Диференціальній захист

3.4 Диференціальній захист

Діференціальній захист застосовується як основний швидкодіючий захист трансформаторів при пошкодженнях обмоток, вводів та шинування. Зважаючи на його порівняну складність диференціальний захист установлюється не на всіх трансформаторах, а лише в таких випадках:

1) на поодиноко працюючих трансформаторах потужністю 6 300 кВт і вище;

2) на паралельно працюючих трансформаторах потужністю 4 000 кВт і вище;

3) на трансформаторах потужністю 1 000 кВт і вище, якщо струмова відсічка не забезпечує необхідної чутливості, а максимальний струмовий захист має витримку годині більше 1 с.

При паралельній роботі трансформаторів диференціальний захист забезпечує не тільки швидке, але й селективне вимкнення пошкодженого трансформатора, що пояснюється на (Рис. 3.1.)

Рис. 3.1. Проходження струму КЗ та дія максимального струмового

захисту при пошкодженні одного з паралельно працюючих

трансформаторів

Якщо паралельно працюючі трансформатори Т1 і Т2 мають тільки максимальні струмові захисти, то при пошкодженні, наприклад, у точці До на введеннях найнижчої напруги трансформатора Т1 подіють максимальні струмові захисти обох трансформаторів, а оскільки їх витримки годині однакові, вимкнуться обидва трансформатори.

Діференціальній захист, який діє миттєво, забезпечує в розглянутому випадку вимкнення тільки пошкодженого трансформатора.

Для виконання диференціального захисту трансформатори струму 1Т і 2Т встановлюються з обох боків трансформатора, який захищається (Рис. 3.2). Їх вторинні обмотки з’єднуються послідовно і паралельно до них підключається струмове реле. Аналогічно виконується диференціальний захист автотрансформатора.

Рис. 3.2. Принцип дії диференціального захисту

трансформатора:

а – струморозподіл при наскрізному КЗ; би у трансформаторі

(у зоні дії диференціального захисту)

При розгляді принципу дії диференціального захисту умовно приймається, що трансформатор, який захищається, має коефіцієнт трансформації, що дорівнює одиниці, однакове з’єднання обмоток і однакові трансформатори струму з обох боків.

З (Рис. 3.2 а) видно, що при проходженні через трансформатор струму наскрізного КЗ або струму навантаження вторинні струми І₁ і І₂ проходять в протилежних напрямках, тобто

.

За прийнятих вище розумів і нехтуванням струмом намагнічування трансформатора, який у нормальному режимі має малу величину, первині струми рівні (І_І = І_ІІ) і, отже, рівні вторинні струми (І₁ = І₂).

З урахуванням цього рівність (3.15) набуває вигляду

.

Таким чином, якщо схема диференціального захисту виконана правильно і трансформатори струму мають характеристики, що точно збігаються, то при проходженні через трансформатор, який захищається, струму навантаження або струму наскрізного КЗ струм у реле диференціального захисту відсутній. Отже, диференціальний захист на такі режими не реагує.

Встановлена властивість диференціального захисту є дуже важливою. З неї випливає, що оскільки диференціальний захист не реагує на КЗ на іншому обладнанні, він не вимагає витримки годині, тобто є селективним за принципом дії.

Внаслідок незбігу характеристик трансформаторів струму вторинні струми не рівні (І₁ ¹ І₂) і тому в реле проходити струм, який називається струмом небалансу, тобто

.

Для того, щоб диференціальний захист не подіяв від струму небалансу, його струм спрацьовування повинний бути більшим за цей струм небалансу, тобто

.

При КЗ у трансформаторі або у будь-якому іншому місці між трансформаторами струму напрямок струмів І₁ і І₂ зміниться на протилежний, як показано на (Рис. 3.2 б), Струмі І₁ і І₂ будуть проходити тепер у реле в одному напрямку і отже, будуть підсумовуватися. Таким чином, струм у реле буде дорівнювати

.

Торба струмів І₁ і І₂ є не чим іншим, як повним струмом КЗ

,

який проходити у місці КЗ, поділеним на коефіцієнт трансформації трансформаторів струму КТ. Під впливом цього, як правило великого, струму реле спрацьовує і вимикається трансформатор.

 Ділянка, обмежена трансформаторами струму, називається зоною дії диференціального захисту.

3.5 Струмова відсічка

Як правило, на трансформаторах потужністю нижче 6 300 кВт, які працюють одиночно і трансформаторах (автотрансформаторах) потужністю нижче 4 000 кВА, які працюють паралельно, замість доладного диференціального захисту встановлюється струмова відсічка.

Дія струмової відсічки трансформатора заснована на тому ж принципі, що й струмової відсічки ліній. При КЗ на введеннях трансформатора з боку джерела живлення струм КЗ значно більший, ніж при КЗ з боку навантаження, тобто за трансформатором. Вікорістовуючи цю обставину, струм спрацьовування відсічки вибирається таким, щоб вона працювала при КЗ за трансформатором за формулою

,

де Кn– коефіцієнт надійності, який дорівнює: 1,3 1,4 для реле типу ЕТ-521 або РТ-40, що діють через проміжні реле; 1,5 1,6 для реле ІТ-80 (РТ-80);

І_{кз max}– максимальний струм к. з. який проходити через трансформатор при КЗ за ним;

КТ – коефіцієнт трансформації трансформаторів струму.

Чутлівість відсічки характеризується коефіцієнтом чутливості

,

де І_кз – струм к. з. при КЗ до трансформатора.

Коєфіцієнт чутливості Кч повинний бути не менше двох.

ВИСНОВКИ Всі електроустановки обладналися пристроями релейного захисту, призначеними для відключення ділянки в колі, якщо пошкодження спричиняє за собою вихід з ладу елементу або електроустановки в цілому. Релейний захист спрацьовує і тоді, коли виникають умови, загрозливі порушенням нормального режиму роботи електроустановки. У релейному захисті електроустановок захисні функції покладені на реле, які служать для подачі імпульсу на автоматичне відключення елементів електроустановки або сигналу про порушення нормального режиму роботи устаткування, ділянки електроустановки, лінії і так далі.

Для захисту трансформатора власних потреб передбачаються захисту:

-          подовжній диференціальний захист від всіх видів коротких замикань в обмотках трансформатора і на його виводах і діє на відключення трансформатора власних потреб і блоку генератор- трансформатор;

-          газовий захист від внутрішньобакових пошкоджень трансформатора, що діє на сигнал і на відключення;

-          максимальний струмовий захист на стороні 10 кВ з пуском по напрузі, що діє з витримками годині на відключення вимикача 6 кВ і на відключення блоку генератор- трансформатор;

-          захист від перевантаження, що встановлений на стороні нижчої напруги трансформатора, діє на сигнал.

Для захисту трансформатора від коротких замикань. У обмотках і на виводах використовується подовжній диференціальний струмовий захист.

Захист є основним і діє на відключення трансформатора без витримки годині. При цьому відключаються блоковий масляний вимикач 1МВ-110кВ, генераторний масляний вимикач 2МВ-10кВ і відключаються введення робочого живлення на секції 3МВ-6кВ. Захист виконаний в трьох фазного виконання з використанням реле типу РНТ-565. Від пошкоджень усередині бака трансформатора, бака «регулятора під напругою» і пониження рівня масла передбачений газовий захист з використанням реле Ргч3-66. Захист діє на сигнал при слабкому газоутворенні і при пониженні рівня масла, а також на відключення без витримки годині при бурхливому газоутворенні.

Від струмів, обумовлених зовнішніми короткими замиканнями, передбачається максимальний струмовий захист з комбінованим пуском по напрузі. Захист діє на відключення 3МВ-6кВ з 1-ою витримкою годині і на відключення трансформатора повністю з 2-ою витримкою годині. Для захисту від струмів, що викликають перевантаження трансформатора, в осередку КРУ 6кВ встановлюється максимально струмовий захист з дією на сигнал.

СПИСОК ВИКОРИСТАННИХ ДЖЕРЕЛ:

1. Федосеев А.М. "Релейная защита электрических систем"

2.  Чернобровов Н.В. "Релейная защита"

3.  Таубес И.Р. "Релейная зашита мощных турбогенераторов"

4.  Шабад М.А. "Защита трансформаторов распределительных сетей"

5.  Шабад М.А. "Расчёт релейной защиты и автоматики распределительных сетей"

6.  Кривенко В.В., Новелла В.Н. «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» М., «Энергоиздат», 1981

7.  Крюков В.И. «Обслуживание и ремонт электрооборудования подстанций и распределительных устройств», М., «Высшая школа», 1983