Дифзащита трансформатора — принцип действия

Дифзащита трансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю.

Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Принцип работы дифференциальной защиты заключается в сравнении токов входящих и выходящих из трансформатора,и отключении трансформатора при неравенстве токов.

Конструктивно дифзащита включает в себя (Рис. 1) два трансформатора тока ТТ₁ и ТТ₂ включенных по высокому и низкому напряжению и реле автоматики А. Коэффициент преобразования измерительных трансформаторов подобран так, что при возникновении короткого замыкания вне защищаемого участка (Рис.1 слева), результирующий ток проходящий через реле был равный нулю.

Рис. 1

При возникновении короткого замыкания возникает асимметрия втекающих и вытекающих токов (Рис. 1 справа). Через реле протекает ток, включающий схему защитного отключения. Высокая избирательность дифференциальной системы не требует реле времени, т.к. защита включается в идеальном случае только при внутренних КЗ.

В реальных условиях требуется настройка дифзащиты трансформатора для исключения ложного срабатывания.

При подаче напряжения на входные обмотки трансформатора возникает ток подмагничивания, вызывающий неравенство входных и выходных токов. Ток подмагничивания имеет вид затухающих колебаний.

Без нагрузки это влияние достаточно мало и составляет не более одного процента. При включении трансформатора с нагрузкой или восстановлении работы энергосистемы после замыкания,  разность токов может привести к срабатыванию защиты.

Для компенсации этого явления ток включения дифзащиты выбирают большим, чем ток подмагничивания. Загрубление тока срабатывания может привести к несрабатыванию защиты даже при наличии КЗ внутри трансформатора.

Исключить влияния тока подмагничивания можно при помощи искусственной блокировки защиты при подключении высокого напряжения.

При возникновении повреждения трансформатора или замыкания его выводов при блокированном автоматическом отключении задержка может привести к аварии.

В случае, когда указанные способы отстройки дифзащиты неприменимы из-за недостатков, используют трансформаторы тока с быстронасыщаемым магнитопроводом, которые не реагирует на быстротечные колебания подмагничивающего тока.

Для правильной работы измерительных схемы необходимо чтобы фаза втекающих и вытекающих токов совпадала.

Для компенсации фазового сдвига обмотки токовых трансформаторов включаются по такой же схеме, как и защищаемый трансформатор. В случае использования схемы соединения  обмоток «треугольник»/«звезда», трансформаторы тока включаются по обратной схеме – на входе «звезда», на выходе – «треугольник».

На линии, соединяющие трансформаторы тока с исполнительными цепями автоматики, возможны влияния помех, приводящих к ложным срабатываниям защиты. Для предотвращения этого измерительные цепи должны быть надежно экранированы. Зачастую дифзащиту устанавливают на отдельно расположенных трансформаторах для исключения влияния помех от смежных устройств энергетики.

Коэффициенты трансформации измерительных цепей должны обеспечивать равенство токов на входе и на выходе. На практике это условие недостижимо, потому трансформаторы токов выпускаются со стандартными напряжениями. Для этого в измерительные цепи вводят согласующие трансформаторы и автотрансформаторы.

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.

Диф защита трансформатора принцип действия, видео

Силовые трансформаторыСиловые трансформаторы, Устройство трансформаторов3 комментария к записи Дифференциальная защита трансформатора

Содержание:

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа.  Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью. При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Дифференциальная токовая защита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Дифференциальная защита трансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю. Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Как работает дифзащита трансформатора

Дифференциальная защита работает  на сравнении величин токов в начале и в конце защищаемого участка, например и начале и конце обмоток силового трансформатора, генератора и т. п. В частности, участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

Рис 1. Дифференциальная защита трансформатора: а — токораспределение при нормальном режиме, б — то же при коротком замыкании в трансформаторе

Действия при срабатывании дифференциальной защиты трансформатора поясняется рис.1.

С обеих сторон трансформатора устанавливаются трансформаторы тока TT1 и ТТ2, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле Т. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле Т протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны, например в обмотке трансформатора, по обмотке реле Т будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка. Эта система будет действовать при междуфазных и межвитковых замыканиях.

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержки времени, она может выполняться с мгновенным действием, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

Рис. 2. Дифференциальная защита двух параллельно работающих трансформаторов

Зона действия дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) ограничивается местом установки трансформаторов тока, и включает в себя ошиновку СН, НН и присоединение ТСН, включённого на шинный мост НН.

Ввиду её сравнительной сложности, дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях:

• на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;
• на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;
• на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах высшего напряжения ( kч < 2 ), а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 сек.

Применение дифференциальной защиты

Дифференциальная защита нашла своё практическое применение в качестве наиболее важной защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Однако вследствие целого ряда недостатков:

• сложности и дороговизны изготовления;
• необходимости создания помехозащищённой линии для защиты сигналов, поступающих от трансформаторов тока на токовое реле;
• потребности в принятии целого ряда мер для уменьшения тока небаланса

данный вид релейной защиты находит использование лишь:

• для трансформаторов или автотрансформаторов мощностью от 6300 кВА и выше, работающих одиночно;
• для трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше, работающих параллельно;
• для трансформаторов мощностью 1000 кВА и выше в том случае, если токовая отсечка не обеспечивает нужной чувствительности во время короткого замыкания на выводах высокого напряжения, а выдержка срабатывания максимальной токовой защиты свыше 0,5 сек.

Дифференциальная защита на базе реле РНТ

Дифференциальная защита на базе реле РНТ

Реле с насыщающим трансформатором тока (НТТ) и электромагнитным реле выполнены по схеме циркулирующих токов. При этом в функции НТТ входят:

• защита от ложного срабатывания реле под воздействием тока небаланса, скачок которого происходит во время переходных процессов;
• компенсация разницы вторичных токов в плечах дифференциальной защиты, обусловленной конструктивными особенностями измеряющих устройств и внешними воздействиями.

Конструкция НТТ: трёхстержневой магнитопровод с удвоенным сечением среднего стержня по сравнению с крайними. На среднем стержне намотаны первичные обмотки; на среднем и правом – обмотки замкнутого контура; на левом стержне – вторичная обмотка, воздействующая на исполнительный орган. Всё это заключено в единый корпус, включающий в себя кожух и цоколь.

Срабатывание защиты (под воздействием тока короткого замыкания) происходит по достижении в стержнях заданной величины индукции: 0,4 Тл для правого и среднего стержней и 1,2 Тл для левого стержня.

Дифференциальная защита на базе реле ДЗТ

Дифференциальная защита на базе реле ДЗТ

В тех случаях, когда отстройка от периодической составляющей токов небаланса во время коротких замыканий слишком велика, что приводит к росту порога чувствительности, на смену реле серии ДНТ приходят реле серии ДЗТ. В основу их работы положен принцип магнитного торможения, реализованный на базе насыщающегося трансформатора тока, но уже без короткозамкнутой обмотки.

Отсутствие короткозамкнутой обмотки компенсируется повышенным коэффициентом отстройки от переходных токов вследствие небаланса и бросков тока намагничивания. Конструктивно в данном случае вокруг магнитопровода среднего стержня намотаны первичные обмотки, вокруг левого и правого – катушки вторичной и тормозной обмоток. Часть витков вторичной обмотки питает исполнительный орган, получающий сигнал при возникновении коротких замыканий путём электромагнитных преобразований в системе НТТ.

Видео: Дифференциальная защита

Общие принципы работы дифференциальной защиты. Особенности выполнения защит отдельных элементов электрической сети: кабельной линии, трансформатора, генератора, сборных шин. Защиты ЛЭП-110 кВ: направленная с вч блокировкой, диффазная.

Читайте так же:

• Газовая зашита трансформатора
• РПН мощных силовых трансформаторов

Дифференциальная защита трансформатора – Помехи напряжения

Основы дифференциальной защиты трансформатора : Дифференциальная защита
трансформаторов обеспечивают полную защиту трансформатора. Дифференциал
защита возможна благодаря высокому КПД работы трансформатора и
близкая эквивалентность ампер-витков, развиваемых на первичной и вторичной
обмотки. Трансформаторы тока (ТТ) подключены к первичной и вторичной
обмотки трансформатора образуют замкнутый контур.

Дифференциальная защита работает по принципу Кирхгофа
Действующий закон (KCL). Этот закон гласит, что полная сумма токов, втекающих в
узел равен нулю. Если удельный ток на первичной стороне равен на единицу
ток вторичной обмотки, тогда KCL проверяется и неисправность отсутствует.
трансформатор. Это основной принцип работы трансформаторного дифференциала.
реле защиты.

Дифференциальная защита работает быстро
и надежная защита критически важных активов, таких как трансформатор. Дифференциал
защита также используется для защиты других ценных активов, таких как средние
электродвигатели, реакторы, распределительные устройства и т. д. Дифференциальная защита в
трансформатор обеспечивает превосходную защиту от:

Дифференциальная защита трансформатора

Катушки реле защиты подключены, как показано на рисунке ниже. Катушки, обозначенные буквой «R», известны как ограничительная катушка , а катушки, обозначенные буквой «O», известны как управляющая катушка . При возникновении неисправности в зоне защиты ток торможения и ток срабатывания увеличиваются. Когда ток срабатывания превышает дифференциальную кривую отключения трансформатора в процентах, выдается команда отключения от реле. Обратите внимание на полярность лицевой стороны ТТ. Обычно используется полярность CT, как показано, хотя возможны и другие комбинации. В показанной конфигурации соотношение токов первичного и вторичного трансформаторов тока сдвинуто по фазе на 180 градусов при нормальной нагрузке. Можно рассмотреть два случая:

Случай 1 : Нормальная нагрузка трансформатора или внешняя неисправность: В этом
В этом случае и первичный, и вторичный ТТ создают ток в указанном направлении. В
общая ветвь сумма токов равна нулю и, следовательно, защитное реле делает
не вижу никакой ошибки тока. Этот ток ошибки известен как ток срабатывания.
Ток, протекающий через катушку торможения, называется током торможения.

Дифференциальная нагрузка трансформатора — нормальная нагрузка или внешняя неисправность

Другими словами, при нормальном
нагрузка или внешние неисправности, весь ток коэффициента трансформации ТТ протекает через ограничительную катушку и
через рабочую катушку ничего не протекает.

Случай 2 : При наличии внутреннего
неисправность : В этом случае токи, создаваемые первичным и вторичным ТТ
не суммируются до нуля и, следовательно, будет чистый ток ошибки или сработает
Текущий. Защитное реле обнаружит этот ток и отключит соответствующий
первичные или вторичные выключатели трансформатора.

Дифференциал трансформатора — внутренняя неисправность

Другими словами, во время внутреннего
неисправности, ток коэффициента трансформации ТТ протекает через катушку торможения и через катушку срабатывания.
Если ток срабатывания выше порогового значения настройки процентного дифференциала,
реле выдаст команду на отключение.

Трансформатор
Расчет настройки дифференциальной защиты

Схема дифференциальной защиты трансформатора работает с использованием двух отдельных величин, рассчитанных на основе первичного тока (IW1C) и вторичного тока (IW2C). В данном обсуждении используется дифференциальное реле трансформатора SEL787 и SEL 387/587. В других подобных реле используются аналогичные концепции, поскольку фактическая терминология может отличаться. Вот некоторые параметры, имеющие отношение к этому обсуждению:

Эти величины рассчитываются следующим образом.

IOP рассчитывается как сложение векторов первичных и вторичных токов, тогда как IRT использует только величину токов для расчета величины ограничения.

Внутри реле первичный и
вторичные вторичные токи ТТ преобразуются в значение на единицу «отвода обмотки».
Уравнения для преобразования на единицу измерения следующие:

Расчет IOP и IRT для двух типов реле. Обратите внимание, что токи являются абсолютными значениями. Процентные характеристики дифференциальной защиты трансформатора

Как уже говорилось, реле рассчитывает ток срабатывания (IOP) и ток торможения (IRT). Область срабатывания — это область над кривой, где реле сработает, а область сдерживания — это область ниже кривой, где реле будет сдерживать самопроизвольное срабатывание. Повышенная нагрузка трансформатора сместит ограничитель (IRT) горизонтально вправо по оси «x» без изменения количества срабатывания (IOP), тогда как короткое замыкание сместит IRT влево, а IOP вверх по ось «у». Если результирующая координата (IRT, IOP) в плоскости x-y окажется выше процентной дифференциальной характеристики, произойдет отключение. Если координата (IRT, IOP) падает ниже кривой, отключения не происходит. Отключение реле основано на дифференциальных характеристиках торможения реле в процентах. Цель процентного ограничения состоит в том, чтобы позволить реле различать дифференциальный ток, возникающий в результате внутренней неисправности, и дифференциальный ток, возникающий в результате нормального тока или внешней неисправности. Ключевые точки на графике выше:

Минимальный ток срабатывания
(087P): Это значение обычно устанавливается между 0,3
и 0,5 за единицу. Это значение обеспечивает защиту от остаточной намагниченности ТТ и
ошибки точности. Настройка должна быть минимальной для повышения чувствительности, но
достаточно высока, чтобы избежать работы из-за установившихся ошибок, таких как
неконтролируемые сервисные нагрузки станции, ток возбуждения трансформатора и реле
погрешность измерения при очень низких уровнях тока.

Наклон 1:
Кривая дифференциальной защиты трансформатора представляет собой часть графика между
минимальная область захвата и точка излома наклона 2. Обратите внимание, что склон 1 попадает в
(0,0) на оси координат. Склон 1
используется для учета разницы тока от установившегося и пропорционального
ошибки, такие как устройство РПН силового трансформатора, ошибки ТТ, ток возбуждения и
ошибка реле . Полезно знать, какой коэффициент наклона характерен для
нормальное состояние ( наклон должен превышать это
значение для ценной бумаги ) и какой коэффициент наклона характерен для внутреннего
неисправность (уклон должен быть ниже, чем для
надежность ). Кривая 1 должна быть установлена ​​выше нормального устойчивого состояния и пропорциональных ошибок .
Ниже приведены некоторые из типичных ошибок значений, которые необходимо учитывать для трансформатора.
расчет крутизны дифференциальной защиты:

CT Точность:                                                   3 %

Точность реле:                                              5%

Возбуждение
ток:                                        4 %

Устройство смены ответвлений
(LTC):                              10%
[Если применимо]

Отвод без нагрузки
Преобразователь (NLTC):                     5 % [Если применимо]

Реле SEL имеют параметр Slope1 по умолчанию, равный 25%. Это может быть где-то между 25-35% в зависимости от того, сколько ошибок необходимо учитывать.

Уклон 2: Это часть над уклоном 1. Обратите внимание, что наклон 2 не достигает (0,0) на оси координат . Наклон 2 используется для компенсации переходных ошибок, например, вызванных насыщением ТТ . Сквозная неисправность является примером кратковременной неисправности. Большие токи во время сквозного замыкания могут привести к насыщению трансформатора тока, что приведет к ложному измерению дифференциального тока реле. Крутизна 2 может быть установлена ​​достаточно высокой без ущерба для чувствительности к слабым частичным повреждениям обмотки. Рекомендуется провести оценку ТТ, чтобы увидеть, есть ли возможность перехода в состояние насыщения во время сквозного замыкания. Прочтите «Насыщение трансформатора тока» для получения дополнительной информации по этой теме. Настройка наклона 2 должна быть выше, чем настройка наклона 1, если только не требуется один уклон, в этом случае установите для параметров Slope1 и Slope2 одинаковое значение.

IRS1: Это точка, в которой наклон 1 и
Уклон 2 пересекается. Значение по умолчанию для SEL787 — «6», что достаточно для большинства
Приложения.

U87P:
Назначение этого элемента — очень быстро реагировать при возникновении внутренней
событие неисправности. Обычно это значение составляет от 8 до 10 раз крана. Этот элемент реагирует только на основную частотную составляющую
дифференциальный рабочий ток . На него не влияют наклон 1, наклон 2, IRS1,
Настройка PCT2, PCT4 или PCT5. Этот элемент
должен быть установлен достаточно высоким, чтобы не реагировать на большие пусковые токи.

HRSTR:
Бросок напряжения трансформатора может вызвать ложный дифференциальный ток в
реле и может привести к неприятным отключениям. Это связано с тем, что появляется пусковой ток.
на первичном токе, но не на вторичном ТТ. К счастью, это может быть
обнаружены, так как пусковой ток имеет значительные гармоники четного порядка, которые могут быть
используется в логике реле для сдерживания дифференциального элемента. Элемент HARMONIC RESTRAINT работает по
сдерживание дифференциального элемента процентного сдерживания, если соотношение
ток второй гармоники и/или четвертой гармоники к току основной гармоники равен
больше, чем уставка PCT2 или PCT4 на 10 циклов, когда трансформатор
под напряжением. Вместо использования фиксированного порога ограничительный элемент сдвигает линию наклона вверх относительно
измеренная величина дифференциального гармонического тока.

Настройка PCT2, PCT4:
при желании можно использовать значение по умолчанию в программном обеспечении. Или гармонический анализатор
инструмент в программном обеспечении реле может использоваться для определения величины секунды и
четвертая гармоника при включении трансформатора. Следует отметить, что
пусковой ток и гармоники могут варьироваться между различными событиями переключения и
следовательно, рекомендуется добавить некоторый допуск к настройке, даже если
измеряются гармоники.

Асимметричный ток короткого замыкания Гармоники пускового тока

Предположим, что уравнение линии наклона имеет вид y=mx+b, где y — ток срабатывания (IOP), m — наклон (Slope1 или Slope2), x — ток торможения (IRT) а «b» — гармоническая составляющая. В нормальных условиях гармоническое содержание отсутствует, и линия проходит через начало координат. Когда есть гармонический контент, он просто поднимает линию на «b», сохраняя наклон одинаковым. Это показано на рисунке ниже.

Функция подавления гармоник

Если эта настройка активна, реле измеряет отношение тока второй и/или четвертой гармоники к току основной гармоники, и если это отношение больше значения параметра PCT2 или PCT4, то работа реле ограничивается, как показано на графике выше. .

HBLK:
целью этого элемента HARMONIC BLOCK является блок дифференциальный элемент процентного ограничения, если соотношение
пятая гармоника основного тока больше, чем PCT5. Эта функциональность
полезно, когда защищаемый трансформатор может быть перегружен магнитным потоком, т.е.
отношение напряжения к частоте (В/Гц) на клеммах трансформатора
превышает 1,05 о.е. при полной нагрузке или 1,1 о.е. при холостом ходе. Генератор юнитов
трансформаторы на электростанциях, которые могут испытывать изменение частоты во время запуска
что может привести к перевозбуждению и перенапряжению трансформаторов. ХБЛК может быть
эффективно использовать в таких ситуациях.

Настройка PCT5: Анализ токов трансформатора при перевозбуждении показывает, что уставка 35% пятой гармоники достаточна для блокировки процентного дифференциального элемента. Это можно отрегулировать при необходимости.

Оба этих параметра можно включить в реле SEL, что обеспечивает оптимальную скорость работы и безопасность. Если приложение включает в себя нагрузку, которая создает значительные гармоники тока 5 ^th , то рекомендуется дополнительно проверить настройку HBLK, чтобы убедиться, что защита не нарушена.

ICOM : Внутренняя компенсация ТТ. Внутренняя компенсация трансформатора тока используется для компенсации фазовых сдвигов, вызванных обмоткой трансформатора. Например, трансформатор типа «звезда-треугольник» имеет разность фаз между первичной и вторичной обмотками, составляющую 30 градусов. Ведет ли треугольник звезду или треугольник ведет к треугольнику, зависит от типа замыкания треугольника и обсуждается в этой статье. Кроме того, трансформаторы тока могут быть подключены треугольником или звездой, что также может привести к ошибкам фазового угла. Внутренняя компенсация фазового угла в современных цифровых реле компенсирует ошибки фазового угла с шагом 30 градусов. Полная 360-градусная компенсация также может удалить компоненты нулевой последовательности из тока обмотки без внесения каких-либо изменений фазового угла. Все другие ненулевые настройки компенсации также удаляют компоненты нулевой последовательности из тока обмотки.

Трансформатор
Пример дифференциальной защиты

Рассмотрим
Пример системы дифференциальной защиты трансформатора с реле SEL 387/587 . Для реле 787 расчеты будут аналогичны
за исключением расчета тока ограничения. Текущий расчет ограничения в 387/587
использует среднее значение тока обмотки, тогда как 787 расчет прямой
добавление. Это обсуждалось ранее в этой статье.

Предположим
трансформатор, соединенный треугольником, с трансформатором тока, соединенным звездой. Это означает, что есть
отсутствие фазового сдвига, вызванного трансформатором или трансформатором тока. Предположим, что чередование фаз ABC. ‘Р’
относится к ограничительной катушке, а «О» относится к рабочей катушке.

Обратите внимание на полярность подключения ТТ. Предположим, что номинальный ток полной нагрузки в первичной
и вторичное.

Значения касания могут быть рассчитаны по
Следующее уравнение:

Случай 1: Рассмотрим схему дифференциальной защиты трансформатора с ПОЛНОСТЬЮ НАГРУЗОЧНЫМ трансформатором .

Пусть токи обмотки вторичной обмотки ТТ будут следующими для нормального тока полной нагрузки, потребляемого трансформатором. Из-за направления полярности трансформатора тока соотношение токов будет сдвинуто по фазе на 180 градусов от первичной обмотки к вторичной, как показано ниже.

Рассчитайте ток срабатывания (IOP) с помощью
векторное сложение и ограничение тока (IRT) с использованием сложения и деления величины
на 2. Для токов фазы А,

Обратите внимание, что на процентном ограничении
дифференциальный график, координаты нанесены как (IRT, IOP) на (x, y)
самолет. Если мы построим (1,0), график будет выглядеть так, как показано ниже. ИРТ, ВГД рассчитать
для фаз B и C будут аналогичными. Подводя итог:

Обратите внимание, что (IRT, IOP)
расположение на графике ниже кривой характеристики отключения и, следовательно,
произойдет отключение (как и ожидалось). Элементы 87R1, 87R2, 87R3 являющиеся
Дифференциальные отключающие элементы в этом случае не срабатывают.

Случай 2:
Рассмотрим дифференциальную схему трансформатора с кодом ВНУТРЕННЯЯ ОТКАЗ .

Предположим, что вторичный контур полностью
под нагрузкой при наличии внутренней неисправности с текущими величинами, показанными ниже.
Из-за внутренней неисправности первичный ток будет высоким, а вторичный — нет.
Текущий.

Рассчитаем ток срабатывания (IOP)
сложением векторов и током торможения (IRT) с использованием сложения величин и
разделить на 2.

Преобразовать ток в единицу
соответствующее значение TAP:

Обратите внимание, что два положения (IRT, IOP) на графике находятся выше кривой характеристики отключения, поэтому отключение произойдет (как и ожидалось). Элементы 87R1, 87R2 будут в этом случае выставлены. Элемент 87R3 не будет активирован, так как он находится ниже кривой срабатывания.

Случай 3: Рассмотрим дифференциальный трансформатор
схема с ВНЕШНЯЯ НЕИСПРАВНОСТЬ .
Предположим, что вторичный ТТ насыщается и, следовательно, происходит снижение
величина вторичного коэффициента тока, создаваемого ТТ. Предположим, что нет изменений в фазе
углы из-за насыщения. Вторичные токи ТТ представлены ниже.

Обратите внимание, что положение (IRT, IOP) на графике находится ниже кривой характеристики отключения, поэтому отключения не произойдет (как и должно быть). Элементы 87R1, 87R2, 87R3 не будут в этом случае утверждаться. Однако этот пример иллюстрирует проблему насыщения ТТ во время внешнего короткого замыкания большой величины. Как видно из этого примера, точка срабатывания приблизилась к кривой. Это причина установки крутизны 1 и крутизны 2, чтобы избежать нежелательного отключения из-за насыщения ТТ. Этот пример иллюстрирует преимущество использования кривой срабатывания с двойным наклоном для предотвращения нежелательного отключения из-за насыщения ТТ.

Подключение ТТ дифференциальной защиты трансформатора

Обычно соединение звездой или звездой
Трансформаторы тока используются для дифференциальной защиты с использованием цифровых реле, которые могут
подключены четырьмя различными способами, как показано на рисунках ниже. Предпочтительно, чтобы
полярность трансформатора тока направлена ​​в сторону от зоны дифференциальной защиты. Это означает, что полярность ТТ на стороне источника направлена ​​к источнику, а полярность ТТ на стороне нагрузки
сталкивается с нагрузкой . См. рисунок ниже для «предпочтительного соединения — обычно
использовал’. Следующее показанное предпочтительное соединение также является приемлемым. Эти
соединения приводят к 180-градусной разности фаз между первичным и
вторичные токи коэффициента трансформации ТТ. Преимущество этого соединения в том, что при
нормальные условия нагрузки, токи обмотки на единицу, которые также называются , работают
ток в реле добавить к нулю
, так как токи сдвинуты по фазе на 180 градусов.

Преимущественная дифференциальная полярность трансформатора тока

Следующий возможный способ подключения
ТТ обеспечивается тем, что оба ТТ обращены к источнику или оба ТТ обращены к нагрузке. Эти
соединения не предпочтительны, хотя его все еще можно заставить работать с использованием современных
цифровые реле. Необходима соответствующая компенсация тока обмотки.
при условии, что эти соединения используются. Фазового угла не будет
разница между первичными и вторичными токами коэффициента трансформации ТТ.

Дифференциал трансформатора — другие соединения ТТ

С современными цифровыми реле любой тип соединений ТТ может быть «компенсирован» в программном обеспечении. Если это возможно на этапе проектирования, можно выбрать одно из «предпочтительных соединений» с использованием ТТ, соединенных звездой.

В приложениях предыдущего поколения
при использовании электромеханических реле обычно можно увидеть ТТ, соединенный треугольником, на
трансформатора со стороны звезды (звезды) и трансформатора тока, соединенного звездой со стороны треугольника, к
компенсировать фазовый сдвиг трансформатора. В современных цифровых реле
фазовый сдвиг можно настроить в программном обеспечении. Однако более старая модернизация
применения, связанные с подключением по схеме треугольника ТТ, действительно встречаются, и необходимо понимать
подключение дельта КТ и его нюансы.

Трансформатор с подключением по схеме Delta Connected

Если комплект ТТ подключен по схеме «треугольник», необходимо помнить о нескольких вещах. Сам ТТ может быть подключен в конфигурации «DAB» или «DAC». Что такое DAB и DAC?, нажмите ЗДЕСЬ? Это не что иное, как внутреннее соединение обмотки. См. рисунок ниже, который говорит сам за себя.

Подключение DAB и DAC

При подключении DAB полярность
конец фазы A подключен к неполярному концу фазы B.

При подключении DAC полярность
конец фазы А соединен с неполярным концом фазы С.

В трансформаторе, соединенном по схеме «звезда», если замыкание по схеме «треугольник» типа «DAB», тогда сторона «треугольник» опережает сторону «звезда» на 30 ⁰ . Если замыкание треугольником типа «DAC», то сторона «звезда» будет впереди стороны «треугольника» на 30 ⁰  .

Кроме того, следует иметь в виду, что ТТ , соединенный по схеме треугольника, вырабатывает в 3 раза больше тока, чем ТТ, соединенный по схеме звезда (звезда) . Компенсацию этой величины можно легко выполнить с помощью программных настроек современных цифровых реле. Дополнительную информацию о соединении звездой и треугольником и его свойствах фазового угла можно найти, нажав здесь .

Дифференциальное реле
Рассмотрение применения

Придется рассмотреть множество соображений по применению.
учитывать при применении дифференциальной защиты. Некоторые из них:

Фазовый сдвиг тока (если применимо) от первичной обмотки к вторичной необходимо учитывать при расчете тока. Например, если первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная обмотка соединена звездой (звездой), то токи коэффициента трансформации ТТ от первичной и вторичной обмотки будут сдвинуты по фазе на 30 ⁰ . Эта фазовая ошибка приведет к чистому току срабатывания реле и, следовательно, может привести к неправильной работе. Есть способы избежать этого:

• Используйте ТТ, соединенный звездой, на стороне трансформатора, соединенной треугольником, и ТТ, соединенный треугольником, на стороне звезды трансформатора.

• Для цифровых реле можно настроить программное обеспечение для обеспечения желаемой «компенсации» токов с учетом различных соединений первичной и вторичной обмоток/фазовых сдвигов.

Эффект броска намагничивания при включении трансформатора. Первоначальное включение трансформатора приведет к большому пусковому току намагничивания, который может проявиться как пусковой ток, если его не компенсировать. Современные реле используют определение гармоник для обнаружения включения трансформатора. В течение периода подачи питания дифференциальная защита может быть десенсибилизирована.

Возможное возникновение перетока . Возможных нежелательных отключений из-за перетока можно избежать, используя торможение по пятой гармонике, доступное в современных цифровых реле.

Ток нулевой последовательности : Необходимо обеспечить некоторую форму фильтрации нулевой последовательности, когда обмотка трансформатора может пропускать ток нулевой последовательности к внешнему замыканию на землю. Примером этого может быть трансформатор с заземлением треугольником. Сторона трансформатора, заземленная звездой, может иметь замыкания фазы на землю за пределами зоны защиты, которые могут создавать ток нулевой последовательности в измеренных токах коэффициента трансформации ТТ. Так как повреждение является внешним по отношению к зоне защиты, необходимо снять ток нулевой последовательности. В более старых схемах используется ТТ, соединенный треугольником, на обмотке со стороны звезды (звезды) для устранения токов нулевой последовательности. В современных цифровых реле это можно сделать с помощью программной компенсации.

Ток нулевой последовательности из-за внешних замыканий вне зоны

Коррекция отношения : Поскольку коэффициенты трансформации первичной и вторичной обмотки ТТ могут не точно совпадать с номинальным током обмотки трансформатора, или ТТ может быть подключен по схеме звезда (звезда) или треугольник, необходима некоторая коррекция коэффициента обычно потребуется. Для современных цифровых реле этот поправочный коэффициент рассчитывается и применяется автоматически.

Компенсация ошибки : Выбранное реле должно компенсировать установившуюся, пропорциональную и переходную ошибки в коэффициенте тока ТТ. Установившиеся ошибки — это ошибки, которые не меняются при нагрузке. Примером является ток намагничивания трансформатора. Пропорциональная погрешность изменяется в зависимости от нагрузки, например, погрешность коэффициента трансформации ТТ, погрешность из-за переключения ответвлений. Переходные ошибки возникают в результате насыщения ТТ из-за протекания большого тока во время короткого замыкания.

Трансформаторы с переключением ответвлений : Если используется трансформатор с переключением ответвлений, коэффициенты трансформации ТТ и поправочные коэффициенты выбираются для достижения баланса токов на среднем ответвлении трансформатора. Необходимо убедиться, что несоответствие тока из-за нестандартного срабатывания ответвления не приведет к ложному срабатыванию.

Остаточная намагниченность CT

Симпатический пусковой ток

Читайте также: Насыщение трансформатора тока, соединения трансформатора звездой и треугольником, соединения трансформатора: фазовый сдвиг и полярность

Дифференциальная защита силового трансформатора | Электротехническая Академия

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Основной задачей силового трансформатора является преобразование электроэнергии с одного уровня напряжения на другой уровень напряжения. Силовой трансформатор является самой важной частью электрической системы, а также самой дорогой частью. Функция всего другого электрооборудования (например, автоматических выключателей, измерительных трансформаторов и т. д.) заключается в защите силового трансформатора. Учитывая важность трансформатора и его высокую стоимость по сравнению с другим оборудованием, целесообразно устанавливать качественные системы защиты от внешних отказов от сети или внутренних отказов силового трансформатора.

Системы защиты силовых трансформаторов

Внешние неисправности, возникающие где-то в сети (перенапряжение, короткое замыкание, перегрузка, атмосферный разряд и т.д.), могут вызвать проблемы с трансформатором (который является частью этой сети). Например. короткие замыкания в сети могут вызвать значительный нагрев шин и обмоток трансформатора.

Потери в меди I ² R увеличиваются пропорционально квадрату тока и рассеиваются в виде тепла. Также внутри силового трансформатора могут возникать неисправности, такие как короткое замыкание обмоток, межвитковое замыкание, короткое замыкание между фазами, повреждения сердечника, бака трансформатора, прорывы на вводе трансформатора. Что касается места повреждения, то системы защиты силовых трансформаторов можно разделить на внешние и внутренние.

Основная задача системы защиты – как можно быстрее отключить трансформатор от источника питания, предотвратив тем самым непредвиденные последствия и серьезные повреждения трансформатора.

 Система защиты предназначена для подачи сигналов о возникновении неисправностей в электрической системе, которые могут привести к выходу из строя трансформатора.

По истечении заданного времени блокировки реле (время задержки срабатывания) система защиты посылает сигнал на автоматический выключатель, который отключит трансформатор от системы до того, как сбой затронет их.

Силовая трансформаторная подстанция с защищаемым трансформатором, автоматическим выключателем и измерительными трансформаторами тока показана на рисунке 1. Различные системы защиты трансформатора в соответствии с критериями эксплуатации перечислены в таблице 1.

Рисунок 1. Трансформаторная подстанция