Испытание дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ-11 (стр. 2 )

Токи сторон защищаемого трансформатора не равны из-за наличия коэффициента трансформации его. Поэтому трансформаторы тока ТА1 и ТА2 (рис. 1.6) выбирают с разными коэффициентами трансформации (соответственно и ). Равенство токов плеч по модулю будет обеспечено, если выполнить следующее условие

, (1.9)

где - коэффициент схемы соединения трансформаторов тока стороны 1 защищаемого трансформатора; - то же, но стороны 2.

Однако, как правило, номинальные токи силовых трансформаторов не соответствуют номинальным токам ТА, что и приводит к неравенству токов плеч, т. е. к появлению тока небаланса. Для компенсации этой составляющей тока небаланса в реле с НТТ применяют уравнительные обмотки. Так как рассматриваемая составляющая тока небаланса вызвана постоянно действующими конструктивными факторами, соотношение между токами плеч и ( при отсутствии КЗ в зоне защиты и постоянном ) сохраняется неизменным. Чтобы при этих условиях неодинаковые токи плеч оказывали одинаковое влияние на реле КА, необходимо выровнять МДС, пропорциональные этим токам, с помощью . Для этого больший из токов ( на рис. 1.7) пропускают по меньшему числу витков первичной обмотки НТТ , а меньший ток - по большему числу витков первичных обмоток НТТ .

( ) (1.10)

В неповрежденном трансформаторе эти МДС действуют в противоположных направлениях, поэтому результирующая МДС первичных обмоток равна нулю. Выражение (1.10) является расчетным для определения числа витков уравнительной обмотки (). Равенство МДС и, как следствие, отсутствие тока в реле КА будет обеспечено только в том случае, если число витков уравнительной обмотки, фактически выставленное ( ), будет точно соответствовать , найденное в соответствии с выражением (1.10). Если число витков по расчету получилось дробным, а может быть выставлено лишь целое число витков, в реле появится составляющая тока небаланса за счет округления числа витков уравнительной обмотки.

1.2.3. Наличие регулирования коэффициента трансформации трансформатора под нагрузкой (РПН)

Все трансформаторы за исключением блочных имеют РПН. Поэтому действительный коэффициент трансформации может меняться в пределах

,

где - номинальный коэффициент трансформации трансформатора (при среднем положении регулятора напряжения); - относительное изменение коэффициента трансформации.

Выбор числа витков обмоток НТТ для выравнивания МДС производится при . При автоматическом изменении в процессе эксплуатации изменяется соотношение токов плеч защиты, что приводит к появлению дополнительного тока небаланса, пропорционального величине .

2. Использование торможения для отстройки от периодических токов небаланса и расчет дифференциальной защиты

трансформатора с реле ДЗТ-11

2.1. Первичные токи небаланса установившегося режима

Изложенное выше показывает, что в дифференциальных защитах трансформаторов токи небаланса определяются большим числом факторов, чем в аналогичных защитах других ЗЭ (например, генераторов), и имеют соответственно повышенное значение. В общем случае расчетный ток небаланса ( ) состоит из трех слагаемых, которые для упрощения складываются арифметически.

, (2.1)

где - слагаемая расчетного тока небаланса, обусловленная погрешностью ТА; - слагаемая, обусловленная регулированием коэффициента трансформации; - слагаемая, обусловленная округлением числа витков уравнительной обмотки.

Ток определяется по выражению

, (2.2)

где - полная погрешность ТА, при выборе ТА по кривым предельных кратностей принимается равной 0,1; - коэффициент однотипности ТА, принимается равным 1; - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока КЗ (переходный режим), для реле с НТТ принимается равным 1; - действующее значение периодической составляющей тока, протекающего через трансформатор при максимальном внешнем трехфазном металлическом КЗ.

Ток можно определить по выражению

(2.3)

Расчетное выражение для определения тока получено на основании (1.10)

(2.4)

 

Ток небаланса является периодическим, поэтому с помощью НТТ от него отстроиться невозможно. Вместе с тем, ток небаланса может достигать значительной величины, превышающей . Если отстроить защиту от периодических токов небаланса путем увеличения тока срабатывания (>), это может привести к недопустимому снижению ее чувствительности. Чтобы обеспечить достаточную чувствительность в минимальных режимах и высокий уровень отстроенности от периодических токов небаланса при внешних КЗ в максимальных режимах, защиту выполняют с торможением.

Дифференциальной защитой с торможением называется защита, ток срабатывания которой автоматически возрастает с увеличением специально сформированного тормозного сигнала. Тормозной сигнал формируется из токов в плечах защиты, следовательно, является функцией тока КЗ.

Ток срабатывания защиты с торможением можно определить по выражению

(2.5)

где - начальный ток срабатывания защиты (при полном отсутствии торможения); - коэффициент торможения, который характеризует степень использования тормозного сигнала.

Необходимо так выбрать , чтобы > в возможном диапазоне токов при КЗ вне зоны защиты. Изложенное можно проиллюстрировать рис. 2.1.

При внутреннем КЗ определяется точкой пересечения кривых 2 и 3. При этом .

2.2 Принцип действия реле ДЗТ-11

В реле ДЗТ-11 удачно сочетаются свойства НТТ в переходных режимах и принцип торможения в установившемся режиме. НТТ выполнен трехстержневым. На среднем стержне b размещены рабочие обмотки ( и ). На крайних стержнях a и g размещены одинаковые части тормозной обмотки и и вторичной обмотки НТТ и ( рис.2.2). Реле КА присоединяется к и по схеме равновесия ЭДС. Обмотка подключается к дифференциальной цепи защиты, а обмотка - в одно из плеч защиты, где, как известно, при внешнем КЗ (точка К на рис. 2.2 ) протекает ток, пропорциональный току КЗ. Ток, протекающий по , создает магнитный поток , циркулирующий только по крайним a и g стержням. Поток наводит в частях вторичной обмотки и ЭДС, равные по величине и противоположные по направлению; результирующая ЭДС от действия тормозного тока равна нулю.