания и схемы опера­тивного тока.

Источники оперативного токя должны всегда, в любых аварийных режимах обеспечивать такие зна­чения напряжения и мощности, которые гарантируют надежное действие релейной защиты и электромагни­тов управления коммутационных аппаратов.

На подстанциях распределительных сетей могут применяться следующие виды оперативного тока и их источники:

постоянный — аккумуляторные батареи;

переменный — измерительные трансформаторы то­ка ТТ и трансформаторы напряжения ТН, а также трансформаторы собственных нужд ТСН;

выпрямленный — блоки питания (токовые назы­ваются БИТ, напряжения —БПН, БПНС) и другие выпрямительные устройства;

ток разряда конденсаторов — предварительно за­ряженные конденсаторы, собранные в блоки (БК), ко­торые устанавливаются совместно с блоками для заряда конденсаторов (УЗ, БПЗ).

Из всех перечисленных источников оперативного тока самым надежным является аккумуляторная ба­тарея. Это автономный источник, обеспечивающий ра­боту устройств защиты, автоматики и управления даже при полном отключении подстанции от питаю­щей электрической сети. К сожалению, промышлен­ность не выпускает достаточно надежных, дешевых и простых в обслуживании аккумуляторных батарей для подстанций распределительных сетей. Аккумуля­торные батареи устанавливаются только на электро­станциях и на крупных районных подстанциях, где защиты всех элементов, и в том числе трансформа­торов 10 и 6 кВ, выполняются на постоянном опера­тивном токе.

Источники переменного оперативного тока — изме­рительные трансформаторы тока и- напряжения ТТ и ТН, а также трансформаторы собственных нужд ТСН могут обеспечить надежное питание устройств релей­ной защиты только при их совместном использовании. Например, при близких трехфазных КЗ не смогут обеспечить защиту оперативным током ТН и ТСН, так как в этих случаях происходит глубокое, вплоть до нуля, снижение напряжения на подстанции. Но зато ТТ, через первичную обмотку которых проходит основной ток КЗ, могут обеспечить работу и устройств релейной защиты, и электромагнитов управления. Схе мы, в которых измерительные трансформаторы тока используются также как источники оперативного тока, называются схемами с дешунтированием электромаг­нитов управления (см. далее). Если же повреждение трансформатора не сопровождается большими токами КЗ, как, например, при витковом замыкании в одной из фаз его обмоток, или вообще не происходит уве­личения тока сверх нормального, например, при уходе масла из бака трансформатора, то в качестве источ­ников оперативного тока для работы соответствующих устройств защиты могут использоваться ТН или ТСН. По этому же принципу строится схема питания устройств защиты выпрямленным оперативным током. Для защиты трансформаторов 10 кВ выпрямленный ток применяется редко. Также редко используется на подстанциях 10 кВ энергия предварительно заряжен­ных конденсаторов, которая может обеспечить ра­боту устройств защиты и автоматики при полном по­гашении подстанции, например при отключении части электродвигателей перед повторной подачей напря­жения на подстанцию, чтобы облегчить пуск (само­запуск) более ответственных электродвигателей. При необходимости отключения электродвигателей 0,4 кВ при погашениях подстанций 10/0,4 кВ, как правило, используют механическую энергию, запасенную в предварительно сжатых пружинах привода магнитных пускателей или автоматических выключателей. Для освобождения пружины используются так называе­мые нулевые расцепители, срабатывающие при исчез­новении напряжения.

Схемы с дешунтированием электромагнитов от включения (ЭО). Для выполнения защиты трансфор­маторов 10 (6) кВ, как и других элементов этого класса напряжения, широко используется принцип дешунтирования ЭО контактами специальных реле с целью подключения ЭО к трансформаторам тока. Принцип работы схемы с дешунтированием 30 по­казан на рис. 16 (условно только для одной фазы). На рис. 16, а положение контактов дешунтирующего специального реле Р показано при нормальном рабо­чем режиме, когда по защищаемому элементу прохо­дит рабочий ток /раб. Электромагнит ЭО шунтирован размыкающим контактом / специального реле Р. До­полнительно цепь 30 разомкнута замыкающим кон­тактом 2 этого же реле для того, чтобы на 30 не было подано напряжение и не создавалась возмож­ность излишнего срабатывания 30 при нарушении цепи шунтирующего контакта 1. В этом режиме вто­ричный ток I аб проходит только через реле P .

При возникновении КЗ на защищаемом элементе (трансформаторе, линии) реле Р срабатывает и пе­реключает свои контакты 1 и 2 в положение, показан­ное на рис. 16,6. При переключении сначала замы­кается контакт 2, а затем размыкается контакт / для того, чтобы не создавался даже кратковременно опасный режим работы трансформатора тока ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой. При замыкании контакта 2 и размыкании контакта / электромагнит 30 дешунтируется и по нему проходит тот же вто­ричный ток КЗ /2к, что и по катушке реле Р. При­меняемые схемы рассчитаны таким образом, что мощность, отдаваемая трансформатором тока ТТ, достаточна для срабатывания стандартного 30 вы­ключателя 6—35 кВ.

В качестве 30 выключателей используется либо специальный электромагнит для схем с дешунтиро­ванием (ЭОтт, ТЭО), либо токовое мгновенное реле прямого действия РТМ. Наименьший ток срабатыва­ния РТМ равен 5 А, ЭОтт и ТЭО —3 А.

Рис. 16 . Принцип работы схемы с дешунтированием электромаг­нита отключения ЭО (для одной фазы): а — положение контак­тов реле Р в нормальном режиме; б — после срабатывания реле Р при коротком замыкании

Для схем с дешунтированием 30 применяют два типа стандартных электромеханических реле [11]: РТ-85, РТ-95 — индукционные реле косвенного действия, позволяющие осуществить простую двух­ступенчатую защиту трансформатора 10 кВ (линии, блока линия — трансформатор), состоящую из токо­вой отсечки мгновенного действия и максимальной токовой защиты с обратнозависимой от тока выдерж­кой времени (§ 7, 8);

Читайте также:  Как очистить обувь от гудрона

РП-341 — специальные промежуточные реле со встроенным маломощным выпрямительным устрой­ством, которые выполняют роль исполнительного ор­гана более сложных защит, например максимальной токовой защиты трансформатора с независимой от тока выдержкой времени или дифференциальной за­щиты (§ 8).

Эти реле имеют специальные усиленные переклю­чающие контакты, способные переключить ток КЗ, вторичное значение которого не превышает 150 А при условии, что полное сопротивление дешунтируемых ЭО не превышает 4,5 Ом при токе 3,5 А и 1,5 Ом при токе 50 А [11]. Вторичное значение тока КЗ опреде­ляется по выражению (без учета погрешности транс­форматоров тока)

где I 1к — первичное максимальное значение тока че­рез защиту при КЗ в месте ее установки, А; k сх — коэффициент схемы, показывающий, во сколько раз ток в реле превышает вторичный ток трансформа­тора тока при трехфазном КЗ на защищаемом эле­менте (§ 7); n т.т коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Для защиты трансформаторов 10 кВ, подключен­ных вблизи крупных районных подстанций 110/10 кВ, условие I 2к ≤150 А не всегда может быть выпол­нено. Действительно, при мощности трансформатора 110 кВ более 10 MB -А первичные токи КЗ на шинах 10 кВ превышают 5 кА. При использовании на транс­форматоре 10 кВ мощностью 1 MB -А трансформато­ров тока с n т.т = 100/5 и при k сх =1 (стандартная схема неполной звезды) вторичное значение тока КЗ I 2к, вычисленное по выражению (20), намного пре­высит допустимое—150 А. Для уменьшения значе­ния тока I 2к можно было бы увеличить коэффициент трансформации N е ,но при этом следует предвари­тельно убедиться в достаточной чувствительности не только реле защиты, но и дешунтируемого электромагнита отключения ЭО при КЗ в конце защищаемой линии и в зонах дальнего резервиро­вания.

На действующих трансформаторных подстанциях 10 кВ, где в результате реконструкции питающей электрической сети могут возрасти токи КЗ (напри­мер, при замене на ближайшей питающей подстанции ПО кВ трансформаторов мощностью 10 MB -А на трансформаторы мощностью 16 или 25 MB -А), сле­дует оценить новое значение I с учетом токовой по­грешности трансформаторов тока [9, 12]. Эта реко­мендация обосновывается тем, что уже при токе I 2к = 150 А кратность тока КЗ по отношению к стан­дартному вторичному номинальному току трансфор­маторов тока (5 А) составляет 30, а при такой боль­шой кратности большинство трансформаторов тока этого класса напряжения работает с повышенным на­сыщением магнитопровода и токовыми погрешностя­ми более 10%. Решить вопрос о возможности остав­ления в работе схемы с дешунтированием ЭО можно путем вычисления уточненного значения вторичного тока КЗ I 2К с учетом действительного значения токо­вой погрешности ТТ (§ 8).

Возможность применения схем с дешунтированием ЭО определяется не только условием I ≤150 А, но еще двумя следующими требованиями:

после дешунтирования ЭО, несмотря на возмож­ное снижение вторичного тока ТТ из-за увеличения их токовой погрешности, не должен произойти воз­врат сработавших токовых (промежуточных) реле, дешунтирующих ЭО (рис. 16,6);

должна быть обеспечена достаточная чувствитель­ность ЭО после их дешунтирования, опять-таки с учетом того, что после дешунтирования вторичный ток ТТ может значительно снизиться по сравнению с режимом до дешунтирования ЭО.

Для оценки возможностей выполнения этих требо­ваний необходимо вычислить значение токовой по­грешности трансформаторов тока ТТ после дешунти­рования ЭО (§ 8).

Для того, чтобы передача и распределение электричества осуществлялись бесперебойно, должна быть обеспечена релейная защита подстанций. С помощью выключателей, входящих в состав этого вида защиты, автоматически отключаются элементы, получившие повреждения, от основной неповрежденной системы.

Основная функция релейной защиты

В случае возникновения ненормальных ситуаций в работе отдельных элементов, защитная система должна своевременно реагировать и срабатывать. В отдельных случаях, вместо релейной защиты или автоматов могут использоваться предохранители или плавкие вставки открытого типа. Их применение допускается, если они соответствуют определенным параметрам тока, обладают необходимой чувствительностью и позволяют нормально работать автоматическим приборам.

Качественная релейная защита, в случае короткого замыкания, должна максимально быстро отключать поврежденный участок, обеспечивая, таким образом, устойчивую работу электроустановок и всей энергетической системы в целом. При отключении должна обеспечиваться селективность, то есть отключение конкретного поврежденного элемента. Неселективное действие может быть допущено для того, чтобы ускорить отключение участка с коротким замыканием, а также в упрощенных электрических схемах.

Надежная работа защитных систем обеспечивается специальными устройствами с необходимым исполнением и параметрами, соответствующих своему назначению. В случае необходимости, с помощью специальных мер можно повысить надежность функционирования системы. Эти меры должны учитывать возможные ошибки персонала, выполняющего различные операции с устройствами.

Релейная защита подстанций, в состав которой входят цепи напряжения, должна включать в себя устройства, обеспечивающие определенные действия:

  • В случае отключения автоматов, выхода их строя предохранителей и прочих нарушениях, защита должна автоматически выводиться из действия, с одновременной подачей сигнала о нештатной ситуации.
  • Сигнализировать о нарушениях, приводящих к срабатыванию за пределами зоны защиты.

Дополнительные устройства релейной защиты

В электрических сетях, с напряжением 110 киловольт и более, в состав защиты должны входить устройства, способные заблокировать ее действие в условиях качания или асинхронного хода, для исключения излишних срабатываний.Такие же устройства могут применяться и для линий с напряжением менее 110 киловольт.

Силовые масляные трансформаторы – самые дорогостоящие элементы оборудования распределительных подстанций. Трансформаторы рассчитаны на продолжительный срок службы, но при условии, что они будут работать в нормальном режиме, и не будут подвергаться недопустимым токовым перегрузкам, перенапряжениям и другим нежелательным режимам работы.

Для предотвращения повреждения трансформатора, продления его срока службы и обеспечения его работы в нормальном режиме нужны различные устройства защиты и автоматики.

Рассмотрим, какие устройства защиты и автоматики предусмотрены в силовых масляных трансформаторах.

Газовая защита трансформатора

Газовая защита является одной из основных защит трансформатора. Данная защита предназначена для отключения трансформатора 110 кВ от сети в случае возникновения внутренних повреждений в баке силового трансформатора.

Данное защитное устройство устанавливается в маслопроводе, который соединяется бак трансформатора с его расширителем. Основной конструктивный элемент газового реле — поплавок и две пары контактов, которые соединяются при опускании поплавка. При нормальном режиме работы газовое реле заполнено трансформаторным маслом, и поплавок находится в верхнем положении, при этом обе пары контактов разомкнуты.

В случае возникновения межвитковых коротких замыканий обмоток трансформатора, либо в случае так называемого горения стали (нарушения изоляции листов стали магнитопровода) в баке появляются газы, образующиеся при разложении электротехнических материалов под воздействием электрической дуги.

Читайте также:  Триммер на бензине для травы

Образующийся газ попадает в газовое реле и вытесняет из него масло. При этом поплавок опускается и замыкает контакты. В зависимости от количества скапливаемого газа могут замыкаться контакты, действующие на сигнал либо на полное отключение трансформатора от сети.

Срабатывание газового реле может быть также по причине значительного снижения уровня масла в баке силового трансформатора, что свидетельствует о полном отсутствии масла в расширителе. То есть данное устройство также выступает в роли защиты от чрезмерного снижения уровня масла в трансформаторе.

Струйная защита бака РПН

Силовые трансформаторы 110 кВ имеют, как правило, встроенное устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН). Устройство РПН находится в отдельном отсеке бака трансформатора, изолированного от основного бака с обмотками. Поэтому для данного устройства предусмотрено отдельное защитное устройство — струйное реле.

Все повреждения внутри бака РПН сопровождаются выбросом трансформаторного масла в расширитель, поэтому в случае наличия потока масла мгновенно срабатывает струйная защита, осуществляя автоматическое отключение силового трансформатора от электрической сети.

Реле уровня масла (РУМ)

Газовое реле сигнализирует о полном отсутствии масла в расширителе силового трансформатора, но необходимо вовремя обнаружить недопустимое снижение уровня масла — эту функцию выполняет реле уровня масла (РУМ).

Реле уровня масла устанавливается, как правило, в расширителе основного бака трансформатора, а также расширителе бака РПН, Устройство настраивается таким образом, чтобы поплавок — основной конструктивный элемент реле, замыкал контакты реле в случае снижения уровня масла ниже минимально допустимого значения для данного силового трансформатора.

Данное защитное устройство дает сигнал на срабатывание аварийной сигнализации, что позволяет вовремя обнаружить снижение уровня масла.

Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ)

Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ) является основной защитой трансформатора и служит для защиты от коротких замыканий обмоток трансформатора и токопроводов, находящихся в зоне действия данной защиты.

Принцип действия данной защиты основан на сравнении токов нагрузки каждой из обмоток трансформатора. В нормальном режиме на выходе реле дифференциальной защиты отсутствует ток небаланса. В случае возникновения двух или трехфазного короткого замыкания возникает ток небаланса – дифференциальный ток и реле действует на полное отключение трансформатора от сети.

Зона действия данной защиты — трансформаторы тока каждой из сторон напряжения силового трансформатора. Например, в трехобмоточном трансформаторе 110/35/10 кВ зона действия защиты помимо самого трансформатора включается в себя ошиновку (кабель), которая идет от вводов трансформатора до трансформаторов тока 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ.

Токовая ступенчатая защита трансформаторов

Для большей надежности помимо основных защит для силового трансформатора предусматривается резервная защита – ступенчатая токовая защита каждой из обмоток.

Для каждой из обмоток трансформатора предусматривается отдельная максимально токовая защита (МТЗ) на несколько ступеней. Для каждой ступени защиты устанавливается своя уставка срабатывания по току и времени срабатывания.

Если трансформатор питает нагрузки потребителей с большими пусковыми токами, то для предотвращения ложных срабатываний максимальная токовая защита имеет так называемую вольтметровую блокировку – блокировку защиты по напряжению.

Для селективности работы защит трансформатора каждая из ступеней защиты имеет разное время срабатывания, при этом наименьшее время срабатывания имеют вышерассмотренные основные защиты трансформатора. Таким образом, в случае повреждения трансформатора или возникновения короткого замыкания в зоне действия защит сразу срабатывают основные защиты, а в случае их отказа или выведенного состояния защиту трансформатора осуществляют резервные токовые защиты.

Также МТЗ силового трансформатора резервируют защиты отходящих присоединений, питающихся от данного трансформатора, срабатывая в случае их отказа.

МТЗ осуществляет защиту от двух- и трехфазных коротких замыканий. Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотка высокого напряжения 110 кВ имеет токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП).

Обмотка среднего напряжения силового трансформатора 35 кВ и низкого напряжения 6-10 кВ питает сети с изолированной нейтралью, в которых однофазные замыкания на землю фиксируют трансформаторы напряжения.

Большинство сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью работают в режиме, при котором однофазное замыкание на землю не считает аварийным и соответственно не отключается автоматически действием защиты от замыкания на землю. Обслуживающему персоналу поступает сигнал о наличии однофазного замыкания на землю, и он приступает к поиску и отключению от сети поврежденного участка, так как продолжительное время работы в таком режиме недопустимо.

Исключение составляют случаи, когда отключение однофазных замыканий в сетях необходимо по требованиям безопасности. В таком случае защита от замыканий на землю может работать на полное отключение трансформатора либо обесточивание одной из его обмоток.

Защита трансформатора от перенапряжений

Для защиты трансформатора от перенапряжения на ошиновке с каждой стороны трансформатора устанавливают разрядники или ограничители напряжения (ОПН).

Если трансформатор работает в режиме разземленной нейтрали по стороне высокого напряжения 110 кВ, то нейтраль соединяется с заземлением через разрядник или ОПН для того, чтобы защитить обмотку от повреждения в случае превышения напряжения выше допустимых значений при авариях в питающей сети.

Дополнительные защиты трансформатора

Для защиты силового трансформатора предусматривают ряд дополнительных защит, позволяющих исключить развитие незначительных дефектов, отклонений от нормального режима работы в более масштабную аварийную ситуацию.

Защита от перегрузки – действует на сигнал с целью своевременного снижения нагрузки на трансформаторе.

Реле контроля температуры сигнализирует о повышении температуры верхних слоев масла выше установленных (допустимых) значений. Данная защита автоматически включает дополнительные системы охлаждения трансформатора, если таковые имеются. Например, включаются вентиляторы обдува, насосы принудительной циркуляции масла в охладителях. Если температура масла поднимается еще выше, то реле действует на отключение трансформатора от сети.

Защита минимального напряжения осуществляет отключение выключателя вторичной обмотки трансформатора в случае падения напряжения до недопустимых величин.

Автоматика силовых трансформаторов 110 кВ

Если на подстанции работает два трансформатора, то при падении напряжения до недопустимых величин, либо при обесточивании трансформатора защита минимального напряжения воздействует на устройство автоматического включения резерва (АВР). Данное устройство осуществляет включение секционных или шиносоединительных выключателей, обеспечивая питание потребителей от резервного источника питания – силового трансформатора.

На вводных выключателях среднего и низкого напряжения трансформатора может быть реализовано автоматическое повторное включение выключателя (АПВ), одноразово восстанавливающее питание трансформатора в случае его отключения действием той или иной защиты.

Если силовой трансформатор конструктивно имеет устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН), то для него может быть установлено устройство автоматической регулировки напряжения (АРН). Данное устройство осуществляет контроль напряжения на обмотках трансформатора и обеспечивает автоматическое переключение устройства РПН для обеспечения требуемого уровня напряжения на обмотках.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector