Защита трансформаторов и автотрансформаторов

При выполнении защит трансформаторов и автотрансформаторов должны быть учтены следующие режимы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- однофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- витковых замыканий в обмотках;

- внешних коротких замыканий;

- повышения напряжения на неповрежденных фазах (для транс- форматоров 110 кВ, работающих в режиме изолированной нейтрали);

- частичных пробоев изоляции вводов напряжением 500 кВ и бо-

лее;

 

- перегрузки трансформатора;

- понижения уровня масла или отключение принудительной сис-

темы охлаждения;

- "пожара" стали магнитопровода.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов должна выполнять следующие функции:

- отключать трансформатор при его повреждении от всех источ- ников питания;

- отключать трансформатор при внешних замыканиях в случае от- каза защит или выключателей смежных присоединений;

- подавать сообщения дежурному персоналу о возникновении пе- регрузок или выполнять необходимые операции для их устранения.

Выбор типа защит

Для защиты трансформаторов от повреждений и ненормальных режи- мов должны быть предусмотрены следующие типы релейной защиты:

1. От повреждений на выводах и внутренних повреждений - токовая отсечка или продольная дифференциальная защита.

Продольная дифференциальная защита ставится на трансформаторах мощностью 6300 кВА и более, на трансформаторах меньшей мощности

- токовая отсечка.

2. От повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа и (или) понижением уровня масла, - газовая защита с действием на сигнал и отключение:

для трансформаторов мощностью 6300 кВА и более;

для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630

кВА и более;

для трансформаторов мощностью (1000 -4000) кВА, если отсутствует быстродействующая защита.

3. От токов внешних коротких замыканий должны быть установлены следующие защиты с действием на отключение:

максимальная токовая защита для трансформаторов мощностью до 1000 кВА;

максимальная токовая защита или максимальная токовая защита с комбинированным пуском напряжения или токовая защита обратной последовательности для трансформаторов мощностью 1000 кВА и бо- лее;

дистанционная защита на понижающих автотрансформаторах напря- жением 220 кВ и более, если это необходимо по условиям дальнего ре- зервирования.

4. От возможной перегрузки на трансформаторах мощностью 400 кВА и более следует предусматривать максимальную токовую защиту с дей- ствием на сигнал или на разгрузку и на отключение.

5. От токов внешних замыканий на землю при наличии заземленной нейтрали для трансформаторов мощностью 1000 кВА и более устанав- ливается максимальная токовая защита нулевой последовательности, если это необходимо по условиям дальнего резервирования.

Защита от внутренних повреждений

Для защиты трансформаторов от внутренних повреждений и поврежде- ний на выводах применяются

Ø токовая отсечка,

Ø продольная дифференциальная защита;

Ø газовая защита.

Токовая отсечка

Токовая отсечка устанавливается на трансформаторах со стороны пита- ния, Рис.75. Для обеспечения требований селективности ее ток срабаты- вания отстраивается от тока трехфазного короткого замыкания на ши- нах низшего напряжения:

сз н

I ³ k I (3).

кз. макс. к 1

Рис.75 Схема токовой отсечки трансформатора: а) цепи переменного тока; б) цепи постоянного тока

Чувствительность отсечки проверяется по току двухфазного короткого замыкания на вводах трансформатора со стороны источника питания,

точка

K 2 :

kч =

 

I (2)

кз. мин. к 2

I сз

³ 2.

Использование токовой отсечки позволяет отключать короткие замыка- ния с высоким быстродействием. К недостаткам следует отнести невы- сокую чувствительность и то, что отсечка защищает только часть трансформатора.

Дифференциальная защита

Принцип действия защиты основан на сравнении токов по входам за- щищаемого трансформатора. Для выполнения защиты на каждой сторо- не трансформатора ставятся трансформаторы тока с такими коэффици- ентами трансформации, чтобы их вторичные токи в нормальном режиме были примерно равны между собой.

Вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются между собой параллельно, и к ним подключается токовое реле (Рис.76).

 

Рис.76 Принцип действия дифференциальной защиты трансформато- ра:

а) внешнее короткое замыкание; б) короткое замыкание в трансформаторе

В нормальном режиме и при внешнем коротком замыкании в точке K 1

ток в реле близок к нулю:

I = I - I»

р 1 2 0.

nT A 1 nTA 2

и защита не работает.

При повреждении трансформатора, короткое замыкание в точке реле проходит сумма вторичных токов

 

K 2, в

I = I + I ¹

р 1 2 0.

 

Защита сработает.

nT A 1 nTA 2

По сравнению с дифференциальной защитой линий, дифференциальная защита трансформаторов обладает повышенными погрешностями.

Причины появления погрешностей:

 

1. Возможная неодинаковость схем соединения обмоток силового трансформатора.

В большинстве случаев обмотки силовых трансформаторов имеют раз- ные группы соединения. Тогда, даже при равенстве вторичных токов из- за наличия фазового сдвига в реле будет протекать ток небаланса (Рис.77 ).

Рис.77 Ток небаланса в реле из-за неодинаковости схем соединения обмоток силового трансформатора

Для устранения этого фактора трансформаторы тока на стороне тре- угольника силового трансформатора соединяют в звезду, а на стороне звезды в треугольник.

2. Наличие броска тока намагничивания.

При включении трансформатора под напряжение в обмотке трансфор- матора со стороны источника питания возникает бросок намагничи- вающего тока, который в первый момент времени в 5 – 8 раз превышает номинальный и затухает в течение 1 – 2 сек.

К характерным признакам броска тока намагничивания можно отнести наличие апериодической слагающей и значительный процент высших гармоник, в первую очередь четных.

Поскольку броски тока намагничивания воздействуют на защиту как внутренние замыкания, от них необходимо отстраиваться. К основным способам отстройки можно отнести следующие:

- принять ток срабатывания больше максимального значения броска то- ка намагничивания.

Недостаток способа - существенное загрубление защиты;

- ввести замедление в действие защиты на время броска тока намагни- чивания.

Недостаток - замедление времени ликвидации короткого замыкания;

- использовать признак наличия апериодической составляющей в токе намагничивания.

Практическая реализация этого способа состоит в том, что обмотка то- кового реле подключается к трансформаторам тока через специальный промежуточный трансформатор, называемый быстронасыщающимся трансформатором. За счет апериодической составляющей сердечник трансформатора насыщается и трансформации периодической состав- ляющей в обмотку реле практически не происходит. Следовательно, на время существования броска тока намагничивания защита выводится из работы.

В начальный момент возникновения короткого замыкания также возни- кает апериодическая составляющая, но время ее протекания составляет доли секунды и практически замедления срабатывания защиты не про- исходит;

- идентифицировать момент включения по наличию второй гармоники. Использование данного признака предполагает введение дополнитель- ного пускового элемента - реле отсечки, которое должно работать при больших кратностях первичного тока. При внутренних повреждениях, связанных с глубоким насыщением трансформаторов тока, во вторич- ном токе появляется вторая гармоника, что может привести к отказу защиты.

3. Возможная неодинаковость вторичных токов в плечах защиты

Токи силовых трансформаторов со стороны обмоток высшего и низше- го напряжений не равны между собой, поэтому трансформаторы тока, выбираемые по номинальному первичному току, будут иметь разные

коэффициенты трансформации, различное конструктивное исполнение и, соответственно, различные погрешности.

Кроме того, номинальные токи силовых трансформаторов обычно не совпадают со шкалой номинальных токов трансформаторов тока. Вследствие этого в плечах дифференциальной защиты будут протекать разные по величине токи.

При внешнем коротком замыкании ток небаланса резко возрастает, что может привести к ложному срабатыванию защиты. Поэтому для сниже- ния тока небаланса, вызванного неравенством вторичных токов, необ- ходимо выровнять эти токи путем включения промежуточных выравни- вающих автотрансформаторов тока или использовать в дифференциаль- ном реле специальные уравнительные обмотки.

4. Наличие устройства автоматического регулирования напряжения силового трансформатора.

Устройства автоматического регулирования напряжения силовых трансформаторов меняют коэффициент трансформации защищаемого трансформатора, в результате чего меняется соотношения первичных токов и, соответственно, вторичные токи трансформаторов тока.

При выборе тока срабатывания дифференциальной защиты во внима- ние принимается два фактора:

1. Защита не должна работать от броска тока намагничивания в момент включения ненагруженного силового трансформатора под напряжение:

I сз ³ kнIном,

где

kн = 0,3 -1,5

- коэффициент надежности, учитывающий выполне-

ние измерительного органа защиты.

2. Защита не должна работать от максимально возможного тока неба- ланса в режиме внешнего замыкания:

сз н (' б

'' '''

),

б

I ³ k I н

+ I н + I нб

I

нб

где '

- составляющая тока небаланса, вызываемая погрешностью

трансформаторов тока;

''

I нб

- составляющая тока небаланса, вызываемая наличием уст-

ройства регулирования коэффициента трансформации силовых транс- форматоров;

'''

I нб

- составляющая тока небаланса, вызываемая неточностью

выравнивания вторичных токов в плечах защиты.

В ряде случаев при внешних замыканиях через реле проходят большие токи небаланса, учет которых существенно загрубляет защиту и может

привести к отказу защиты при некоторых видах повреждений Для по- вышения чувствительности дифференциальной защиты в таких случаях используется пусковой орган с торможением. Принцип эффекта тормо- жения можно рассмотреть на примере дифференциального реле с быс- тронасыщающимся трансформатором (Рис.78).

При возникновении внешнего короткого замыкания в точке

K 1 по

рабочей обмотке wр

протекают два приблизительно равных и направ-

ленных встречно друг другу тока

I 1 вт

и I 2 вт. За счет магнитодвижу-

щих сил, создаваемых этими токами,

I 1 втwр - I 2 втwр = I нбwр,

в сердечнике быстронасыщающегося трансформатора БНТ создается результирующий поток, который пронизывает витки выходной обмотки

и может привести к срабатыванию реле. Тормозная обмотка wт

и ток

I 2 вт

создают дополнительный поток, который насыщает сталь сердеч-

ника и загрубляет защиту.

Рис.78 Принцип действия защиты с торможением:

БНТ - быстронасышающийся трансформатор; wр

- рабочая обмотка;

wт - тормозная обмотка;

wвых

- выходная обмотка.

При внутреннем коротком замыкании ток сработает.

I 2 вт

отсутствует, и реле КА

Сопоставление чувствительности защиты без торможения и с торможе- нием показано на Рис.79.

Рис.79 Оценка чувствительности дифференциальной защиты:

1 - ток небаланса защиты в зависимости от величины тока короткого замыкания;

2 - зависимость тока срабатывания защиты без торможения;

3 - ток в реле при внутреннем коротком замыкании;

4 - зависимость тока срабатывания защиты с торможением;

'''

I k - максимально возможное значение тока внешнего короткого замыкания;

''

I k - значение тока короткого замыкания, при котором сработает защита без

торможения;

'

I k - значение тока короткого замыкания, при котором сработает защита с тор-

можением.

Выполнение измерительного органа защиты на реле РНТ 565

Электромагнитное токовое реле с БНТ выполняется на трехстержневом

сердечнике (Рис.80), на котором размещены рабочая

wраб, две уравни-

тельных

wур 1 и

wур 2, короткозамкнутая

wкз

и вторичная

wвт

обмот-

ки. К вторичной обмотке подключено электромагнитное токовое реле

КА.

Использование насыщающегося трансформатора тока позволяет от- строить защиту от бросков тока намагничивания в момент включения силового трансформатора. Апериодическая слагающая тока насыщает магнитопровод, тем самым резко уменьшается сопротивление ветви на- магничивания БНТ. В результате этого значительная часть периодиче- ской слагающей также замыкается через ветвь намагничивания не попа- дая в обмотку реле.

Рис.80 Принципиальная схема БНТ реле РНТ-565

Быстронасыщающийся трансформатор реле одновременно позволяет компенсировать неравенство вторичных токов в плечах дифференци- альной защиты. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком, создаваемого рабо- чей и уравнительными обмотками. Если включить эти обмотки таким образом, чтобы при внешнем коротком замыкании потоки, создаваемые токами обмоток, были направлены встречно друг другу, и выровнять величину потоков за счет подбора витков, то величина тока небаланса уменьшается.

Короткозамкнутая обмотка используется для улучшения отстройки реле от переходных режимов.

Возможные варианты включения реле типа РНТ 565 для защиты двух- обмоточного и трехобмоточных трансформаторов показаны на Рис.81.

Рис.81 Примеры схем включения реле типа РНТ 565

Дифференциальное реле тока типа РСТ 15

Реле типа РСТ 15 выполнено на микроэлектронной основе и применяет- ся для защиты понизительных трансформаторов и электродвигателей для случаев, когда не требуется торможение.

Структурная схема реле представлена на Рис.82.

Сигнал от трансформаторов тока подается на трансреактор TAV, кото- рый содержит одну основную и две дополнительные обмотки. Обмотки связаны между собой перемычками. Трансреактор работает на выпря- мительный мост, состоящий из двух диодов и двух резисторов, что по- зволяет повысить чувствительность реле к малым сигналам.

К выходу выпрямительного моста подключен активный фильтр нижних частот А1. Параметры фильтра подобраны таким образом, что для по- стоянной составляющей входного сигнала коэффициент усиления равен единице, для рабочей частоты – 2.2, для второй гармоники – 0.9.

Рис. 82 Дифференциальное реле тока типа РСТ 15

На Рис.83 представлена амплитудно-частотная характеристика этого фильтра.

Рис.83 Амплитудно-частотная характеристика фильтра

С выхода фильтра А1 сигнал подается в логический блок, выполненный на операционных усилителях А2, А3 и предназначенный для идентифи- кации повреждения. Усилитель А2 представляет собой компаратор, вы- полняющий сравнение входного сигнала с опорным, подаваемым с бло- ка уставок. Усилитель А3 выполняет функции элемента задержки с ус- тановленной выдержкой времени 22 мс и в сочетании с предыдущим элементом позволяет отличить режим короткого замыкания от режима включения трансформатора.

Для устранения «дребезга» реле в момент срабатывания выход опера- ционного усилителя А3 соединен положительной обратной связью с входом компаратора А2.

Принцип работы реле рассмотрим при помощи временных диаграмм (Рис.84).

Рис.84 Временные диаграммы работы реле:

I = f (t) - ток на входе реле;

I выпр =

f (t) - ток на выходе выпрямителя;

Iф =

f (t)

- опорный сигнал с блока уставок;

U k =

f (t) - напряжение на выходе компаратора;

UвыхА 3 =

f (t)

- напряжение на выходе элемента задержки

При возникновении короткого замыкания в зоне действия защит (Рис.84,а) входной сигнал превысит опорный, что приведет к смене зна- ка выходного напряжения компаратора А2. Элемент А3 отработает за- держку времени, и транзистор выходного блока А4 откроется. Реле сра- ботает.

В момент включения силового трансформатора (Рис.84,б) элемент за- держки не успевает отработать выдержку времени за время пока изме- нен знак выходного напряжения компаратора А2. Реле не работает.

Дифференциальное реле тока с торможением типа ДЗТ 21

Реле типа ДЗТ-21 используется на энергетических объектах России для выполнения дифференциальной защиты с торможением и до настояще- го времени является наиболее распространенным типом защиты транс- форматоров и автотрансформаторов большой мощности от внутренних повреждений и повреждениях на выводах. Реле обладает высокой чув- ствительностью и быстродействием. Для отстройки от бросков намаг- ничивающего тока силовых трансформаторов и переходных токов неба- ланса применяется времяимпульсный способ блокирования защиты в сочетании с торможением от составляющей второй гармоники тока на- магничивания. В защите предусмотрено также торможение от фазных токов. Однолинейная структурная схема защиты приведена на Рис. 85.

Рис.85 Однолинейная структурная схема защиты ДЗТ-21

Реле ДЗТ-21 выполнено трехфазным в четырехмодульной кассете и включает в себя три фазных модуля и модуль питания и управления.

На ней представлены: промежуточные автотрансформаторы TL1 и TL2 - для выравнивания вторичных токов; промежуточные трансформаторы TL3 и TL4 и выпрямители VS1 и VS2 - для формирования цепи тормо- жения от фазных токов; трансреактор TAV - для формирования цепи торможения током второй гармоники при помощи фильтра ZF и питания токовой отсечки КА; реагирующий орган РО - для создания управляющего сигнала. Стабилитрон VD обеспечивает запрет торможе- ния при небольших токах.

Защита трансформаторов на реле типа RET 316 Цифровая защита типа RET 316 фирмы АББ Реле-Чебоксары применя- ется:

- на электростанциях для защиты трансформаторов собственных нужд,

трансформаторов и автотрансформаторах связи, блочных трансформа- торов;

- в электрических сетях для защиты трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов.

RET 316 состоит из следующих блоков (Рис.86):

1. Аналоговый входной блок

2. Входной блок обработки

3. Центральное процессорное устройство

4. Блок ввода/вывода

5. Дополнительная плата связи и памяти

6. Материнская плата

7. Блок питания

В аналоговом входном блоке 1 производится гальваническая развязка входных сигналов и их нормирование. В состав блока может входить до шести трансформаторов тока и трех трансформаторов напряжения или девяти трансформаторов тока.

Входной блок обработки 2 преобразует аналоговые сигналы в цифровые с помощью АЦП и производит цифровую фильтрацию сигналов под управлением входного процессора типа 80186. Дискретизация входных сигналов производится 12 раз за период, т.е. частота дискретизации со- ставляет 600 Гц.

Центральное процессорное устройство 3 состоит из главного микро- процессора защиты (Intel 80186) и микропроцессора логики (Intel 8031).

Основной микропроцессор получает сигналы от входного микропроцес- сорного устройства, реализует алгоритм защиты и передает результат вычислений микропроцессору логики. Последовательный интерфейс RS-232C, входящий в ЦПУ, позволяет настроить защиту с персонально- го компьютера оператора и передать информацию о происходящих со- бытиях на персональный компьютер.

Рис.86 Блок-схема защиты трансформатора RET 316

Дополнительная плата связи и памяти 5 содержит микропроцессор In- tel 80186. для обеспечения связи защиты и системы управления электро- станцией, часы реального времени. Плата позволяет дистанционно ус- танавливать параметры защиты, передавать результаты измерений тока, напряжения, мощности и т.д. оперативному персоналу станции и на ре- гистратор отклонений.

Программное обеспечение защиты позволяет:

Ø отстроиться от броска тока намагничивания;

Ø выполнить амплитудно - фазовую коррекцию входных токов;

Ø получить токозависимую нелинейную характеристику сраба- тывания;

Ø отстроиться от апериодических составляющих и высших гар- моник;

Ø обеспечить высокую устойчивость функционирования при внешних повреждениях и насыщении трансформаторов тока;

Ø обеспечить быстродействие.

 

 

Газовая защита

Газовая защита устанавливается на трансформаторах и автотрансфор- маторах с масляной системой охлаждения.

Принцип действия газовой защиты основан на том, что при любом, да- же незначительном повреждении обмоток, за счет выделяющегося тепла происходит разложение масла. Разложение масла сопровождается выде- лением газа, интенсивность выделения которого зависит от тяжести по- вреждения.

Газовая защита выполняется при помощи газовых реле, представляю- щих собой металлический корпус, устанавливаемый в маслопровод ме- жду баком и расширителем трансформатора. Внутри корпуса реле уста- навливают поплавковые контакты, которые при появлении газа замы- кают свои контакты. При слабом газообразовании реле действует на сигнал, при интенсивном - на отключение.

Газовая защита является простым и универсальным инструментом для определения внутренних повреждений трансформаторов. Она позволяет определить и витковые замыкания, на которые не реагирует дифферен- циальная защита из-за малой величины тока.

Установки газовой защиты обязательна на трансформаторах мощностью от 4000 кВА.

В Ы В О Д Ы

1. Для защиты трансформаторов от внутренних повреждений, в зави- симости от мощности, применяются токовая отсечка, дифференци- альная защита, газовая защита.

2. При использовании дифференциального принципа для защиты трансформаторов следует учитывать наличие дополнительных по- грешностей.

3. Введение принципа торможения в дифференциальной защите позво- ляет повысить ее чувствительность.

4. Отличительными признаками дифференциальной защиты являются быстродействие, сравнительно высокая чувствительность к между- фазным замыканиям и замыканиям на выводах, надежность.

5. Газовая защита является простым и универсальным средством для определения внутренних повреждений трансформаторов, в том числе витковых замыканий.

Защита от внешних замыканий

Защиты от внешних замыканий служат для резервирования собствен- ных защит и защит смежных присоединений. В зависимости от мощно- сти трансформаторов и их назначения используются максимальная то- ковая защита, максимальная токовая защита с блокировкой по напряже- нию, токовая защита обратной последовательности, токовая защита ну- левой последовательности, дистанционная защита.

В основном защита от внешних замыканий устанавливается со стороны источников питания. Защита от внешних однофазных замыканий уста- навливается со стороны обмотки, соединенной в звезду с заземленной нейтралью.

Максимальная токовая защита

Защита применяется для трансформаторов малой мощности.

На двухобмоточных понижающих трансформаторах с односторонним питанием устанавливается один комплект со стороны источника пита- ния (Рис.87,а), на трехобмоточных трансформаторах с односторонним питанием устанавливается два комплекта защиты. Один комплект со стороны обмотки низшего напряжения действует на отключение вы- ключателя этой обмотки. Второй комплект, на стороне высшего напря- жения, имеет две выдержки времени. С меньшей выдержкой времени защита действует на отключение выключателя со стороны обмотки среднего напряжения, с большей - на отключение всех выключателей (Рис.87,б).

Рис.87 Схемы максимальной токовой защиты трансформаторов

Максимальная токовая защита с блокировкой по напряже- нию

Максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению ставится на трансформаторах средней мощности для повышения чувствительно- сти при дальнем резервировании. Принципиальная схема защиты при- ведена на Рис.88.

В состав защиты входят токовый пусковой орган - реле тока KA1 и KA2 и пусковой орган напряжения - фильтр-реле напряжения обратной по- следовательности KV2 и реле минимального напряжения KV1.

При возникновении двухфазного короткого замыкания появляется на- пряжение обратной последовательности, которое приводит к срабаты- ванию фильтр-реле напряжения обратной последовательности KV2. Ре- ле KV2 снимает питание с обмотки KV1, которое сработав в свою оче- редь запитывает обмотку реле KL1, тем самым разрешается прохожде- ние команды на запуск реле времени от токовых реле.

 

Рис.88 Схема максимальной токовой защиты с блокировкой по напря-

жению

При трехфазных коротких замыканиях напряжение обратной последо- вательности отсутствует, и реле KV2 не работает. Однако в этих случаях снижения напряжения достаточно для срабатывания реле KV1.

Ток срабатывания защиты отстраивается от номинального тока, реле минимального напряжения KV1 не должно работать в максимальных

нагрузочных режимах U мин

и в условиях самозапуска электродвигате-

лей Uсз, напряжение срабатывания реле KV2 выбирается из условия от- стройки от напряжения небаланса на выходе фильтра в нормальном ре- жиме:

I сз

= k н

kв

I ном;

U = U» U U = U

ср KV 1

мин

kнkв

0,8 5

ном;

ср KV 1

сз;

kв

Uср KV 2 = 0,0 6 U ном.

Из принципа действия защиты ясно, что она обладает более высокой чувствительностью по сравнению с обычной максимальной токовой за- щитой.

Токовая защита обратной последовательности Токовая защита обратной последовательности устанавливается, как правило, на повышающих трансформаторах или автотрансформаторах

связи для обеспечения требований дальнего резервирования при несим-

метричных коротких замыканиях. Защита состоит из фильтр-реле тока обратной последовательности KA2 и реле времени КТ (Рис.89).

Рис.89 Токовая защита обратной последовательности

Для обеспечения действия защиты при трехфазных коротких замыканиях схема защиты дополнена приставкой, состоящей из токового реле КА1 и реле минимального напряжения KV.

Первичный ток срабатывания защиты выбирается из условия отстройки от тока небаланса на выходе фильтра при максимально возможной экс- плуатационной нагрузке. В большинстве случаев условию отстройки удовлетворяет следующее выражение:

I 2 cз ³ (0. 1 - 0. 2) I ном..

В случае использования защиты обратной последовательности на мощ- ных автотрансформаторах, осуществляющих ответственные связи меж- ду системами, рекомендуется при выборе тока срабатывания произво- дить согласование по чувствительности.

Дистанционная защита

Дистанционная защита выполняет функции дальнего резервирования защиты сетей на сторонах высокого и среднего напряжений и ближнего резервирования основных защит автотрансформатора.

Для выполнения защиты в энергосистемах России применяется панель

ПЭ 2105, содержащую две ступени.

Характеристика реле сопротивления первой ступени имеет вид окруж- ности или эллипса, проходящих через начало координат или смещенных в III квадрант. Смещение характеристики производится для устранения мертвой зоны. Для улучшения отстройки реле от нагрузочных режимов круговая характеристика может быть трансформирована в эллипс.

Характеристика реле сопротивления второй ступени имеет вид окруж- ности, смещенной в I квадрант.

В зависимости от конкретной схемы района, мощности и напряжения автотрансформатора применяется одна или две панели ПЭ 2105.

 

Использование одной панели

Панель подключается таким образом, чтобы по возможности авто- трансформатор входил в зону действия защиты. В частности, первая ступень может быть направлена в сторону высшего или среднего на- пряжения, а вторая, соответственно, в сторону среднего или высшего напряжения. Цепи напряжения защиты подсоединяются к трансформа- тору напряжения, установленному на низкой стороне, Рис.90, а.

Сопротивление срабатывания 1 ступени при направленности характери- стики в сторону ВН

z 1 ст

£ 0,8 7 z

+ 0,7 8

1 ст

z

сз Лвн..

сз АТ АТ вн

kт АТ вн

Сопротивление срабатывания 1 ступени при направленности характери- стики в сторону СН

 

z 1 ст

£ 0,8 7 z

+ 0,7 8

1 ст

z

сз Лсн,

 

где

сз АТ АТ сн

kт АТ с н

z АТ вн, z АТ сн

- минимально возможные (с учетом РПН) сопротивления обмоток

рассматриваемого трансформатора;

z,

1 ст сз Лвн

z 1 ст - первичные сопротивления первой ступени защиты линий соот-

сз Лсн

ветственно высшего и среднего напряжения;

kт АТ вн,

kт АТ

с н - коэффициенты токораспределения, равные отношению

тока в автотрансформаторе к току в линии соответственно высшего и среднего напряжений.

Рис.90 Варианты подключения панели ПЭ 2105

В тех случаях, когда подключение панели к трансформаторам напряже- ния, установленных на стороне НН, не обеспечивает требуемой чувст- вительности, следует использовать трансформаторы напряжения сторон СН и ВН, Рис.90,б.

Тогда

 

 

или

 

1 ст сз АТ

z

z

1 ст

сз АТ

£ 0,7 8

 

 

£ 0,7 8

1 ст сз Лвн,

z

kт АТ вн

z

1 ст сз Лсн.

kт АТ с н

Выдержка времени первой ступени выбирается из условия отстройки от времени действия первых ступеней резервируемых защит и времени действия устройства резервирования отказов выключателя УРОВ, tсз @ 0,8 с ек.

z

Уставка в т о р о й с т у п е н и выбирается из условия отстройки за- щиты от нагрузочных режимов

 

 

где

 

2 ст сз АТ

= zнагр,

kотсkв cos(jмч - jнагр)

zнагр =

U мин

- сопротивление нагрузки в максимальном нагрузочном

режиме;

U мин = 0,9 5 U ном - напряжение нагрузочного режима;

I нагр max = 1,5 I ном - расчетное значение максимального тока нагрузки;

kотс = 1, 25 - коэффициент отстройки;

kв = 1,0 5 - значение коэффициента возврата;

j мч = 800 - значение угла максимальной чувствительности;

j нагр - угол нагрузки в расчетном режиме.

Использование двух панелей

Две панели ПЭ - 2105 ставятся на автотрансформаторах напряжением 330 кВ и более. В этом случае на каждую из сторон высшего и низшего напряжений устанавливаются свои панели, причем, на каждой из пане- лей реле сопротивления направлены согласно. Напряжения на каждую панель подается от трансформатора напряжения своей ступени, Рис. 91.

Рис.91 Схема подключения двух панелей ПЭ-2105.

Каждая ступень имеет три выдержки времени:

- на разделение системы шин;

- на отключение выключателя стороны, куда направлена рассмат- риваемая ступень;

- на отключение всего автотрансформатора.

Защита от внешних замыканий на землю

Защита ставится на повышающих трансформаторах или транс