Релейная защита

Трансформаторы конструктивно весьма надежны благодаря отсутствию в них движущихся или вращающихся частей. Несмотря на это, в процессе эксплуатации возможны и практически имеют место их повреждения и нарушения нормальных режимов работы. Поэтому трансформаторы должны снабжаться соответствующей релейной защитой.

В соответствии с назначением для защиты трансформаторов при их повреждениях и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие типы защит:

1. Дифференциальная защита для защиты при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки силовых трансформаторов.

2. Токовая отсечка мгновенного действия для защиты трансформатора при повреждениях его ошиновки, вводов и части обмотки со стороны источника питания.

3. Защита от замыканий на корпус.

4. Газовая защита для защиты при повреждениях внутри бака трансформатора, сопровождающихся выделением газа, а также понижением уровня масла.

5. Максимальная токовая защита. Эта защита действует с выдержкой времени от сверхтоков.

6. Защита от перегрузок, действующая на сигнал, для оповещения дежурного персонала или с действием на отключение на подстанциях без постоянного дежурного персонала.

Дифференциальная защита

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты силовых трансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях:

- на одиночно работающих трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше;

- на параллельно работающих трансформаторах мощностью 4000 кВА и выше;

- на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах низшего напряжения ( ), а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 1 с.

При параллельной работе трансформаторов дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора устанавливаются ТТ со стороны всех его обмоток. Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле.

Особенностями, влияющими на выполнение дифференциальной защиты трансформаторов, является наличие намагничивающего тока, проходящего только со стороны источника питания. Намагничивающий ток в нормальном режиме составляет примерно 1-5 % номинального тока трансформатора и поэтому вызывает лишь некоторое увеличение тока небаланса.

Токовая отсечка

На трансформаторах мощностью менее 6300 кВА, работающих одиночно, и трансформаторах мощность менее 4000 кВА, работающих параллельно, вместо сложной дифференциальной защиты устанавливается токовая отсечка. Токовой отсечкой называется максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия, имеющая в большинстве случаев мгновенное действие. В отличии от максимальной токовой защиты селективность действия токовой отсечки достигается не выдержкой времени, а ограничением зоны ее действия. Для этого ток срабатывания отсечки отстраивается не от тока нагрузки, а от тока при КЗ, где отсечка не должна действовать.

Газовая защита

Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000 кВА, не имеющих не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более. На трансформаторах мощностью 1000-4000 кВА применение газовой защиты при наличии другой быстродействующей защиты допускается, но не является обязательным. Действие газовой защиты основано на том, что всякие, даже незначительные, повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, газовая защита действует на сигнал и на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения, как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточного значения тока при этом виде повреждения.

Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные.

Защита от сверхтоков

Защита трансформаторов от сверхтоков является резервной, предназначенной для отключения их от источников питания как при повреждениях самих трансформаторов и отказе основных защит, так и при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин защита трансформатора от сверхтоков осуществляет также защиту этих шин.

В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ используются максимальная токовая защита, максимальная токовая защита с пуском от напряжения, максимальная направленная защита, максимальная токовая защита обратной последовательности. Для защиты от сверх токов при однофазных КЗ используются максимальная токовая защита и максимальная направленная защита нулевой последовательности. Защита от сверхтоков при междуфазных КЗ устанавливается со стороны источника питания, а при нескольких источников питания – со стороны главных источников.

Защита от перегрузок

Перегрузка трансформаторов обычно бывает симметричной. Поэтому защита от перегрузки выполняется с помощью максимальной токовой защиты, включенной на ток одной фазы. Защита действует с выдержкой времени на сигнал, а на необслуживаемых подстанциях – на разгрузку или отключение трансформаторов. На двухобмоточных трансформаторах защита от перегрузки устанавливается со стороны основного питания.