Типы реле, применяемых для дифференциальной защиты трансформатора

Получили распространение два типа реле РНТ и ДЗТ. Первый тип имеет лучшую отстройку от бросков тока намагничивания, а второй от токов внешнего короткого замыкания. В настоящее время предпочтение отдается реле типа ДЗТ. Ниже кратко рассмотрены особенности реле РНТ, более подробно расчет защиты при использовании ДЗТ дан в [7].

Реле дифференциальной защиты типа РНТ

На рисунке 12.4 пояснен принцип, используемый для отличия тока броска намагничивания от тока короткого замыкания для реле РНТ. Как следует из рисунка бросок тока намагничивания, имеет апериодическую составляющую с большой постоянной времени, а магнитная цепь промежуточного трансформатора реле дифференциальной защиты имеет быстронасыщающуюся характеристику. В результате, ток броска намагничивания не производит существенного изменения магнитной индукции в сердечнике, а, следовательно, во вторичных обмотках этого трансформатора, к которым подключено измерительное реле, не наводится электродвижущая сила источника и реле не реагирует на этот ток.

За счет возможности подключения к плечам защиты различного числа витков, реле также позволяет выровнять неравенство воздействия токов от плеч защиты высокой и низкой стороны. Намагничивающая сила каждого из плеч будет зависеть от произведения тока плеча на число витков обмотки реле, включенной в плечо. Подбором различного числа витков добиваются выравнивания намагничивающих сил. Кроме того, в реле включена короткозамкнутая обмотка, вызывающая торможение (заглубление) защиты при внешних коротких замыканиях. Благодаря принятым мерам обеспечивается: .

Схемы реле РНТ 566 и РНТ 562 приведены на рис. 12.5-12.6.

Дифференциальная защита с торможением

В тех случаях, когда большие токи внешнего КЗ (токи небаланса и срабатывания защиты возрастают), требуемую чувствительность рассмотренная дифференциальная защита может не обеспечить. Поэтому используют реле с тормозным действием типа ДЗТ (серия ДЗТ-10, ДЗТ-11, ДЗТ-11/2, ДЗТ-11/5, ДЗТ-21), содержащее специальную тормозную обмотку, включение которой позволяет осуществить торможение реле при внешних КЗ и не снижать чувствительность защиты при внутренних КЗ.

При внешнем коротком замыкании тормозная обмотка реле обтекается током плеча защиты низкой стороны. Характеристика срабатывания защиты (кривая А, на рис.12.7) становится более грубой (менее чувствительной) и реле не срабатывает на внешнее КЗ. При коротком замыкании в зоне действия защиты (между трансформаторами тока низкой и высокой сторон) тормозная обмотка током не обтекается, и реле имеет параметр срабатывания (намагничивающую силу срабатывания 100 А), что при правильном расчете числа витков обеспечивает требуемую чувствительность защиты. Следует заметить, что отстройка от бросков намагничивания в этом реле осуществляется несколько хуже, чем в реле типа РНТ.

Схема включения в фазы ДЗТ-10 представлена на рис. 12.8.

7.8. Защита трансформаторов 10 кВ

Виды защит трансформаторов 10 кВ приведены на рис. 12.9-12.16.

Особенности защиты трансформаторов 10 кВ/0,4.

Ряд мощности: S=25, 40, 63,100, 160, 250, 400, 630 кВА.

S =1, 1,6; 2,5 МВА.

Uк%: 4,5% до 400 кВА; 5,5% для 0,63-1 МВА.

DU: ПБВ ±2х2,5%.

Схемы соединений: Y/Yo применяется до (но очень редко и S<0,4 МВА); D/Yo, Y/D - часто, .

Выводы по схеме Y/Yo:

1). как правило, все повреждения начинаются с однофазного, а затем переходят к многофазным;

2). защиты от однофазных КЗ нужны более чувствительные, быстродействующие, так как I⁽¹⁾_K = I⁽³⁾_K /(3…3,5), т.е. ток однофазного КЗ составляет 1/3 тока трехфазного КЗ;

3). защите от многофазных КЗ на ВН трудно реагировать на однофазное КЗ;

4). поэтому защиту выгодно строить 2-х фазной, так как все равно от однофазных КЗ потребуется специальная защита.

Расчет токов КЗ:

Имеются сопротивления трансформатора для трехфазного КЗ (R,X,Z);

Сопротивления приводятся к стороне 10 или 0,4 кВ, R₁₀(R_вн) и R₀₄(R_нн);

Имеются сопротивления трансформатора со схемой Y/Yo для 1-ф. КЗ, задается Z⁽¹⁾/3, т.к. ;, при этом сопротивления Z⁽¹⁾/3 в 3…3,5 раза выше, чем сопротивление фазы трансформатора при 3-х фазном КЗ Z⁽³⁾;

В трансформаторах D/Yo, сопротивление для однофазного и трехфазного КЗ практически одно и то же Z⁽¹⁾/3=Z⁽³⁾;

В место КЗ имеется R_пер = 15 мОм, которым нельзя пренебрегать на 0,4 кВ (даже если оставить закоротку, то все равно дуга будет) и при учете R_пер ток КЗ снижается в 1,5…2,5 раза для трансформатора Y/D, D/Yo.

Таблица

Значения токов короткого замыкания на стороне НН, кА, для трансформатора

1,0 МВА, 10/0,4 кВ, (u_к = 5,5%, I^HH_N = 1,5 кА, I^В^H_N,=58 А) при различных допущениях

Схема соединения	НН
I⁽¹⁾_K.0_,₄ =3U_Ф /Z⁽¹⁾
Х_с=0, R_п=0	Х_с=0,1×Zт R_п=15 мОм	I⁽³⁾_K, Х_с=0, R_п=0
Y/Yo	8,5	6,6	26,1
D/ Yo	26,1	11,9