Релейная защита силовых трансформаторов

Релейная защита трансформатора – это система, состоящая из измерительных и коммутационных устройств, отключающая трансформатор при ненормальных режимах работы и в случае ситуаций приводящих к повреждению.

К ненормальным и опасным режимам работы силового трансформатора относятся:

• перегрузка по одной или трем фазам, приводящим к повышению тока, проходящего через обмотки,
• замыкание на землю или на нейтраль одного или всех выводов трансформатора с высокой или низкой стороны,
• межфазные замыкания внутри обмоток и со стороны выводящих шин,
• замыкания внутри обмоток трансформатора.

Во всех этих случаях сигналом возникновения опасной ситуации служат повышение проходящего через короткозамкнутый участок тока и понижение напряжения.

Релейная защита должна надежно зафиксировать отклонение тока или напряжения и отключить трансформатор или поврежденный участок.

Для этих целей служат несколько видов релейных защит.

Защита по максимальному току (МТЗ)

– срабатывает при превышении тока, проходящего через трансформатор (Рис. 1). Реле автоматики А₀ и А₁ срабатывают при токе, превышающем ток короткого замыкания для данной обмотки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока, включенного на две шины А и С.

При наличии межфазного замыкания на шине В через другие шины все равно протекает большой ток. Одно или два реле автоматики запускают цепь запуска реле времени Т.

Задержка реле времени требуется для лучшей селективности защиты – чем ближе трансформатор по линии к источнику энергии, тем меньшее должно быть время срабатывания. Реле времени через определенный промежуток времени запускает промежуточное реле

 

Рис.1

 

L, управляющей цепью реле отключения YAT. Реле отключения после срабатывания отключает входы и выходы трансформатора от источника и потребителя энергии и блокируется по цепям либо реле времени, либо

промежуточного реле.

 

Разновидностью МТЗ является защита по току отсечки.

При удалении трансформатора по линии от источника энергии ток короткого замыкания становится меньшим из-за потерь на сопротивление.

Вместе с тем задержка по времени для МТЗ не позволяет быстро отключить трансформатор при внутренних межфазных замыканиях, приводящих к выходу трансформатора из строя. Конструктивно защита по токовой отсечке (Рис. 2) отличается от МТЗ отсутствием реле времени. Селективность реле достигается подбором тока срабатывания реле автоматики. Данный ток должен быть равным току КЗ на защищаемом участке.

 

 

Релейная защита силовых трансформаторов

Рис. 2

 

Рис.3

 

Срабатывание МТЗ по току обладает недостаточной чувствительностью в некоторых случаях, например при защите повышающего трансформатора. В данном случае защита запускается по напряжению (Рис. 3). Трансформаторы напряжения включенные между фазовых шин управляют работой реле автоматики А

0 и А₁. Срабатывание этих реле происходит при понижении порога напряжения короткого замыкания. Алгоритм работы аналогичен МТЗ, но сторона подключения – всегда источник энергии.

Для отключения трансформатора при однофазных и многофазных замыканий на землю служит защита от токов нулевой последовательности.

Для эффективно заземленных схем(Рис. 4 слева) трансформатор тока автоматики включается непосредственно на нейтраль. Превышение тока по нулевому проводу запускает через реле автоматики А реле времени Т, которое спустя некоторое время включает промежуточное реле L и устройство отключения YAT.

Для остальных случаев защита нулевой последовательности выполняется аналогично МТЗ, только трансформаторы тока подключаются одним выводом к заземлению (Рис.4 справа).

 

 

Рис. 4

 

Релейная защита должна удовлетворять нескольким требованиям. КЗ на одном участке не должно приводить к отключению всей цепи электроснабжения и осуществляться с минимальным временем. Измерительные цепи должны обеспечивать надежное срабатывание при заданных значениях тока или напряжения в защищаемых линиях.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Защита и электроавтоматика силовых трансформаторов и автотрансформаторов (ат)

Все защиты трансформатора можно разделить на две группы:

основные и резервные защиты.

Основные защищают трансформатор от внутренних повреждений и ненормальных режимов в самом трансформаторе или на его ошинов­ках.

Резервные защищают обмотки трансформатора от сверхтоков внешних к.з. при повреждениях на присоединениях прилегающей се­ти, а также по возможности резервируют основные защиты трансфор­матора.

Основными защитами трансформатора и АТ являются: диф­ференциальная токовая защита трансформатора, газовая защита трансформатора, газовая защита РПН, токовая отсечка,устанавлива­емая со стороны питания на трансформаторах малой мощности, диф­ференциальная токовая защита ошиновки низшего напряжения АТ, дифференциальная токовая защита ошиновки высшего и среднего нап­ряжения АТ.

Газовая защита трансформатора содержит два элемента: сигнальный и отключающий.

Сигнальный действует на сигнал при слабом газообразовании и при понижении уровня масла.

Отключающий действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора при интенсивном газообразо­вании и движении масла со скоростью 0,6-1,5 м/сек по маслопрово­ду между баком трансформатора и расширителем, а также при даль­нейшем (после срабатывания сигнального элемента) понижении уров­ня масла.

Для защиты от повреждений контакторов РПН применяет­ся газовая защита РПН.

Защита выполняется с помощью струйного реле, устанавливае­мого между баком РПН и расширителем.

Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора.

Сигнальный элемент у струйных реле отсутствует.

Дифференциальная защита трансформатора реагирует на все виды к.з. (за исключением однофазных замыканий на землю в обмотке 6-10-35кВ) в зоне,  ограниченной  трансформаторами  тока (ТТ).

При замене выключателя трансформатора обходным выключателем дифференциальная защита переключается с ТТ заменяемого выключа­теля на ТТ обходного выключателя.

Защита действует на отключение трансформатора со всех сто­рон с запретом АПВ.

Дифференциальная защита ошиновки высшего (среднего) напряжения АТ.

Защита охватывает зону между встроенными ТТ АТ и выносными ТТ выключателей, действует без выдержки времени на отключение АТ со всех сторон без запрета АПВ АТ.

Дифференциальная защита цепей низшего напряжения АТ.

В зону действия этой защиты входят линейный трансформатор, реактор и ошиновка цепей низшего напряжения от встроенных ТТ АТ до выносных ТТ в ячейке ввода низшего напряжения.Защита действу­ет на отключение АТ со всех сторон с запретом АПВ.

В качестве резервной защиты трансформаторов тупиковых и отпаечных подстанций используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.

МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с дву­мя выдержками времени.

С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей – на отключение трансформатора со всех сторон.

В случае, когда с высокой стороны трансформатора установле­ны короткозамыкатель и отделитель, основные защиты без выдержки времени, а резервные защиты с наибольшей выдержкой времени дейс-

твуют на включение короткозамыкателя, тем самым создавая искусс­твенное однофазное короткое замыкание, отключаемое защитой пита­ющих линий. В бестоковую паузу (при АПВ питающих линий) произво­дится автоматическое отключение отделителя, после чего повреж­денный трансформатор (автотрансформатор) оказывается полностью отключенным.

Передача команды – импульса на отключение выключателя с пи­тающей стороны линии при повреждении в трансформаторе, не имею­щем выключателя с высокой стороны, может выполняться и без вклю­чения короткозамыкателя (для создания искусственного короткого замыкания).Такая команда может подаваться с помощью телеотключе­ния по высокочастотному каналу.

С целью ближнего резервирования защит трансформатора пре­дусматривается резервная независимая МТЗ-110кВ.

Эта защита является полностью автономной как по цепям то­ка,оперативным цепям, так и по выходным цепям.

Резервная МТЗ-110 с выдержкой времени большей времени сра­батывания основной МТЗ-110 действует на отдельную катушку вклю­чения короткозамыкателя или на отдельную катушку отключения вык­лючателя на стороне 110кВ.

С выдержкой времени большей времени действия защит на вклю­чение короткозамыкателя УРОКЗ действует на отключение отделителя.

При этом допускается разрешение отделителя во имя спасения самого трансформатора.

На отпаечных трансформаторах и тупиковых подстанциях 110кВ могут применяться и одноступенчатые токовые защиты нулевой пос­ледовательности, действующие на отключение трансформатора.

На автотрансформаторах транзитных подстанций с высшим напряжением 220-750кВ в качестве резервных защит используются дистанционные защиты (ДЗ) и направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).

Дистанционные защиты предназначены для отключения междуфаз­ных к.з., а НТЗНП – для отключения одно- и двухфазных  к.з.  на землю.

Как правило, на высшей и средней стороне АТ устанавливаются двухступенчатая ДЗ и 3-х ступенчатая НТЗНП.

Оперативное ускорение (О/У) первых или вторых ступеней ДЗ и НТЗНП стороны высшего или среднего напряжения АТ ( время 0,3-0,6 сек) вводится оперативным персоналом в случае вывода из работы дифференциальной защиты трансформатора, дифзащиты ошиновки выс­шего напряжения АТ, дифзащиты шин среднего напряжения.

Цель О/У резервных защит АТ – ускорить действие резервных защит АТ при близких внешних к.з. или к.з. в самом АТ.

Следует отметить, что на время ввода О/У резервных защит, возможно их неселективное действие при к.з. в прилегающей сети.

Резервные защиты АТ стороны высшего напряжения действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на отключение всех выключате­лей высшего напряжения, а со второй (большей) – на отключение АТ со всех сторон.

На ПС, имеющих на стороне 330кВ схему первичных соединений “полуторная”, резервные защиты стороны 330кВ АТ действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на деление шин 330кВ (отключение всех выключателей В12), со вто­рой – на отключение выключателей 330кВ своего АТ, и с третьей (наибольшей) – на отключение своего АТ со всех сторон.

Резервные защиты стороны среднего напряжения АТ при схеме первичных соединений этой стороны “секционированная С.Ш.” дейс­твуют с первой выдержкой времени на отключение ШСВ, со второй – на отключение своей стороны и с третьей – на отключение АТ со всех сторон.

Такое ступенчатое действие резервных защит позволяет сохра­нить в работе те АТ, которые отделяются от места к.з. после де­ления систем шин.

Автоматическое ускорение (А/У) резервных защит при включении выключателя стороны высшего напряжения (А/У – 750,

А/У-330) и при включении выключателей стороны среднего напряже­ния ( А/У-220, А/У-110) действует на отключение выключателя, включаемого на к.з. ключом управления или устройством ТАПВ.

При этом на каждой стороне АТ ускоряются до 0,4-0,5 сек I и II ступени ДЗ и II ненаправленная ТЗНП.

Индивидуальная защита от непереключения фаз выключате­лей стороны среднего и высшего напряжения АТ.

Защита выполняется только на выключателях с пофазным управ­лением.

Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при включении выключателя одной или двумя фазами.

Защита действует на отключение трех фаз включаемого выклю­чателя.

Выдержка времени защиты (0,15 ¶ 0,25 сек) выбрана по усло­вию отстройки от разновременности включения фаз выключателя.

Защита от неполнофазного режима на стороне 330 кВ (750) АТ (ЗНР-330).

Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при неполнофазном отключении одного выключателя 330 кВ АТ и трехфазном отключении второго выключателя 330 кВ АТ.

Защита, как правило, действует на отключение АТ со всех сторон.

Выдержка времени ЗНР-330 на 0,3 сек выше выдержки времени индивидуальной защиты от непереключения фаз выключателя.

На АТ-750кВ  для контроля состояния изо­ляции вводов 750кВ АТ применяется устройство КИВ-750.

Принцип действия устройства – измерение геометрической сум­мы токов, протекающих под воздействием рабочего напряжения через изоляцию вводов 750 кВ трех фаз.

При исправной изоляции геометрическая сумма токов, входящих в реле типа КИВ, близка к нулю. В случае частичного повреждения изоляции ввода одной из фаз появляется ток небаланса, который фиксируется защитой.

Устройство типа КИВ имеет измерительный элемент для опера­тивного контроля и отключающий элемент.

Отключающий элемент действует на отключение АТ со всех сто­рон.

Защита от перегрузки.

В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки трансформатора.

Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов

Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов

Предисловие

Техническое совершенство находящихся в эксплуатации устройств релейной защиты от внутренних коротких замыканий (КЗ) мощных трансформаторов энергосистем недостаточно для эффективного ограничения объема и степени повреждения трансформаторов, что приводят к большому народнохозяйственному ущербу. Основными показателями технического совершенства являются защитоспособность и быстрота срабатывания. В книге рассматривается возможность создания релейной защиты мощного трансформатора, обладающей 100%-ной защитоспособностью, т.е. чувствительной ко всем видам КЗ в любой точке обмоток, и сверхбыстродействием, т.е. временем срабатывания менее 5-10 мс. Достижение таких показателей соответствует «скачку» технического совершенства. Для его реализации требуется не замена элементной базы, а разработка принципиально новых устройств. Решение задачи возможно только на основе более глубокого изучения процессов в трансформаторе в аварийных и анормальных режимах, выявления новых закономерностей и информативных связей, в частности между возникновением КЗ и его проявлениями, которые могут быть зафиксированы устройствами релейной защиты.

Книга по своему содержанию делится на две части. В первую часть (гл 1-3) входит описание и анализ аварийных и анормальных режимов мощных силовых трансформаторов с учетом переходных процессов в первичных измерительных преобразователях. Этот материал необходим для правильного определения параметров срабатывания существующих устройств релейной защиты и для разработки новых устройств с повышенным техническим совершенством. В основу анализа и обобщенного представления результатов исследований переходных процессов в существенно нелинейных целях (насыщающиеся трансформаторы, неуправляемые и управляемые вентили) положен новый метод, основанный на использовании решения «порождающей» задачи и асимптотики по малому параметру. Этот метод используется в приводимых инженерных методиках

Вторая часть (гл 4-5) посвящена повышению технического совершенства релейной защиты мощных трансформаторов и содержит предложения по реализации следующих направлений: улучшение параметров срабатывания релейной защиты, находящейся в эксплуатации путем уточненного учета переходных анормальных режимов, модернизация устройств, находящихся в эксплуатации; разработка новых устройств с повышенной эффективностью идентификации режимов при использовании традиционных внешних первичных измерительных преобразователей – трансформаторов тока и напряжения; разработка новых принципов построения релейной защиты трансформатора, например принципа структурной отстройки от режимов с требованием несрабатывания, реализуемого при использовании различных, в том числе нетрадиционных, встроенных первичных измерительных преобразователей.

…

---

Системы защиты трансформаторов. Микропроцессорная защита силовых понижающих трансформаторов



Произведен анализ по основным видам защит трансформаторов. Выявлены особенности и недостатки.

Ключевые слова: силовые трансформаторы, системы защиты, микропроцессорные устройства релейной защиты автоматики.

The analysis of the main types of protections of transformers. The peculiarities and shortcomings

Keywords: power transformers, system protection, microprocessor devices of relay protection of automatics

Силовой трансформатор является главной частью электрической подстанции. Так как стоимость его оснащения достаточно большая, следует немедленно реагировать на возникающие в нем изменения работы, сбои и повреждения. С помощью быстродействующих и чувствительных защит на стороне высокого и низкого напряжения, можно избежать поломок. В данной статье будут кратко разобраны основные виды защит, зоны их работы и особенности, а также микропроцессорная защита силовых понижающих трансформаторов/

Существует два типа защит трансформатора резервная и основная. К основным относится дифференциальная и газовая защита трансформатора. Дифференциальная работает без выдержки времени. Это защита с абсолютной селективностью, то есть она реагирует на все виды двухфазных и трехфазных КЗ в зоне действия. Зона работы дифференциальной защиты ограничена трансформаторами тока по сторонам высокого и низкого напряжения. [1]

Газовая защита трансформатора (мощностью от 630кВа) также относится к основным. Такая защита работает без выдержки времени и защищает силовой трансформатор от внутрибаковых повреждений. Газовая защита имеет две ступени. Первая ступень срабатывает при плавном снижении уровня масла в баке трансформатора. При этом отключение силового оборудования не происходит, и срабатывает лишь соответствующее указательное реле. Вторая ступень срабатывает уже на отключение силового трансформатора. Работает эта защита при возникновении серьезного повреждения внутри бака силового трансформатора и выброса масла, а также в случае снижения уровня масла в оборудовании ниже уровня газового реле. Максимальная токовая защита является самой важной резервной защитой. Преимуществом которой является возможность дальнего резервирования при протекании короткого тока замыкания. Такая защита будет чувствительной не только при КЗ на силовом трансформаторе, но и в случае возникновении аварии на отходящем присоединении. Время срабатывания защиты выбирается, исходя из принципов селективности, и может составлять от 0,5 до 4 секунд. [1]

Токовая резервная защита воздействует на отключение силового трансформатора. Назначение данного устройства, построенного на блоках предохранителей 4700 или на релейной защите трансформатора, и заключается в резервировании основных защит при их отказе или в случае потери опертока. Основным преимуществом данной защиты является полная независимость от оперативного тока на подстанции. Время срабатывания токовой резервной защиты обычно максимальное (от 3 до 6 секунд). Защита минимального напряжения (ЗМН) работает в случае обесточения силового трансформатора и воздействует на отключение выключателя низкой стороны перед действием автоматического включения резерва. Время работы ЗМН может различным — от 6 до 20 секунд, в зависимости от типа нагрузки и требований потребителя. Защита от перегруза работает в случае превышения номинальной мощности трансформатора в среднем на 25 %. Время срабатывания такой защиты составляет обычно 9 секунд. При повышении температуры масла в баке силового трансформатора будет работать защита от перегрева. При этом установка по температуре зависит от вида охлаждения силового трансформатора. Защита также работает на сигнал. Время срабатывания также эквивалентно времени срабатывания предупредительной сигнализации на подстанции. [1]

Развитие цифровой техники и применение ее в широком спектре направлений промышленности и электроэнергетики, дало начало проникновению ее все уровни автоматизации энергообъектов. Устройства релейной защиты автоматики (РЗА), выполненные на традиционной элементной базе, не способны обеспечить решение ряда актуальных эксплуатационных и технических проблем.

Согласно ПУЭ [3] понижающие трансформаторы должны обеспечиваться защитами от:

‒ многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

‒ однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

‒ витковых замыканий в обмотках;

‒ токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

‒ токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

‒ понижения уровня масла;

‒ однофазных замыканий на землю в сетях 3–10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности. [3]

С развитием отрасли электроэнергетики, стало необходимо внедрять все новые и современные новшества, тогда стали появляться защиты на базе микропроцессорной техники. Такие защиты имеют ряд преимуществ:

1) точные данные измерений и сверхчувствительность;

2) такие защиты могут фиксировать аварийные события, а также более детально вести расследования об поломках и повреждениях системы;

3) защитами на базе микропроцессорной техники можно управлять дистанционно и вести мониторинг за защищаемым объектом. Таким образом, снижаются материальные затраты на выезды оперативных бригад;

4) высокая надежность и ремонтопригодность.

В связи с экономическими условиями, приоритетным направлением для развития систем релейной защиты РЗА, является создание свободного рынка конкурентно способных технических средств систем РЗА.

Научно-техническая политика РАО «ЕЭС России» ориентирована как на внедрении микропроцессорных систем РЗА отечественного производства, так и других фирм, соответствующих требованиям РАО «ЕЭС России» по функционированию и условиям эксплуатации.

Задача о внедрении современных микропроцессорных устройств остается актуальной в условиях острого дефицита квалифицированного персонала. За последние несколько лет в России заметно выросли отечественные разработки, что сейчас создает конкуренцию европейским фирмам. На Российский рынок современных технических средств РЗА претендуют также разработчики и производители Украины, Республики Беларусь, Литвы, Польши, Словении и др. [2]

Достоинства микропроцессорных устройств релейной защиты автоматики (МУП РЗА):

1) Уменьшение расходов на эксплуатацию, за счет системы самодиагностики, автоматической регистрации режимов и событий, за счет уменьшения времени на выяснение причин неисправностей

2) Возможность диагностики первичного оборудования.

3) Снижение потребления по цепи оперативного постоянного тока и напряжения.

4) Сокращение расходов на монтаж, уменьшение габаритов

Недостатки микропроцессорные устройства релейной защиты автоматики (МУП РЗА):

1) Высокая стоимость оборудования по сравнению с электротехнической частью.

2) Переход на МУП РЗА требует переподготовки персонала.

3) Требуется время на перезагрузку в системе питания после перерыва в энергоснабжении.

Хотя устройства МУП РЗА являются весьма дорогостоящими, однако их применение позволяет достичь более высокой экономической эффективности за счет снижения эксплуатационных затрат и ущерба от недоотпуска электроэнергии.

Использование в автоматизированных системах АСУ электростанций и подстанций влияет не только на экономический эффект, но и на организацию труда персонала.

Литература:

1. Копьев В. Н. Релейная защита // Принцип выполнения и применения, 2009. С. 7–115.
2. Романюк, Ф. А. Микропроцессорная защита силовых понижающих трансформаторов / Ф. А. Романюк, С. П. Королев, М. С. Ломан // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ — Энергетика: международный научно-технический журнал. — 2011. — № 5. — С. 5–10.
3. Правила устройства электроустановок. Издание 7,2017.

Основные термины (генерируются автоматически): силовой трансформатор, защита, время срабатывания, релейная защита автоматики, обмотка, микропроцессорная техника, замыкание, газовая защита трансформатора, выдержка времени, токовая резервная защита.

Защита и автоматика трансформатора 6(10)/0,4 кВ

Трансформатор 6(10)/0,4 кВ — присоединение с серьезным списком защит. Какие-то из них обязательные, какие-то применяются почти всегда, а что-то используют редко. Давайте разбираться

Максимальные токовые защиты

Основной защитой здесь так же является МТЗ. Она должна быть всегда и обычно в проектах применяется без каких-либо дополнительных пусковых органов, хотя может комбинироваться с органами напряжения.

Также вы наверное заметили, что я отмечаю две важнейших цели МТЗ — основная защита своего присоединения и резервная защита смежных. В сетях 6-10 кВ МТЗ — это базовая фундаментальная защита, без которой невозможно надежное функционирование сети!

Токовая отсечка также обязательна на всех трансформаторах, где не применяется дифференциальная защита (ПУЭ 3.2.54), а это как раз наш случай. До мощности 6,3 МВА обычно дифф. защиту не устанавливают.

Защита от перегрузки в принципе выполняется всегда, хотя ПЭУ 3.2.69. говорит о том, что это нужно делать «…в зависимости от вероятности и значения возможной перегрузки». Я отметил ее как необязательную, но советую применять ее всегда, когда хватает токовых ступеней в устройстве. Также стоит отметить, что данную защиту может выполнять и вводной автомат 0,4 кВ так, как питание здесь одностороннее.

Токовая защита от ОЗЗ устанавливается, если есть ТТНП, а сам трансформатор подключается через кабель (что чаще всего и бывает). Иногда ей пренебрегают, считая, что повреждение на столь малом участке маловероятно. Однако, если терминал содержит эту функцию и есть возможность подключения к ТТНП, то защиту нужно вводить.

МТЗ в нейтрали трансформатора

Она же специальная защита от однофазных КЗ на стороне 0,4 кВ. Подключается к ТТ, установленному в нейтрали обмоток НН. Устанавливается в случае когда у обычной МТЗ не хватает чувствительности к однофазным КЗ на стороне НН.

Обычно ее всегда применяют при соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Yo, но иногда приходиться ставить на на «треугольнике».

Подробнее о расчетах этих защит можно узнать из Курса «Защита трансформатора 10/0,4 кВ»

Чаще всего эта защита выполняется на отдельном выносном электромеханическом реле, что достаточно неудобно. Исключение см. в конце статьи

Защита от перегрева

Редкий гость наших проектов на этом классе напряжения. В основном применяется для сухих трансформаторов. И в основном для иностранных. Я проектировал такие системы для итальянских Tesar, где был установлен блок термоконтроля и специальные зонды, которые измеряли температуру обмоток.

В данном случае наш терминал принимает сигнал отключения от этой внешней защиты. Терминалы РЗА с возможностью подключения термозондов вроде бы есть (стандартные входы 4…20 мА), но их немного.

Газовая защита

Скажу честно, я ни разу не применял полноценную газовую защиту для трансформаторов 6(10)/0,4 кВ, однако, ПЭУ допускает такую возможность.

Иногда в герметичных масляных трансформаторах (типа ТМГ) применяют простое реле давление и его контакт отправляют в терминал защиты. Назвать такую защиту газовой сложно, но по принципу действия они похожи.

В общем будьте готовы увидеть эту защиту на таких трансформаторах, но не сильно удивляйтесь, если ее не будет.

На этом закончим рассмотрение трансформатора и перейдем к защитам и автоматики ввода 6(10) кВ

На рисунке

Терминал защиты и автоматики трансформатора 6(10)/0,4 кВ типа  БМРЗ-158-ТР. Это один из немногих терминалов, который содержит алгоритм специальной защиты нулевой последовательности от однофазных КЗ 0,4 кВ и вход для подключения ТТ в нейтрали трансформатора.

Разработчик НТЦ «Механотроника», www.mtrele.ru.

БМРЗ-158-ТР содержит все перечисленные в статье защиты

Релейная защита трансформаторов 10/0,4 кВ

Страница 19 из 25

7. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 10/0,4 кВ И БЛОКОВ ЛИНИЯ-ТРАНСФОРМАТОР

Типы защит трансформаторов.

Для защиты трансформаторов 10/0,4 кВ мощностью более 400 кВ-А, в том числе устанавливаемых на подстанциях агропромышленных предприятий, применяются в соответствии с «Правилами» [2] следующие основные типы релейной защиты (см. рис. 33):
токовая отсечка 1 без выдержки времени — от коротких замыканий на наружных выводах 10 кВ трансформатора и в части обмотки 10 кВ;
газовая защита 2 — от всех видов повреждений внутри бака (кожуха), сопровождающихся выделением газа из трансформаторного масла, а также от понижения уровня масла; устанавливается на внутрицеховых масляных трансформаторах мощностью 630 кВ-А и более;
максимальная токовая защита 3 (с пуском или без пуска по напряжению) — от сверхтоков, обусловленных повреждениями в трансформаторе или внешними междуфазными к. з. на стороне 0,4 кВ;
специальная токовая защита нулевой последовательности 4— устанавливаемая в нулевом проводе (нейтрали) трансформаторов со схемой соединения обмоток У/уили Д/Y — от однофазных к. з. на землю в сети 0,4 кВ, работающей с глухозаземленной нейтралью;
максимальная токовая защита в одной фазе — от сверхтоков, обусловленных перегрузкой 5; устанавливается на трансформаторах мощностью от 400 кВ-А и выше, у которых возможна перегрузка после срабатывания устройства АВР, и действует на сигнал или на автоматическую разгрузку (отключение части отходящих линий 0,4 кВ).

Рис. 33. Типы защит трансформаторов 10/0,4 кВ
На рис. 33 условно показаны типы защит трансформатора 10/0,4 кВ, мощностью 400 или 630 кВ-А, 1 или 1,6 MB-А, а также трансформаторы тока, на которые включены максимальные реле тока этих защит (кроме газовой). Для взаимного резервирования все защиты (кроме защиты от перегрузки) должны действовать на отключение выключателя 10 кВ, а также автоматического воздушного выключателя на стороне 0,4 кВ трансформатора. Осуществление такого резервирования, называемого ближним, может вызвать дополнительные затраты на прокладку контрольных кабелей между распределительными устройствами 10 и 0,4 кВ, но эти затраты вполне оправданны, особенно для таких элементов электроустановок, для которых трудно, а часто невозможно выполнить дальнее резервирование. К таким элементам как раз и относятся трансформаторы, в том числе напряжением 10 кВ. Защиты линий 110 кВ, питающих несколько трансформаторов, могут иметь настолько большой ток срабатывания, что не будут чувствовать к. з. за одним из трансформаторов, т. е. не будут обеспечивать дальнее резервирование его защит и выключателей. В свою очередь защита трансформатора 10/0,4 кВ должна резервировать отходящие линии 0,4 кВ. Для того чтобы дальнее резервирование было эффективно, проектирование сети 0,4 кВ должно производиться с учетом возможностей релейной защиты трансформатора реагировать на удаленные к. з. в сети 0,4 кВ. Осуществлять дальнее резервирование сетей 0,4 кВ могут максимальная токовая защита трансформатора от междуфазных к. з. и специальная токовая защита нулевой последовательности от к. з. на землю. Поэтому их надо выполнять с максимально возможными чувствительностью и быстродействием.

Токовая отсечка.

Токовой отсечкой называется быстродействующая максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия. Токовая отсечка на трансформаторах 10/0,4 кВ выполняется с помощью двух максимальных реле тока, включенных обычно на трансформаторы тока фаз А и С (рис. 9, 33) и настроенных таким образом, что они надежно не срабатывают при трехфазном к. з. на стороне 0,4 кВ защищаемого трансформатора (точка К1 на рис. 33) и надежно срабатывают при всех видах двухфазных к. з. на стороне 10 кВ трансформатора (точка К2). Отсечка на трансформаторах должна действовать без выдержки времени. Это не только ускоряет отключение к. з. на выводах и в части обмотки 10 кВ защищаемого трансформатора, но и позволяет выбирать минимальное время срабатывания для защит питающих линий 10 кВ.
Токовая отсечка может выполняться с помощью отдельных реле тока (РТМ, РТ-40) или специализированных блоков многофункциональных электронных защит (например, ЯРЭ-2201). При выполнении максимальной токовой защиты трансформатора 10 кВ на индукционных реле тока типа РТ-80 отдельные реле для токовой отсечки не устанавливаются, а используется электромагнитный элемент этих реле (рис. 13,а). Условия и примеры выбора тока срабатывания токовых отсечек приведены в работе [5].

Как выполняется защита силовых трансформаторов / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию Мои публикации Написать

13 января 2012 в 14:00

Для силовых трансформаторов с обмоткой высшего напряжения больше 1000 В предусматривается релейная защита от следующих видов повреждении и ненормальных режимов работы:

1. многофазных замыканий в обмотках и на их выводах,
2. внутренних повреждений (витковых замыканий в обмотках и «пожара стали» магнитопровода),
3. однофазных замыканий на землю,
4. сверхтоков в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями,
5. сверхтоков в обмотках, обусловленных перегрузкой (если она возможна),
6. понижения уровня масла.

При выполнении защит трансформатора необходимо учитывать некоторые особенности его нормальной работы: броски тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение, влияние коэффициента трансформации и схем соединения обмоток трансформатора.

Для защиты от многофазных замыканий в обмотках и на выводах трансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, работающих одиночно, мощностью 4000 кВА и выше, работающих параллельно, а также мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности, максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с и отсутствует газовая защита, предусматривается продольная дифференциальная защита с циркулирующими токами, действующая на отключение выключателей силового трансформатора без выдержки времени.

Особенностью дифзащиты трансформаторов по сравнению с дифзащитой генераторов, линий и т. л. является неравенство первичных токов разных обмоток трансформатора и их несовпадение в общем случае по фазе.

Для компенсации сдвига токов по фазе вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных со стороны звезды силового трансформатора, соединяют в треугольник, а вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных со стороны треугольника силового трансформатора, — в звезду. Компенсация неравенства первичных токов достигается правильным подбором коэффициентов трансформации трансформаторов тока.

Когда нельзя подобрать коэффициент трансформации трансформаторов тока таким образом, чтобы разность вторичных токов в плечах дифзащиты была меньше 10 % (так как трансформаторы тока имеют стандартное значение коэффициента трансформации), при выполнении защиты для компенсации неравенства токов используют дифференциальные реле типа РНТ, реже — выравнивающие трансформаторы и автотрансформаторы.

Если не предусматривается продольная дифференциальная защита (как правило, на одиночно работающих трансформаторах мощностью ниже 6300 кВА и параллельно работающих трансформаторах мощностью ниже 4000 кВА), то в этих случаях со стороны источника питания устанавливается токовая отсечка без выдержки времени, охватывающая часть обмотки трансформатора.

На рабочих и резервных трансформаторах собственных нужд тепловых электростанций применяется продольная дифзащита, при мощности 4000 кВА допускается токовая отсечка.

 

Наиболее простой схемой выполнения продольной дифзащиты является дифференциальная токовая отсечка, которая применяется в случаях, когда она удовлетворяет требованиям чувствительности. Если это условие не выполняется, в продольной дифзащите используют реле типа РНТ.

Реле РНТ имеют насыщающиеся трансформаторы (НТ), обеспечивающие снижение токов, обусловленных бросками тока намагничивания, и токов небаланса, возникающих во время переходного процесса при внешних коротких замыканиях, и компенсирующие неравенство вторичных токов трансформаторов тока.

На трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой или многообмоточных трансформаторах с несколькими питающими обмотками, когда вследствие больших токов небаланса в реле при внешних коротких замыканиях защита с насыщающимися трансформаторами не обеспечивает требуемой чувствительности, предусматривается дифзащита с торможением и установкой реле типа ДЗТ или их заменяющими.

Предварительно защита рассчитывается для случая применения реле без торможения. Если она оказывается недостаточно чувствительной, применяют реле с минимальным числом тормозных обмоток, обеспечивающих требуемую чувствительность. Ток срабатывания продольной дифзащиты должен быть отстроен от токов намагничивания и токов небаланса.

Защита силовых трансформаторов от внутренних повреждений

Для защиты от внутренних повреждений (витковых замыканий в обмотках, сопровождающихся выделением газа) и от понижения уровня масла на трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше, а также на трансформаторах мощностью 1000 — 4000 кВА, не имеющих дифзащиты или отсечки, и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более, применяется газовая защита с действием на сигнал при слабых и на отключение при интенсивных газообразованиях. Применение газовой защиты является обязательным на внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и выше независимо от наличия других быстродействующих защит.

Газовая защита устанавливается на трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители, и осуществляется с помощью поплавковых, лопастных и чашечных газовых реле. Газовая защита является единственной защитой трансформаторов от «пожара стали» магнитопровода, возникающего при нарушении изоляции между листами стали.

Допускается действие газовой защиты па сигнал как при слабом, так и при сильном газообразовании на трансформаторах, имеющих дифзащиту или отсечку, не имеющих выключателей, а также на внутрицеховых мощностью 1600 кВА и меньше при наличии защиты от коротких замыканий со стороны источника питания.

 

Защита трансформаторов от однофазных замыканий на землю

Для защиты от однофазных замыканий на землю повышающих трансформаторов мощностью 1000 кВА и более, присоединенных к сетям с большими токами замыкания на землю, а также на понижающих трансформаторах с заземленной нейтралью предусматривается максимальная токовая защита нулевой последовательности от токов внешних замыканий на землю, действующая на отключение.

В связи с широким применением трансформаторов 6 — 10/0,4 — 0,23 кВ со схемой соединения обмоток треугольник — звезда, имеющих глухозаземленную нейтраль на стороне 0,4 кВ, у которых реактивное и активное сопротивления нулевой последовательности равны сопротивлениям прямой последовательности, токи однофазных коротких замыканий на стороне 0,4 кВ будут равны токам трехфазных коротких замыканий при коротких замыканиях на зажимах трансформатора или вблизи них.

При этих токах может работать максимальная токовая защита, установленная на стороне ВН, с достаточной чувствительностью, и защиту в нейтрали трансформатора допустимо не устанавливать, оставив ее только для защиты трансформатора при схеме блока трансформатор — магистраль при протяженном шинопроводе магистрали. Ток срабатывания реле защиты от однофазных коротких замыканий трансформаторов при коротких замыканиях на стороне 0,4 кВ (защита присоединена к трансформатору тока в пулевом проводе у нейтрали трансформатора) должен составлять для соединения обмоток:

 

где kн —коэффициент надежности, равный 1,15—1,25; kп — коэффициент, учитывающий перегрузку и равный 1,3 для масляных и 1,4 для сухих трансформаторов при отсутствии расчетных данных, kвоз — коэффициент возврата реле, kт.т — коэффициент трансформации трансформатора тока, Iном.т — номинальный ток силового трансформатора.

В сетях с малыми токами замыкания на землю защита от однофазных замыканий на землю с действием на отключение устанавливается на трансформаторах в том случае, если такая защита имеется в сети.

Защита трансформаторов от сверхтоков в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями

Для защиты понижающих трансформаторов от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями, предусматривается максимальная токовая защита без пуска или с пуском от реле минимального напряжения, действующая на отключение выключателя. Вследствие низкой чувствительности максимальная токовая защита без пуска от реле минимального напряжения применяется только на трансформаторах мощностью до 1000 кВА.

Для защиты повышающих трансформаторов от внешних коротких замыканий. применяется максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения или токовая защита нулевой последовательности.

Максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения для повышающих многообмоточных трансформаторов получается довольно сложной (из-за наличия нескольких комплектов реле минимального напряжения) и недостаточно чувствительной по току. В этом случае применяется токовая защита нулевой последовательности. Последняя рекомендуется на повышающих трансформаторах мощностью 1000 кВА и более с глухозаземленной нейтралью.

Если защита повышающих трансформаторов не обеспечивает требуемой чувствительности, то для защиты трансформаторов допускается использовать токовые реле соответствующей защиты генераторов.

В ряде случаев для защиты мощных трансформаторов применяется токовая защита обратной последовательности, которая легко согласуется с аналогичной защитой генераторов.

На многообмоточных трансформаторах с питанием с нескольких сторон для обеспечения избирательности действия защита выполняется направленной.

Для защиты от перегрузки параллельно работающих нескольких трансформаторов мощностью по 400 кВА и более, а также при раздельной работе и наличии АВР предусматривается однофазная максимальная токовая защита, действующая на сигнал.

На необслуживаемых подстанциях защита может выполняться с действием на автоматическую разгрузку или отключение трансформатора.

19 марта в 17:00 16

17 марта в 09:52 23

17 марта в 09:47 14

16 марта в 17:27 26

12 марта в 12:04 43

11 марта в 21:39 45

11 марта в 21:35 40

11 марта в 16:48 48

10 марта в 18:59 32

4 июня 2012 в 11:00 99476

12 июля 2011 в 08:56 21201

14 ноября 2012 в 10:00 11649

28 ноября 2011 в 10:00 10906

25 декабря 2012 в 10:00 10223

21 июля 2011 в 10:00 9600

24 мая 2017 в 10:00 8338

29 февраля 2012 в 10:00 8272

16 августа 2012 в 16:00 8089

27 февраля 2013 в 10:00 7537