Реферат: Релейная защита и автоматика трансформаторов

К повреждениям трансформаторов относят:

междуфазные к.з. на выводах и в обмотках (последние возникают гораздо реже, чем первые);

однофазные к.з. (на землю и между витками обмотки, т. е. витковые замыкания);

«пожар стали» сердечника.

К ненормальным режимам относятся:

перегрузки , вызванные отключением, например, одного из параллельно работающих трансформаторов. Токи перегрузки относительно невелики, и поэтому до­пускается перегрузка в течение времени, определяемого кратностью тока перегрузки по отношению к номиналь­ному;

возникновение токов при внешних к. з ., представляющих собой опасность в основном из-за их теплового действия на обмотки трансформатора, посколь­ку эти токи могут существенно превосходить номиналь­ные. Длительное прохождение тока внешнего к. з. мо­жет возникнуть при неотключившемся повреждении на отходящем от трансформатора присоединении;

недопустимое понижение уровня масла , вызываемое значительным понижением температуры я другими причинами.

Повреждения и ненормальные режимы работы предъявляют определенные требования к устройствам автоматического управления трансформаторами, рас­сматриваемые ниже.

ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ТРАНСФОРМАТОРА

На трансформаторах устанавливаются следующие защиты:

защита от коротких замыканий, действующая на от­ключение поврежденного трансформатора и выполняе­мая без выдержки времени (для ограничения размеров повреждения, а также для предотвращения нарушения бесперебойной работы питающей энергосистемы). Для защиты мощных трансформаторов применяются продоль­ные дифференциальные токовые защиты, а для мало­мощных трансформаторов — токовые защиты со ступен­чатой характеристикой выдержки временя. Кроме того, при всех повреждениях внутри бака и понижениях уров­ня масла применяется газовая защита, работающая на неэлектрическом принципе;

защита, от токов внешних к. з., основное назначение которой заключается в предотвращении длительного прохождения токов к. з. в случае отказа выключателей или защит смежных элементов путем отключения транс­форматора. Кроме того, защита может работать в каче­стве основной (на трансформаторах малой модности, а также при к. з. на шинах, если отсутствует специаль­ная защита шин). Защиты от внешних к. з. обычно вы­полняются токовыми или (значительно реже) дистанци­онными — с выдержками времени;

защита от перегрузок, выполняемая с помощью одно­го максимального реле тока, поскольку перегрузка обычно является симметричным режимом. Поскольку перегрузка допустима в течение длительного промежут­ка времени (десятки минут при токе не больше 1,5I_т,ном ), то защита от перегрузки при наличии дежур­ного персонала должна выполняться с действием на сигнал, а при отсутствии персонала — на разгрузку или на отключение трансформатора.

На трансформаторах предусматриваются следующие устройства автоматики:

автоматическое повторное включение, предназначен­ное для повторного включения трансформатора после его отключения максимальной токовой защитой. Требо­вания к АПВ (автоматическое повторное включение) и способы его осуществления аналогичны рассмотренным ранее устройствам АПВ линий. Основ­ная особенность заключается в запрещении действия АПВ трансформаторов при внутренних повреждениях, которые .отключаются дифференциальной или газовой защитой;

автоматическое включение резервного трансформато­ра, предназначенное для автоматического включения секционного выключателя при аварийном отключении одного из работающих трансформаторов или при потере питания одной из секций по другим причинам;

автоматическое отключение и включение одного из параллельно работающих трансформаторов, предназна­ченное для уменьшения суммарных потерь электроэнер­гии в трансформаторах;

автоматическое регулирование напряжения, предна­значенное для обеспечения необходимого качества элек­троэнергии у потребителей путем изменения коэффици­ента n трансформации понижающих трансформаторов подстанций, питающих распределительную сеть. Для изменения n под нагрузкой трансформаторы оборуду­ются устройствами РПН (регулятором переключения от­паек обмотки трансформатора под нагрузкой). Автома­тическое изменение n осуществляется специальным регу­лятором коэффициента трансформации (АРКТ), воздей­ствующим на РПН..

ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы малой мощности до 750 кВ*А при напряжении 10 кВ и до 3200 кВ*А при напряжении 35 кВ тупиковых подстанций, а также цеховые трансформато­ры обычно коммутируют выключателями нагрузки ВНП. Для защиты таких трансформаторов от внутренних к. з. допускается применение (рис. 1) предохранителей (например, типа ПК). Номинальный ток плавкой вставки I_вс,ном выбирается из тех же условий, что и для линий. Кроме того, необходимо учитывать возможность нежелательного срабатывания предохранителей при бросках тока намагничивания, вызванных включением трансфор­матора под напряжение. С учетом указанных условий I _вс,ном = (1,5…2,5)I_т,ном . Селективность защиты обеспе­чивается согласованием время-токовой характеристики предохранителя с характеристиками защит отходящих присоединений со стороны низшего напряжения транс­форматора.

???. 1. ?????? ??????????????? ????? ???????? ? ??????? ???????????????.

Для упрощения и удешевления подстанций систем электро­снабжения, подключаемых ответвлением к линии электропередачи, применяются открытые плавкие вставки (ОП), а также управ­ляемые предохранители.

Недостатками защит трансформаторов, выполненных с помощью плавких вставок, являются:

нестабильность их защит­ных характеристик, которая может привести к недопусти­мому увеличению времени отключения трансформатора при некоторых видах внут­ренних повреждений;

трудность согласования с защитами смежных участ­ков.

Токовая защита транс­форматоров выполняется с использованием вторичных максимальных реле тока (прямого или косвенного действия). При этом следует иметь в виду, что трансфор­маторы малой мощности представляют для токов к. з. относительно большое сосре­доточенное сопротивление. Поэтому защитоспособность первой ступени (отсечки без выдержки времени) получается удовлетворительной. Учитывая это, защиту обычно выполняют двухступенчатой. Первой ступенью защиты является токовая отсечка, ток срабатывания которой вы­бирается большим максимального тока при к. з. за транс­форматором. Чувствительность первой ступени считается удовлетворительной, если k_ч = 2 при к. з. на стороне высшего напряжения трансформатора. Вторая ступень представляет собой максимальную токовую защиту, вы­держка времени которой согласована с выдержками вре­мени защит отходящих присоединений. Чувствительность максимальной токовой защиты проверяется по току при к, з. на стороне низшего напряжения. Работа токовой за­щиты как резервной проверяется при к. з. в конце элементов, присоединенных к шинам низшего напряжения (при этом желательно иметь k_ч >= 1.2).

При параллельной работе двух трансформаторов сле­дует иметь в виду, что в случае к. з. на низшей стороне максимальные токовые защиты (вторые ступени) транс­форматоров могут отключить оба трансформатора. Если имеется секционный выключатель, то этот недостаток устраняется тем, что установленная на нем защита име­ет меньшую выдержку времени.

Для повышения чувствительности максимальная то­ковая защита дополняется пуском от реле напряжения обратной последовательности (при несимметричных к. з.) и от реле минимального напряжения (при симметричных к. з.) (рис. 2).

При несимметричном к. з. на выходе фильтра ФНОП появляется напряжение, пропорциональное напряжению обратной последовательности, максимальное реле напря­жения 2РН срабатывает и обусловливает срабатывание минимального реле напряжения 3РН. Если при этом для реле 1РТ I_p > I_{c , p} , то защита срабатывает. При сим­метричном к. з. срабатывает ЗРН и реле тока 1РТ.