Дифференциальная защита трансформатора: типы, принцип действия | ENARGYS.RU

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания. Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках. Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

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.

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

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

1. Продольная дифференциальная защита
2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

Дифференциальная защита трансформаторов | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь 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 (kЧ При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 1.
Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора Т1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора.
Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 2 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

Рисунок 1 – Прохождение тока к.з. и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.
Если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к.з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует. Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рис. 9-2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора):
а — токораспределение при сквозном к.з.; б — токораспределение при к.з. в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока направление токов I1 и I2 изменится на противоположное, как показано на рисунке 2, б. Т.е. в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток к.з., деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора.
Дифференциальной отсечкой называется дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока. Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 3.
Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут иметь большие значения и даже превышать ток срабатывания дифференциальной от сечки, выбранный с указанным коэффициентом надежности отстройки. Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки. Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле (реле У на рисунке 3) типа РП-251, которое имеет время срабатывания 0,07—0,08 с.

Рисунок 3 – Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора.

Основным достоинством дифференциальной отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является большой ток срабатывания, вследствие чего защита в ряде случаев оказывается недостаточно чувствительной.
Принципиальные схемы дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены на рисунке 4.
Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к.з. ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать число витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов трансформаторов тока и установить необходимый ток срабатывания.

Рисунок 4 – Принципиальная схема токовых цепей дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора с реле типа РНТ-565 (РНТ-562).

При выполнении дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора (рисунок 4) цепи от трансформаторов тока с обеих его сторон присоединяются к уравнительным обмоткам У1 и У2 так, чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока токи в уравнительных обмотках были направлены встречно. В принципе для компенсации неравенства вторичных токов трансформаторов тока можно было бы использовать только одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при использовании обеих обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенства вторичных токов.

Дифференциальная защита трансформатора — работа и проблемы, связанные с системой дифференциальной защиты

Трансформатор является одним из основных устройств энергосистемы. Это статическое устройство, полностью закрытое и обычно погруженное в масло, поэтому неисправности на них возникают, как правило, редко. Но последствия даже редкой неисправности могут быть очень серьезными для силового трансформатора. Следовательно, защита силового трансформатора от возможной неисправности очень важна.

Неисправность трансформатора в основном делится на два типа: внешние неисправности и внутренние неисправности. Внешняя неисправность устраняется релейной системой вне трансформатора в кратчайшие сроки, чтобы избежать любой опасности для трансформатора из-за этих неисправностей. Защита от внутреннего замыкания в таком типе трансформатора должна обеспечиваться с помощью системы дифференциальной защиты.

Схемы дифференциальной защиты в основном используются для защиты от междуфазных коротких замыканий и замыканий на землю. Дифференциальная защита, используемая для силовых трансформаторов, основана на принципе циркулирующего тока Merz. Такие виды защиты обычно используются для трансформаторов мощностью более 2 МВА.

Соединение для дифференциальной защиты трансформатора

Силовой трансформатор соединен звездой с одной стороны и треугольником с другой стороны. Трансформаторы тока, соединенные по схеме «звезда», соединены по схеме «треугольник», а трансформаторы по схеме «треугольник» — по схеме «звезда». Нейтраль соединения звезды трансформатора тока и соединения звезды силового трансформатора заземлены.

Тормозная катушка подключается между вторичными обмотками трансформаторов тока. Ограничивающие катушки контролируют чувствительную активность, происходящую в системе. Рабочая катушка размещается между точкой ответвления тормозной катушки и нейтралью вторичной обмотки трансформатора тока.

Работа системы дифференциальной защиты

Обычно рабочая катушка не пропускает ток, так как ток уравновешен на обеих сторонах силовых трансформаторов. Когда в обмотках силового трансформатора возникает внутренняя неисправность, балансировка нарушается, и рабочие катушки дифференциального реле пропускают ток, соответствующий разности токов между двумя сторонами трансформаторов. Таким образом, реле отключает главные автоматические выключатели на обеих сторонах. стороны силовых трансформаторов.

Проблема, связанная с системой дифференциальной защиты

При включении трансформатора в трансформаторе протекает кратковременный бросок тока намагничивания. Этот ток в 10 раз больше тока полной нагрузки и его затухания соответственно. Этот ток намагничивания протекает в первичной обмотке силовых трансформаторов, из-за чего он вызывает разницу в выходном токе трансформатора и заставляет дифференциальную защиту трансформатора срабатывать. действовать ложно.

Чтобы решить эту проблему, через катушку реле устанавливается плавкий предохранитель. Эти предохранители относятся к типу предохранителей с ограничением по времени с обратной характеристикой и не срабатывают при кратковременном переключении в перенапряжении. При возникновении неисправности предохранители перегорают, и ток неисправности протекает через катушки реле и приводит в действие систему защиты. Эту проблему также можно решить, используя реле с обратной и определенной минимальной характеристикой вместо реле мгновенного действия.

Загрузка документации по продукту и программного обеспечения

Категория документа

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 811

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

208 846

action_test

Оценка соответствия

10 881

котировка

Листы данных

199 219

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

29 583

firmware_upgrade

Программное и микропрограммное обеспечение

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

4 168

action_print_preview

Решения

1 249

Energy_efficiency

Устойчивое развитие

356 284

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.

316 197

earth_arrow

Обучение, мероприятия и вебинары

154

медиа_видео

Видео

526

open_book

Белая книга

Откройте для себя наш обширный портфель решений

828

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 811

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

208 846

action_test

Оценка соответствия

10 881

котировка

Листы данных

199 219

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

29 583

Посмотреть еще

3д

САПР, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 811

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

208 846

action_test

Оценка соответствия

10 881

котировка

Листы данных

199 219

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

29 583

firmware_upgrade

Программное и микропрограммное обеспечение

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

4 168

action_print_preview

Решения

1 249

Energy_efficiency

Устойчивое развитие

356 284

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.