Принцип действия дзт трансформатора: 11. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА

Защита трансформатора от перенапряжения и перегрузки: разновидности

Среди электроустановок, применяемых для преобразования и передачи электроэнергии, трансформаторы являются наиболее дорогими устройствами. Тем не менее они способны работать без перебоя в течении всего срока эксплуатации, и даже более того, но при условии, что на прибор не будут воздействовать аварийные режимы. Для борьбы с любыми нарушениями нормальной работы на практике применяется защита трансформаторов.

Виды повреждений

Рис. 1. Повреждения трансформаторов

В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.

Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:

• Короткое замыкание между обмотками;
• Замыкание обмотки на корпус;
• Межфазные замыкания в линии;
• Межвитковые замыкания;
• Повреждение встроенного оборудования;
• Перегрев мест подключения, электрических контактов;
• Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
• Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.

Деление защит трансформаторов на основные и резервные

Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.

Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и  прилегающие к нему шины, провода и т.д.

Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.

Рис. 2. Основные и резервные защиты

Разновидности защит и их суть

Все защиты для трансформаторов должны обладать достаточным быстродействием, чтобы вовремя отключить опасный режим. Так как при возникновении сверхбольших электрических величин он запросто приведет к разрушению изоляции, отпуску металла, возгораниям и прочим неприятным последствиям.

Для предотвращения перегрузок выполняется установка того или иного вида защиты на трансформатор. Какая именно защита используется на понижающих подстанциях, в оборудовании распределительных устройств, определяется местными условиями и особенностями режима работы.

Продольная дифференциальная защита

Область применения дифференциальной токовой защиты охватывает как сам силовой трансформатор, так и окружающие его присоединения вплоть до измерителей токовой нагрузки. Нормальным режимом работы каждого трансформатора считается равномерное перераспределение нагрузки между всеми тремя фазами, когда электрический ток в каждой из них получается приблизительно одинаковым.

Продольные дифференциальные защиты осуществляют сравнение токовой нагрузки во всех фазах. Так как ток примерно одинаков, то их геометрическая сумма должна равняться нулю. В результате сравнения получается, что токовая составляющая отсутствует или слишком мала для реакции. Но, как только произойдет замыкание одной фазы или сразу между несколькими, токи в них перестанут компенсировать друг друга, и их сумма будет отличаться от нуля, сработает дифференциальная отсечка.

Рис. 3. Пример дифференциальной защиты

Релейная

Для предотвращения повреждения трансформаторов применяется достаточно большое количество релейных защит. Однако отдельного внимания заслуживает реле контроля уровня масла. Этот вид предусматривает контроль за состоянием изоляционной среды. Конструктивно реле представляет собой поплавок с контактами, который удерживается выше контактов цепи срабатывания.

Если аварийный режим приведет к утечке масла и последующему снижению менее нормы, после которой может произойти пробой, произойдет отключение. Может располагаться в основном баке или иметь резервную релейную защиту в расширителе, которая предварительно даст сигнал о начале процесса.

Тепловая

Основой для тепловой защиты в трансформаторах служит классическая термопара. Место ее расположения определяется типом устройства, его мощностью и габаритами, так как перегрев может привести к нарушению изоляционных свойств, привести к термическому расширению масла.

К наиболее эффективным местам размещения относятся:

• в верхней части бака;
• у высоковольтных вводов;
• в обмотках.

Имеет две ступени – первая производит включение резервных вентиляторов или других средств охлаждения. Вторая, если первой не удалось сбросить перегрев ниже предельного значения, производит отключение трансформатора.

Токовая отсечка

Рис. 4. Пример токовой отсечки

Данный вид защиты применяется для отключения повреждения, которое могло возникнуть внутри трансформатора. Она размещается со стороны вводов защищаемого трансформатора, однако воздействие охватывает все обмотки, с которых может быть подано напряжение. Особенностью ее применения является схема питания, которая используется в соответствующей линии.

Так для трехфазных цепей с изолированной нейтралью токовая отсечка должна устанавливаться в двух фазах. А при использовании цепей с глухозаземленной нейтралью защита должна применяться в каждом фазном присоединении. При отключении трансформатора полностью отсутствует какая-либо выдержка времени.

Недостатком отсечки является срабатывание исключительно на токи большой величины. Поэтому некоторые межфазные КЗ, межвитковых или КЗ на землю в цепи с изолированной нейтралью могут остаться незамеченными.  На практике это один из самых простых способов, отключающих трансформатор в аварийном режиме.

Газовая защита

Газовое реле, как вид защиты, нашло широкое применение в маслонаполненных трансформаторах, где роль диэлектрика, разделяющего токоведущие элементы и заземленную конструкцию корпуса, выполняет трансформаторное масло. В нормальном режиме работы понижающие трансформаторы не воздействуют на жидкий диэлектрик, и масло пребывает в постоянном физическом состоянии.

Но, в случае возникновения межвитковых замыканий, контакта проводников со сталью или других ситуаций внутри бака горение дуги или разогрев металла приводит к локальному закипанию масла. От этого места и начинается выделение газов, которые поднимаются в верхнюю точку емкости.

Рис. 5. Пример газовой защиты

Для всей емкости верхняя точка – это расширительный бак, поэтому устанавливают газовое реле в соединительной трубе между расширителем и баком трансформатора. Конструктивно газовая защита представляет собой поплавок, с двумя контактами. При погружении в масло поплавок находится в незамкнутом положении. Как только выделившиеся газы поднимутся по трубе, поплавок упадет и замкнет контакты, масляный трансформатор отключится.

Струйная защита

Используется в трансформаторах с первичными и вторичными обмотками на 110, 35, 10, 6, 3,3кВ, где присутствует возможность переключения величины напряжения под нагрузкой. Устройство РПН, как правило, размещается в отдельном баке внутри основного, который изолирует его от высоковольтных обмоток. Переключение позиций РПН под нагрузкой может обуславливать как штатные коммутационные явления, так  и аварийные. Последние приводят к выбросу масла от бака к расширителю.

Для реакции на такие повреждения и устанавливается струйная защита, так как поток масла от РПН активирует измерительный датчик. Далее происходит отключение выключателя, который обесточит обмотки трансформатора.

Максимальная токовая защита

Рис. 6. Пример максимальной токовой защиты

Максимальная токовая защита применяется для срабатывания в ответ на токи КЗ, расположенные в непосредственной близости к источнику. Сюда относятся повреждения как на обмотках, так и на ближайших шинах подстанции, в окружающем оборудовании и ит.д.

На практике выделяют большое количество вариантов исполнения МТЗ:

• От внутренних и внешних КЗ;
• МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;
• МТЗ с  пуском по напряжению и фильтром  напряжения обратной последовательности;
• Обратной последовательности комбинированная с устройством против трехфазных КЗ;

Помимо аварийных режимов для МТЗ может устанавливаться режим защиты от перегрузки. Для этого устанавливается ток срабатывания в определенных пределах. Уставка выбирается исходя из максимального значения нагрузки, чтобы не происходило срабатывания автоматического выключателя в нормальном режиме работы.

Токовая защита нулевой последовательности

Рис. 7. Пример токовой защиты нулевой последовательности

Предназначена для защиты трансформатора от возможного замыкания как одной, так и двух фаз на землю. Это те ситуации, когда в трехфазной системе нарушится симметрия нагрузки и относительно нулевой точки сумма токов больше не будет равна нулю.

Равновесие системы нарушится, что и спровоцирует отключение питания спустя заданный временной промежуток. Часто комбинируется с АПВ, тогда через несколько секунд происходит повторное включение выключателя, на случай если замыкание самоустранилось.

Специальная резервная защита

Специальная резервная защита предназначена для автономного резервирования МТЗ по токовым цепям. Может использоваться как по высокой, так и по низкой стороне трансформатора. Их действие нацелено на первичные и вторичные максимальные токи, которые могут возникнуть в непосредственной близости от защищаемого объекта. Работа СРЗ, как правило, имеет выдержку по времени относительно основных МТЗ по стороне 110 – 220 кВ.

Токовая ступенчатая защита

Как и предыдущий вариант, представляет собой разновидность МТЗ, которая выстраивается в ключе последовательности срабатывания для разных обмоток. Широко используется в цепях, где потребители подключаются к источнику с большими пусковыми токами. Однако чувствительность максимальной защиты имеет дополнительную привязку к напряжению, что и обеспечивает блокировку автоматического отключения в случае запитки слишком мощной нагрузки, так как просадка напряжения не достигает установленного предела.

Ступени отстраиваются с таким временным промежутком, чтобы воздействие на выключатели нагрузки производились после основной токовой защиты.

Защита от минимального напряжения

В случае снижения питающего напряжения возможны два варианта развития событий – удаленное короткое замыкание, которое другими защитами распознается как большая нагрузка или подключение слишком большой суммарной нагрузки. И тот и другой вариант пагубно сказывается на работе трансформатора, поэтому  и при аварийном режиме, и при перегрузке устанавливается выдержка времени, после которой происходит один из таких вариантов:

• отключение аварийного участка;
• вывод  неприоритетных потребителей из работы;
• автоматическое включение резерва.

Более подробно о таком типе защиты в статье https://www.asutpp.ru/zaschita-minimalnogo-napryazheniya.html

Видео по теме

Использованная литература

• М.А. Шабад «Защита трансформаторов 10кВ» 1989
• М. А. Беркович. В. В. Молчанов, В. Л. Семенов «Основы техники релейной защиты» 1984
• Засыпкин А. С. «Релейная защита трансформаторов»  1989
• Шабад М. А. «Защита трансформаторов распределительных сетей» 1981
• Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004

Защита трансформатора от перегрузки: все виды

На сегодняшний день практически все электрические сети на подстанциях должны иметь надежную защиту от перегрузки. Чтобы обеспечить надежную защиту, вам необходимо знать, как выполняется защита трансформатора от перегрузки.

В этой статье мы рассмотрим основные виды защиты и принцип их работы.

Защита трансформатора от перегрузки: основные виды

Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

Теперь мы решили предоставить вашему вниманию основные виды защиты силовых трансформаторов:

1. Предохранители и специальные трехфазные выключатели.
2. Использование дифференциальной защиты устройства.
3. Газовая защита трансформатора.
4. Пожарная защита.
5. Сигнальная страховка с помощью компьютерных программ.

Это основные виды защиты, которые могут использоваться на сегодняшний день.

Трехфазные выключатели и предохранители

Этот вид защиты может применяться для мощных распределительных сетей. Также при необходимости вы достаточно легко сможете обеспечить защиту от грозовых скачков. Выключатели считаются достаточно эффективными и применять их можно для стабилизации напряжения. При необходимости можете прочесть про принцип работы трансформатора.

Принцип работы газовой защиты

В типовой защите силового трансформатора вы сможете найти газовое реле. Реле состоит из двух отделений, которые выполняют разнообразные функции. Первая камера будет служить для контроля нагнетающего газа из масла. Ее необходимо установить возле расширительного бака. Когда масло дойдет до определенного уровня, тогда бак начнет его выпускать в определенных количествах. В этой ситуации сигнализатором будет служить специальный поплавок.

Индикатор не всегда будет показывать уровень масла. Иногда это устройство будет контролировать проходимость газов диагностируя работу трансформатора. Настроить правильную работу этого реле сможет специальный работник. Второе отделение устройства будет подключено к контуру трансформатора и будет его соединять, открывая путь для поднимающегося газа.

Мембрана в расширительном баке будет выступать в качестве индикатора изменения давления. Если давление повысится, тогда этот процесс сожмет мембрану и диафрагма начнет двигаться. Также движение может происходить в результате изменения атмосферного давления. В результате этого процесса трансформатор прекратит свою работу. Мембрана газового реле – это нежная антикоррозийная деталь, которая может перестать работать корректно при малейшем повреждении.

Автоматическая релейная защита

Реле защиты в трансформаторе представляет небольшую емкость, в которой будет находиться масло. Эту деталь могут использовать в трансформаторах дуговой плавки. Устройство необходимо для защиты трансформатора от перенапряжения. Реле состоит из поплавка и специального резервуара. Поплавок необходимо закрепить на шарнире, чтобы он мог свободно двигаться в зависимости от уровня масла. На поплавок также устанавливают специальный ртутный выключатель. Его положение будет зависеть от уровня масла.

Нижний элемент может состоять из специального реле. Эта пластина будет закреплена специальными шарнирами. Основные элементы реле также могут иметь специальные камеры, клеммы и сигнальные кабеля.

Принцип действия релейной защиты трансформатора считается достаточно простым. Он считается специальным механическим приводом, который способен самостоятельно отключить трансформатор, если в нем возникнут определенные неисправности. Конечно, этот процесс не решит проблему, но сможет значительно продлить срок службы вашего устройства. Если вы не знаете устройство автотрансформатора, тогда можете про него прочесть.

Принцип действия токовой дифференциальной защиты

Обычно дифференциальная или тепловая защита может устанавливаться в высоковольтных трансформаторах. Также выключатели должны иметь контроллеры.

Эта защита может иметь определенные преимущества:

1. С помощью реле вы можете обнаружить неисправности в ТМГ.
2. Дифференциальное реле реагирует на любые повреждение цепей.
3. Защитные устройства могут обнаружить практически все ошибки.

Дифференциальная защита имеет простой принцип работы. Реле также способно сравнивать первичный и вторичный ток. Как видите, технологические способы защиты трансформатора основаны на равенстве номинальных показателей. Особое внимание, вам необходимо уделять защите масляных трансформаторов. Решить подобные задачи можно благодаря использованию микропроцессорных технологий.

Микропроцессор самостоятельно может контролировать уровень масла. Если оно достигнет критического уровня, тогда защита самостоятельно отключит устройство. Обычно эту технологию используют для собственных сетей. В правилах ПУЭ указано, что программная защита трансформатора должна применяться для устройств с мощностью от 6 Кв до 35 кВ. Расчет установки должен проводить сотрудник, который обладает необходимыми знаниями. Купить устройства для защиты трансформаторов вы сможете практически в любом городе. Надеемся, что эта информация будет полезной и интересной.

Читайте также: трансформатор тмг.

ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ — Студопедия.Нет

ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

А) Составляющие тока небаланса

При внешних к. з. и нагрузке обеспечить полный баланс вто­ричных токов, поступающих в реле, не удается. Вследствие не­равенства вторичных токов в реле в указанных режимах появля­ется ток небаланса , который может вызвать неправильную работу защиты.

Неравенство вторичных токов обусловливается: погрешностью трансформаторов тока; изменением коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании напряжения; непол­ной компенсацией неравенства вторичных токов в плечах защиты; наличием намагничивающих токов силового трансформатора, вно­сящих искажение в его коэффициент трансформации.

Каждая из этих причин порождает свою составляющую I_нб. Рассмотрим эти составляющие и способы оценки их величины.

1)      Составляющая I_нб.т.т  вызывается наличием по­грешностей (токов намагничивания) трансформаторов тока, пи­тающих защиту (рис. 16-19). С учетом токов намагничивания разность вторичных токов, проходящих в реле при внешнем к. з.,

Считая, что неравенство первичных токов по величине и фазе полностью скомпенсировано, получим, что I ₁ / n_I = I_II/n_II. С уче­том этого из (16-17а) следует, что в реле появляется ток:

Выражение (16-176) показывает, что, как и в дифференциаль­ных защитах линий игенераторов, ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформаторов тока, равен геометрической раз­ ности намагничивающих токов трансформаторов тока защиты. Эта составляющая тока небаланса имеет наибольшую величину и является основной.

2)      Составляющая I_нб.рег появляется при изменении (регулировании) коэффициента трансформации N силового транс­
форматора или автотрансформатора.

Компенсация неравенства первичных токов, осуществляемая с помощью компенсирующего трансформатора или вспомогатель­ного автотрансформатора, обеспечивается при определен­ных соотношениях токов обмоток силовых трансформаторов, определяемых их коэффициентом трансформации N. При измене­нии N компенсация токов нарушается и в дифференциальном реле появляется ток небаланса I_нб.рег. Обычно параметры компенси­рующих устройств ( w_yили п_а) подбираются для среднего значе­ния N. При отклонении от него на ± ∆N% появляется ток не­баланса

где I_скв — сквозной ток к. з., протекающий через трансформатор. Обычно на силовых трансформаторах и автотрансформаторах предусматриваются ответвления, позволяющие изменять N в пре­делах ±5% номинального (среднего) значения. У трансформато­ров с регулировкой N под нагрузкой ∆ N = ±10 ÷ 15%.

3) Составляющая небаланса, возникающая при неточной компенсации неравенства токов плеч I_{нб.комп,}  появляется в тех случаях, когда регулирующие возможности компенсирую­
щих устройств не позволяют подобрать расчетные значения (w_y или п_а), необходимые для полной компенсации.

4) Составляющая, обусловленная наличием тока на­магничивания I_нам у силового трансформатора. Ток намагничивания нарушает расчетное соотношение между первичным и вторичным токами силового трансформатора, что вытекает из схемы на рис. 16-23, и вызывает ток I_нб.нам = I_нам трансформатора.

В нормальном режиме I_нам силового трансформатора не пре­вышает 1—5% номинального тока; при к. з. ток намагничивания уменьшается; при неустановившемся режиме, связанном с вне­запным увеличением напряжения на трансформаторе, ток намаг­ничивания силового трансформатора резко возрастает. В режиме нагрузки и к. з. I_нб.нам обычно не учитывается из-за малой вели­чины его.

5) Компенсирующие трансформаторы и автотрансформаторы вносят погрешность при трансформации токов плеч, что вызывает появление небаланса. Однако этот небаланс очень мал и поэтому не учитывается.

Из сказанного вытекает, что полный ток небаланса в дифферен­циальной защите трансформаторов при внешних к. з. определя­ ется в основном I_нб.т.т  и I_нб.рег.

В некоторых случаях к ним добавляется ток I_нб._комп,вызван­ ный неточностью компенсации неравенства топов в плечах защиты. Таким образом, в общем случае полный ток небаланса

б) Причины повышенного I _нб в дифференциальной защите трансформаторов и автотрансформаторов

Величина тока небаланса в дифференциальных защитах транс­форматоров оказывается обычно большей, чем в дифференциаль­ных защитах генераторов, что объясняется наличием дополнитель­ных составляющих в токе небаланса (I_нб.рег^{и I_нб._комп) и большим абсолютным значением составляющей I_нб.т.т, обусловленной по­грешностями трансформаторов тока. Последнее вызывается тремя особенностями, характерными для дифференциальных защит трансформаторов.}

Первая из них состоит в конструктивной разнотипности трансформаторов тока, применяемых на стороне высшего, среднего и низшего напряжения силовых трансформаторов.

Эти конструктивные различия порождают различие магнитных характеристик трансформаторов тока и их токов намагничивания, что приводит к увеличению разности I_IIнам — I _1нам, определяющей величину I_нб.т.т .

Особенно резко отличаются характеристики трансформаторов тока, встраиваемых в вводы масляных выключателей (напряже­нием 35 кВ и выше), от характеристик выносных трансформато­ров тока, применяемых на напряжения 10 и 6 кВ.

Второй особенностью дифференциальной защиты трансформаторов является большое сопротивление нагрузки, при­соединенной ко вторичным обмоткам трансформаторов тока,

и значительное различие сопротивлений плеч.

Сопротивление нагрузки состоит из сопротивлении соединительных проводов между трансформатором тока и реле и определяется расстоянием от щита уп­равления, где устанавливаются реле, до распределительных устройств, в которых размещаются трансформаторы тока за­щиты силовых трансформаторов. Очень часто эти расстояния бывают значитель­ными и неодинаковыми по величине.

Кроме того, нужно учитывать, что сопротивление линейных проводов ло­жится утроенной нагрузкой на транс­форматоры тока, соединенные в треуголь­ник, благодаря чему даже при равенстве длин плеч трансформаторы тока, соединенные в треугольник, оказываются бо­лее-загруженными, чем вторая группа трансформаторов тока, соединяемая в звезду (см. § 3-7).

Третья особенность имеет место у трехобмоточных транс­форматоров, а также у двухобмоточных с двумя выключателями на стороне какой-либо обмотки.

В этих случаях кратности токов при внешних к. з. для раз­личных групп трансформаторов тока дифференциальной защиты получаются неодинаковыми. Через одну группу (Т III ) протекает суммарный ток к. з., в то время как через две группы (Т1 и Т II ) — лишь часть этого тока (рис. 16-24).

В результате первая группа трансформаторов тока Т III на­магничивается сильнее, что вызывает резкое увеличение их намаг­ничивающих токов по сравнению с намагничивающими токами двух остальных групп.

в) Расчет I_нб

Расчетным путем ток небаланса I_нб.т.т  оценивается, так же как и в дифференциальной защите генераторов, по приближенной формуле, из предположения, что при максимальном значении тока внешнего к. з. I_к.макс погрешность трансформаторов тока ε не превышает 10% (0,1). В соответствии с этим

где k_одн учитывает различие в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему, k_одн= 0,5 ÷ 1; при суще­ственном различии условий работы и конструкций трансформато­ров тока различие их погрешностей достигает максимального зна­чения и тогда k_одн принимается равным 1.

С учетом выражений (16-18) и (16-20) расчетное значение пол­ного тока небаланса по выражению (16-19) примет вид:

г) Меры для предупреждения действия защиты от токов не­ баланса

Предотвращение работы защиты от токов небаланса достига­ется выбором тока срабатывания защиты I_ср > I_нб.

Очевидно, что данное условие ограничивает чувствительность защиты.

Для обеспечения достаточной чувствительности защиты при­нимаются меры к понижению величины I_нб. Уменьшение токов небаланса, обусловленных погрешностью трансформаторов тока I_нб.т.т, обеспечивается подбором трансформаторов тока и их вто­ ричной нагрузки таким образом, чтобы они не насыщались при максимальном значении тока сквозного к. з. Для обеспечения этого условия трансформаторы тока и их вторичная нагрузка выбираются по кривым предельной кратности или по характеристикам намагничивания трансформаторов тока так, чтобы погрешность трансформаторов тока не превы­шала 10%.

Хотя указанные меры и позволяют уменьшить ток небаланса (за счет снижения I_нб.т.т ), его значение остается все же большим. В связи с этим для повышения чувствительности дифференциаль­ной защиты и вместе с тем для более надежной отстройки от токов небаланса применяются реле, включенные через быстронасыщающиеся вспомогательные трансформаторы, и реле с торможением.

Читать 👀 онлайн 📲 Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

2.6. Дифференциальные защиты трансформаторов

Принцип действия дифференциальных защит основан на пофазном сравнении токов параллельно установленных защищаемых объектов (поперечные дифференциальные защиты) или токов до и после защищаемого объекта (продольные дифференциальные защиты).

В отличие от рассмотренных выше максимальных токовых защит (с относительной селективностью) дифференциальные защиты обладают свойством абсолютной селективности.

Дифференциальная токовая защита используется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов мощностью 6,3 МВА и выше, параллельно работающих трансформаторов мощностью 4 МВ-А и выше, а также трансформаторов мощностью 1 МВ-А и выше, если токовая отсечка последних не обладает достаточной чувствительностью, а МТЗ имеет выдержку времени более одной секунды [3].

Дифференциальная защита трансформаторов имеет ряд особенностей, отличающих ее от продольных дифференциальных защит линий [2, 3, 4].

Во-первых, фазные токи до и после защищаемого трансформатора отличаются по величине уже в нормальном режиме его работы (при отсутствии повреждений в зоне действия дифференциальной защиты). Эта ситуация практически может быть разрешена предварительным выравниванием токов в плечах защиты (то есть за ТТ на сторонах ВН и НН) за счет подбора ТТ с нужными коэффициентами трансформации. Кроме того, для реализации дифференциальной защиты промышленностью выпускаются специальные реле серий РНТ и ДЗТ, содержащие уравнительные обмотки с регулируемыми числами витков для дополнительного выравнивания токов в плечах защиты.

Во-вторых, токи на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора могут отличаться еще и по фазам, когда способы соединения первичных и вторичных обмоток силового трансформатора не совпадают. В этом случае выравнивание вторичных токов достигается изменением способов соединения вторичных обмоток ТТ на обратное по отношению к защищаемому трансформатору (рис. 2.23).

В-третьих, при выборе тока срабатывания дифференциальной защиты необходимо обязательно учитывать бросок тока намагничивания при включении (восстановлении питания) защищаемого силового трансформатора.

В-четвертых, при отстройке тока срабатывания защиты от тока небаланса нужно учитывать две дополнительные составляющие этого тока. Первая обусловлена неполным выравниванием действия вторичных токов при подборе коэффициентов трансформации ТТ или при вынужденном выставлении округленных значений чисел витков уравнительных обмоток. Вторая составляющая вызвана наличием регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН).

Получили распространение следующие разновидности дифференциальных защит трансформаторов: дифференциальная токовая отсечка, дифференциальная защита без торможения и дифференциальная защита с торможением [2, 3, 4].

Дифференциальная токовая отсечка выполняется на основе обычных токовых реле РТ-40, включенных без насыщающихся ТТ (рис. 2.24). Основное достоинство дифференциальной отсечки — простота и связанные с этим дешевизна и меньшая сложность при выборе уставок. Однако главный недостаток такой защиты — большой ток срабатывания — часто приводит к недостаточной чувствительности и, соответственно, невозможности использования этой разновидности дифференциальной защиты.

Дифференциальная защита без торможения на основе реле серии РНТ (РНТ-565) используется, главным образом, на трансформаторах без РПН. Упрощенная схема реле РНТ-565 представлена на рис. 2.25.

Здесь w_BT — вторичная обмотка; w_K3 — короткозамкнутая обмотка; w_PAB — рабочая обмотка, число витков которой может быть выставлено в интервале от 8 до 35 с точностью до одного витка; w_УP 1 и w_{УP 2} — уравнительные обмотки, для каждой из которых может быть выставлено число витков от 0 до 34 также с шагом в один виток.

Благодаря использованию в конструкции реле насыщающегося ТТ (НТТ) и короткозамкнутой обмотки удается снизить ток срабатывания защиты и повысить ее чувствительность. Схема одного из возможных вариантов исполнения дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора на основе реле РНТ-565 представлена на рис. 2.26.

Дифференциальную защиту с торможением на основе реле серии ДЗТ (например, ДЗТ-11) обычно устанавливают на трансформаторах с РПН. На упрощенной схеме реле ДЗТ-11 (рис. 2.27) w_T — так называемая обмотка торможения, число витков которой может быть выставлено из следующего ряда: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24. Характеристики рабочей и уравнительных обмоток те же, что и для реле РНТ-565. Благодаря наличию обмотки торможения на магнитопроводе НТТ ток срабатывания защиты выбирают только по условию отстройки от броска тока намагничивания (ток небаланса не учитывают). Обычно это приводит к еще большему увеличению чувствительности защиты. Однако существуют ситуации, когда большей чувствительностью обладает все же защита на основе реле РНТ, поэтому в общем случае может быть рекомендован алгоритм выбора разновидности защиты, предполагающий проверку возможности использования каждой из трех перечисленных выше защит в том же порядке. % > 10 %) следует начинать со стороны ВН, так как именно на этой стороне установлено устройство РПН [4].

Ток срабатывания дифференциальной защиты отстраивается от броска тока намагничивания (для всех защит) и от тока небаланса (кроме защиты с торможением), то есть соответственно:

где k_{OT CP} — коэффициент отстройки от броска тока намагничивания, для дифференциальной токовой отсечки k_{ОТ СР} ≈ (3,4–4), для реле типа РНТ k_{OT CP} = 1,3, для реле ДЗТ — k_{OT CP} = 1,5;

I_{HOM Т} — номинальный ток трансформатора;

k_З — коэффициент запаса, для дифференциальной токовой отсечки и для реле типа РНТ k₃ = 1,3, для реле ДЗТ — k₃ = 1,5;

I_НБ — ток небаланса.

При наличии РПН бросок тока намагничивания рассчитывают для его (РПН) крайнего «отрицательного» положения [4]:

где S_T — номинальная мощность трансформатора;

U_{HOM 1} — его номинальное первичное напряжение;

ΔU_PПН — половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН, относительное значение.

Ток небаланса включает в себя три составляющие:

Первая обусловлена погрешностью ТТ:

Вторая составляющая тока небаланса вызвана наличием РПН:

Третья обусловлена невозможностью установки на коммутаторах реле РНТ и ДЗТ расчетных дробных чисел витков:

или неполным выравниванием токов в плечах защиты при подборе ТТ:

где w_{ВН РАСЧ} — расчетное число витков уравнительной обмотки, включенной на стороне ВН;

w_ВН — принятое целое число витков той же обмотки;

I_{2 BH} и I_{2 HH} — средние значения вторичных номинальных токов за ТТ на сторонах ВН и НН соответственно:

Здесь k_CX — коэффициент, учитывающий схему включения вторичных обмоток ТТ и обмоток реле, k_{CX BH} = √3, k_{CX HH} = 1; k_TT — коэффициенты трансформации ТТ, установленных на сторонах ВН и НН защищаемого силового трансформатора.

2.6.2. Расчет числа витков обмоток реле РНТ-565 и ДЗТ-11

Определяется ток срабатывания реле для стороны ВН:

Рассчитывается и округляется в меньшую сторону число витков уравнительной обмотки на стороне ВН (первой, см. рис. 2.26):

где F_CP — магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле, для реле РНТ-565 и ДЗТ-11 F_CP = 100 ± 5 A витков. Рассчитывается и округляется в ближайшую сторону число витков второй уравнительной обмотки (включенной на стороне НН):

2.6.3. Проверка чувствительности защиты

Рассчитывается коэффициент чувствительности защиты:

где I_{P MIN} — ток в реле, соответствующий минимальному току повреждения в зоне действия, от которого защита должна сработать;

I_CP — ток срабатывания реле для той же стороны, для которой выше был определен I_{P MIN}.

Обычно необходимо, чтобы k_Ч ≥ 2, в крайнем случае k_Ч ≥ 1,5 [4].

2.6.4. Особенности расчета дифференциальной защиты без торможения

Производится предварительный расчет тока срабатывания защиты без учета неизвестной третьей составляющей тока небаланса. Далее осуществляется предварительная (по той же причине) проверка чувствительности защиты. Если защита по чувствительности проходит, производится расчет чисел витков уравнительных обмоток, уточняется значение тока небаланса и проверяется надежность отстройки тока срабатывания защиты от уточненного значения тока небаланса. Если отстройка не обеспечена, расчет повторяется вновь для нового значения тока срабатывания, отстроенного от уточненного тока небаланса. Далее, как и для любой разновидности дифференциальной защиты, производится окончательный расчет коэффициента чувствительности и выполняется проверка трансформаторов тока на 10 %-ную погрешность.

2.6.5. Особенности расчета дифференциальной защиты с торможением

Первая особенность связана с отсутствием необходимости учета тока небаланса при выборе тока срабатывания защиты и, соответственно, в упрощении процедуры расчета, которая для реле серии РНТ имела, возможно, рекурсивный характер.

Вторая особенность связана с необходимостью расчета числа витков тормозной обмотки и выбором места ее включения. На двухобмоточных понижающих трансформаторах тормозную обмотку включают в плечо защиты, противоположное стороне источника питания (рис. 2.28), чтобы загрубление действия реле происходило только при внешних КЗ (при повреждениях в зоне действия защиты тормозная обмотка током КЗ не обтекается). Число витков обмотки:

tgα — справочная величина, учитывающая тормозные свойства реле, для реле ДЗТ-11 tgα = 0,87.

ОСНОВНЫЕ И РЕЗЕРВНЫЕ ЗАЩИТЫ | Проект РЗА

Очень часто приходится сталкиваться с тем, что люди не совсем понимают, что такое основная и резервная защита присоединения. Что интересно, это не только новички, но и некоторые уже состоявшиеся специалисты.

Вот несколько мифов с которыми встречался лично я:

• Основная защита – это защита с абсолютной селективностью, обычно дифференциальная
• Основная защита есть только на напряжении 35 кВ и выше, т.е. на присоединениях 0,4-10 кВ есть только резервные защиты
• Есть присоединения, для которых нет резервных защит, только основные
• Основная защита только одна, а резервных может быть несколько

Все, что написано выше – неправда. Давайте сегодня поговорим о основных и резервных защитах для того, чтобы понимать некоторые определения и общаться с коллегами релейщиками корректно.

Основная защита присоединения

Согласно определению ПУЭ (п. 3.2.14) – “На каждом из элементов электроустановки должна быть предусмотрена основная защита, предназначенная для ее действия при повреждениях в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшим, чем у других установленных на этом элементе защит.”

Таким образом на любом присоединении всегда есть основная защита (см. Миф 2). Это любая защита, которая защищает весь участок и действует быстрее, чем другие защиты. Все просто и понятно. Теперь примеры.

Для линии 0,4, 6 или 10 кВ основная защита – это максимальная токовая защита (МТЗ). Защищает всю линию и работает быстрее остальных защит. Токовая отсечка срабатывает быстрее, чем МТЗ, но она защищает только часть линии, т.е. не может являться основной защитой. То же самое с защитой от перегрузки – хоть и реагирует на повреждения на всем участке, но срабатывает намного медленнее, чем МТЗ.

МТЗ вообще является основной защитой для большей части присоединений 0,4-6 кВ, за исключением генераторов и мощных двигателей, там основная защита – дифференциальная. Как это получается? МТЗ остается на присоединении, она реагирует на все виды КЗ, но появляется еще одна защита – дифференциальная. Дифференциальная защита двигателя или генератора также реагирует на КЗ на всем участке, но срабатывает быстрее, чем МТЗ. Звание основной защиты переходит ей, а МТЗ становится резервной.

Еще один пример с защитой силовых трансформаторов. Трансформаторы мощностью до 6,3 МВА имеют в качестве основной защиты МТЗ, а вот начиная с 6,3 МВА и выше добавляется дифференциальная. Она и становится основной вместо МТЗ, а МТЗ переходит в разряд резервных.

Таким образом не важно на каком принципе работает защита (см. Миф 1), главное, чтобы выполнялись условия п.3.2.14.

Может ли быть несколько основных защит на одном присоединении? (см. Миф 4) Да, может.

Например, для масляных силовых трансформаторов 6,3 МВА и больше обычно 2 основных зашиты – дифференциальная и газовая. Обе подходят под определение по п.3.2.14 потому, что работают без выдержки времени и на всем защищаемом участке. Иногда на присоединении ставят по 3 основных защиты, например, для АТ 220 кВ и выше большой мощности (две дифференциальные и газовая)

Резервная защита присоединения

Опять же давайте сначала посмотрим определение (ПЭУ п.3.2.15) – “Для действия при отказах защит или выключателей смежных элементов следует предусматривать резервную защиту, предназначенную для обеспечения дальнего резервного действия.

Если основная защита элемента обладает абсолютной селективностью (например, высокочастотная защита, продольная и поперечная дифференциальные защиты), то на данном элементе должна быть установлена резервная защита, выполняющая функции не только дальнего, но и ближнего резервирования, т. е. действующая при отказе основной защиты данного элемента или выведении ее из работы…”

Таким образом резервная защита присутствует также всегда и для любого присоединения (см. Миф 3).

Просто запомните одну простую вещь – на любом участке энергосистемы, на любом классе напряжения, есть как минимум 2 защиты – основная и резервная. Всегда!

Чаще всего резервной защитой присоединения является основная защита вышестоящего присоединения. Получается последовательная цепочка защит в которой все ступени “наползают” друг на друга.

Однако, если основная защита присоединения выполняется в виде дифференциальной или дифференциально-фазной защиты, то нужна еще одна защита, чтобы выполнить резервирование нижестоящего участка. Эта защита должна быть ступенчатой потому, что только ступенчатые могут выполнять дальнее резервирование. Об этом мы говорили в нашей прошлой статье.

Итак, давайте подведем итоги:

• На любом присоединении есть как минимум одна основная защита
• На любом присоединении есть как минимум одна резервная защита
• Основной может быть защита, выполненная на любом принципе (МТЗ, ДЗ ДЗТ, ДФЗ и т.д.)
• Резервной может быть только ступенчатая защита (МТЗ или ДЗ)
• На присоединении может быть несколько основных и резервных защит

Думаю, теперь у вас не будет затруднений с определением какой именно, основной или резервной, является та или иная защита. Четкость и понятность определений в релейной защите очень важна и мы будем периодически уделять внимание основным терминам.

Если будут вопросы или найдете какие-либо неточности — пишите в комментариях. Все обсудим. Ну а пока — удачной рабочей недели!

принцип действия, устройство, схема. Дифференциальная защита трансформатора. Продольная дифференциальная защита линий

Технологии

9 мая 2016

В статье вы узнаете о том, что такое дифференциальная защита, как она работает, какими положительными качествами обладает. Также будет рассказано о том, какие имеются недостатки у дифзащиты линий электропередач. Также вы ознакомитесь с практическими схемами защиты устройств и линий электропередач.

Дифференциальный тип защиты на данный момент считается самым распространенным и быстродействующим. Он способен обезопасить систему от межфазных замыканий. А в тех системах, в которых используется глухозаземленная нейтраль, он может без труда предотвратить возникновение однофазных КЗ. Дифференциальный тип защиты применяется для того, чтобы обезопасить линии электропередач, электродвигатели повышенной мощности, трансформаторы, генераторы.

Всего имеется два типа дифзащиты:

1. С напряжениями, уравновешивающими друг друга.
2. С циркулирующим током.

В этой статье будут рассмотрены оба этих типа дифзащиты, чтобы узнать как можно больше о них.

Дифзащита с использованием циркулирующих токов

Принцип заключается в том, что сравниваются токи. А если быть точнее, то происходит сравнение параметров в начале элемента, защита которого осуществляется, а также в конце. Используется данная схема при осуществлении продольного типа и поперечного. Первые используются для обеспечения безопасности одиночной линии электропередачи, электромоторов, трансформаторов, генераторов. Продольная дифференциальная защита линий очень распространена в современной электроэнергетике. Второй тип дифзащиты применяется при использовании линий электропередач, функционирующих параллельно.

Продольная дифференциальная защита линий и устройств

Чтобы осуществить защиту продольного типа, необходимо с обоих концов установить одинаковые трансформаторы тока. Их вторичные обмотки должны быть соединены друг с другом последовательно при помощи дополнительных электропроводов, которыми необходимо подключать токовые реле. Причем эти токовые реле необходимо соединять со вторичными обмотками параллельно. При нормальных условиях, а также при наличии внешнего короткого замыкания в обеих первичных обмотках трансформаторов будет протекать одинаковый ток, который окажется равным как по фазе, так и по величине. По обмотке электромагнитного тока реле будет протекать немного меньшее его значение. Вычислить его можно по простой формуле:

I_r=I₁-I₂.

Предположим, что токовые зависимости трансформаторов будут полностью совпадать. Следовательно, вышеупомянутая разность значений токов близко или равна нулю. Другими словами, I_r=0, а защита в это время не работает. Во вспомогательной электропроводке, которая соединяет вторичные обмотки трансформаторов, происходит циркуляция тока.

Схема продольного типа дифференциальной защиты

Такая схема дифференциальной защиты позволяет получить по величине равные значения токов, которые протекают по вторичной цепи трансформаторов. Исходя из этого, можно сделать вывод, что эту схему защиты назвали так из-за принципа действия. При этом в зону защиты попадает тот участок, который находится непосредственно между токовыми трансформаторами. В том случае, если имеется короткое замыкание, в зоне защиты при питании с одной стороны от трансформатора по обмотке электромагнитного реле протекает ток I₁. Направляется он во вторичную цепь трансформатора, который установлен на другой стороне линии. Необходимо обратить внимание на то, что во вторичной обмотке очень большое сопротивление. Следовательно, ток практически не протекает через нее. По такому принципу работает дифференциальная защита шин, генераторов, трансформаторов. В том случае, когда I₁ окажется равным или большим, нежели I_r, начинает срабатывать защита, производя размыкания контактной группы выключателей.

Короткое замыкание и защита цепи

В случае короткого замыкания внутри защищенной зоны, с обеих сторон через электромагнитное реле протекает ток, равный сумме токов каждой обмотки. В этом случае также включается защита, размыкая контакты выключателей. Все вышеизложенные примеры предполагают, что все технические параметры трансформаторов полностью одинаковы. Следовательно, I_r=0. Но это идеальные условия, в реальности из-за небольших различий при выполнении магнитных систем первичных токов, электроприборы существенно отличаются друг от друга, даже однотипные. Если имеются различия в характеристиках токовых трансформаторов (когда реализуется дифференциально-фазная защита конструкции), то величины токов вторичных цепей будут различаться, даже если первичные абсолютно одинаковы. Теперь нужно рассмотреть, как работает схема дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании на линии электропередач.

Внешнее короткое замыкание

При наличии внешнего короткого замыкания через электромагнитное реле дифзащиты будет проходить ток небаланса. Его значение напрямую зависит от того, какой ток проходит по первичной цепи трансформатора. В режиме нормальной нагрузки его значение невелико, но при наличии внешнего КЗ он начинает увеличиваться. Его значение зависит также от времени после начала КЗ. Причем максимального значения он должен достичь в первые несколько периодов после начала замыкания. Именно в это время по первичным цепям трансформаторов протекает весь I КЗ.

Стоит также отметить, что сначала I КЗ состоит из двух типов тока – постоянного и переменного. Их еще называют апериодическими и периодическими составляющими. Устройство дифференциальной защиты таково, что при этом наличие в токе апериодической составляющей всегда должно вызывать чрезмерное насыщение магнитной системы трансформатора. Следовательно, разность потенциалов небаланса резко увеличивается. Когда ток короткого замыкания начинает уменьшаться, снижается и значение небаланса системы. По такому принципу осуществляется дифференциальная защита трансформатора.

Чувствительность защитных конструкций

Все типы дифзащиты быстродействующие. И они не работают при наличии внешних КЗ, поэтому необходимо выбирать электромагнитные реле, учитывая максимально возможный ток небаланса в системе при наличии внешнего короткого замыкания. Стоит обратить внимание на то, что у защиты такого типа получается крайне низкая чувствительность. Чтобы ее повысить, необходимо соблюсти множество условий. Во-первых, нужно применять трансформаторы тока, у которых не происходит насыщения магнитопроводов в момент, когда по первичной цепи протекает ток (независимо от его значения). Во-вторых, желательно использовать электроприборы быстронасыщающегося типа. Их нужно подключать к вторичным обмоткам элементов, защита которых производится. Электромагнитное реле подключается к быстронасыщающемуся трансформатору (дифференциальная токовая защита становится максимально надежной) параллельно его вторичной обмотке. Именно так работает дифференциальная защита генератора или трансформатора.

Увеличение чувствительности

Допустим, произошло внешнее КЗ. При этом по первичным цепям защитных трансформаторов протекает некоторый ток, состоящий из апериодической и периодической составляющих. Такие же «компоненты» присутствуют в токе небаланса, который протекает по первичной обмотке быстронасыщающегося трансформатора. При этом апериодическая составляющая тока значительно насыщает сердечник. Следовательно, трансформация тока при этом во вторичную цепь не происходит. При затухании апериодической составляющей происходит значительное уменьшение насыщения магнитопровода, и постепенно во вторичной цепи начинает появляться некоторое значение тока. Но максимальный уровень тока небаланса окажется намного меньшим, нежели в случае отсутствия быстронасыщающегося трансформатора. Следовательно, увеличить чувствительность можно путем установки значения тока защиты меньше или равным максимальному значению разности потенциалов небаланса.

Положительные качества дифференциальной защиты

Во время первых периодов магнитопровод насыщается очень сильно, трансформация практически не происходит. Но после того как затухнет апериодическая составляющая, периодическая часть начинает трансформироваться во вторичной цепи. Стоит обратить внимание на то, что у нее очень большое значение. Следовательно, электромагнитное реле срабатывает и производит отключение защищаемой цепи. Очень низкий уровень трансформации первые примерно полтора периода времени замедляет действие цепи защиты. Но это не играет большой роли при построении практических схем защиты электроцепей.

Дифференциальная защита трансформатора не срабатывает в случаях, если имеются повреждения электрической цепи вне зоны защиты. Поэтому временная выдержка и селективность не требуется. Время срабатывания защиты колеблется в интервале от 0,05 до 0,1 секунды. Это огромное преимущество такого типа дифзащиты. Но есть еще одно преимущество — очень высокая степень чувствительности, в особенности при использовании быстронасыщающегося трансформатора. Среди более мелких преимуществ стоит отметить такие, как простота и очень высокая надежность.

Отрицательные свойства

Но как продольная, так и поперечная дифференциальная защита имеет и недостатки. Например, она не способна защитить электрическую цепь при воздействии коротких замыканий извне. Также она не способна разомкнуть электрическую цепь при воздействии сильной перегрузки.

К сожалению, защита может сработать при повреждении вспомогательной электроцепи, к которой произведено подключение вторичной обмотки. Но все преимущества дифзащиты с циркулирующим током перебивают эти мелкие недостатки. Но они способны защитить линии электропередач очень маленькой протяженности, не более километра.

Они очень часто используются при реализации защиты проводов, с помощью которых запитываются разнообразные устройства, необходимые для функционирования электрических станций, генераторов. В том случае, если длина электролинии очень большая, например составляет несколько десятков километров, защиту по данной схеме выполнить очень сложно, так как необходимо использовать провода с очень большим сечением для соединения электромагнитных реле и вторичной обмотки трансформаторов.

В том случае, если использовать стандартные провода, то нагрузка на трансформаторы тока окажется чересчур большой, равно как и ток небаланса. А вот что касается чувствительности, то она оказывается крайне низкой.

Конструкции реле защиты и область применения схем

В электролиниях очень большой протяженности используется схема, в которой находится защитное реле, имеющие особую конструкцию. С его помощью можно обеспечить нормальный уровень чувствительности, а соединительные провода применить стандартные. Поперечная дифзащита срабатывает при помощи сравнения тока в двух линиях по фазам и величинам.

Дифзащита быстродействующая применяется в линиях электропередач, в которых протекает напряжение в диапазоне 3-35 тыс. вольт. При этом обеспечивается надежная защита от межфазного КЗ. Дифзащита выполняется как двухфазная по причине того, что электросеть с вышеупомянутыми рабочими напряжениями не заземлена нейтралями. Либо же нейтраль соединена с заземлением посредством дугогасящей катушки.

Вспомогательные провода в конструкции защитных цепей

Трансформаторы тока находятся в относительной близости друг к другу. Следовательно, вспомогательные провода имеют довольно малую длину. При использовании проводов маленького диаметра на трансформаторы будет воздействовать относительно низкая нагрузка. Что касается тока небаланса, то он также небольшой. А вот степень чувствительности оказывается весьма высокой. В случае отключения какой-либо линии дифзащита становится токовой, временной выдержки и селективности нет. Чтобы исключить ложные срабатывания, блок-контакты линий разъединяют цепь.

Поперечно направленная дифзащита цепей

Поперечно направленная защита широко используется при разработке систем линий, функционирующих параллельно. С обеих сторон линии устанавливаются выключатели. Суть в том, что такие по конструкции линии очень сложно защитить при помощи простых схем. Причина – невозможно достичь нормального уровня селективности. Чтобы улучшить селективность, необходимо тщательно подбирать выдержку времени. Но в случае использования поперечно направленной дифзащиты выдержка времени не нужна, селективность довольно высокая. У нее есть основные органы:

1. Направление мощности. Зачастую применяются реле направления мощности с двусторонним действием. Иногда используют пару реле дифференциальной защиты с односторонним действием, которые работают при различных направлениях мощности.
2. Пусковой – как правило, в его роли используют быстродействующие реле с максимально возможным током.

Конструкция системы такова, что на линиях производится установка трансформаторов тока со вторичными обмотками, соединенными в схему с циркулирующим током. А вот все токовые обмотки включаются последовательно, после чего их соединяют при помощи дополнительных проводов к трансформаторам тока. Чтобы работала дифференциально-фазная защита, к реле подводится напряжение при помощи сборных шин установок. Именно на них производится монтаж всего комплекта. Если посмотреть на схему включения вторичных цепей трансформаторов и защитного реле, то можно сделать вывод о том, почему ее называют «направленной восьмеркой». Вся система выполнена двумя комплектами. На каждом конце линии находится один комплект, благодаря которому обеспечивается дифференциальная токовая защита линии электропередач.

Схема с однофазным реле

Напряжение к реле защиты подводится обратным по фазе тому, что нужно для отключения одной линии с повреждением. В нормальной работе (в том числе при наличии внешнего короткого замыкания) по обмоткам реле проходит лишь ток небаланса. Чтобы не произошло ложных отключений, нужно, чтобы пусковые реле имели ток срабатывания больше, нежели ток небаланса. Рассмотрим работу защиты двух линий.

В момент начала короткого замыкания в зоне защиты второй линии протекает некоторый ток. Стоит обратить внимание на то, что:

1. Пусковое реле срабатывает.
2. Со стороны одной подстанции реле направлений мощности размыкает контакты выключателя.
3. Со стороны второй подстанции также происходит отключение линии при помощи выключателей.
4. В реле направления мощности момент вращения отрицательный, следовательно, контакты разомкнуты.

В обмотках реле защиты первой линии изменяется направление движения тока (относительно первой линии) во время короткого замыкания. Реле направлений мощности удерживает контактную группу в разомкнутом состоянии. Выключатели со стороны обеих подстанций размыкаются.

Только такая дифференциальная защита линии может нормально функционировать лишь при параллельной работе обеих линий. В том случае, если отключается одна из них, нарушается принцип работы дифзащиты. Следовательно, в дальнейшем защита приводит к неселективности отключения второй линии во время внешних коротких замыканий. В этом случае она становится обычной направленной токовой, причем она не имеет временной выдержки. Чтобы избежать этого, поперечно направленная защита во время отключения одной линии автоматически выводится при помощи разрыва блок-контактом цепи.

Дополнительные типы защиты

Токи срабатывания пусковых реле должны быть больше, чем токи небаланса во время внешнего короткого замыкания. Чтобы избежать ложных срабатываний при отключении одной из линий и прохождении по оставшейся максимального тока нагрузки, необходимо, чтобы он был больше разности потенциалов небаланса. При наличии на линии дифзащиты поперечно направленного типа необходимо предусмотреть дополнительные степени.

Они позволят проводить защиту одной линии при отключении параллельно работающей. Как правило, они используются для защиты от сверхтока перегрузки во время внешнего короткого замыкания (в этом случае не происходит реагирование дифференциальной защиты). Ко всему прочему, допзащита является резервной к дифференциальной (в том случае, если последняя отказала).

Зачастую применяются направленные и ненаправленные токовые защиты, отсечки и т. д. Поперечно направленная дифференциальная защита проста по конструкции, весьма надежна и получила широкое применение в электросетях с напряжением от 35 тыс. вольт. Вот так и функционирует дифференциальная защита, принцип действия ее довольно простой, но все равно нужно знать хотя бы основы электротехники, чтобы разобраться во всех тонкостях.

Источник: fb.ru

Устройство

, принцип действия и особенности установки

Силовой трансформатор — большого размера Устройство, которое используется для передачи электрической энергии от основного источника на большие расстояния. Чаще всего он имеет две обмотки (а может и больше), которые преобразуют напряжение и делают его приемлемым для использования в домах, на предприятиях и в других учреждениях. Для этого в приборе есть переменное магнитное поле.

Силовой трансформатор может быть понижающим (распределяет поток энергии) и повышающимся (передает напряжение на большие расстояния), в зависимости от того, как он должен «переделывать» напряжение.Следует отметить, что прежде чем ток попадет от станции к местам бытового использования, он несколько раз преобразуется.

Принцип работы агрегата основан на явлении взаимной индукции. Здесь задействованы обе обмотки. В первом случае при подаче на него электричества образуется магнитный поток, который создает электродвижущую силу во второй обмотке. Если ко второй обмотке подключен приемник энергии, то через нее протекает ток. В этом случае напряжение уже будет преобразовано.

Следует отметить, что силовой трансформатор имеет неодинаковое напряжение в обеих обмотках. Этот параметр определяет тип агрегата. Если вторичное напряжение ниже первичного, то устройство называется понижающим, иначе оно будет повышающим.

Что касается обмоток, то они часто имеют цилиндрическую форму. Возле самого магнитопровода должно быть более низкое напряжение, так как его легче изолировать. Между обмотками должна быть изоляционная прокладка.

Силовой трансформатор — это достаточно большое устройство, установка которого требует времени, силы и осторожности.Это должны делать электрики, имеющие разрешение на выполнение таких работ. Прежде всего, установка доставляется на место установки. Для этого используется большой грузовик или платформа на рельсах. На территории, где будут производиться все работы, должны быть организованы возможности для въезда и работы погрузочно-монтажных машин и оборудования.

Монтаж силовых трансформаторов должен соответствовать требованиям безопасности. Площадка должна быть оборудована всем необходимым оборудованием, а также всем необходимым противопожарным оборудованием.На месте проведения работ должна быть установлена ​​телефонная связь. Далее необходимо обеспечить хорошее освещение места установки.

Если все подготовительные работы выполнены, то необходимо тщательно осмотреть силовые трансформаторы на предмет плохо установленных деталей, трещин и других повреждений. Также необходимо проверить вход тестовым напряжением.

После установки агрегаты необходимо тщательно очистить. Проверка. Если во время тестов были замечены проблемы, то их необходимо устранить.Если неисправности невозможно устранить на месте, то устройство необходимо отправить на завод, где оно будет тщательно осмотрено и отремонтировано.

p & gt

Теория работы однофазных трансформаторов

Определение трансформатора

Трансформатор электроэнергии — это статическое устройство, которое преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую без какого-либо прямого электрического соединения. Он также выполняет это с помощью взаимной индукции между двумя обмотками.Он может преобразовывать мощность из одной цепи в другую без изменения ее частоты, но может быть на разных уровнях напряжения в зависимости от необходимости.

Схема однофазного трансформатора

Обозначение трансформатора

Трансформатор Строительство

Три основные части трансформатора:

• Первичная обмотка : Обмотка, которая потребляет электроэнергию и создает магнитный поток при подключении к источнику электроэнергии.
• Магнитный сердечник : Это относится к магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. Поток проходит через путь с низким сопротивлением, связанный со вторичной обмоткой, создавая замкнутую магнитную цепь.
• Вторичная обмотка : Обмотка, которая обеспечивает желаемое выходное напряжение за счет взаимной индукции в трансформаторе.

Принцип работы трансформаторов

Принцип работы однофазного трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея.В основном, взаимная индукция между двумя или более обмотками отвечает за действие преобразования в электрическом трансформаторе.

Законы электромагнитной индукции Фарадея

Согласно закону Фарадея, «скорость изменения магнитной связи во времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушке».

Основная теория трансформатора

Первичная обмотка питается от источника переменного тока.Переменный ток через первичную обмотку создает переменный поток, окружающий обмотку. Другая обмотка, также известная как вторичная обмотка, приближается к первичной обмотке. В конце концов, некоторая часть потока в первичной обмотке будет связана с вторичной. Поскольку этот поток непрерывно изменяется по амплитуде и направлению, происходит изменение магнитной связи и во второй обмотке. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, во вторичной обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), которая называется наведенной ЭДС.Если цепь вторичной обмотки замкнута, через нее будет протекать индуцированный ток. Это простейшая форма преобразования электроэнергии; это самый основной принцип работы трансформатора.

Принцип работы трансформатора был объяснен в следующих простых шагах:

• Как только первичная обмотка подключается к однофазному источнику питания, через нее начинает течь переменный ток.
• Переменный поток создается в сердечнике первичным переменным током.
• Переменный поток через сердечник связывается со вторичной обмоткой.
• Теперь, согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, этот изменяющийся поток будет индуцировать напряжение во вторичной обмотке.

Сопутствующие товары

Вышеупомянутый тип трансформатора теоретически возможен, но не практически, потому что есть потери, связанные с работой трансформаторов.

Принцип работы — 德昌 电机

Универсальные моторы

Универсальный двигатель — это однофазный последовательный двигатель, который может работать как от переменного (ac), так и от постоянного (dc) тока, а характеристики одинаковы для переменного и постоянного тока. Обмотки возбуждения последовательных двигателей соединены последовательно с обмотками якоря

.

Основные принципы Universal Motors

Области электрического проектирования универсального двигателя: магнитная цепь, обмотки возбуждения и якоря, коммутатор и щетки, изоляция и система охлаждения.

Процесс коммутации универсальных двигателей

Тактико-технические характеристики универсальных двигателей

Двигатели с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами — это однофазный асинхронный двигатель переменного тока. Вспомогательная обмотка, состоящая из медного кольца, называется затеняющей катушкой. Ток в этой катушке задерживает фазу магнитного потока в этой части полюса, чтобы обеспечить вращающееся магнитное поле. Направление вращения — от незатененной стороны к закрашенному кольцу.

Основные принципы двигателя с экранированными полюсами

• Эта система затеняющих катушек (кольцо) смещает ось затененных полюсов от оси основных полюсов
• Когда питание подается на статор, магнитный поток в основной части полюса индуцирует напряжение в затеняющей катушке, которая действует как вторичная обмотка трансформатора.
• Так как ток во вторичной обмотке трансформатора не совпадает по фазе с током в первичной обмотке.
• Ток в экранирующей катушке не в фазе с током в основной обмотке возбуждения.
• Таким образом, поток затеняющего полюса не в фазе с потоком основного полюса.

Вращающееся поле двигателя с экранированными полюсами

Двигатели синхронные

Синхронные двигатели переменного тока — это электродвигатели с постоянной скоростью, которые работают синхронно с частотой сети. Скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и всегда является соотношением частоты сети.

• Статор снабжен двумя простыми катушками, которые можно напрямую подключать к сети.
• Ротор состоит из цилиндрического постоянного двухполюсного магнита, диаметрально намагниченного.

Основные принципы синхронных двигателей

.