Испытание дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ-11 (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИСПЫТАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

С РЕЛЕ ТИПА ДЗТ-11

Методические указания

к лабораторной работе для студентов 4, 5 курсов ФЭН всех специальностей и всех форм обучения

НОВОСИБИРСК

2001

Составили: к. т.н., доцент , д. т.н., профессор Л. В. Багинский, ст. преподаватель .

Рецензент: к. т.н., доцент

Работа подготовлена на кафедре Электрических станций

Новосибирский государственный

технический университет, 2001 г.

ИСПЫТАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

ТРАНСФОРМАТОРА С РЕЛЕ ТИПА ДЗТ - 11

1. Краткая характеристика испытываемой защиты

1.1 Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты

Принцип действия дифференциальной защиты основан на непосредственном сравнении токов в каждой фазе в начале и в конце защищаемого элемента (ЗЭ). Для этого по концам ЗЭ устанавливаются трансформаторы тока ТА1 и ТА2 (рис.1.1).

Полярность включения вторичных обмоток ТА выбирается такой, чтобы при коротких замыканиях внутри зоны, ограниченной ТА1 и ТА2, по реле КА протекал ток, равный геометрической сумме вторичных токов.

(1.1)

Если ток реле больше или равен току срабатывания , реле срабатывает и происходит отключение выключателей в цепи ЗЭ.

При нормальной работе, качаниях и внешних КЗ (на рис. 1.1а - точка К2) первичные токи и сдвинуты на ( протекает внутрь защищаемой зоны, - вытекает из защищаемой зоны). При равенстве первичных токов, одинаковых коэффициентах трансформации и отсутствии погрешностей у ТА1 и ТА2 , и реле не срабатывает.

Однако практически всегда в реле существует некоторый ток небаланса , достигающий значительных величин при переходных режимах внешних КЗ. Для исключения излишнего срабатывания защиты ток срабатывания реле выбирается больше тока небаланса

> (1.2)

1.2. Особенности дифференциальной защиты трансформаторов

Дифференциальная защита трансформаторов имеет ряд особенностей по сравнению с аналогичными защитами других элементов электрической системы, требующих учета при ее выполнении и настройки.

1.2.1. Бросок намагничивающего тока трансформатора

Бросок намагничивающего тока (БТН) может возникнуть при подаче напряжения на защищаемый трансформатор с одной из сторон или при восстановлении напряжения после отключения внешнего КЗ. Величина БТН может достигнуть десятикратного значения номинального тока и характеризуется, как правило, медленным затуханием апериодической слагающей, обуславливающей однополярность тока (рис. 1.2а). При нормальной работе значения намагничивающих токов при современных марках трансформаторной стали обычно не превосходят 0,02, т. е. БТН возрастает на два порядка /1/. БТН воспринимается защитой как КЗ в зоне ее действия при одностороннем питании (рис. 1.3). Поэтому дифференциальная защита должна быть отстроена от БТН. Однако отстройка от них путем увеличения тока срабатывания защиты () делает защиту малочувствительной.

Одним из способов отстройки от однополярных БТН является применение промежуточных насыщающихся трансформаторов тока (НТТ).

Принципиальная схема простейшего НТТ приведена на рис. 1.4. Первичная обмотка () включается в дифференциальную цепь, вторичная () питает электромагнитное или другое реле. Ток в реле зависит однозначно от величины ЭДС на зажимах вторичной обмотки НТТ. Среднее значение ЭДС определяется по выражению

, (1.3)

где - число витков вторичной обмотки НТТ; - сечение магнитопровода НТТ, м2; - период промышленной частоты, с; - абсолютное приращение индукции за период, Тл.

Определим при разных по величине и форме токах в первичной обмотке НТТ, учитывая, что НТТ могут иметь значительную остаточную индукцию ( ) любого знака ( рис. 1.5).

При однополярных токах максимально возможной величины и остаточной индукции неблагоприятного знака абсолютное приращение индукции за период

, (1.4)

где - индукция насыщения.

При благоприятной остаточной индукции, а также в каждый последующий период, величина будет меньше

(1.5)

При протекании в первичной обмотке НТТ синусоидального тока, равного току срабатывания ( на рис. 1.5б - ), приращение индукции за период равно

, (1.6)

где - индукция срабатывания.

Таким образом, отстройка от однополярного БТН обеспечивается, если

> , (1.7)

При этом обеспечивается отстройка и от тока небаланса в переходных режимах внешних КЗ, т. к. он несмотря на значительную величину, соизмеримую с однополярным БТН, полностью смещен относительно оси времени.

Максимально возможное приращение индукции при синусоидальном токе внутреннего КЗ составляет (рис. 1.5б)

(1.8)

Поэтому вторичный коэффициент чувствительности всегда меньше 2, что является серьезным недостатком всех реле с НТТ.

Кроме того, наличие апериодической составляющей в токе внутреннего КЗ может вызвать задержку в срабатывании защиты. Величина задержки может достигать 150 мс.

Однако НТТ не способен полностью отстроить защиту от БТН по следующим причинам.

·  В одной из фаз трансформатора возможно появление периодического ( разнополярного ) БТН. Амплитуда этого броска достигает двух кратного значения по отношению к номинальному току.

·  Даже при наличии однополярного БТН во всех фазах при насыщении трансформаторов тока условия трансформации апериодической составляющей тока существенно ухудшаются. Во вторичном токе трансформаторов тока появляются отрицательные полуволны (рис. 1.2). Поэтому дифференциальная защита трансформатора с реле типа ДЗТ имеет достаточную отстройку от БТН только при условии, если

> .

1.2.2. Сдвиг по фазе сравниваемых токов фаз при отсутствии повреждения в защищаемой зоне

Он обусловлен различием в схемах соединения обмоток защищаемого трансформатора. В отечественной практике обычно применяется одиннадцатая группа соединения обмоток, при которой сдвиг по фазе равен (рис. 1.6). Для компенсации фазового сдвига ТА со стороны звезды силового трансформатора соединяются в треугольник, а со стороны треугольника - в звезду ( или в неполную звезду ).

1.2.3. Неравенство по модулю токов плеч защиты при отсутствии повреждения в защищаемой зоне.