Расчет коэффициентов трансформации трансформаторов тока (ТТ) в схеме дифференциальной защиты трансформатора.

Схемы соединения обмоток трансформатора. Если обмотки высшего и низшего напряжения трансформатора соединены не по схеме Y/Y -12, а по какой-то другой схеме, то между токами фаз трансформатора на сторонах высшего и низшего напряжения существует фазовый сдвиг. Так, при широко распространенной схеме соединения обмоток трансформатораY/D-11 фазовый сдвиг составляет ÐI1пI11п = 30 эл. град. Поэтому при один. схемах соед. вторичных обмоток групп 1ТТ и 2ТТ трансф. тока в дифференциальной цепи защиты при внешнем к. з, проходит значительный ток, равный примерно половине вторичного тока ТТ при внешнем к. з. •

Поэтому схемы соединения групп 1ТТ и 2ТТ должны быть такими, чтобы указанный сдвиг по фазе отеутствовал. При этом возможны два варианта: вторичные обмотки группы 1ТТ соед. в треугольник, а группы 2ТТ — в звезду или вторичные обмотки группы 2ТТ — в треугольник, а 1ТТ — в звезду. Предпочтение всегда отдается первому варианту, так как соединение в треугольник вторичных обмоток ТТ, установленных со стороны звезды силового трансформатора, предотвращает возможное неправильное срабатывание дифференциальной защиты при внешних однофазных к. з. (когда нейтраль трансформатора заземлена), поскольку соединение в треугольник предотвращает попадание токов нулевой последовательности в реле защиты. При соединении вторичных обмоток 1ТТ в треугольник токи в цепи циркуляции от 1ТТ (I’1в) в ÖЗ раз больше вторичных токов 1ТТ (I1в). Поэтому коэффициент трансформации 1ТТ выбирается равным IтYном ÖЗ/5, где IтYном — номинальный ток трансформатора со стороны обмотки силового трансформатора, соединенной в звезду.

Рис. 5. Схема соединения ТТ дифференциальной токовой защиты трансформатора Y/D-11 и векторные диаграммы.

Несоответствие коэффициентов трансформации ТТ расчетным значениям. Для обеспечения равенства токов в цепи циркуляции должно соблюдаться соотношение

соответственно для трансформаторов с соединением обмоток по схеме Y/Y и Y/D.

Регулирование коэффициента трансформации тр. При регулировании коэффициента трансформации трансформатора соотношение между первичными, а следовательно, и между вторичными токами 1ТТ и 2ТТ изменяется, что также приводит к появлению тока небаланса в дифференциальной цепи защиты. Различия типов ТТ, их нагрузок и кратностей токов внешнего к. з. Трансформаторы тока ТТ дифференциальной защиты трансформатора устанавливаются на сторонах трансформатора, имеющих различное напряжение, поэтому они не могут быть одинаковыми. Кроме того, схемы соединения вторичных обмоток ТТ также различны, а следовательно, трансформаторы тока имеют разную нагрузку. Различны у разных групп ТТ (особенно в случае трехобмоточного трансформатора) и кратности тока внешнего к.з. по отношению к их номинальным токам. Все это обусловливает разные погрешности' у разных групп ТТ, что приводит к появлению повышенных токов небаланса в дифференциальной цепи защиты при внешних к. з.

При внешнем к. з., сопровождающемся прохождением через ТТ защиты наибольших токов к. з., ток небаланса

Iнб = I'нб + I"нб + I"’нб, (1)

где I'нб I"нб I"’нб — токи небаланса, обусловленные соответственно погрешностями ТТ, регулированием коэффициента трансформации трансформатора и неравенством токов в цепи циркуляции от различных групп ТТ.

Раскрывая выражения для отдельных составляющих тока небаланса (1), можно записать:

Iнб,расч = (kоднkаперe + DU*рег + Dfвыр)Iк,ве,max (2)

где kодн = 1—коэффициент однотипности; kапер — коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в первичном токе ТТ при внешнем к. з.; e = 0,1 —допустимая относительная погрешность ТТ; DU*рег = DUрег /Uном — относительный диапазон изменения напряжения на вторичной стороне трансформатора при регулировании коэффициента трансформации под нагрузкой устройством РПН; Dfвыр = (I’1в - I’11в )/ I’1в — относительное значение тока небаланса в дифференциальной цепи защиты, обусловленное несоответствием расчетных и фактических коэффициентов трансформации ТТ.

Значения коэффициента kапер в (2) и коэффициента, учитывающего отстройку от броска тока намагничивания,, выбираются разными в зависимости от типа применяемого РТД. Так, для дифференциальной отсечки ток срабатывания определяется как

Iс,з = kотсIбр,нам;(3)

Iс,з = kотсIнб,расч.(4)

При этом в (4) kотс » 2, а выражение (3) с учетом некоторого затухания переходного значения Iбр,нам в течение собственного времени срабатывания электромеханического реле принимает вид:

Iс,з = (3.5¸4.5) Iт,ном (5)

и, как правило, является определяющим. Ток срабатывания реле дифференциальной токовой отсечки

Ic,p = Iс,зÖ3/K1TT, (6)

если Iс,з отнесен к стороне Y трансформатора, где вторичные обмотки 1ТТ соединены в треугольник. Дифференциальная отсечка считается приемлемой, если при двухфазном к. з. на выводах низшего напряжения трансформатора kч >= 2. Несмотря на низкую чувствительность дифференциальной отсечки ее достоинство заключается в обеспечении быстроты срабатывания при наибольших кратностях тока к. з.

При использовании реле с насыщающимися промежуточными трансформаторами РНТ выбор тока срабатывания защиты Iс,з производится по выражениям;

Iс,з = (1 ¸ 1,3I)т,ном (7)

Iс,з = kотс(I’нб + I”нб) (8)

В (8) неучет I”нб объясняется возможностью скомпенсировать эту составляющую (в первом приближении) с помощью промежуточного насыщающегося трансформатора тока ПНТТ с несколькими первичными обмотками (рис. 5,5), когда для предотвращения попадания в реле защиты тока небаланса, обусловленного неравенством токов I’11в и I’1в в цепи циркуляции, производится выравнивание м. д. с. первичных обмоток w1, w2 промежуточных трансформаторов тока так, что I’1в w1 » I’11в w2, т. е. Eв,т » 0 и Iр » 0.

Кроме того, в (8) при расчете I’нб значение коэффициента kапер принимается равным единице.