1 Проверка трансформаторов тока по кривым 10% погрешности тт

• Название: 1 Проверка трансформаторов тока по кривым 10% погрешности тт
• Анкор: shpory_RZES.docx
• Дата: 05.02.2017
• Размер: 2.01 Mb.
• Имя файла: shpory_RZES.docx
• Тип: Документы; #2304
• страница: 5 из 15

30. Поясните назначение и принцип действия защиты трансформатора

Виды повреждений. Основными видами повреждений в трансформаторах и автотрансформаторах являются: замыкания между фазами внутри кожуха трансформатора (трехфазного) и на наружных выводах обмоток; замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания); замыкания на землю обмоток или их наружных выводов; повреждения магнитопровода трансформатора, приводящие к появлению местного нагрева и "пожару стали". Опыт показывает, что КЗ на выводах и витковые замыкания в обмотках происходят наиболее часто. Междуфазные повреждения внутри трансформаторов возникают значительно реже. В трехфазных трансформаторах они хотя и не исключены, но маловероятны вследствие большой прочности междуфазной изоляции. В трансформаторных группах, составленных из трех однофазных трансформаторов, замыкания между обмотками фаз практически невозможны.

При витковых замыканиях (рис. 16.1) токи, идущие к месту повреждения от источников питания, могут быть небольшими. Чем меньше число замкнувшихся витков w_a, тем меньше будет ток I_к, приходящий из сети.

Для ограничения размера разрушения РЗ от повреждений в трансформаторе должна действовать быстро (t= 0,05 0,1 с).

Защита от повреждений. В качестве таких РЗ применяются токовая отсечка, дифференциальная и газовая защиты.

На трансформаторах мощностью 200 MB • А и более предусматривается автоматическое пожаротушение водой.

Все изложенное далее в равной мере относится к трансформаторам и автотрансформаторам. Особенности РЗ автотрансформаторов будут оговариваться особо.

Виды ненормальных режимов. Наиболее частым ненормальным режимом работы трансформаторов является появление в них сверхтоков, т. е. токов, превышающих номинальный ток обмоток трансформатора. Сверхтоки в трансформаторе возникают при внешних КЗ, качаниях и перегрузках. Последние возникают вследствие самозапуска электродвигателей, увеличения нагрузки в результате отключения параллельно работающего трансформатора, автоматического подключения нагрузки при действии АВР и т. п.

Внешние КЗ. При внешнем КЗ, вызванном повреждением на шинах трансформатора или неотключившимся повреждением на отходящем от шин присоединении, по трансформатору проходят токи КЗ I_к>I_ном, которые нагревают его обмотки сверх допустимого значения, что может привести к повреждению трансформатора. В связи с этим трансформаторы должны иметь РЗ от внешних КЗ, отключающую трансформатор.

Защита от внешних КЗ осуществляется при помощи МТЗ, МТЗ с блокировкой минимального напряжения, дистанционной РЗ, токовых РЗ нулевой и обратной последовательностей. В зону действия РЗ от внешних КЗ должны входить шины подстанций (I участок) и присоединения, отходящие от этих шин (II участок). Эти РЗ являются также резервными от повреждений в трансформаторе.

Перегрузка. Время действия РЗ от перегрузки определяется только нагревом изоляции обмоток. Масляные трансформаторы допускают длительную перегрузку на 5%. В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка в следующих пределах:

Кратность перегрузки ............ 1,3 1,6 1,75 2 3

Допустимое время перегрузки, мин ..120 45 20 10 1,5

Из этих данных видно, что перегрузку порядка (1,5-2) I_номможно допускать в течение значительного времени, измеряемого десятками минут. Наиболее часто возникают кратковременные, самоликвидирующиеся перегрузки, неопасные для трансформатора ввиду их непродолжительности, например перегрузки, вызванные самозапуском электродвигателей или толчкообразной нагрузкой (электропоезда, подъемники и т. п.). Отключения трансформатора при таких перегрузках не требуется. Более длительные перегрузки, вызванные, например, автоматическим подключением нагрузки от АВР, отключением параллельно работающего трансформатора и др., могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом, который располагает для этого достаточным временем. На подстанциях без дежурного персонала ликвидация длительной перегрузки должна производиться автоматически от РЗ отключением менее ответственных потребителей или перегрузившегося трансформатора.

Таким образом, РЗ трансформатора от перегрузки должна действовать на откючение только в том случае, когда перегрузка не может быть устранена персоналом или автоматически.

Повышение напряжения. Опасное для трансформаторов повышение напряжения возникает в сетях 500-1150 кВ при одностороннем отключении длинных ЛЭП с большой емкостной проводимостью. Повышение напряжения вызывает увеличение магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора, вследствие чего нарастают ток намагничивания и вихревые токи. Эти токи нагревают обмотки и сердечник трансформатора, что может привести к повреждению изоляции обмоток и "пожару железа" сердечника. Чем больше уровень напряжения, тем меньше время, в течение которого оно допускается.

Неполнофазный режим. На автотрансформаторах (AT) предусматриваются РЗ от неполнофазного режима, возникающего при отключении (или включении) не всеми фазами сторон высшего (ВН) или среднего (СН) напряжений. Эта РЗ должна действовать на отключение AT. Необходимость установки такой РЗ обусловлена возможностью отключения в указанном режиме второго, параллельно работающего AT той же подстанции.

Понижение уровня масла в баке трансформатора ниже уровня обмоток, что возможно при течи в баке или резком понижении температуры наружного воздуха, может привести к повреждению обмотки.

Особенности автотрансформаторов. Автотрансформаторы имеют некоторые особенности, которые нужно учитывать при расчете уставок и выполнении РЗ. На рис. 16.2 представлены схемы понижающего трансформатора и AT. Последний можно рассматривать как трансформатор, у которого вторичная обмотка совмещена с первичнойАХ (рис. 16.2, б). Распределение токов в AT и трансформаторе различно. В трансформаторе перичный ток I₁ проходит по первичной обмотке w_t, а вторичный I₂ - по вторичной w₂. В ATI₁ проходит только по части первичной обмотки ATw ₁ - w ₂, называемой последовательной (обмотка аА). Во вторичной обмотке w₂, называемой общей, проходит ток I_oбщ = I₂ — I₁меньший, чем во вторичной обмотке трансформатора на значение тока I₁. Вторичным током AT является I₂ = I₁ + I_oбщ. Ниже отмечены особенности AT, имеющие значение для РЗ.

1. В отличие от трансформаторов AT характеризуются двумя значениями мощности: проходной S_npox, называемой номинальной, и расчетной S_расч, называемой также типовой. Проходной называется предельная рабочая мощность, передаваемая с первичной на вторичную сторону трансформатора или AT:

S_пpox = U₁I₁ = U₂I₂. (16.1)

Расчетной называется мощность, по которой рассчитываются параметры обмоток и магнитопровода трансформатора и AT. Она определяется токами, проходящими по обмоткам, и напряжениями на их зажимах, т. е. S_расч = U_обмI_обм.

Расчетная мощность общей части обмотки S_oбщ = U₂(I₂ – I₁), а последовательной части S_посл = (U₁–U₂)I₁. Сопоставляя оба выражения, можно установить, что S_oбщ = S_посл. Это означает, что общая и последовательная обмотки AT должны рассчитываться по одной и той же расчетной мощности:

(16.2)

где К_а - коэффициент трансформации AT, равный U₁ /U₂ == W₁/W₂; k_выг - коэффициент выгодности, показывающий, во сколько раз S_расч, определяющая размеры AT, меньше S_пpox, номинальной мощности AT:
Трансформатор такой же номинальной мощности рассчитывается по S_прох, т. е. по мощности в 1 / k_выг раз больше, чем AT. В результате этого размеры магнитопровода и обмоток AT меньше, чем у трансформатора равной мощности, а ток намагничивания AT при расчете параметров РЗ определяется по S_расч.

2. В AT вторичная цепь электрически связана с первичной, поэтому* при замыкании на землю одной фазы в сети ВН автотрансформатора потенциал (по отношению к земле) неповрежденных фаз в сети СН повышается на значение фазного напряжения сети ВН (рис. 16.3). Для предупреждения такого повышения напряжений нейтральAT должна обязательно заземляться (рис. 16.3).

3. Трехфазные силовые AT дополняются третьей обмоткой, соединенной в треугольник (обмотка 3 на рис. 16.3), которая служит для замыкания третьих и кратных трем гармоник магнитных потоков и улучшения симметрии напряжений в сети.

Дополнительная обмотка 3 имеет магнитную связь с обмотками AT1 и 2. Она выполняется на напряжение 6-35 кВ и используется для подключения потребителей, генераторов и СК. Автотрансформатор с дополнительной обмоткой аналогичен трехобмоточному трансформатору. При наличии третьей обмотки в некоторых режимах (см. рис. 16.16, в) I_oбщ равен не разности, а сумме I₁ + I₂. Номинальная мощность третьей обмотки принимается равной расчетной мощности AT.

31. Селективность работы токовых направленных защит при двухстороннем питании.

Направленной называется РЗ, действующая только при определенном направлении (знаке) мощности КЗS_K. Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двусторонним питанием (рис.7.1, а) и в кольцевых сетях с одним источником питания (рис.7.1, б). При двустороннем питании места КЗ для ликвидации повреждения РЗ должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой ЛЭП, как показано на рис.7.1.

Самым простым способом РЗ от КЗ, как и в сетях с односторонним питанием, может служить защита, реагирующая на возникновение тока КЗ. Однако простая МТЗ, реагирующая только на значение тока (рассмотренная выше), в подобных сетях не может обеспечить селективного отключения повреждения. Для селективного действия ее необходимо дополнить реле направления, реагирующим на знак мощности, протекающей по защищаемому присоединению. Действительно, предположим, что в сети на рис.7.1, а на всех ЛЭП установлены МТЗ, и рассмотрим действие одной из них – например5'. При КЗ в точке К1 выдержка времени защиты 5' должна быть меньше времени действия РЗ 6', 7' и 8',т.е. t_5'<t_6',t_7'и t_8',.Вслучае же КЗ в точке К2 МТЗ 5' должна действовать медленнее РЗ 6' (t_5'>t_6'). Одновременное выполнение обоих требований невозможно. Так, при выполнении первого требования (т.е. при t_5'<t_6')МТЗ 5' будет действовать неселективно при КЗ на W3. Эту неселективность можно устранить, заменив МТЗ 5' направленной защитой 5, действующей только при направлении мощности КЗ от шин в ЛЭП. При этом РЗ 5 не будет действовать при КЗ на W3, так как в этом случае мощность КЗ будет направлена из линии к шинам и поэтому второе требование (t_5'>t_6') отпадает. При аналогичном выполнении всех остальных МТЗ сети селективное отключение повреждений становится возможным при выборе выдержек времени P3_, действующих в одном направлении, по ступенчатому принципу. Исходя из сказанного, можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной РЗ в сетях с двусторонним питанием:

1) защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой ЛЭП и действовать на отключение при появлении тока КЗ, если мощность направлена от шин в линию (рис.7.1);

2) выдержки времени на РЗ, работающих при одном направлении мощности (от генератораА или генератора В),должны согласовываться по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания: у РЗ, действующих от тока источника А, выдержка времени t₆<t₄<t₂; у РЗ, действующих от тока источника В, t₃<t₅<t₇.

32. Принцип действия дифференциального реле типа РНТ-565

Дифференциальное реле с быстронасыщающимся трансформатором типов РНТ565 предназначаются для использования в схемах дифференциальных токовых защит двух- и трехобмоточных трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов и сборных шин.

Реле серии РНТ565 состоит из промежуточного быстронасыщающегося трансформатора Т (БНТ), исполнительного органа КА (реле РТ40/0,2) резистора R_шдля регулировки тока срабатывания и резистора R_к  для плавной регулировки отстройки от апериодической составляющей. На среднем стержне расположены первичные обмотки – дифференциальная ω_д и две уравнительные: ω_урI  ω_урII. Здесь же расположена первая секция короткозамкнутой обмотки ω^׳_к; на крайних стержнях размещены вторичная обмоткаω₂ – на левом и вторая секция короткозамкнутой обмотки ω^,_к – на правом стержне. Дифференциальная и уравнительные обмотки имеют ответвления и секционированы. Изменения числа витков (через один) можно производить при помощи регулировочных винтов, устанавливаемых в разъемные гнезда. Числа, стоящие у гнезд, соответствуют числу включаемых витков. Быстронасыщающийся трансформатор служит для предотвращения срабатывания защиты от бросков намагничивающего тока, проходящего по дифференциальной цепи при включении силового трансформатора под напряжение (холостой ход трансформатора), а также от увеличенных токов небаланса при переходных режимах, обусловленных внешними КЗ со значительной апериодической составляющей тока.

Уравнительные обмотки реле используются для выравнивания магнитных потоков, обусловленных токами, проходящими в плечах дифференциальной защиты. В защите двухобмоточных трансформаторов достаточно использовать одну уравнительную обмотку. В защите трехобмоточных трансформаторов, как правило, необходимо использовать обе обмотки.

Регулирование тока срабатывания рассматриваемых реле производится изменением числа витков дифференциальной обмотки. Так как параметры исполнительного элемента не изменяются, значение минимального магнитного потока, при котором реле надежно замыкает контакты, постоянно. Магнитодвижущая сила срабатывания, по данным завода, для реле типов РНТ565, РНТ566, РНТ567 составляет F_с,р=100±5А и может быть незначительно изменена с помощью регулируемого резистора R_ш, включенного параллельно обмотке исполнительного реле. Ток срабатывания этого реле при синусоидальном токе и нормальной регулировке противодействующей пружины (движок установлен на красной черте) равен 0,17А, а напряжение при этом на обмотке 3,6В.

Вследствие того, что F_{с, р}= I_с,р ω_д, значение тока срабатывания зависит от числа используемых витков дифференциальной обмотки, т.е.

I_{с, р}=100/ ω_д .

Значение тока срабатывания при включении только дифференциальной обмотки может изменяться от 2,86А (замкнуты гнезда 32,3) до 12,5А (замкнуты гнезда 8, 0).

При включении в дифференциальную цепь последовательно двух обмоток – уравнительной и дифференциальной – ток срабатывания уменьшается (I_{с, рmin}= 1,45А). Проверка МДС срабатывания реле производится подачей тока в дифференциальную и уравнительную обмотки.

Проверка коэффициента чувствительности реле k_ч наиболее правильно и точно производится путем измерения тока во вторичной обмотке БНТ при изменении тока в первичной обмотке с использованием исполнительного реле как измерителя тока. Этот метод трудоемкий и требует изменения затяжки пружины исполнительного реле. Удобным и практически достаточно точным является метод определения коэффициента чувствительности по току в исполнительном реле. Для проведения работы подвижная система реле закрепляется (заклинивается) в отпавшем положении, соответствующем разомкнутому состоянию контактов. Учитывая, что насыщение магнитопровода БНТ наступает при  токах  в  первичных  обмотках,  равных  примерно  (4,5 ÷ 5) I _с,р, производится

измерение вторичного тока, т.е. тока в исполнительном органе I_и,о при МДС: F=F_с,р; 2F_с,р; 5F_с,р; при этом рекомендуется устанавливать максимальным числом витков рабочих обмоток.

33. Расчет уставок МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения особенности по сравнению с простой МТЗ?

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты при к, з. и улучшения отстройки ее от токов нагрузки применяется пуск или, как часто называют, блокировка при помощи реле минимального напряжения (рис. 4-14).

Из схемы видно, что защита может действовать на отключение только при условии срабатывания реле напряжения 1. Уставки реле напряжения 1 выбираются так, чтобы реле не работали при минимальном уровне рабочего напряжения, не давая возможности защите действовать на отключение, даже если токовые реле 3 замкнут свои контакты в результате перегрузки линии.

При к. з. напряжение сети понижается и реле минимального напряжения 1 срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.

В случае обрыва цепи, питающей реле напряжения, последние замыкают свои контакты и защита лишается блокировки. Поэтому в схеме предусмотрена сигнализация состояния контактов реле напряжения 1, указывающая на неисправность блокировки.

Для обеспечения надежной работы блокировки при двухфазных к. з. устанавливаются три реле напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети (независимо от числа, токовых реле). Однако при включении на линейные напряжения реле 1 плохо реагируют на однофазные к. з.Поэтому.в сети с заземленной нейтралью предусматривается дополнительно четвертое блокирующее реле 2, реагирующее на напряжение U₀нулевой последовательности, появляющееся при замыканиях на землю.

В сети с изолированной нейтралью токовая часть схемы выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема должна выполняться трехфазной для обеспечения надежной работы при двухфазных к. з. Реле Н₀не устанавливается, поскольку защита должна действовать только при междуфазных к. з.

Ток срабатывания токовых реле 3 отстраивается не от максимальной нагрузки линии, а от длительной нормальной нагрузки I_н.норм, которая на практике может быть в 1,5—2 раза меньше максимальной:

В результате этого чувствительность защиты при к. з. повышается.

Напряжение срабатывания U_с.зреле пуска минимального напряжения выбирается из двух условий:

1) Реле напряжения не должны приходить в действие при минимальном значении рабочего напряжения U_{раб.мин} дляэтого необходимо иметь

2) Реле напряжения, подействовавшие при понижении напряжения во время к. з. в сети должны возвратиться (разомкнуть контакты) после отключения к. з. и восстановления напряжения до уровня U_{раб.мин}. Для этого напряжение возврата реле U_B03 должно быть меньше Uраб.мин

У реле минимального напряжения U_C3<U_воз, поэтому при выполнении второго условия (условия возврата) выполняется и первое. Исходя из условия возврата (4-14) принимаем U_B03на 10—20% меньше U_{раб.мин.}

где к_н— коэффициент надежности, принимается равным 1,1 - 1,2.

Учитывая что U_с.з. связано с U_воз. коэффициентом возврата

По этой формуле и ведется расчет U_с.з. Для реле типа ЭН, К_воз= 1,1 - 1,5. При К_н= 1,1 и К_воз= 1,15 U_с.з= 0,78 U_раб

Напряжение срабатывания реле, отнесенное ко вторичной стороне трансформатора напряжения,

где п_н— коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

Напряжение U_{раб.мин} обычно принимается на 5—10% ниже нормального уровня.

Чувствительность реле напряжения проверяется по максимальному значению напряжения при к. з. в конце зоны защиты. Коэффициент чувствительности к_ч = U_с.з/U_к.макссчитается удовлетворительным, если он равен или превышает 1,5.

Практика показывает, что на длинных линиях, питаемых мощной системой, а также на линиях с реактором чувствительность реле напряжения оказывается недостаточной. Поэтому защита с блокировкой по напряжению применяется на линиях короткой и средней протяженности.

Напряжение срабатывания реле U₀. Это — реле повышения напряжения. Оно действует при однофазных и двухфазных к. з. на землю, которые сопровождаются появлением напряжения нулевой последовательности U₀. В нормальном режиме U₀= 0.

Однако за счет погрешности фильтра, питающего реле, на его зажимах имеется некоторое напряжение небаланса U_н.б., от которого реле должно быть отстроено, т. е. U_с.р.>U_н.б. Исходя из этого условия U_с.робычно принимается равным или большим 15—20% максимального напряжения на зажимах фильтра при однофазных к. з. Величина небаланса легко определяется путем измерения напряжения на зажимах реле в условиях нормальной работы сети.

Максимальная защита с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току к. з. по сравнению с простой максимальной защитой. Она применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая максимальная защита не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.