Зварювальні трансформатори

  Вказані характерні особливості кидка струму намагнічення використовуються для  забезпечення отстроенности диференціального струмового захисту трансформатора, оскільки при настроєні захисту по струму спрацьовування вона має дуже низьку захистоздатність, а при настроєні за часом — втрачає швидкість спрацьовування.

  Схеми з'єднання обмоток трансформатора. Якщо обмотки вищої і нижчої напруги трансформатора сполучені не по схемі Y/Y -12, а по якійсь іншій схемі, то між струмами фаз трансформатора на сторонах вищої і нижчої напруги існує фазове зрушення. Так, при широко поширеній схемі з'єднання обмоток трансформатора Y-D фазове зрушення складає I_1пI_11п = 30 эл. град. Тому при однакових схемах з'єднання вторинних обмоток груп 1ТТ і 2ТТ трансформаторів струму (на сторонах вищої і нижчої напруги) в диференціальному ланцюзі захисту при зовнішньому до. з, проходить значний струм, рівний приблизно половині вторинного струму ТТ при зовнішньому КЗ

  Тому  схеми з'єднання груп 1_ТТ і 2_ТТ повинні бути такими, щоб вказане зрушення по фазі було відсутнє (ÐI_1пI_11п = 0). При цьому можливі два варіанти: вторинні обмотки групи 1_ТТ з'єднуються в трикутник, а групи 2_ТТ — в зірку або вторинні обмотки групи 2_ТТ — в трикутник, а 1_ТТ — в зірку. Схема з'єднання обмоток ТТ в першому випадку ясна з Рис. 1.4. Перевага завжди віддається першому варіанту, оскільки з'єднання в трикутник вторинних обмоток ТТ, встановлених з боку зірки силового трансформатора, запобігає можливому неправильному спрацьовуванню диференціального захисту при зовнішніх однофазних КЗ (коли нейтраль трансформатора заземлена), оскільки з'єднання в трикутник запобігає попаданню струмів нульової послідовності в реле захисту. При з'єднанні вторинних обмоток 1_ТТ в трикутник струми в ланцюзі циркуляції від 1_ТТ (I_’1в) в ÖЗ разів більше вторинних струмів 1_ТТ (I_1в). Тому коефіцієнт трансформації 1_ТТ вибирається рівним I_тY_ном ЗÖ5, де I_тY_ном — номінальний струм трансформатора з боку обмотки силового трансформатора, сполученої в зірку. 

  Рис. 2.4.4. Схема з'єднання ТТ диференціального струмового захисту трансформатора Y/-11 Dі векторні діаграми. 

  Невідповідність коефіцієнтів трансформації ТТ розрахунковим  значенням. Для забезпечення рівності струмів в ланцюзі циркуляції повинне дотримуватися співвідношення відповідно для трансформаторів із з'єднанням обмоток по схемі Y/Y і Y/D. Трансформатори струму, що випускаються промисловістю, мають дискретну шкалу коефіцієнтів трансформації. Тому в загальному випадку I_’11в ¹ I_’1в що викликає додатковий струм небаланса в реле захисту.

  Регулювання коефіцієнта трансформації трансформатора. При регулюванні коефіцієнта трансформації трансформатора співвідношення між первинними, а отже, і між вторинними струмами 1_ТТ і 2_ТТ змінюється, що також приводить до появи струму небаланса в диференціальному ланцюзі захисту. Відмінності типів ТТ, їх навантажень і кратностей струмів зовнішнього КЗТрансформатори струму ТТ диференціального захисту трансформатора встановлюються на сторонах трансформатора, що мають різну напругу, тому вони не можуть бути однаковими. Крім того, схеми з'єднання вторинних обмоток ТТ також різні, а отже, трансформатори струму мають різне навантаження. Різні у різних груп ТТ (особливо у разі триобмоткового трансформатора) і кратності струму зовнішнього КЗ по відношенню до їх номінальних струмів. Все це обумовлює різні погрішності у різних груп ТТ, що приводить до появи підвищених струмів небаланса в диференціальному ланцюзі захисту при зовнішніх КЗ

  Розглянуті  вище чинники обумовлюють застосування захистів різної складності КЗ використанням різних способів забезпечення їх захистоздатності і облаштування. У простому випадку як РТД (рис,1.4) використовують звичайне реле струму без уповільнення (такий захист називають диференціальним відсіченням). Проте захисна здатність її мала через те, що захист виходить вельми грубим. Для підвищення чутливості застосовують реле і схеми, основні з яких (реле з проміжними трансформаторами, що насищаються, в диференціальному колі, реле з гальмуванням) були розглянуті стосовно подовжнього диференціального захисту ліній. У ряді випадків застосовуються і складніші принципи (особливо для забезпечення отстроенности захисту від кидків струму намагнічення трансформатора).

  Найбільший (розрахунковий) струм небаланса в диференціальному ланцюзі захисту може мати місце при включенні трансформатора під напругу або при зовнішньому КЗ Тому струм небаланса повинен визначатися в обох випадках.

  При включенні трансформатора під напругу  значення кидка струму намагнічення I_бр.нам, що діє, в перший період рівне (6—8)I_т,ном. де I_т,ном— номінальний струм трансформатора.

  При зовнішньому КЗ, що супроводжується  проходженням через ТТ захисту найбільших струмів КЗ, струм небаланса

  I_нб = I'_нб + I"_нб + I"’_нб (1)

  де  I'_нб I"_нб I"’_нб — струми небаланса, обумовлені відповідно погрішностями ТТ, регулюванням коефіцієнта трансформації трансформатора і нерівністю струмів в ланцюзі циркуляції від різних груп Тт.

  Розкриваючи виразу для окремих складових  струму небаланса (1), можна записати:

  I_{нб,расч} = (k_однk_аперe + DU*_рег + Df_выр)I_{к,ве,max (2)}

  де  k_одн = 1—коэффициент однотипності; капер — коефіцієнт, що враховує наявність аперіодичної складової в первинному струмі ТТ при зовнішньому КЗ; e = 0,1 — допустимая відносна погрішність ТТ; DU*_рег = Uрег /Uном — відносний діапазон зміни напруги на вторинній стороні трансформатора при регулюванні коефіцієнта трансформації під навантаженням пристроєм РПН; Df_вир = (I’_1в - I’_11в ) I’_1в — відносне значення струму небаланса в диференціальному ланцюзі захисту, обумовлене невідповідністю розрахункових і фактичних коефіцієнтів трансформації ТТ.

  Значення  коефіцієнта капер в (2) і коефіцієнта, що враховує настроєння від кидка струму намагнічення,, вибираються різними залежно від типу вживаного РТД. Так, для диференціального відсічення струм спрацьовування визначається як

  I_с,з = k_отсI_бр,нам;(3)

  I_с,з = k_отсI_{нб,расч}.(4) 

  При цьому в (4) k_отс » 2, а вираз (3) з урахуванням деякого загасання перехідного значення Iбр,нам протягом власного часу спрацьовування електромеханічного реле приймає вигляд:

  I_с,з = (3.5¸4.5) I_т,ном (5)

  і, як правило, є визначальний. Струм  спрацьовування реле диференціального струмового відсічення

  I_c,p = I_с,з3/K_1TTÖ (6)

  якщо  I_с,з віднесений до сторони Y трансформатора, де вторинні обмотки 1ТТ сполучені в трикутник. Диференціальне відсічення вважається прийнятним, якщо при двофазному КЗ на виводах нижчої напруги трансформатора kч = 2. Не дивлячись на низьку чутливість диференціального відсічення її гідність полягає в забезпеченні швидкості спрацьовування при найбільших кратностях струму КЗ

  При використанні реле з проміжними трансформаторами РНТ, що насищаються, вибір струму спрацьовування захисту I_с,з проводиться по виразах;

  I_с,з = (1 ¸ 1,3_I)_т,ном (7)

  I_с,з = k_отс(I’_нб + I”_нб) (8)

  У (8) неучет I”_нб пояснюється можливістю компенсувати цю складову (у першому наближенні) за допомогою проміжного трансформатора струму ПНТТ, що насищається, з декількома первинними обмотками (Рис. 1.5), коли для запобігання попаданню в реле захисту струму небаланса, обумовленого нерівністю струмів I’₁₁в і I’₁в в ланцюзі циркуляції, проводиться вирівнювання м. д. с. первинних обмоток w₁, w₂ проміжних трансформаторів струму так, що I’_1в w₁ » I’_11в w₂, тобто E_{в, т} »0 і I_р »0.

  Крім  того, в (8) при розрахунку I’_нб значення коефіцієнта капер приймається рівним одиниці.

  Принципова  схема диференціального захисту  трансформатора з РНТ (у однолінійному  зображенні) представлена на Рис. 2.4.5.

  Слід  зазначити, що визначення складової  розрахункового струму небаланса I”_нб обумовленою регулюванням напруги трансформатора, що захищається, з розрахункових чисел витків обмоток проміжних трансформаторів струму реле захисту що насищаються, проводиться з урахуванням однакового максимального регулювання ±DU_max у обидві сторони по відношенню до середнього положення

  Рис. 2.4.5 Схема включення реле РНТ в диференціальному струмовому захисті трансформатора 

  перемикача  РПН, що приймається як розрахунковий. Такий облік регулювання напруги  відповідає визначенню оптимальної уставки захисту тільки за умови незалежності опору трансформатора і струму КЗ від положення перемикача РПН.

  Для підвищення чутливості диференціального струмового захисту трансформатора передбачають ефективніше (в порівнянні із захистом з РНТ) настроєння від кидка струму намагнічення трансформатора, використовуючи: несинусоїдальность кидка струму намагнічення; наявність в нім що аперіодичною складає; наявність провалів (нижче заданого рівня) в кривій струму I_{нам,пер}. У сьогодення-час бажано на могутніх трансформаторах встановлювати захист із струмом спрацьовування (0,2—0,3)I_т,ном. Диференціальні захисту, вживані в експлуатації, можна розділити на три групи: із струмовими реле; з реле РНТ; з реле з гальмуванням.

  Найбільший  струм спрацьовування мають захисту першої групи (диференціальні струмові відсічення). Струм спрацьовування защит другої групи значно менший. Найбільш поширеним різновидом таких защит є вже розглянутий захист із застосуванням проміжних ТТ, що насищаються, в диференціальному ланцюзі. Недоліком цього захисту є, невелике уповільнення із-за наявності деякій що аперіодичною складає в струмі КЗ

  Ще  менший струм спрацьовування можуть мати зашиті третьої групи.

  В даний час випускається напівпровідниковий диференціальний струмовий захист типу ДЗТ-21, струм спрацьовування якої рівний приблизно 0,3I_т,ном. 

  2.4.5 Відключення трансформаторів від пристроїв релейного захисту за відсутності вимикача на стороні вищої напруги 

  В даний час в системах електропостачання  все більш широко застосовуються понизительные підстанції без вимикачів на стороні вищої напруги. Такі підстанції виконуються по спрощених схемах приєднання до мережі системи електропостачання (по блокових схемах лінія — трансформатор або відпаюваннями від ліній електропередачі). Для відключення пошкоджень в понизительных трансформаторах таких підстанцій застосовуються наступні способи: установка на виводах вищої напруги трансформаторів плавких запобіжників; фіксація і ліквідація пошкоджень в трансформаторі за допомогою защит, встановлених на живлячих кінцях лінії;

  установка короткозамыкателей, що автоматично включаються при спрацьовуванні защит трансформатора і викликають КЗ, на виводах вищої напруги, яка ліквідовується потім защитами живлячого кінця лінії; передача відключаючого сигналу по високочастотному каналу (на базі проводів лінії) або по жилах спеціального кабелю від защит трансформатора на відключення вимикача живлячого кінця ліній.

  Якщо  захисту живлячого кінця лінії  не забезпечують необхідній чутливості при пошкодженнях в обмотках трансформатора і на його виводах нижчої напруги або мають великі витримки тимчасового для відключення пошкодження використовуються захисту трансформатора, що діють у поєднанні з коротким замикання.

  Включення короткозамикача здійснюється від захисту трансформатора, а відключення — в ручну. У мережах із заземленою нейтраллю короткозамикач встановлюється в одній фазі, а в мережах з ізольованою нейтраллю він виконується двополюсним із загальним приводом і встановлюється на двох фазах.

  Після включення короткозамикача виникає однофазное (або двофазне) КЗ на виводах вищої напруги трансформатора. При цьому спрацьовують швидкодіючі захисту, встановлені на живлячих кінцях лінії. Допускається одноразове АПВ живлячої лінії (хоча воно може викликати збільшення розмірів пошкодження трансформатора). Коли до однієї лінії підключені відгалуженнями два або декілька трансформаторів, на кожному з них додатково встановлюють віддільників (триполюсні разъединители з автоматичним управлінням). Відключення віддільника пошкодженого трансформатора здійснюється автоматично паузу без струму, після відключення живлячої лінії. Після АПВ відновлюється живлення непошкоджених трансформаторів, що залишилися підключеними до лінії.