Защита трансформаторов кабельных линий



Какие защиты силовых трансформаторов используют, виды защит?

Трансформаторы – специальные устройства, которые используются для преобразования и передачи электрической энергии. Электроустановки характеризуются надежной и бесперебойной работой в течение длительного срока, но стоят они очень дорого. Чтобы предотвратить различные нарушения в их работе, используется защита трансформаторов, при срабатывании которой агрегаты отключаются. Нужно знать, какой тип использовать лучше.

Наиболее частые причины повреждений

Аварийные факторы бывают следующими:

  • возникновение различных замыканий
  • выход из строя встроенных устройств;
  • перегрев контактов, мест подключения;
  • нарушение целостности обмоток, мест подключения, сети.

Перечисленные повреждения несут большую опасность для трансформаторов, могут привести к выходу их из строя.

Какие бывают защиты трансформатора?

Предназначение защитных элементов заключается в том, чтобы оборудование и вся энергетическая система работали бесперебойно. Защита бывает основной и резервной. Основная автоматика контролирует обмотки, железо трансформатора, а также шины, провода. Резервная защита должна срабатывать на повреждения за трансформатором, из-за которых могут выйти из строя внутренние детали и проводники. Сегодня применяются различные виды защит трансформаторов.

Продольная дифференциальная

Этот вид обеспечивает эффективную защиту самого силового оборудования и присоединенных к нему элементов. Защита сравнивает нагрузку токов во всех фазах. Если учесть, что величина тока приблизительно одинаковая, в сумме должен выйти 0. Дифференциальная защита сработает, если показатель будет другим, причина чего заключается в возникновении замыкания фазы или между несколькими фазами.

Газовая

Газовое реле устанавливается между расширителем и баком трансформатора в соединительной трубке. Когда поплавок погружается в масло, положение будет незамкнутым. При поднятии газов, которые выделились по трубе, поплавок упадет, произойдет замыкание контактов, вследствие чего электросиловой трансформатор будет отключен.

Тепловая

Термопара является основой для теплозащиты. Место, где будет устанавливаться элемент, зависит от типа устройства, мощности и габаритов. Обеспечивает две ступени защиты.При аварийной ситуации включает резервные вентиляторы или другие средства охлаждения. Вторая ступень отключает трансформатор, если первой не удалось снизить перегрев до требуемых значений.

Релейная

Один из часто применяемых сегодня видов релейных защит – установка реле, контролирующего уровень трансформаторного масла. Если произойдет авария и при пробое начнется утечка масла, защита отключит трансформатор.

Отсечка тока

Отключение трансформатора, если повреждение произошло внутри оборудования. Устанавливается со стороны вводов трансформатора, но защита распространяется на все обмотки, на которые подается напряжение. Самый простой способ отключения при возникновении аварийной ситуации, но срабатывает только на высокие токи.

Струйная

Используется в оборудовании, в котором имеются первичные и вторичные обмотки, напряжение под нагрузками может переключаться. При возникновении аварийной ситуации отключается выключатель, вследствие чего обмотки трансформатора будут обесточены.

Зная, защиты какого типа используют для силовых трансформаторов, можно обезопасить работу оборудования и всей системы при возникновении аварийных ситуаций, продлить срок эксплуатации дорогостоящих устройств и всей системы.

Источник

11. Защита трансформаторов напряжением 6. 10/0,4 кВ

Основными видами повреждений трансформаторов напряжени­ем 6. 10/0,4 кВ и мощностью 100. 2500 кВ • А являются следующие:

междуфазные КЗ в обмотках и на их выводах;

однофазные замыкания: на землю и между витками одной фазы;

внутренние повреждения, называемые «пожар стали» магнитопровода, который возникает при нарушении изоляции между лис­тами магнитопровода, что ведет к увеличению потерь на перемагничивание и вихревые токи. Потери вызывают нагрев стали, ведущий к разрушению изоляции.

Замыкание одной фазы на землю опасно для обмоток, присое­диненных к сетям с глухозаземленными нейтралями. В этом случае защита должна отключить трансформатор. В сетях с нейтралями, изолированными или заземленными через дугогасящие катушки, защита от однофазных замыканий на землю с действием на отключение устанавливается на трансформаторе в том случае, если такая

Читайте также:  Дрель ручная электрическая безударная

защита имеется в сети.

При витковых замыканиях в замкнувшихся витках возникает ток, разрушающий изоляцию и магнитопровод трансформатора. Поэто­му такие повреждения должны отключаться быстродействующей защитой. Но, поскольку значения этих токов относительно неболь­шие при малом числе замкнувшихся витков, в настоящее время нельзя использовать для этой цели имеющиеся защиты.

Для масляных трансформаторов защитой от внутренних повреж­дений является газовая защита, дополненная токовой отсечкой.

Ненормальными режимами являются следующие:

внешние КЗ, при которых через обмотки трансформатора могут проходить токи, превышающие номинальные, что приводит к на­греву изоляции обмоток и ее старению и повреждению.

Рис. 12. Схема защиты трансформатора напряжением 6. 10/0,4 кВ:

КА1 КТ1 — МТЗ от перегрузки; КА2, КАЗ — то же от междуфазных КЗ; КА4, КА5, КА6, КТ2 — МТЗ от внешних КЗ; КА 7, КТЗ — МТЗ нулевой последовательности от однофаз­ных КЗ; 1 — на сигнал; 2 — к приборам

недопустимое понижение уровня масла в трансформаторе, ко­торое может произойти при повреждении бака трансформатора.

На подстанциях с трансформаторами напряжением 6. 10 / 0,4 кВ обычно устанавливают максимальную токовую защиту, защиту от однофазных замыканий на землю, газовую защиту для трансфор­маторов мощностью от 400 кВ • А и выше.

На рис. 20.12 приведена полная схема защиты цехового транс­форматора, питающегося от радиальной кабельной линии с глухим присоединением трансформатора на стороне первичного напряже­ния. На головном участке кабельной линии имеется выкатной вы­ключатель Q, на стороне вторичного напряжения 0,4 кВ имеется автоматический выключатель QF.

Реле КА1, КТ2 — однофазная одно-релейная МТЗ трансформато­ра от перегрузки, действующая на сигнал;

реле КА2, КАЗ- двухфазная двухрелейная защита ТО без выдер­жки времени, установленная со стороны питания, от междуфазных КЗ в трансформаторе, действующая на его отключение;

реле КА4, КА5, КА б — двухфазная трехрелейная МТЗ трансфор­матора от внешних КЗ, установленная со стороны питания (реле КА4, КА5 включены на фазные токи, реле КА6 — на сумму фазных токов для повышения надежности срабатывания защиты);

реле КА7- МТЗ нулевой последовательности, установленная в ней­трали трансформатора, от однофазных КЗ в цепи напряжением 0,4 кВ;

реле KSG газовая защита масляного трансформатора, реагиру­ющая на витковые замыкания, пробои изоляции на корпус и на по­нижение уровня масла, но не реагирующая на КЗ на выводах транс­форматора.

Газовая защита осуществляется газовым реле типа ПГЗ-22 (рис.13). Повреждения внутри трансформатора, вызванные витковыми и междуфазными замыканиями, сопровождаются выделением газа и понижением уровня масла в трансформаторе. При всех видах повреждений газы, образовавшиеся в результате разложения масла и изоля­ции проводов, направляются через га­зовое реле, установленное на трубопро­воде, соединяющем бак трансформато­ра с расширителем, и вытесняют масло из камеры реле в расширитель. В ре­зультате этого уровень масла в газовом реле понижается, установленные по­плавки 1 опускаются, а прикрепленные к ней колбочки 3 с ртутными контактами поворачиваются. При этом действует предупреждающий сигнал.

Рис. 13. Устройство газово­го реле поплавкового типа

При бурном газообразовании сопровождающемся течением струи масла под давлением поворачивается, поплавок и колбочка с контактами 2. Последние, замыкаясь, действуют через промежуточные и указательные реле на отключение.

В четырехпроводной системе со стороны 0,4 кВ однофазные КЗ на землю и замыкание фазы на нулевой провод сопровожда­ются значительными токами повреждения и представляют опас­ность для трансформатора. Поэтому защита при указанных по­вреждениях на стороне низкого напряжения трансформатора должна действовать на отключение. Цеховой трансформатор со схемой соединения обмоток звезда — звезда с заземленной нейт­ралью рассчитан на продолжительный ток загрузки нейтрали не более 25% номинального тока обмотки НН IHOM.T HH. При этом на одной из фаз ток не должен превышать номинальное значе­ние более чем на 5%. Поэтому ток срабатывания реле выбирают по условию

Читайте также:  Крепеж птф форд фокус

, (10)

где kПЕР — коэффициент допустимой перегрузки трансформатора; kI -коэффициент трансформации трансформатора тока; kOTC = 1,1. 1,2;

Выдержка времени защиты согласуется с временем действия за­щит отходящих линий. Чувствительность защиты проверяется по минимальному току однофазного КЗ в сети напряжением 0,4 кВ:

(11)

где UФ — фазное напряжение сети; ZТ — полное сопротивление транс­форматора; ZП — полное сопротивление петли фаза-нуль (см. гл. 10). Чувствительность считается достаточной, если kЧ> 1,5.

При повреждении в сети напряжением до 1 кВ трансформатора со схемой соединения треугольник — звезда с заземленной нейтра­лью токи однофазного и трехфазного КЗ имеют значения одного порядка и повреждения должны отключаться защитой от внешних КЗ трансформатора.

Ток срабатывания ТО от междуфазных КЗ выбирается по условию

(12)

где Iпо — максимальный ток внешнего трехфазного КЗ, определяемый при повреждениях на шинах НН за трансформатором; kOTC= 1,2. 2,0.

Токовая отсечка без выдержки времени обычно оказывается от­строенной от бросков тока намагничивания трансформатора.

Ток срабатывания МТЗ от перегрузки выбирается по условию

(13)

Выдержка времени принимается на ступень избирательности больше, чем время срабатывания защиты от внешних КЗ. Вместо выбора каждого типа защиты в отдельности часто выбирают ком­плектные устройства защиты трансформатора, в том числе микро­процессорные.

Источник

10. Защита кабельных линий

Основными видами повреждений кабельных линий, требующих отключения, являются однофазные на землю или междуфазные КЗ.

Большое влияние на характер протекания процесса при поврежде­нии оказывает режим работы нейтрали (см. гл. 2). Так как кабельные сети напряжением б. 10 кВ работают с изолированной или зазем­ленной через реактор нейтралью, замыкание одной фазы на землю не является аварийным режимом, требующим немедленного отклю­чения. Поэтому защиту от замыканий одной фазы на землю в сетях напряжением б. 10 кВ делают в большинстве случаев на сигнал.

В сетях напряжением 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью за­мыкание на землю одной фазы является однофазным КЗ и должно отключаться защитой, причем токи однофазного КЗ имеют значе­ния, соизмеримые с токами рабочих режимов. Поэтому для выпол­нения защиты от однофазных КЗ часто используются составляю­щие нулевой последовательности, так как. при этом не надо отстра­ивать защиту от рабочих токов.

В соответствии с ПУЭ защита кабельных линий напряжением до 1 кВ в большинстве осуществляется плавкими предохранителя­ми, которые отключают поврежденную линию в течение первого полупериода прохождения трехфазного тока КЗ. Кроме того, ка­бельные линии напряжением до 1 кВ защищают с помощью авто­матических выключателей. На кабельных линиях напряжением б. 10 кВ должна быть пре­дусмотрена защита от однофазных замыканий на землю, в качестве которой применяется максимальная токовая защита (МТЗ) нуле­вой последовательности; фильтром тока нулевой последовательно­сти служит трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП). Появление токов нулевой последовательности объясняется нарушением симметрии емкостных токов и фазных напряжений. Ток срабатывания защиты

(4)

Читайте также:  Домашняя обработка фрез для маникюра

где Iол — ток нулевой последовательности, обусловленной емкостью линии; kOTC — коэффициент отстройки, зависящий от типа реле, kOTC= 4. 5 (для защит без выдержки времени), kOTC = 2. 2,5 (для защит с выдержкой времени с учетом перемежающего характера замыкания).

Для того чтобы МТЗ нулевой последовательности не сработала ложно, принимают специальные меры, а именно: воронку, броню и оболочку кабеля на участке от воронки до ТНП изолируют от зем­ли, а заземленный провод присоединяют к воронке кабеля и про­пускают через отверстие магнитопровода ТНП в направлении ка­беля. При таком исполнении цепей защиты токи, проходящие по броне и проводящей оболочке кабеля, компенсируются токами, возвращающимися по заземляющему проводу. Если этого не пре­дусмотреть, то при однофазном замыкании на землю токи повреж­дения могут замыкаться как через землю, так и по проводящей обо­лочке кабеля, в том числе и неповрежденного, расположенного вблизи поврежденного. Это может вызвать срабатывание защиты неповрежденного кабеля.

Рассмотренная выше защита от замыкания на землю реагирует на токи замыкания прямой последовательности установившегося режима. Для избирательной сигнализации замыканий на землю в кабельных сетях напряжением б. 10 кВ с нейтралью, заземленной через реактор, применяются устройства сигнализации замыканий на землю (УСЗ): УСЗ 2/2, УСЗ-ЗМ, УСЗ-3, которые реагируют на содержание высших гармоник в установившемся токе нулевой пос­ледовательности при однофазных замыканиях на землю. Устрой­ство устанавливается на каждой линии и срабатывает на сигнал на поврежденной линии, так как именно на поврежденной фазе линии уровень высших гармоник максимален. Для сетей с изолированной нейтралью при малых токах замыкания на землю УСЗ может не сра­ботать. Поэтому для таких сетей применяют более простую защиту с использованием чувствительного полупроводникового реле типа РТЗ-50.

Для защиты от междуфазных КЗ кабельных линий напряжением выше 11 кВ в сетях с односторонним питанием применяют МТЗ и токовую отсечку (ТО).

Для защиты от токов КЗ, которая всегда действует на отключе­ние защищаемой цепи, ток срабатывания, т.е. минимальный ток, при котором защита срабатывает,

(5)

где Imax -максимальный рабочий ток защищаемой сети; kСЗ — коэф­фициент, учитывающий толчки тока от самозапуска электродвига­телей, kСЗ .3 = 1,2. 2,4;

kOTC= 1,05. 1,4 (меньшие значения относятся к электронным реле).

Выбранный ток срабатывания проверяют на требуемую чувстви­тельность защиты:

(6)

где kЧ коэффициент чувствительности, kЧ> 1,5 для основной защиты и kЧ >. 1,2 для резервной защиты; Iк min — минимальный ток КЗ, т. е. ток двухфазного КЗ IK определяемый по трехфазному току КЗ IK

(7)

Если выдержка времени МТЗ при КЗ в основной зоне защиты слишком велика, то дополнительно к МТЗ применяют токовую от­сечку. Ток срабатывания ТО выбирают по следующему выражению:

(8)

где Iпо — действующее значение периодической слагаемой тока КЗ в первый период в конце основной зоны защиты; kOTC = 1>05. 1,6.

Токовая отсечка является быстродействующей защитой и может срабатывать от толчков тока намагничивания, возникающих при включении силовых трансформаторов защищаемой цепи. Поэтому должен удовлетворять условию:

(9)

где — сумма номинальных токов силовых трансформаторов, питаемых по защищаемой цепи; kHAM — коэффициент, учитывающий бросок тока намагничивания силовых трансформаторов, kHAM = 3. 5;

если ТО имеет выдержку времени (обычно tС.З = 0,5. 1 с), то kHAM = 1.

После выбора и схемы включения трансформаторов тока определяют зону действия отсечки, которая для линий должна быть не менее 15 . 20% их длины.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector