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 глухо- заземленными 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 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. 20.10. Принципиальная схема защиты линии от междуфазных КЗ с пуском от реле минимального на­пряжения (максимальная токовая защита): КУ1, КУ2, КУЗ - реле минимального напряжения, питающиеся от изме­рительного трансформатора ТН (на рисунке показана его первичная обмотка а, b, с)

перегрузка трансформаторов, допустимая в течение некоторого времени (см. разд. 17.2);

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 кВА 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 однорелейная 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, КА6- 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 КА 7- 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. 20.13). 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 ним колбочки 3 с ртутными контактами поворачиваются. При этом действует предупреждающий сигнал.

При бурном газообразовании, сопровождающемся течением струи масла под давлением, поворачиваются

Рис. 20.13. Устройство газового реле поплавкового типа

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 !_номтДД . При этом на одной из фаз ток не должен превышать номи­нальное значение более чем на 5%. Поэтому ток срабатывания реле выбирают по условию

Iс.р = (0,25к_отскпер 1ном.т НН )/(квК,)                                       (20.8)

где к_пер - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора; К]-коэффициент транс­формации трансформатора тока; к_отс = 1,1... 1,2; к_в - коэффициент возврата.

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

I к min = IK^]* 3Uф /( Z п + Z_T|)                                             (20.9)

где Uф - фазное напряжение сети; Z_т - полное сопротивление трансформатора; Z_п - пол­ное сопротивление петли фаза-нуль (см. гл. 10).

Чувствительность считается достаточной, если к_ч > 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

С = к_т I„0                                                                           (20.10)

где I_n0 - максимальный ток внешнего трехфазного КЗ, определяемый при повреждениях на шинах НН за трансформатором; к_отс = 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

¹ с. р = (^котс¹ ном.т ВН )/(кв Ki )                                                       (20.11)

где 1_номтВИ - номинальный ток обмотки ВН; к_отс = 1,05; К₁ - коэффициент трансформа­ции трансформатора тока; к_в - коэффициент возврата.

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.