Защита от замыканий на корпус

Для выполнения защиты от замыканий на корпус в заземляющую шину между корпусом трансформатора (автотрансформатора) и контуром заземления подстанции врезается трансформатор тока ТТ, к вторичной обмотке которого подключается токовое реле Т .

29. Продольная защита трансформаторов (автотрансформаторов) (назначение, принцип действия, выбор параметров срабатывания).

Принцип действия – измерение разности токов двух (трех) сторон объекта Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока(TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов. В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора {автотрансформатора) устанавливаются ТТ со стороны всех его обмоток, как показано на рис. 4.2 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора. При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые ТТ с обеих сторон. Согласно выражению (7.2) при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или КЗ ток в реле равен:

I_Р = I₁ - I₂.

Рис. 4.2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора):
а — токораспрсделение при сквозном КЗ;
б — то же при КЗ в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При принятых выше условиях и пренебрегая током намагничивания трансформатора, который в нормальном режиме имеет малое значение, можно считать, что первичные токи равны Ii = Iп и, следовательно, вторичные токи I₁ = I₂. С учетом этого Iр= I₁ - I₂ = ().Таким образом, если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и ТТ имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или внешнего КЗ ток в реле отсутствует и дифференциальная защита на такие режимы не реагирует. Практически вследствие несовпадения характеристик ТТ вторичные токи не равны I_{1 ?} I₂ и поэтому в реле проходит ток небаланса, т. е. Iр= I₁ - I₂ = I_Р.НБ Для того чтобы дифференциальная защита не подействовала от тока небаланса, ее ток срабатывания должен быть больше этого тока, т. е. Iс,з = kнIр,нб (8.1) При КЗ в трансформаторе или любом другом месте между ТТ направление токов I_II и I₂ изменится на противоположное, как показано на рис. 4.2, б. При этом ток в реле согласно (7.9) станет равным I_Р = I_I + I₂ или:

Таким образом, при КЗ в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный токКЗ, деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора.

30. Токи небаланса в дифференциальной защите трансформаторов (автотрансформаторов).

Составляющие тока небаланса. При внешних КЗ и нагрузке вследствие нарушения равенства вторичных токов в реле появляется ток небаланса который может вызвать неправильную работу дифференциальной защиты. I_нб = I_Iв - I_IIв Неравенство вторичных токов в плечах РЗ обусловливается: погрешностью ТТ. изменением коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании напряжения. неполной компенсацией неравенства вторичных токов в плечах РЗ. наличием намагничивающих токов силового трансформатора, вносящих искажение в его коэффициент трансформаиии. Каждая из этих причин порождает свою составляющую I_нб: 1) составляющую I_нбTT, вызываемую наличием погрешностей (токов намагничивания) ТТ, питающих РЗ (см. рис. 16.18). С учетом токов намагничивания разность вторичных токов, проходящих через реле привнешнем КЗ:

Считая, что неравенство первичных токов по значению и фазе полностью скомпенсировано, получаем, что в (16.32) I_I / K_II = I_II / К_III С учетом этого: I_{нб TT} = I_{II нам} - I_{I нам} (16.33) Выражение (16.33) показывает, что ток I_нб, обусловленный погрешностью ТТ, равен геометрической разности намагничивающих токов ТТ РЗ;

2) составляющую I_нб.peг которая появляется при изменении (регулировании) коэффициента трансформации К_т силового трансформатора или автотрансформатора. 3) составляющую небаланса, возникающую при неточной компенсации неравенства токов плеч I_{нб.комп}, которая появляется, когда регулирующие возможности выравнивающих устройств не позволяют подобрать расчетные значения (w_у или k_а), необходимые для полной компенсации; 4) составляющую, обусловленную наличием тока намагничивания у силового трансформатора. Ток намагничивания нарушает расчетное соотношение между первичным и вторичным токами силового трансформатора, что вытекает из схемы на рис. 16.22, и вызывает ток I_нб.нам = I_нам

31. Газовая защита трансформаторов (автотрансформаторов) (область применения, назначение, принцип действия).

Газовая защита от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла должна быть предусмотрена: для трансформаторов мощностью 6,3 МВ· А и более; для шунтирующих реакторов напряжением 500 кВ; для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630 кВ· А и более. Газовую защиту можно устанавливать также на трансформаторах мощностью 1—4 МВ· А. Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла. Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена также с использованием реле давления. Защита от понижения уровня масла может быть выполнена танке в виде отдельного реле уровня в расширителе трансформатора. Для защиты контакторного устройства РПН с разрывом дуги в масле следует предусматривать отдельное газовое реле и реле давления. Для защиты избирателей РПН, размещаемых в отдельном баке, следует предусматривать отдельное газовое реле. Должна быть предусмотрена возможность перевода действия отключающего элемента газовой защиты на сигнал и выполнения раздельной сигнализации от сигнального и отключающих элементов газового реле (различающейся характером сигнала). Допускается выполнение газовой защиты с действием отключающего элемента только на сигнал: на трансформаторах, которые установлены в районах, подверженных землетрясениям; на внутрицеховых понижающих трансформаторах мощностью 2,5 МВ· А и менее, не имеющих выключателей со стороны высшего напряжения Для прекращения асинхронного режима (АР) в случае его возникновения должны в основном применяться устройства автоматики, отличающие асинхронный режим от синхронных качаний, КЗ или других ненормальных режимов работы. По возможности указанные устройства следует выполнять так, чтобы они прежде всего способствовали осуществлению мероприятий, направленных на облегчение условий ресинхронизации, например: быстрому набору нагрузки турбинами или частичному отключению потребителей (в той части энергосистемы, в которой возник дефицит мощности); уменьшению генерирующей мощности путем воздействия на регуляторы скорости турбин или отключения части генераторов (в той части энергосистемы, в которой возник избыток мощности). Автоматическое разделение энергосистемы в заданных точках применяется после возникновения АР, если указанные мероприятия не приводят к ресинхронизации после прохождения заданного числа циклов качаний, или при длительности асинхронного хода больше заданного предела. В случаях недопустимости асинхронного режима, опасности или малой эффективности ресинхронизации для прекращения АР необходимо использовать деление с наименьшим временем, при котором обеспечивается устойчивость по другим связям и селективное действие автоматики.

32. Автоматическое повторное включение

Автомати́ческое повто́рное включе́ние (АПВ) — одно из средств релейной защиты, повторно включает отключившийся выключатель через определённое время, бывает однократного, двукратного и трехкратного действия ( в некоторых современных схемах возможно до восьми циклов АПВ). Все повреждения в электрической сети можно условно разделить на два типа: устойчивые и неустойчивые. К устойчивым повреждениям относятся такие, для устранения которых требуется вмешательство оперативного персонала или аварийной бригады. Такие повреждения не самоустраняются со временем, эксплуатация поврежденного участка сети невозможна. К таким повреждениям относятся обрывы проводов, повреждения участков линий, опор ЛЭП, повреждения электрических аппаратов.

Неустойчивые повреждения характеризуются тем, что они самоустраняются в течение короткого промежутка времени после возникновения. Такие повреждения могут возникать, например, при случайном схлёстывании проводов. Возникающая при этом электрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновения короткого замыкания цепь обесточивается аварийной автоматикой. Практика показывает, что доля неустойчивых повреждений составляет 50—90 % от числа всех повреждений.

Включение отключенного участка сети под напряжение называется повторным включением. В зависимости от того, остался ли этот участок сети в работе или же снова отключился, повторные включения разделяют на успешные и неуспешные. Соответственно, успешное повторное включение указывает на неустойчивый характер повреждения, а неуспешный на то, что повреждение было устойчивым.

Для того чтобы ускорить и автоматизировать процесс повторного включения, применяют устройства автоматического повторного включения (АПВ).

Устройства АПВ получили широкое применение в электрических сетях. Их использование в сочетании с другими средствами релейной автоматики позволило полностью автоматизировать многие подстанции, избавляя от необходимости держать там оперативный персонал. Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.

В ПУЭ указано, что устройствами АПВ должны в обязательном порядке снабжаться все воздушные и кабельно-воздушные линии с рабочим напряжением 1кВ и выше. Кроме того, устройствами АПВ снабжаются трансформаторы, сборные шины подстанций и электродвигатели.