Опыт эксплуатации показывает, что повышение чувствительности защиты трансформатора обеспечивает эффект экономии за счет ограничения размера разрушения в трансформаторе и, соответственно, снижения затрат на ремонт, повышения пожаробезопасности и надежности электроснабжения.

Токовая отсечка без выдержки времени, в зону срабатывания которой входит 60 — 70% обмотки, недостаточно эффективна для ограничения повреждения трансформатора, так как реагирует на большие токи короткого замыкания (КЗ). Увеличение чувствительности защиты трансформатора от внутренних замыканий является актуальной задачей, так как в последнее время увеличилось число случаев выхода из строя силовых трансформаторов, в связи с естественным старением изоляции обмоток и несанкционированным сливом масла из бака, в результате чего происходят необратимые процессы в изоляции обмоток.

Периодическое проведение технического обслуживания, ремонта, диагностики и испытаний трансформаторов на пригодность к дальнейшей эксплуатации не исключают возможности возникновения повреждения.

Обеспечение чувствительности токовой защиты при металлическом двухфазном КЗ вовсе не означает, что такая же чувствительность обеспечивается при внутреннем замыкании в трансформаторе через переходное сопротивление. С учетом современных требований, дифференциальная защита с током срабатывания 1..1,5Iном.тр, является весьма грубой.

Для повышения чувствительности защиты к внутренним повреждениям трансформатора целесообразно применение дифференциальной логической защиты обратной последовательности (ДЛЗОП), которая действует при двухфазном КЗ — наиболее распространённом виде повреждения в трансформаторе.

Схема дифференциальной логической защиты обратной последовательности трансформатора

На рисунке представлена схема предлагаемой защиты, которая действует следующим образом. При двухфазном замыкании в трансформаторе срабатывает реле обратной последовательности KAZ1 и /или KAZ2, а также реле мощности обратной последовательности KW2,если ток подпитки места КЗ электродвигателями не меньше тока срабатывания реле KW2.

Через 0,15 с после замыкания контакта этого реле, срабатывает реле времени КТ1, которое отключает трансформатор. В том случае, если ток подпитки недостаточен для срабатывания KW2, действует реле тока КА1 (или КА2)типа РТФ — 9.

Вторичный ток срабатывания реле тока принимается равным 0,15 минимального тока срабатывания реле KW2 типа РМОП-2-1, т.е. 0,15*5 =0,75 А. Ток срабатывания реле КА1 и КА2 принимается равным 1,1 тока срабатывания реле KW2, т.е. 0,825 А.

При внешнем двухфазном коротком замыкании со стороны низшего напряжения, контакты реле KW2, КА1 и/или КА2 остаются разомкнутыми, блокируя действие защиты. Реле мощности KW2 не имеет мертвой зоны при двухфазном КЗ в трансформаторе.

При двухфазном КЗ в режиме холостого хода защита не действует, так как разомкнуты контакты положения выключателя Q2. При внешнем КЗ реле KW1 и КТ2 теряют питание. Контакт реле КТ2 размыкает цепь обмотки реле КТ1. В том случае, если место КЗ не подпитывается электродвигателями, реле KW1 теряет питание после отключения КЗ.

После восстановления напряжения вновь срабатывает реле KW1. После замыкания его контакта срабатывает реле КТ2 с выдержкой времени, которое больше времени существования броска тока намагничивания при подаче напряжения на трансформатор. После замыкания контакта КТ2 цепь защиты трансформатора приходит в исходное состояние.

Вторичный ток срабатывания реле защиты обратной последовательности определяется по выражению:

Вторичный ток срабатывания реле защиты обратной последовательности определяется

где:

  • Котс — коэффициент отстройки (Котс = 0,56);
  • Ксх — коэффициент схемы (Ксх = 1,73);
  • Ки — коэффициент несимметрии;
  • ε — относительное значение полной погрешности трансформаторов тока (ТТ);
  • ΔU — относительное значение напряжения регулируемой обмотки;
  • Iвыр — относительный ток небаланса обратной последовательности, обусловленный выравниванием вторичных токов в плечах защиты;
  • Кнб — коэффициент небаланса реле;
  • Ктт — коэффициент трансформации трансформаторов тока;
  • Iп.max — максимальный пусковой ток трансформатора.

Например, при ε = 0,05; Ки = 0,04 Iвыр = 0,1, ΔU = 0,16, Кнб = 0,03, в соответствии с [Л1], I2ср = 0,27*Iп.max/Ктт. Предлагаемая защита при принятых исходных данных в несколько раз чувствительнее дифференциальной защиты на базе реле ДЗТ-11 с уставкой 1…1,5/Iном.тр.

Для обеспечения действия защиты при токе двухфазного КЗ, которое может перейти в маловероятное трёхфазное КЗ, реле КТ1 принято с контактом с замедлением при возврате.

Защита трехобмоточного трансформатора и трансформатора с двухсторонним питанием осуществляется аналогично, без применения торможения.

Недостатком микропроцессорных устройств релейной защиты является их уязвимость к электромагнитным возмущениям. Поэтому необходимо резервировать их работу электромеханическими устройствами, работающими на другом принципе [Л1].

Необходимо повысить уровень электромагнитной защищённости микропроцессорных устройств, так как при простом параллельном включении выходных контактов реле и микропроцессорных устройств релейной защиты увеличивается вероятность ложного срабатывания [Л1].

Выводы:

  1. Применение реле тока обратной последовательности включённого по дифференциальной схеме даёт возможность существенно уменьшить ток срабатывания защиты, а следовательно повысить чувствительность к двухфазным замыканиям в трансформаторе.
  2. Необходимо гармонизированное сочетание микропроцессорных и электромеханических устройств, что позволит создать максимально надежную релейную защиту.

Литература:

1. Гуревич В.И. Электромеханические и микропроцессорные реле защиты. Возможен ли симбиоз? / / Электрические сети и системы 2013 — №3.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.