Принцип действия дифференциальной защиты: реле, принцип работы, применение, схемы

Содержание

применение и принцип действия, преимущества и недостатки

Для обеспечения долговременной эксплуатации электрооборудования применяются разнообразные виды защит. Дифференциальная защита получила широкое распространение благодаря высокому быстродействию. Применяется в сетях с глухозаземленной нейтралью для безопасного функционирования линий электропередач, электродвигателей, сборных машин, трансформаторов, автотрансформаторов и генераторов от коротких замыканий, а также для домашнего использования.

Виды и особенности работы

Дифференциальная защита является одним из видов релейной защиты, которая отличается абсолютной селективностью и очень высокой скоростью срабатывания. Существуют такие виды дифзащиты: поперечная и продольная. Выбор соответствующей дифзащиты зависит напрямую от ситуации, а для того чтобы уметь безошибочно ее применять, необходимо знать, в каких случаях она применяется, принцип действия, а также основные недостатки и ограничения.

Продольная защита

Продольную дифзащиту необходимо устанавливать в роли основной для защиты мощных трансформаторов и автотрансформаторов.

Основные требования:

  1. Одиночные трансформаторы и автотрансформаторы с мощностью от 6300 кВА.
  2. Параллельно работающие трансформаторы и автотрансформаторы с мощностью от 4000 кВа.
  3. Надежная и помехозащищенная линия связи между 2-мя трансформаторами.
  4. Трансформаторы и автотрансформаторы с мощность от 1000 кВА (токовая отсечка не может добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах с высоким напряжением, при этом максимальная защита должна быть не более 0,5 секунд).

Схема 1 — Продольная дифзащита трансформатора:

Принцип действия дифзащиты сводится к сравнению значений токов фаз, протекающиех по защищенным участкам соответствующих линий. Применяются трансформаторы тока, которые служат для измерения силы тока на защищенном участке цепи. Вторичные обмотки этих трансформаторов соединены с токовыми реле, в результате на обмотку реле попадает разница токов.

При нормальной работе разность значения токов в цепи токового реле будет равна нулю. Однако при коротком замыкании в обмотку реле поступит не разница, а сумма токов. Контакты реле замыкаются, и выдается команда на полное отключение поврежденного участка цепи.

Однако это все прекрасно работает только в теории. В реальном случае через обмотку токового реле будет протекать ток, который не равен нулю. Этот ток называется током небаланса.

Основные причины появления тока небаланса на обмотке токового реле:

  1. Характеристики трансформаторов тока чаще имеют немного разные характеристики. На предприятии-изготовителе их выпускают попарно, предварительно проверяют и подгоняют их характеристики (изменение количества витков обмоток для соблюдения соответствия коэффициента трансформации трансформатора, который необходимо защитить).
  2. Возникновение намагничивающего тока, который появляется в обмотках защищенного трансформатора. В нормальном режиме значение этого тока достигает до 5% от номинального . При холостом ходе трансформатора этот ток на непродолжительное время может превышать значение номинального в несколько раз.
  3. Разные соединения первичной и вторичной обмоток трансформатора (звезда и треугольник). В этой интерпретации вектора токов в первичной и вторичной обмотках будут смещены на 30 градусов, что затруднит подбор количества витков. Это легко компенсировать с помощью соединения обмоток должным образом (на стороне звезды соединяют треугольником, а на стороне треугольника — звездой).

Необходимо учесть, что современные устройства, построенные на базе микропроцессоров, способны компенсировать самостоятельно и для этого нужно просто указать в настройках этого устройства.

Поперечная защита

Применяется только на высоковольтных линия. Поперечная дифференциальная защита выбирает и обесточивает одну поврежденную линию.

Она состоит из токового реле направления мощности, которое подключается, как и в продольной дифзащите, с соответствующего участка на разность токов.

Ток подается на реле через последовательно соединенные контакты для автоматического вывода защиты при отключении проблемной линии, во избежание ее действия при КЗ (коротком замыкании). Вращающий момент у реле направления мощности зависит напрямую от тока, напряжения, а также от угла между этими векторными величинами.

При коротком замыкании значение тока на одной из линий будет больше, чем на другой, и ток в реле будет иметь такое же направление, как и в первой линии. Следовательно, реле замкнет свой контакт (силы тока будет достаточно для притягивания сердечника), и дифзащита отключит линию с большим значением тока. То же самое произойдет и при повешении значения номинального тока во второй линии, но разомкнется уже другая контакторная группа.

Схема 2 — Поперечная дифзащита трансформатора

Принцип действия поперечной защиты примерно такой же, как и у продольной, но есть главное отличие: трансформаторы тока следует установить на концы отдельных линий, которые подключены к данному участку.

Преимущества и недостатки

Несмотря на широкое применение благодаря высокой скорости срабатывания, каждый из видов дифференциальных защит имеет свои плюсы и минусы.

Преимущества продольной дифзащиты:

  1. Абсолютная селективность.
  2. Возможность применения с другими видами защит.
  3. Отлично подходит для линий электропередач (ЛЭП) небольшой длины.
  4. Отключение аварийного участка сети без задержки.

К недостаткам продольной защиты можно отнести:

  1. Снижается эффективность при проектировании длинных ЛЭП.
  2. Необходимы устройства контроля за отказом вспомогательных проводов для корректировки дифзащиты.
  3. Возникновение тока небаланса.
  4. Высокая стоимость при использовании реле (реле с торможением).
  5. Очень сложная реализация (дополнительно сооружаются линии связи для трансформаторов токов).

Преимущества поперечной дифзащиты:

  1. Высокая селективность (100%).
  2. Не оказывает влияние на работу других реле в схемах.
  3. Мгновенное срабатывание.

Недостатки поперечной защиты:

  1. Возрастает необходимость повторного запуска защиты при срабатывании.
  2. Не применяется в виде основной и единственной защит.
  3. Необходимо учитывать мертвые зоны, которых несколько.
  4. Не может защитить концы линии и ошиновку подстанции.
  5. Не может определить место короткого замыкания.
  6. Не применяется для ЛЭП, где требуется отключить лишь поврежденные участки.
  7. Не применяется с автоматическими выключателями.
  8. Необходимо полностью отключать линию с повреждением.

Применение в быту

Эти виды защиты возможно применять для жилых зданий в сетях напряжением от 230 до 400 вольт, однако эти устройства называются дифаппаратами. Они бывают двух типов: дифференциальные автоматы и устройства защитного отключения. Принцип их действия основан на следствии из закона Кирхгофа (I закон), который подразумевает следующее правило: значения входящего и исходящего токов должны быть равны. Если образуется ток утечки, то величины не совпадают, и происходит отключение защищенного участка.

Основные причины возникновения тока утечки:

  1. Прикосновение к частям аппаратуры, которая находится под напряжением человека или животных.
  2. Пробои в изоляции линии проводки или аппаратуры.

В некоторых случаях автоматика (дифаппарат) срабатывает при отсутствии нагрузки (подключенных потребителей электроэнергии). Основная причина - неисправность аппарата или утечка тока в самой распределительной коробке. Однако если аппарат исправен, то в этом случае необходимо полное отключение всех автоматов после дифаппарата, и проверяются все элементы цепи на предмет пробоя на корпус. Для выбора дифзащиты необходимо учесть помещения и особенности электрических цепей, которые подлежат защите.

Дифзащита — оптимальный выбор для квартир с проводкой без заземления. Для обеспечения наибольшей эффективности необходимо ставить 3-уровневую защиту (несколько устройств на 10, 30 и100−300мА).

Для обеспечения техники безопасности ее необходимо проверять нажатием кнопки «Тест» не реже 2 раз в месяц, желательно это делать регулярно.

Дифавтоматы — более качественная защита, которая выполняет функции УЗО и выключателя. Если в жилом помещении имеется генератор, который получил широкое распространение, то для него также можно применить этот вид защиты. Схема включает в себя токовое реле, которое подключается к трансформатору тока. Реле необходимо установить на статоре между нулевыми точками, включенными звездой. При нормальной работе защита не срабатывает, но при возникновении межвиткового замыкания появляется разница магнитных потоков токового реле и защита срабатывает.

Дифзащиту можно также применять и для защиты от многофазных КЗ. Для этого необходимо приобрести специальный дифаппарат для многофазной защиты.

Повышение эффективности дифзащиты

Несмотря на огромный ряд преимуществ перед другими видами защит, дифзащита требует повышения эффективности ее срабатывания в аварийной ситуации при эксплуатации генераторов. Для этого необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Включение добавочных резисторов к измерительным токовым реле.
  2. Минимизация апериодических величин и настройка отсечек для переходных токов небаланса.
  3. Применение реле с задержкой времени срабатывания.

Таким образом, дифзащита широко применяется для обеспечения стабильной работы электрооборудования и ЛЭП, защиты от пожаров и возгораний, непредвиденных финансовых затрат, а также для сохранения жизни и здоровья человека.

Дифференциальная защита трансформатора: типы, принцип действия | ENARGYS.RU

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания. Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках. Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

 

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью.

При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Диффзащита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

  1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
  2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
  3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

  1. Продольная дифференциальная защита
  2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

Дифференциальная защита трансформаторов | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь в следующих случаях:
– на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;
– на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;
– на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности (kЧ При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 1.
Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора Т1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора.
Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 2 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

Рисунок 1 – Прохождение тока к.з. и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.
Если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к.з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует. Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рис. 9-2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора):
а — токораспределение при сквозном к.з.; б — токораспределение при к.з. в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока направление токов I1 и I2 изменится на противоположное, как показано на рисунке 2, б. Т.е. в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток к.з., деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора.
Дифференциальной отсечкой называется дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока. Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 3.
Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут иметь большие значения и даже превышать ток срабатывания дифференциальной от сечки, выбранный с указанным коэффициентом надежности отстройки. Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки. Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле (реле У на рисунке 3) типа РП-251, которое имеет время срабатывания 0,07—0,08 с.

Рисунок 3 – Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора.

Основным достоинством дифференциальной отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является большой ток срабатывания, вследствие чего защита в ряде случаев оказывается недостаточно чувствительной.
Принципиальные схемы дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены на рисунке 4.
Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к.з. ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать число витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов трансформаторов тока и установить необходимый ток срабатывания.

Рисунок 4 – Принципиальная схема токовых цепей дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора с реле типа РНТ-565 (РНТ-562).

При выполнении дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора (рисунок 4) цепи от трансформаторов тока с обеих его сторон присоединяются к уравнительным обмоткам У1 и У2 так, чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока токи в уравнительных обмотках были направлены встречно. В принципе для компенсации неравенства вторичных токов трансформаторов тока можно было бы использовать только одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при использовании обеих обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенства вторичных токов.

Дифзащита трансформатора - принцип действия

Дифзащита трансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю.

Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Принцип работы дифференциальной защиты заключается в сравнении токов входящих и выходящих из трансформатора,и отключении трансформатора при неравенстве токов.

Конструктивно дифзащита включает в себя (Рис. 1) два трансформатора тока ТТ1 и ТТ2 включенных по высокому и низкому напряжению и реле автоматики А. Коэффициент преобразования измерительных трансформаторов подобран так, что при возникновении короткого замыкания вне защищаемого участка (Рис.1 слева), результирующий ток проходящий через реле был равный нулю.

 

 

Рис. 1

При возникновении короткого замыкания возникает асимметрия втекающих и вытекающих токов (Рис. 1 справа). Через реле протекает ток, включающий схему защитного отключения. Высокая избирательность дифференциальной системы не требует реле времени, т.к. защита включается в идеальном случае только при внутренних КЗ.

В реальных условиях требуется настройка дифзащиты трансформатора для исключения ложного срабатывания.

При подаче напряжения на входные обмотки трансформатора возникает ток подмагничивания, вызывающий неравенство входных и выходных токов. Ток подмагничивания имеет вид затухающих колебаний.

Без нагрузки это влияние достаточно мало и составляет не более одного процента. При включении трансформатора с нагрузкой или восстановлении работы энергосистемы после замыкания,  разность токов может привести к срабатыванию защиты.

Для компенсации этого явления ток включения дифзащиты выбирают большим, чем ток подмагничивания. Загрубление тока срабатывания может привести к несрабатыванию защиты даже при наличии КЗ внутри трансформатора.

Исключить влияния тока подмагничивания можно при помощи искусственной блокировки защиты при подключении высокого напряжения.

При возникновении повреждения трансформатора или замыкания его выводов при блокированном автоматическом отключении задержка может привести к аварии.

В случае, когда указанные способы отстройки дифзащиты неприменимы из-за недостатков, используют трансформаторы тока с быстронасыщаемым магнитопроводом, которые не реагирует на быстротечные колебания подмагничивающего тока.

Для правильной работы измерительных схемы необходимо чтобы фаза втекающих и вытекающих токов совпадала.

Для компенсации фазового сдвига обмотки токовых трансформаторов включаются по такой же схеме, как и защищаемый трансформатор. В случае использования схемы соединения  обмоток «треугольник»/«звезда», трансформаторы тока включаются по обратной схеме – на входе «звезда», на выходе – «треугольник».

На линии, соединяющие трансформаторы тока с исполнительными цепями автоматики, возможны влияния помех, приводящих к ложным срабатываниям защиты. Для предотвращения этого измерительные цепи должны быть надежно экранированы. Зачастую дифзащиту устанавливают на отдельно расположенных трансформаторах для исключения влияния помех от смежных устройств энергетики.

Коэффициенты трансформации измерительных цепей должны обеспечивать равенство токов на входе и на выходе. На практике это условие недостижимо, потому трансформаторы токов выпускаются со стандартными напряжениями. Для этого в измерительные цепи вводят согласующие трансформаторы и автотрансформаторы.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Дифференциальная защита трансформатора и другие виды защит

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания.

Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках.

Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью.

При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Диффзащита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

  1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
  2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
  3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

  1. Продольная дифференциальная защита
  2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

Источник: http://enargys.ru/differentsialnaya-zashhita-transformatora/

Дифференциальная защита трансформаторов

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов.

Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь в следующих случаях: – на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше; – на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше; – на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности (kЧ При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 1. Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора Т1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора.

Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора.

Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 2 для двухобмоточного трансформатора.

Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

Рисунок 1 – Прохождение тока к.з. и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.

Если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к.з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует.

Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рис. 9-2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора): а — токораспределение при сквозном к.з.; б — токораспределение при к.з. в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока направление токов I1 и I2 изменится на противоположное, как показано на рисунке 2, б. Т.е. в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток к.з., деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора. Дифференциальной отсечкой называется дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока.

Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 3.

Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут иметь большие значения и даже превышать ток срабатывания дифференциальной от сечки, выбранный с указанным коэффициентом надежности отстройки.

Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки.

Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле (реле У на рисунке 3) типа РП-251, которое имеет время срабатывания 0,07—0,08 с.

Рисунок 3 – Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора.

Основным достоинством дифференциальной отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является большой ток срабатывания, вследствие чего защита в ряде случаев оказывается недостаточно чувствительной. Принципиальные схемы дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены на рисунке 4.

Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки.

Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к.з.

ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать число витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов трансформаторов тока и установить необходимый ток срабатывания.

Рисунок 4 – Принципиальная схема токовых цепей дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора с реле типа РНТ-565 (РНТ-562).

При выполнении дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора (рисунок 4) цепи от трансформаторов тока с обеих его сторон присоединяются к уравнительным обмоткам У1 и У2 так, чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока токи в уравнительных обмотках были направлены встречно. В принципе для компенсации неравенства вторичных токов трансформаторов тока можно было бы использовать только одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при использовании обеих обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенства вторичных токов.

Источник: http://diplomka.net/publ/differencialnaja_zashhita_transformatorov/5-1-0-398

Защита силового трансформатора кратко об основном

«Сердцем» любой трансформаторной подстанции является силовой трансформатор. При этом данное оборудование является крайне дорогостоящим, поэтому при любых видах повреждениях данного оборудования оно должно незамедлительно отключаться.

Реализовать это можно только одним способом – установкой быстродействующих и чувствительных защит по высокой и низкой стороне трансформатора. В данной статье постараемся кратко разобрать основные виды защит, зоны их работы и особенности.

Итак, трансформаторы мощностью менее 1 кВА защищаются чаще всего с помощью обычных предохранителей по высокой стороне и автоматических выключателей – по низкой, а это отдельная тема.

Сейчас же поговорим об особенностях защиты мощных трансформаторов от 2,5 кВА и выше. Итак, для начала необходимо сказать, что защиты трансформатора бывают основными и резервными.

К основным защитам относится дифференциальная защита и газовая защита трансформатора.

Дифференциальная защита работает без выдержки времени. Это защита с абсолютной селективностью, то есть она реагирует на все виды двухфазных и трехфазных КЗ в зоне действия. Зона работы дифзащиты ограничена трансформаторами тока по сторонам высокого и низкого напряжения.

Газовая защита трансформатора также относится к основным, то есть она работает без выдержки времени и защищает исключительно силовой трансформатор от внутрибаковых повреждений. Газовая защита имеет две ступени. Первая ступень срабатывает при плавном снижении уровня масла в банке трансформатора.

При этом отключения силового оборудования не происходит, и срабатывает лишь соответствующее указательное реле. Вторая ступень срабатывает уже на отключение силового трансформатора.

Работает эта защита при возникновении серьезного повреждения внутри бака силового трансформатора и выброса масла, а также в случае снижения уровня масла в оборудовании ниже уровня газового реле.

С основными защитами силового трансформатора мы разобрались – переходим к резервным. Наиболее важной (если можно так выразиться) резервной защитой является МТЗ. К преимуществам данной защиты можно отнести возможность дальнего резервировании при коротком замыкания.

Это значит, что данная защита будет чувствительной не только при КЗ на силовом трансформаторе, но и в случае возникновении аварии на отходящем присоединении. Время срабатывания защиты выбирается, исходя из принципов селективности, и может составлять от 0,5 до 4 секунд.

Токовая резервная защита также воздействует на отключение силового трансформатора.

Назначение данного устройства, построенного на блоках ПР 4700 или РЗТ, заключается в резервировании основных защит при их отказе или в случае потери опертока.

Основным преимуществом данной защиты является полная независимость от оперативного тока на подстанции. Время срабатывания токовой резервной защиты обычно максимальное (от 3 до 6 секунд).

Защита минимального напряжения (ЗМН) работает в случае обесточения силового трансформатора и воздействует на до отключение выключателя низкой стороны перед действием АВР. Время работы ЗМН может различным – от 6 до 20 секунд, в зависимости от типа нагрузки и требований потребителя.

Из защит, действующих на сигнал, стоит выделить защиту от перегруза, которая работает в случае превышения номинальной мощности трансформатора в среднем на 25 процентов. Время срабатывания такой защиты составляет обычно девять секунд.

При повышении температуры масла в баке силового трансформатора будет работать защита от перегрева. При этом установка по температуре зависит от вида охлаждения силового трансформатора. Защита также работает на сигнал. Время срабатывания также эквивалентно времени срабатывания предупредительной сигнализации на подстанции.

Конечно, выше перечислены далеко не все защиты силового трансформатора. Но приведенной информации вполне достаточно, чтобы хотя бы частично усвоить данный вопрос.

Лучшее сочетание вакуумных и          полупроводниковых характеристик — однотактный гибридный усилитель звука.

          Мы не создаём иллюзий,          Мы делаем звук живым!

Источник: http://grimmi.ru/protection.html

Особенности применения и срабатывания разных защит трансформатора

Источником питания электрооборудования на предприятиях являются силовые трансформаторы, чаще всего их работа связана с высоким напряжением (более 1000 В) и большими токами. Поэтому их габариты, стоимость, а также затраты на ремонт являются ощутимыми даже для крупного производства. В связи с этим соответственно, чтобы и сами эти дорогостоящие устройства и электрооборудование, которое с помощью их питается, были надёжно защищены применяется целый рад защит. Выбор их и настройка дело довольно непростое, поэтому стоит подробно разобрать каждый из них. Конечно же, это касается только крупных трёхфазных трансформаторов на подстанциях. Для питания и защиты маломощных трансформаторов достаточно автоматического выключателя или же предохранителей. Слишком дорого и неоправданно устанавливать полный список защит, например, на все сварочные трансформаторы, применяемые в цехе.

Основные защиты трансформатора

Любая релейная защита трансформатора направлена на срабатывание при повреждении или же ненормальном режиме работы этого устройства. Нужно отметить, что некоторые из них направлены на мгновенное отключение в случае аварии, а другие только подают предупреждающий сигнал персоналу.

В свою очередь, персонал уже действует по инструкциям, которые разработаны непосредственно и индивидуально для каждой схемы снабжения и распределительной подстанции.

Для того чтобы было видно какой тип аварии произошёл применяются параллельно и сигнальные реле (блинкер), которые должны быть подписаны в соответствии с правилами.

Для защиты трансформатора применяется целый комплекс мероприятий и электромеханических схем, вот основные из них:

  1. Дифференциальная защита. Она предохраняет от повреждений и коротких замыканий как в обмотках, так и на наружных выводах. Действует только на отключение;
  2. Газовая защита. Защищает от превышения давления внутри расширительного бачка вследствие выделения газов или же выброса масла, а также от снижения его уровня ниже определённого критического показания;
  3. Тепловая защита. Она организована в основном на термосигнализаторах (ТС), которые подают сигнал на пульт персонала или же на включения вентиляторов охлаждения. Такой вид дополнительной защиты служит как предупреждающий при начальных стадиях аварийных ситуаций. При этом выбор самого ТС не важен, главное, выставить правильно диапазон, при котором должен подаваться сигнал. Максимально допустимый нагрев масла составляет 95 градусов;
  4. Защита минимального напряжения. Предусматривает отключение при снижении входного уровня напряжения ниже допустимого. Зачастую имеет выдержку времени, которая даст возможность не реагировать на небольшие просадки;
  5. От замыкания на землю. Выполняется путём установки трансформаторов тока в соединение корпуса и заземляющего контура;
  6. Максимальная токовая (МТЗ) выполняет роль защитного механизма как при коротких замыканиях в цепи вторичного тока, так и при больших перегрузках.

Защита трансформатора дифференциальная

Это одна из самых быстродействующих и важных защит, которая необходима для надёжной эксплуатации следующих трансформаторов:

  1. На понижающих одиночно работающих трансформаторах мощность которых выше чем 6300 кВА;
  2. При параллельной работе данных устройств с мощностью 4000 кВА и выше. При этом таком подключении данная защита является гарантией не только быстродействия, но и селективного отключения только того устройства, которое повреждено, а не полного обесточивания питаемого электрооборудования повлекшее за собой потери в производстве продукции или в появлении бракованных изделий;
  3. Если МТЗ трансформатора не даёт необходимой чувствительности и скорости отключения, и может срабатывать с выдержкой времени более одной секунды;
  4. Если трансформаторы меньшей мощности, то применяется обычная токовая отсечка, подключенная к реле тока.

а — нормальная работа, б — при возникновении короткого замыкания между обмотками.

Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении тока, а точнее, его величины. Сравнивание происходит в конце и в начале защищаемого участка. Участком в данном случае служит одна из понижающих обмоток. То есть один трансформатор тока устанавливается с высокой, а другой с низкой стороны.

На схеме видно подключение трансформаторов ТТ1 и ТТ2 соединенных последовательно. Т — это реле тока, которое остаётся в бездействии при нормальной работе, когда токи одинаковы, то есть их разность будет равна нулевому значению.

Во время возникновения короткого замыкания в защищаемом участке цепи появится разность токов и реле втянется, тем самым отключив трансформатор от сети. Такой вид защиты будет срабатывать как при межвитковых, так и при межфазных замыканиях.

Мгновенная работа такого защитного оборудования не требует выдержки времени, так как её быстрое срабатывание является её основным положительным фактором. Выбор вставки срабатывания реле Т должен выполнятся электротехническими лабораториями или же проектировщиками данного оборудования.

Для каждого конкретного случая уровень тока втягивания реле можно изменять, чтобы не было ложных срабатываний.

Принцип действия газовой защиты трансформаторов

Газовая защита силовых трансформаторов основана на работе газового реле, которое и изображено на рисунке.

В специальном окошке при выделении газов можно увидеть пузырьки.

Реле представляет собой металлический сосуд, в котором расположены два специальных поплавка. Они врезаны в наклонный трубопровод. В свою очередь, данный трубопровод является связывающим звеном между охлаждающий корпусом имеющим радиатор и  расширительным баком.

Если трансформатор находится в рабочем исправном состоянии газовое реле его наполнено трансформаторным маслом, а поплавки реле находятся в определённом нерабочем состоянии, так как внутри их масло. Поплавки непосредственно соединены с контактной группой, которая имеет аварийный и предупредительный сигнал.

В нормальном состоянии контакты находятся в разомкнутом положении. При нагреве масла в случае ненормального процесса в работе из него выделяется газ, который по закону физики легче, естественно, подымается вверх.

На пути газов находится газовое реле и его поплавки, которое при накоплении определённого количества поднимающего его газа начинает движение, чем и размыкает первую ступеньку. При более бурном развитии событий и второй поплавок приводится в движение и замыкает уже вторую ступень которая приводит к отключению.

Взятие пробы масла и его проверка, а также химический анализ позволяет определить суть повреждения.

Из практики же не каждое срабатывание газового реле приводит к взятию проб и анализу масла, иногда при заливке может попасть в систему воздух которой во время эксплуатации будет подниматься и сможет стать причиной срабатывания данной защиты. Для этого нужно всего лишь открыть специальный краник (вентиль), находящийся на корпусе реле и выпустить воздух. Эта процедура выполняется при первом срабатывании предупредительного поплавка.

Выбор самого реле основывается на конструкции трансформатора и его габаритах. Очень часто применяются несколько типов данного устройства РГЧЗ-66, ПГ-22, BF-50, BF-80, РЗТ-50, РЗТ-80. Все они имеют смотровое окошко и герметичный корпус.

Газовая защита трансформатора и принцип действия, работы в принципе несложны стоит только один раз разобраться в них.

Максимальная токовая защита трансформатора

Основную роль отключающего устройства при повышении критического уровня тока, для трансформаторов не масляных и обладающих малой мощностью, служит предохранитель.

Такой элемент защиты даёт возможность персоналу, не понимающему причины отключения, повторно произвести включение, которое может принести вред оборудованию или пожар.

Предохранителями оборудованы также измерительные трансформаторы напряжения, которые расположены на подстанциях в ячейках КРУ, в таких же, как и масляные выключатели. Они предназначены для измерения напряжения в сети 6000 кВ и выше, а также для цепей защиты от повышенного или пониженного напряжения.

Для трансформаторов выбор предохранителей осуществляется из такого соотношения

Iвс — ток плавкой вставки предохранителя;

Iн. тр. — номинальный ток первичной обмотки трансформатора, в цепь которого он и устанавливается.

Предохранитель — самый простой способ защитить трансформатор от превышения тока.

Ток срабатывания максимальной защиты при установке её с низшей стороны, выбирается в соответствии с величиной нагрузки, на которую рассчитан трансформатор.

Конечно же, выбирая релейную защиту данного устройства, стоит учесть также пусковые кратковременные токи, которые возникают при запусках электрических вращающихся машин.

Работа таких защит основана на трансформаторах тока, вот парочка самых распространённых схем подключения.

Здесь имеется два уровня (степени) отключения, один может быть отключением от перегрузов, а другой уже срабатывает как максимальная токовая отсечка, при значительном повышении тока в контролируемых цепях, в том числе и при К.З. Цифрой 6 обозначены измерительные приборы.

Ниже представлена более усовершенствованная и развёрнутая схема уже непосредственно с подключением реле в цепи катушек маслинных выключателей.

Защита печных трансформаторов

Особенности работы и применения резонансного трансформатора Тесла

Работа печей связана с резким нарастанием и снижением тока, поэтому дифференциальную защиту здесь применять не рекомендуется, а только газовую и тепловую. Нагревательные элементы таких печей могут работать от пониженного напряжения от 220–660 Вольт.

Чаще всего здесь применяются специальные электропечные трансформаторы. Конечно же, речь идёт от печах для плавки металла, а не для приготовления пищи. В них режимы плавки меняются как питающим напряжением, так и величиной тока дуги. Печные трансформаторы должны быть оборудованы защитой от перегрузок, а также при возникновении К. З.

Защиту от перегрузок устанавливают на низкой стороне, а трансформаторы тока для мгновенного срабатывания на высокой стороне. При этом уставку реле настраивают таким образом, чтобы она не отключалась при нормальных эксплуатационных К.

З, ведь они работают в таком режиме и при некоторых коротких замыкания отключение не должно происходить, а только лишь поднятие электродов.

В любом случае в итоге хочется отметить что от настройки и правильности срабатывания зависят последствия ненормальных режимов работы трансформатора, а значит и стоимость последующего ремонта.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/osobennosti-primeneniya-i-srabatyvaniya-zashhity-transformatorov.html

Основные и резервные защиты: мифы и реальность

Очень часто приходится сталкиваться с тем, что люди не совсем понимают, что такое основная и резервная защита присоединения. Что интересно, это не только новички, но и некоторые уже состоявшиеся специалисты.

Вот несколько мифов с которыми встречался лично я:

  • Основная защита – это защита с абсолютной селективностью, обычно дифференциальная
  • Основная защита есть только на напряжении 35 кВ и выше, т.е. на присоединениях 0,4-10 кВ есть только резервные защиты
  • Есть присоединения, для которых нет резервных защит, только основные
  • Основная защита только одна, а резервных может быть несколько

Все, что написано выше – неправда. Давайте сегодня поговорим о основных и резервных защитах для того, чтобы понимать некоторые определения и общаться с коллегами релейщиками корректно.

Основная защита присоединения

Согласно определению ПУЭ (п. 3.2.14) – “На каждом из элементов электроустановки должна быть предусмотрена основная защита, предназначенная для ее действия при повреждениях в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшим, чем у других установленных на этом элементе защит.”

Таким образом на любом присоединении всегда есть основная защита (см. Миф 2). Это любая защита, которая защищает весь участок и действует быстрее, чем другие защиты. Все просто и понятно. Теперь примеры.

Для линии 0,4, 6 или 10 кВ основная защита – это максимальная токовая защита (МТЗ). Защищает всю линию и работает быстрее остальных защит. Токовая отсечка срабатывает быстрее, чем МТЗ, но она защищает только часть линии, т.е. не может являться основной защитой. То же самое с защитой от перегрузки – хоть и реагирует на повреждения на всем участке, но срабатывает намного медленнее, чем МТЗ.

МТЗ вообще является основной защитой для большей части присоединений 0,4-6 кВ, за исключением генераторов и мощных двигателей, там основная защита – дифференциальная.

Как это получается? МТЗ остается на присоединении, она реагирует на все виды КЗ, но появляется еще одна защита – дифференциальная.

Дифференциальная защита двигателя или генератора также реагирует на КЗ на всем участке, но срабатывает быстрее, чем МТЗ. Звание основной защиты переходит ей, а МТЗ становится резервной.

Еще один пример с защитой силовых трансформаторов. Трансформаторы мощностью до 6,3 МВА имеют в качестве основной защиты МТЗ, а вот начиная с 6,3 МВА и выше добавляется дифференциальная. Она и становится основной вместо МТЗ, а МТЗ переходит в разряд резервных.

Таким образом не важно на каком принципе работает защита (см. Миф 1), главное, чтобы выполнялись условия п.3.2.14.

Может ли быть несколько основных защит на одном присоединении? (см. Миф 4) Да, может.

Например, для масляных силовых трансформаторов 6,3 МВА и больше обычно 2 основных зашиты – дифференциальная и газовая. Обе подходят под определение по п.3.2.14 потому, что работают без выдержки времени и на всем защищаемом участке. Иногда на присоединении ставят по 3 основных защиты, например, для АТ 220 кВ и выше большой мощности (две дифференциальные и газовая)

Резервная защита присоединения

Опять же давайте сначала посмотрим определение (ПЭУ п.3.2.15) – “Для действия при отказах защит или выключателей смежных элементов следует предусматривать резервную защиту, предназначенную для обеспечения дальнего резервного действия.

Если основная защита элемента обладает абсолютной селективностью (например, высокочастотная защита, продольная и поперечная дифференциальные защиты), то на данном элементе должна быть установлена резервная защита, выполняющая функции не только дальнего, но и ближнего резервирования, т. е. действующая при отказе основной защиты данного элемента или выведении ее из работы…”

Таким образом резервная защита присутствует также всегда и для любого присоединения (см. Миф 3).

Просто запомните одну простую вещь – на любом участке энергосистемы, на любом классе напряжения, есть как минимум 2 защиты – основная и резервная. Всегда!

Чаще всего резервной защитой присоединения является основная защита вышестоящего присоединения. Получается последовательная цепочка защит в которой все ступени “наползают” друг на друга.

Однако, если основная защита присоединения выполняется в виде дифференциальной или дифференциально-фазной защиты, то нужна еще одна защита, чтобы выполнить резервирование нижестоящего участка. Эта защита должна быть ступенчатой потому, что только ступенчатые могут выполнять дальнее резервирование. Об этом мы говорили в нашей прошлой статье.

Итак, давайте подведем итоги:

  • На любом присоединении есть как минимум одна основная защита
  • На любом присоединении есть как минимум одна резервная защита
  • Основной может быть защита, выполненная на любом принципе (МТЗ, ДЗ ДЗТ, ДФЗ и т.д.)
  • Резервной может быть только ступенчатая защита (МТЗ или ДЗ)
  • На присоединении может быть несколько основных и резервных защит

Думаю, теперь у вас не будет затруднений с определением какой именно, основной или резервной, является та или иная защита. Четкость и понятность определений в релейной защите очень важна и мы будем периодически уделять внимание основным терминам.

Если будут вопросы или найдете какие-либо неточности — пишите в х. Все обсудим. Ну а пока — удачной рабочей недели!

Источник: https://pro-rza.ru/osnovnye-i-rezervnye-zashhity-mify-i-realnost/

Защита и электроавтоматика силовых трансформаторов и автотрансформаторов (ат)

Все защиты трансформатора можно разделить на две группы: основные и резервные защиты.

Основные защищают трансформатор от внутренних повреждений и ненормальных режимов в самом трансформаторе или на его ошинов­ках.

Резервные защищают обмотки трансформатора от сверхтоков внешних к.з. при повреждениях на присоединениях прилегающей се­ти, а также по возможности резервируют основные защиты трансфор­матора.

  • Основными защитами трансформатора и АТ являются: диф­ференциальная токовая защита трансформатора, газовая защита трансформатора, газовая защита РПН, токовая отсечка,устанавлива­емая со стороны питания на трансформаторах малой мощности, диф­ференциальная токовая защита ошиновки низшего напряжения АТ, дифференциальная токовая защита ошиновки высшего и среднего нап­ряжения АТ.
  • Газовая защита трансформатора содержит два элемента: сигнальный и отключающий.
  • Сигнальный действует на сигнал при слабом газообразовании и при понижении уровня масла.
  • Отключающий действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора при интенсивном газообразо­вании и движении масла со скоростью 0,6-1,5 м/сек по маслопрово­ду между баком трансформатора и расширителем, а также при даль­нейшем (после срабатывания сигнального элемента) понижении уров­ня масла.
  • Для защиты от повреждений контакторов РПН применяет­ся газовая защита РПН.
  • Защита выполняется с помощью струйного реле, устанавливае­мого между баком РПН и расширителем.
  • Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора.
  • Сигнальный элемент у струйных реле отсутствует.

Дифференциальная защита трансформатора реагирует на все виды к.з. (за исключением однофазных замыканий на землю в обмотке 6-10-35кВ) в зоне,  ограниченной  трансформаторами  тока (ТТ).

  1. При замене выключателя трансформатора обходным выключателем дифференциальная защита переключается с ТТ заменяемого выключа­теля на ТТ обходного выключателя.
  2. Защита действует на отключение трансформатора со всех сто­рон с запретом АПВ.
  3. Дифференциальная защита ошиновки высшего (среднего) напряжения АТ.
  4. Защита охватывает зону между встроенными ТТ АТ и выносными ТТ выключателей, действует без выдержки времени на отключение АТ со всех сторон без запрета АПВ АТ.
  5. Дифференциальная защита цепей низшего напряжения АТ.

В зону действия этой защиты входят линейный трансформатор, реактор и ошиновка цепей низшего напряжения от встроенных ТТ АТ до выносных ТТ в ячейке ввода низшего напряжения.Защита действу­ет на отключение АТ со всех сторон с запретом АПВ.

В качестве резервной защиты трансформаторов тупиковых и отпаечных подстанций используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.

МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с дву­мя выдержками времени.

С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей – на отключение трансформатора со всех сторон.

В случае, когда с высокой стороны трансформатора установле­ны короткозамыкатель и отделитель, основные защиты без выдержки времени, а резервные защиты с наибольшей выдержкой времени дейс-

твуют на включение короткозамыкателя, тем самым создавая искусс­твенное однофазное короткое замыкание, отключаемое защитой пита­ющих линий. В бестоковую паузу (при АПВ питающих линий) произво­дится автоматическое отключение отделителя, после чего повреж­денный трансформатор (автотрансформатор) оказывается полностью отключенным.

Передача команды – импульса на отключение выключателя с пи­тающей стороны линии при повреждении в трансформаторе, не имею­щем выключателя с высокой стороны, может выполняться и без вклю­чения короткозамыкателя (для создания искусственного короткого замыкания).Такая команда может подаваться с помощью телеотключе­ния по высокочастотному каналу.

  • С целью ближнего резервирования защит трансформатора пре­дусматривается резервная независимая МТЗ-110кВ.
  • Эта защита является полностью автономной как по цепям то­ка,оперативным цепям, так и по выходным цепям.
  • Резервная МТЗ-110 с выдержкой времени большей времени сра­батывания основной МТЗ-110 действует на отдельную катушку вклю­чения короткозамыкателя или на отдельную катушку отключения вык­лючателя на стороне 110кВ.
  • С выдержкой времени большей времени действия защит на вклю­чение короткозамыкателя УРОКЗ действует на отключение отделителя.
  • При этом допускается разрешение отделителя во имя спасения самого трансформатора.
  • На отпаечных трансформаторах и тупиковых подстанциях 110кВ могут применяться и одноступенчатые токовые защиты нулевой пос­ледовательности, действующие на отключение трансформатора.
  • На автотрансформаторах транзитных подстанций с высшим напряжением 220-750кВ в качестве резервных защит используются дистанционные защиты (ДЗ) и направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).

Дистанционные защиты предназначены для отключения междуфаз­ных к.з., а НТЗНП – для отключения одно- и двухфазных  к.з.  на землю.

Как правило, на высшей и средней стороне АТ устанавливаются двухступенчатая ДЗ и 3-х ступенчатая НТЗНП.

Оперативное ускорение (О/У) первых или вторых ступеней ДЗ и НТЗНП стороны высшего или среднего напряжения АТ ( время 0,3-0,6 сек) вводится оперативным персоналом в случае вывода из работы дифференциальной защиты трансформатора, дифзащиты ошиновки выс­шего напряжения АТ, дифзащиты шин среднего напряжения.

Цель О/У резервных защит АТ – ускорить действие резервных защит АТ при близких внешних к.з. или к.з. в самом АТ.

Следует отметить, что на время ввода О/У резервных защит, возможно их неселективное действие при к.з. в прилегающей сети.

Резервные защиты АТ стороны высшего напряжения действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на отключение всех выключате­лей высшего напряжения, а со второй (большей) – на отключение АТ со всех сторон.

На ПС, имеющих на стороне 330кВ схему первичных соединений “полуторная”, резервные защиты стороны 330кВ АТ действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на деление шин 330кВ (отключение всех выключателей В12), со вто­рой – на отключение выключателей 330кВ своего АТ, и с третьей (наибольшей) – на отключение своего АТ со всех сторон.

Резервные защиты стороны среднего напряжения АТ при схеме первичных соединений этой стороны “секционированная С.Ш.” дейс­твуют с первой выдержкой времени на отключение ШСВ, со второй – на отключение своей стороны и с третьей – на отключение АТ со всех сторон.

Такое ступенчатое действие резервных защит позволяет сохра­нить в работе те АТ, которые отделяются от места к.з. после де­ления систем шин.

Автоматическое ускорение (А/У) резервных защит при включении выключателя стороны высшего напряжения (А/У – 750,

А/У-330) и при включении выключателей стороны среднего напряже­ния ( А/У-220, А/У-110) действует на отключение выключателя, включаемого на к.з. ключом управления или устройством ТАПВ.

  1. При этом на каждой стороне АТ ускоряются до 0,4-0,5 сек I и II ступени ДЗ и II ненаправленная ТЗНП.
  2. Индивидуальная защита от непереключения фаз выключате­лей стороны среднего и высшего напряжения АТ.
  3. Защита выполняется только на выключателях с пофазным управ­лением.
  4. Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при включении выключателя одной или двумя фазами.
  5. Защита действует на отключение трех фаз включаемого выклю­чателя.
  6. Выдержка времени защиты (0,15 ¶ 0,25 сек) выбрана по усло­вию отстройки от разновременности включения фаз выключателя.
  7. Защита от неполнофазного режима на стороне 330 кВ (750) АТ (ЗНР-330).
  8. Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при неполнофазном отключении одного выключателя 330 кВ АТ и трехфазном отключении второго выключателя 330 кВ АТ.
  9. Защита, как правило, действует на отключение АТ со всех сторон.
  10. Выдержка времени ЗНР-330 на 0,3 сек выше выдержки времени индивидуальной защиты от непереключения фаз выключателя.
  11. На АТ-750кВ  для контроля состояния изо­ляции вводов 750кВ АТ применяется устройство КИВ-750.
  12. Принцип действия устройства – измерение геометрической сум­мы токов, протекающих под воздействием рабочего напряжения через изоляцию вводов 750 кВ трех фаз.

При исправной изоляции геометрическая сумма токов, входящих в реле типа КИВ, близка к нулю. В случае частичного повреждения изоляции ввода одной из фаз появляется ток небаланса, который фиксируется защитой.

  • Устройство типа КИВ имеет измерительный элемент для опера­тивного контроля и отключающий элемент.
  • Отключающий элемент действует на отключение АТ со всех сто­рон.
  • Защита от перегрузки.
  • В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки трансформатора.

Источник: http://foraenergy.ru/zashhita-i-elektroavtomatika-silovyx-transformatorov-i-avtotransformatorov-at/

Дифференциальная защита трансформаторов

  • Дифференциальная защита трансформаторов
  •  Дифференциальные токовые защиты трансформаторов выполняются в виде: дифференциальной токовой отсечки; дифференциальной токовой защиты с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока; дифференциальной токовой защиты с реле, имеющими торможение.
  • Дифференциальная токовая отсечка

Отсечка является наиболее простой из дифференциальных защит трансформатора. Она выполняется посредством максимальных реле тока КА1, К.А2, например РТ-40 или РТМ, включаемых непосредственно в дифференциальную цепь схемы без каких-либо промежуточных устройств (см. рис. а).

Iс.з = (3,0 ÷ 4,5)Iт.ном.                                                  

Достоинством дифференциальной токовой отсечки являются быстродействие и простота. Однако из-за большого тока срабатывания дифференциальная токовая отсечка иногда недостаточно чувствительна, поэтому она применяется на трансформаторах относительно небольшой мощности. При этом отсечка должна обеспечивать необходимую чувствительность при коротких замыканиях на выводах трансформатора.

Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока.

Для выполнения защиты используются реле с НТТ типа РНТ-565. Принципиальная схема защиты трансформатора с TLAT в однофазном изображении показана на рис (см. рис.  б).

 Реле РНТ-565 применяются в том случае, если чувствительность токовой отсечки недостаточна или требуются дополнительные устройства для выравнивания токов в схеме с реле косвенного действия.

При этом благодаря НТТ защита отстраивается от бросков тока намагничивания, если принять

Iс.з > (1,0 ÷ 1,5) Iт.ном                                                   

Для отстройки защиты от максимальных токов небаланса при внешних коротких замыканиях должно выполняться  условие, по которому

 Iс.з > kзап Iнб.рсч max1.

 Принимается большее из двух полученных значений тока срабатывания

Выбор параметров защиты сводится к определению числа витков дифференциальной ωдиф, уравнительных ωypI и ωypII обмоток исходя из принятого тока срабатывания, магнитодвижущей силы срабатывания Fc.p и условия полного выравнивания, которое обеспечивается при срабатывания Fc.p. Коэффициент чувствительности

kч = Fpaб min/Fc.p = ([(ωypI + ωдиф)I2Iк + (ωypII + ωдиф)I2IIк]min)/Fc.p > 2,0,

где I2Iк и I2IIк — токи в цепях защиты при коротком замыкании в расчетной точке, А.

Дифференциальная токовая защита на основе реле с магнитным торможением.

На среднем стержне магнитопровода насыщающегося трансформатора TLAT кроме дифференциальной (первичной) обмотки ωдиф расположены еще две уравнительные обмотки ωypI и ωypII, обеспечивающие выравнивание токов. Исполнительным элементом является реле тока КА типа РТ-40. Промышленностью выпускаются также реле ДЗТ-13 и ДЗТ-14, которые в отличие от реле ДЗТ-11 имеют соответственно три и четыре тормозные обмотки.

Iс.з min > 1,5Iт.ном                                                            

Iс.з = kзап (ε+ΔUpeг+ Δfвр)I(3)к вн max /100.

Iс.p/Iтрм = Iс.з/I(3)к вн max = kтрм.

kтрм = kзап (ε+ΔUpeг+ Δfвр)/100.                                   

ωтрм = kтрм (ωypII + ωдиф)/ tgα.                                      

Источник: https://energetik.com.ru/rzia/differencialnaya-zashhita-transformatorov

Александров А.М. Дифференциальные защиты трансформаторов

Александров А.М. Дифференциальные защиты трансформаторов

Введение

Дифференциальный принцип является наиболее совершенным из современных принципов выполнения устройств релейной защиты. Продольные дифференциальные защиты, обладая абсолютной селективностью (действие только в зоне между трансформаторами тока, установленными на ветвях, отходящих от защищаемого объекта), могут иметь весьма малые токи и время срабатывания. Так отдельные дифференциальные защиты на микроэлектронной и микропроцессорной базе при больших токах короткого замыкания фиксируют внутренее повреждение в пределах 15-20 мс, а ток срабатывания защиты может составлять 0,1-0,3 номинального тока электроустановок.

Раннее выявление повреждения благодаря высокой чувствительности и малому времени срабатывания дифференциальных реле позволяет уменьшить размеры повреждения и время восстановления объекта.

Для силовых трансформаторов ПУЭ регламентирована обязательная установка продольной дифференциальной защиты без выдержки времени на трансформаторах мощностью 6,3 МВ*А и более, а также на трансформаторах мощностью 6,3 МВ*А и более, а также на трансформаторах мощностью 4 МВ*А при параллельной работе последних с целью селективного отключения поврежденного трансформатора. Дифференциальная защита может быть предусмотрена на трансформаторах меньшей мощности, вплоть до 1 МВ*А, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с.

Ток срабатывания (без учета торможения) для автотрансформаторов и повышающих трансформаторов мощностью 63 МВ*А и более рекомендуется принимать менее номинального (для автотрансформаторов – менее тока, соответствующего типовой мощности). Для остальных трансформаторов мощностью 25 МВ*А и больше ток срабатывания без учета торможения рекомендуется принимать не более 1,5 номинального тока трансформатора.

Рекомендуемые ПУЭ токи срабатывания продольной дифференциальной защиты были обусловлены отсутствием до 80-х годов дифференциальных реле, позволяющих устанавливать ток срабатывания меньше номинального (реле типа ДЗТ – 21 было разработано и стало использоваться только в конце 70-ых годов).

Повреждаемость силовых трансформаторов по данным 1991 года составляет порядка 500-600 единиц при учете только половины трансформаторов мощностью 2,5 тыс. кВ*А и выше, причем более половины повреждений произошло из-за нарушения электрической плотности изоляции. Стоимость ремонта мощного трансформатора, повредившегося в результате внутреннего короткого замыкания и отключенного релейной защитой с током срабатывания более номинального, в среднем составляет 60-65% оптовой стоимости силового трансформатора. Это определено тем, что при ремонте в этом случае требуется, как правило, смена всех обмоток. Положительный эффект от снижения тока срабатывания около 0,3 номинального. Таким образом, совершенствование устройств дифференциальных защит позволяет получить значительный экономический эффект.

...


Дифференциальная защита

Дифференциальная защита — электрическое устройство с относительным избирательным действием для защиты отд. аппаратов и одиночных линий (продольная защита) и параллельно работающих аппаратов и двухцепных линий (поперечная защита). Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении сил токов в двух или более контролируемых точках электрическое цепи.
При продольной дифференциальной защиты сравниваются силы токов и углы фазового сдвига ф токов в характерных точках цепи (например, в начале и конце защищаемой линии). Равенство этих токов свидетельствует об отсутствии повреждения в защищаемой зоне. На аварийные токи, возникающие вне этой зоны, и на сквозные токи КЗ, проходящие через неё, защита не реагирует. Сравнение токов по силе и углу ф производится реагирующим органом — реле.
Известны две принципиально различные схемы продольной дифференциальной защиты: с циркулирующими токами и уравновешенными напряжениями. В первой (наиболее распространённой) вторичные обмотки трансформаторов тока ТТ1 и ТТ2 (рис. 1, а) соединены так, что при КЗ вне защищаемой зоны (внешнее КЗ) токи, протекающие через реле Р, направлены встречно: при равенстве коэф. трансформации трансформаторов тока сила результирующего тока невелика или равна нулю, защита не срабатывает.

Рис. 1. Схемы продольной дифференциальной защиты: а — с циркулирующими токами: б — с уравновешенными напряжениями. Сплошные стрелки соответствуют режиму внешнего, а штриховые — режиму внутреннего короткого замыкания.
При КЗ в защищаемой зоне токи в первичных обмотках ТТ в начале и в конце линии направлены противоположно и через реле Р протекает результирующий ток, сила которого равна сумме сил токов во вторичных обмотках, что приводит к срабатыванию реле.
В схемах с уравновеш. напряжениями (рис. 1, б) вторичные обмотки трансформаторов тока соединяют так, чтобы при внеш. КЗ напряжения в них были направлены встречно, а реле Р включают в цепь соединит, проводов. При КЗ в зоне защиты вторичные напряжения складываются и вызывают в реле ток, под действием которого оно срабатывает.

При поперечной дифференциальной защиты линии подсоединяют к шинам через отдельные выключатели (рис. 2, а) или через один общий выключатель (рис. 2, б). При норм, работе параллельных цепей и внешнем КЗ силы токов в этих цепях одинаковы или различаются мало; в случае КЗ в одной из цепей сила тока в ней возрастает.

рис. 2. Схемы поперечной дифференциальной защиты параллельных линий: а — с двумя выключателями: б — с одним выключателем. Сплошные стрелки соответствуют режиму внешнего, а штриховые — режиму внутреннего короткого замыкания.
Для цепей с общим выключателем Д. з, имеет наиболее простое исполнение, поскольку при КЗ в одной из цепей не требуется выявлять повреждённый участок, а достаточно лишь установить факт КЗ в защищаемой зоне. Для защиты понижающих трансформаторов тяговых подстанций дифференциальные защиты дополняют органом направления мощности, при трёхобмоточных трансформаторах используют устройство, суммирующее токи всех обмоток трансформаторов.

Основы и принципы защиты агрегатов



Релейные системы защиты

Основная функция защиты - обнаружение неисправностей и устранение неисправностей. их как можно скорее. Также важно, чтобы в процессе минимальное количество оборудования должно быть отключено. Способность защиты (например, реле и автоматические выключатели) для выполнения последнее требование называется «селективностью».Скорость и избирательность технически может рассматриваться как показатель качества защиты схема. В основном; однако выше скорость и / или избирательность, тем больше стоимость.

Следовательно, степень скорости или избирательности в любой схеме не является чисто Технический вопрос, это еще и экономический.

Основной или защита блока

Системы дифференцированной максимальной токовой защиты, описанные ранее, не соответствуют требованиям требования к защите энергосистемы.Как видно в разделе 10, сортировка не может быть достигнута в длинных и тонких сетях, а также можно заметить, что изменение настроек может привести к более длительному отключению раз ближе к источникам, что не всегда желательно. Эти проблемы уступили место концепции «защиты агрегата», где схемы делятся на дискретные участки без ссылки в другие разделы.

В идеале, чтобы реализовать полную селективность защиты, мощность Система разделена на дискретные зоны.Каждая зона снабжена реле и автоматические выключатели для обнаружения и изоляции собственных внутренних неисправностей.

Это идеальное выборочное зонирование. Защита, используемая таким образом - в основном для внутренних неисправностей в определенной зоне - упоминается в качестве основной или единичной защиты.

Резервная защита

Необходимо обеспечить дополнительную защиту для обеспечения изоляции неисправности, когда основная защита не работает должным образом.Эта дополнительная защита называется «резервной» защитой. Например, обращаясь к приведенному выше рисунку, предположим, что неисправность имеет произошло на подающем устройстве, и выключатель в точке А не сработал. Чтобы устранить эту неисправность, цепи, которые могут подавать ток на неисправность через застрявший выключатель A должен быть отключен. Вина находится за пределами зон основной защиты и может быть очищен только отдельной резервной защитой.Резервная защита должна быть своевременной с задержкой, чтобы позволить селективную изоляцию неисправности основная или единичная защита.

Защита шин; Защита фидера; Защита трансформатора; Мотор защита

++++ Общая схема шин, фидера, трансформатора и двигателя защита.

Методы получения селективности

Самый положительный и эффективный метод получения избирательности это использование дифференциальной защиты.Для менее важных установок селективность может быть достигнута за счет скорости работы, с временной защитой.

Принцип защиты агрегата был первоначально установлен Мерцем и Прайсом. кто были создателями фундаментальной дифференциальной защиты схема. Эти системы в основном используют направление тока, а не чем их фактические значения, защищая конкретную зону с помощью обнаружение циркулирующих токов через контрольные провода и реле.Основные принципы этих хорошо известных форм защиты будут теперь рассмотрим.

Дифференциальная защита

Дифференциальная защита, как следует из названия, сравнивает токи входит и выходит из охраняемой зоны и работает, когда разница между этими токами превышает заранее установленную величину. Этот вид защиты можно разделить на два типа, а именно сбалансированную. ток и симметричное напряжение.

УЛС

Принцип показан. ТТ подключаются последовательно, а между ними циркулирует вторичный ток. Реле подключено через среднюю точку, таким образом, напряжение на реле теоретически равно ноль, следовательно, нет тока через реле и, следовательно, нет работы на наличие неисправностей за пределами защищаемой зоны. Аналогично при нормальном при условии, что токи, выходящие из зоны A и B, равны, что делает реле будет неактивным по текущему балансу.

В условиях внутренней неисправности (например, между ТТ на концах A и B) реле работает.

Это в основном связано с изменением направления тока в конце B заставляет ток короткого замыкания течь от B к A вместо нормального Условие от A до B на предыдущем рисунке.

Конец реле A; Конец B Ошибка

++++ Уравновешенная система циркуляции, внешняя неисправность (стабильная)

Конец реле A; Конец B Ошибка

++++ Уравновешенная система циркуляции, внутренняя неисправность (срабатывание)

Предполагается, что трансформаторы тока идентичны разделить бремя поровну между двумя сторонами.Однако это не всегда можно иметь идентичные трансформаторы тока и реле на расположение на равном расстоянии от двух торцевых трансформаторов тока. Это нормальная практика добавить резистор последовательно с реле, чтобы уравновесить дисбаланс создается неравным характером нагрузки между двумя концевыми цепями. Этот резистор называется «стабилизирующим сопротивлением».

Система симметричного напряжения

Как следует из названия, необходимо создать сбалансированное напряжение через реле в конце A и конце B в исправном состоянии и вне зоны неисправности.В этой схеме трансформаторы тока подключены, чтобы противодействовать друг с другом. Напряжения, создаваемые вторичными токами, равны и противоположны; Таким образом, токи в пилотах или реле не протекают, следовательно, они стабильны при сквозном замыкании. условия. В условиях внутренней неисправности реле будут работать.

Реле B, реле A, конец A, конец B Отказ

++++ Система сбалансированного напряжения - внешняя неисправность (стабильная)

Реле B, реле A, конец A, конец B, неисправность

++++ Система сбалансированного напряжения, внутренняя неисправность (срабатывание)

Неизменно используются системы сбалансированного или циркулирующего тока. для главной защиты генератора, трансформатора и распределительного устройства, где удобно получить доступ к середине пилотов.Этот потому что оба комплекта трансформаторов тока установлены на одной подстанции и одиночное реле используется для обнаружения неисправности в защищаемом зона.

С другой стороны, системы симметричного напряжения используются в основном на фидерах. защита при установке трансформаторов тока на разных подстанциях, которые находятся на некотором расстоянии друг от друга. Поскольку задействованы два реле, одно на каждый конец, каждый из них может быть установлен на соответствующей подстанции.

Несмотря на то, что различные формы дифференциальной защиты схожи, они отличаются значительно подробнее. Различия касаются мер предосторожности. приняты для обеспечения стабильности, то есть для обеспечения того, чтобы защита не работать неправильно из-за сквозной неисправности.

Смещение

Ток утечки в дифференциальном реле из-за различных источников ошибок зависит от величины сквозного тока.Следовательно необходимо учитывать настройку дифференциального реле быть больше или пропорционально наихудшему вероятному току разлива произойти в условиях неисправности. Из-за широкого ассортимента величин тока короткого замыкания, не всегда удается сделать реле нечувствительно к меньшим значениям тока утечки. Эта проблема была преодолена путем регулировки рабочего уровня реле в соответствии с к общей сумме тока короткого замыкания.Первоначально это было сделано наличие ограничительной обмотки или электромагнита, несущего полный ток короткого замыкания при разрешении рабочего электромагнита пропускать только дифференциальный ток. Этот принцип предвзятости применяется к защите от циркулирующего тока для обеспечения правильной работы при любых условиях неисправности.

Если граничные токи двух зон - I1 и I2, то рабочий количество: K1 (I1 - I2)

Количество смещения: K2 (I1 + I2)

Подходящий выбор констант K1 и K2 обеспечивает стабильность для внешних токи короткого замыкания, несмотря на ошибки измерения, при сохранении стабильности в условиях внутренней неисправности.

Дифференциальная защита машины

Обычно используется принцип сбалансированного циркулирующего тока. В функция смещения введена для обеспечения стабильности, несмотря на возможные небольшие различия в производительности двух номинально сбалансированных наборов трансформаторов тока.

Чувствительность этой защиты обычно составляет порядка 10%, это означает, что защита сработает, когда дифференциал ток превышает 10% нормальной полной нагрузки.Без предвзятости, при токе сквозного короткого замыкания, в десять раз превышающем полную нагрузку, защита будет работать, если "утечка" или дифференциальный ток превысит 10% полной нагрузки или 1% от тока короткого замыкания. Чтобы избежать необходимости согласования трансформаторов тока с этой степенью точности смещен сквозным током.

Дифференциальная защита трансформатора

Типичная система дифференциальной защиты трансформатора также использует принцип циркулирующего тока.Первое, на что следует обратить внимание, это то, что ТТ на одной стороне соединены треугольником, в то время как они соединены в звезде с другой. Это было сделано по двум причинам:

1. Исправить фазовый сдвиг через трансформатор в следующем порядке: для получения синфазных токов на реле.

2. Чтобы реле не работало некорректно для внешнего замыкание на землю на стороне силового трансформатора, где обмотки соединены звездой с заземленной нейтралью.

Смещение сквозного тока необходимо на этих реле не только для собственный дисбаланс трансформаторов тока, но также необходимо позаботиться о любом напряжении ответвлений на трансформаторе, обеспечиваемом устройством РПН. Например, трансформатор с номинальным передаточным числом 132/40 кВ с переключателем ответвлений диапазон от +15 до -5% на стороне 40 кВ будет иметь выбранные коэффициенты трансформатора тока для балансировки на промежуточной точке, а именно 132/42 кВ. Вышеупомянутое обсуждается более подробно.

13.7 Дифференциальная защита КРУ

В дифференциальной защите КРУ все входящие и уходящие токи защищенная зона добавляется, и если результат равен нулю, то шины исправны. Однако, если ток превышает выбранный установка, защита сработает и отключит все связанные цепи выключатели.

Очевидно, что стабильность этого типа защиты имеет жизненно важное значение. так как неправильная операция может привести, например, к выключению электростанции.Из-за большого количества задействованных цепей, все имеют разные токи, стабильность также более трудна проблема, чем с дифференциальной защитой машины или трансформатора.

Для этой защиты используется ряд различных схем, обычно называется «защита автобусной зоны». Схемы различаются в основном принцип, принятый для достижения стабильности, и они обсуждаются.

Защита контрольного провода фидера

Защита контрольного провода аналогична дифференциальной защите в том, что обычно он сравнивает ток, входящий в цепь, с одним конец с текущим уходом на другом конце.Его область применения это защита силовых кабелей и коротких линий электропередачи. Для этих цепей расстояние между трансформаторами тока на двух концах защищенной зоны слишком велика для циркуляции токовая дифференциальная защита описанного выше типа для машин, трансформаторов и т. д. Контрольный провод обеспечивает канал связи для передачи информации об условиях на одном конце фидера к защитным реле на другом конце питателя и наоборот.

Эти реле или группы реле на двух концах могут сравнение местных и удаленных условий и, таким образом, определение если есть внутренняя неисправность. Каждое реле обычно отключает только свое связанный автоматический выключатель. Есть много разных типов пилотов схемы защиты проводов, но чаще всего используются противоположные тип напряжения.

Время, затраченное на устранение неисправностей

С изначально избирательными формами защиты, помимо обеспечения что реле не работают неправильно из-за начальных переходных процессов, нет необходимости в задержке по времени.Время срабатывания защиты, без время отключения / отключения выключателя обычно составляет следующее порядок: Машинный дифференциал - несколько циклов Дифференциал трансформатора - 10 циклов Дифференциал распределительного устройства (сборной шины) - 4 цикла Дифференциал питателя - несколько циклов Это время работы практически не зависит от величина тока короткого замыкания.

Рекомендуемые системы защиты агрегата

• Кабельные питатели: дифференциал контрольной проволоки

• Трансформатор: высоковольтная симметричная (ограниченная) защита от замыкания на землю

- Мгновенная перегрузка по току с высокой уставкой высокого напряжения (малый переходный досягаемость)

- НН-ограниченное замыкание на землю

- Бухгольц

• Сборные шины: схемы среднего / низкого импеданса для стратегических сборных шин (включая сборные шины, работающие по замкнутому кольцу)

- Схемы блокировки сборных шин для радиальных сетей

• Защита агрегата: следует использовать по возможности на всем протяжении сеть, чтобы убрать обратное время.Реле (IDMT) спереди строка

• IDMT: следует использовать в качестве резервной копии только на случай сбоя. основной защиты.

Преимущества защиты агрегата

Быстро и избирательно

Защита устройства быстрая и селективная. Он отключит только неисправный пункт установки, тем самым гарантируя устранение любых сбоев в сети.

Простая установка

Устройство защиты легко установить и очень редко после установки требует изменений, поскольку он не зависит от того, что происходит где-то еще в системе.

Без ограничений по времени

Временные ограничения, введенные органами снабжения, не превышают большая проблема больше. Их нужно учитывать только при настройке увеличьте обратное время резервирования (IDMT).

Максимальная эксплуатационная гибкость

Система может работать в любой конфигурации переключения без страх потери дискриминации.

Лучшее бесперебойное снабжение

Во многих приложениях кольца могут работать замкнутыми, так что переключение не потребуется восстанавливать нагрузки, что обеспечит лучшую непрерывность поставки.

В будущем относительно легко расширить

Любое будущее расширение, которое может потребовать еще одной точки подачи, может относительная простота обращения без каких-либо изменений существующих защита.

Дифференциальная защита силового трансформатора

| Electrical Academia

Основная задача силового трансформатора - преобразовать электрическую мощность с одного уровня напряжения на другой. Силовой трансформатор - самая важная и самая дорогая часть электрической системы.Все остальное электрическое оборудование (например, автоматические выключатели, измерительные трансформаторы и т. Д.) Выполняет функцию защиты силового трансформатора. Учитывая важность трансформатора и его высокую стоимость по сравнению с другим оборудованием, целесообразно установить качественные системы защиты от внешних отказов сети или внутренних отказов силового трансформатора.

Системы защиты силового трансформатора

Внешние сбои, возникающие где-то в сети (перенапряжение, короткое замыкание, перегрузка, атмосферный разряд и т. Д.), Могут вызвать проблемы с трансформатором (который является частью этой сети).Например. короткие замыкания в сети могут вызвать значительный нагрев шин и обмоток трансформатора.

Потери в меди I 2 R увеличиваются пропорционально квадрату тока и рассеиваются в виде тепла. Кроме того, внутри силового трансформатора могут возникать отказы, такие как короткое замыкание обмоток, межвитковое замыкание, короткое замыкание между фазами, неисправности в сердечнике, баке трансформатора и прорывы на вводе трансформатора. Что касается места повреждения, системы защиты силового трансформатора можно разделить на внешние и внутренние.

Основная задача системы защиты - как можно скорее отделить трансформатор от источника энергии, чтобы предотвратить непредвиденные последствия и серьезные повреждения трансформатора.

Система защиты предназначена для сигнализации о возникновении сбоев в электрической системе, которые могут привести к отказу трансформатора.

По истечении заданного времени блокировки реле (время задержки срабатывания) система защиты отправляет сигнал на автоматический выключатель, который отключит трансформатор от системы до того, как сбой затронет их.

Силовая трансформаторная подстанция с защищенным трансформатором, выключателем и измерительными трансформаторами тока показана на рисунке 1. Различные системы защиты трансформатора в соответствии с критериями эксплуатации перечислены в таблице 1.

Рисунок 1. Трансформаторная подстанция

Критерии срабатывания Система защиты Место отказа
Критерии разности токов Дифференциальная защита Критерии внутренней / внешней защиты Максимальная токовая защита Внешняя защита
Критерии оценки газа Реле Бухгольца Внутренняя защита
Высокотемпературные критерии Тепловая защита от перегрузки Внутренняя защита
Критерии тока нулевой последовательности Защита от замыкания на землю Внешняя защита
Критерии полного сопротивления линии Дистанционная защита Внешняя защита

Различные системы защиты могут обнаруживать различные неисправные состояния в трансформатор.В таблице 2 показано, какие отказы можно обнаружить с помощью соответствующей защиты.

Неисправные условия трансформатора Система защиты
Трансформатор от перегрузки или перегрева Защита от тепловой перегрузки
Защита от перегрузки в сети
Внутреннее короткое замыкание трансформатора Дифференциальное, сверхтоковое и реле Бухгольца
Внутреннее однофазное короткое замыкание или замыкание на землю трансформатора Однофазная максимальная токовая защита, замыкание на землю и защита от замыкания на землю резервуара

Дифференциальная защита силового трансформатора

Дифференциальная защита трансформатора (ΔI) является надежной и безопасной защитой, а также наиболее важной и наиболее часто используемой защитой трансформатора.Он используется для защиты силового трансформатора с номинальной мощностью выше 8 МВА (обычно не используется в случае трансформатора с меньшей номинальной мощностью до 4 МВА).

ΔI охватывает почти все короткие замыкания внутри трансформатора, такие как короткое замыкание: между фазами, между витками, между фазой и землей. Если нейтраль трансформатора заземлена напрямую, эта защита также защищает от пробоя изоляции во всех обмотках. Если нейтраль трансформатора изолирована, ΔI охватывает только повреждения между двумя фазами, но не однофазные повреждения.

Принцип дифференциальной защиты трансформатора

Принцип дифференциальной защиты (ΔI) основан на сравнении выходных и входных токов трансформатора, как показано на рисунке 2.

В нормальном состоянии сети силовой трансформатор работает с номинальный ток. Трансформаторы тока (ТТ) выбираются с соответствующим соотношением витков, чтобы токи на вторичных сторонах ТТ были одинаковыми. В этом случае нет протекания тока через ΔI (ΔI = 0), потому что вторичные токи трансформаторов тока имеют одинаковую амплитуду и величину сдвига фаз.ΔI не будет работать.

В неисправном состоянии значение тока трансформатора будет намного выше номинального тока, что приведет к ΔI> 0. В этом случае сработает защита и выведет трансформатор из эксплуатации.

Рисунок 2. Схема дифференциальной защиты трансформатора

Теоретически эта система защиты кажется очень простой. Но на самом деле критерии срабатывания защиты не так просты. Проблемы ΔI перечислены ниже:

  • Первичный и вторичный токи трансформатора обычно различаются.Трансформатор тока должен быть правильно выбран, чтобы дифференциальный ток в нормальных условиях был ΔI = 0.
  • Различные векторные группы трансформаторов имеют разный фазовый сдвиг тока на первичной и вторичной стороне.
  • ТТ на обеих сторонах трансформатора должны иметь примерно одинаковые характеристики насыщения в отношении точки перегиба и кривой насыщения.
  • Работа переключателя ответвлений (регулировка напряжения трансформатора) может вызвать ток ΔI через схему защиты из-за изменения коэффициента трансформации трансформатора.
  • При первом включении трансформатора возникает ток только на одной стороне трансформатора и нарушается баланс ΔI.
  • Насыщение ТТ и явление составляющей постоянного тока вызывают разницу в токе.
  • Внешнее замыкание на землю в электрической системе со стороны низковольтного трансформатора может вызвать нулевую составляющую тока, которая может влиять на ΔI.

В настоящее время аналоговая и цифровая дифференциальная защита используется в электрической системе.Аналоговая система использует устаревшие механические решения, а новая цифровая технология решает проблемы с помощью программного обеспечения.

Новые электрические системы спроектированы по цифровым системам защиты. Цифровые системы разрешают использование соединительных трансформаторов, верхнего порогового значения ΔI, дросселей (катушек индуктивности) и конденсаторов.

Программный процесс решает все упомянутые требования к дифференциальной защите. Назначение соединительных трансформаторов - фильтровать составляющую тока нулевой последовательности, возникающую из-за внешнего замыкания на землю в сети.Эти трансформаторы должны быть соединены в векторной группе Yd.

Установить соответствующий порог ΔI тока очень сложно. Он должен быть достаточно низким, чтобы обнаруживать неисправный ток и быстро отключать силовой трансформатор. Но с другой стороны, он должен быть достаточно высоким, чтобы избежать неправильной работы в некоторых штатных условиях трансформатора, таких как первое включение (более высокий ток), ток холостого хода (составляющая постоянного тока) и т. Д.

Если присутствует остаточный магнитный поток в сердечнике трансформатора при первом включении значение пускового тока может почти достигать значения тока короткого замыкания.Из-за этого необходимо прогнозировать задержку срабатывания защиты при первом включении трансформатора.

Ток пускового силового трансформатора содержит заметную вторую гармонику и составляющую постоянного тока. Медленно уменьшающаяся составляющая постоянного тока и ее высокое значение могут вызвать насыщение трансформаторов тока и привести к неправильному измерению тока.

Из-за вышеизложенного порог срабатывания ΔI обычно устанавливается на уровне 20-40% от номинального значения тока (20% трансформаторов без переключателя ответвлений и 30-40% с переключателем ответвлений).Он должен быть достаточно низким, чтобы покрыть сбои внутреннего короткого замыкания.

Дифференциальная защита должна срабатывать как можно быстрее (на практике 25-40 мс), чтобы уменьшить энергию повреждения, разрушающего трансформатор. Когда ΔI обнаруживает защиту, он посылает сигнал о срабатывании выключателя и срабатывает звуковой сигнал. На практике перед повторным вводом силового трансформатора в эксплуатацию трансформатор детально испытывается и анализируются причины отказа.

Рисунок 3 Цифровая система защиты

Новое цифровое решение ΔI выполняет фильтрацию составляющей постоянного тока с помощью программного обеспечения.Программное обеспечение подает сигнал в систему защиты, которая блокирует срабатывание защиты компонентов постоянного тока с помощью электронной схемы.

Программное обеспечение обычно использует алгоритмы для анализа текущей волны. Основными требованиями к этим алгоритмам являются обнаружение четных гармоник (важно для обнаружения тока намагничивания), компонент постоянного тока и обнаружение пятой гармоники. Все это важно для разделения переходных помех и неисправных состояний.По рассчитанной амплитуде гармоник определяются сигналы блокировки (Relay Logic).

Производитель системы защиты указывает диапазон порога блокировки, но заказчик (инженер-электрик) должен установить соответствующий порог в соответствии с опытом и характеристиками защищаемого силового трансформатора.

Дифференциальная защита генераторов | Модифицированная дифференциальная защита

Дифференциальная защита генераторов:

Наиболее распространенная система, используемая для защиты от повреждений обмотки статора, основана на принципе циркулирующего тока (см. Ст.21.18). В этой схеме дифференциальной защиты генераторов сравниваются токи на двух концах защищаемой секции. В нормальных условиях эксплуатации эти токи равны, но могут стать неравными при возникновении короткого замыкания в защищаемой секции. Разница токов при повреждении проходит через рабочую катушку реле. Затем реле замыкает свои контакты, чтобы изолировать защищаемый участок от системы. Эта форма защиты также известна как Схема циркуляционного тока Мерц-Прайс .

Схема расположения: На рис. 22.2 показано схематическое расположение дифференциальной защиты генератора переменного тока для трехфазного генератора переменного тока. Идентичные пары трансформаторов тока CT 1 и CT 2 расположены по обе стороны от каждой фазы обмотки статора. Вторичные обмотки каждого комплекта трансформаторов тока соединены звездой; две нейтральные точки и соответствующие клеммы двух звездообразных групп соединяются вместе с помощью четырехжильного контрольного кабеля.Таким образом, существует независимый путь для токов, циркулирующих в каждой паре трансформаторов тока и соответствующем управляющем элементе P.

.

Катушки реле соединены звездой, нейтральная точка подключена к общей нейтрали трансформатора тока, а внешние концы - по одному к каждой из трех других пилотных цепей. Чтобы нагрузка на каждый трансформатор тока была одинаковой, реле подключаются через эквипотенциальные точки трех контрольных проводов, и эти эквипотенциальные точки, естественно, должны быть расположены в середине контрольных проводов.Реле обычно электромагнитного типа и предназначены для мгновенного срабатывания, поскольку неисправность должна устраняться как можно быстрее.

Эксплуатация: На рис. 22.2 видно, что реле подключены шунтом через каждый контур циркуляции. Поэтому схему рис. 22.2 можно в более простом виде показать на рис. 22.3. В нормальных условиях эксплуатации ток на обоих концах каждой обмотки будет одинаковым, и, следовательно, токи во вторичных обмотках двух трансформаторов тока, подключенных к любой фазе, также будут одинаковыми.Следовательно, в управляющих проводах имеется сбалансированный циркулирующий ток, и ток не течет через рабочие катушки (R 1 , R 2 и R 3 ) реле. Когда происходит замыкание на землю или междуфазное замыкание, это условие больше не выполняется, и дифференциальный ток, протекающий через цепь реле, приводит в действие реле для отключения автоматического выключателя.

(i) Предположим, что в фазе R произошло замыкание на землю из-за пробоя ее изоляции на землю, как показано на рис.22.2. Ток в обмотке затронутой фазы будет течь через сердечник и корпус машины на землю, а цепь замыкается через сопротивление заземления нейтрали. Токи во вторичных обмотках двух трансформаторов тока в фазе R станут неравными, и разница двух токов будет проходить через соответствующую катушку реле (то есть R 1 ), возвращаясь через нейтральный пилот. Следовательно, реле срабатывает, чтобы отключить автоматический выключатель.

(ii) Представьте, что теперь происходит короткое замыкание между фазами Y и B, как показано на рис.22.2. Ток короткого замыкания циркулирует через соединение нейтрального конца, через две обмотки и через место короткого замыкания, как показано пунктирными стрелками. Токи во вторичных обмотках двух трансформаторов тока в каждой затронутой фазе станут неравными, и дифференциальный ток будет течь через рабочие катушки реле (т.е.R 2 и R 3 ), подключенных к этим фазам. Затем реле замыкает свои контакты, чтобы отключить автоматический выключатель.

Можно отметить, что схема реле устроена так, что ее включение вызывает (i) размыкание выключателя, соединяющего генератор переменного тока с шинами, и (ii) размыкание цепи возбуждения генератора переменного тока.

Превалирует установка трансформаторов тока CT 1 в нейтрали (обычно в яме генератора) и трансформаторов тока CT 2 в распределительном оборудовании. В некоторых случаях генератор находится на значительном удалении от распределительного устройства. Поскольку реле расположены близко к выключателю, поэтому неудобно подключать катушки реле к фактическим физическим средним точкам пилотов. точки ответвления делят полное вторичное сопротивление двух наборов трансформаторов тока на равные части.Это устройство показано на рис. 22.4. Эти сопротивления обычно регулируются, чтобы получить точный баланс.

Ограничения: Две схемы защиты генератора, показанные выше, имеют свои собственные ограничения. Обычно используется сопротивление заземления нейтрали, чтобы ограничить деструктивное воздействие токов замыкания на землю. В такой ситуации невозможно защитить всю обмотку статора генератора переменного тока, соединенного звездой, во время замыканий на землю.Когда замыкание на землю происходит около нейтральной точки, может быть недостаточное напряжение на короткозамкнутой части для подачи необходимого тока по цепи замыкания для срабатывания реле. Величина незащищенной зоны зависит от величины сопротивления заземления и настройки реле.

Производители защитного снаряжения говорят о «защите 80% обмотки», что означает, что неисправности в 20% обмотки вблизи нейтральной точки не могут вызвать отключение, т.е. эта часть не защищена.Обычно защищают только 85% обмотки, потому что вероятность замыкания на землю вблизи нейтральной точки очень редка из-за равномерной изоляции обмотки по всей обмотке.

Модифицированная дифференциальная защита для генераторов переменного тока:

Если нейтральная точка генератора переменного тока, соединенного звездой, заземлена через высокое сопротивление, модифицированные схемы дифференциальной защиты генератора, показанные на рис. 22.2 или 22.4, не обеспечат достаточной чувствительности для замыканий на землю.Это связано с тем, что высокое сопротивление заземления ограничивает токи замыкания на землю до низкого значения, что требует установки реле с малым током, если необходимо защитить соответствующую часть обмотки генератора. Однако слишком низкое значение уставки реле нежелательно для надежной стабильности при тяжелых сквозных КЗ. Чтобы преодолеть эту трудность, используется модифицированная форма дифференциальной защиты, в которой снижается уставка замыканий на землю без ухудшения стабильности.

Измененная компоновка показана на рис.22.5. Изменения затрагивают только релейные соединения и состоят в подключении двух реле для защиты от замыкания фазы и третьего только для защиты от замыкания на землю. Два фазных элемента (PC и PA) и балансировочное сопротивление (BR) соединены звездой, а реле заземления (ER) подключено между этой точкой звезды и четвертым проводом контрольной цепи циркулирующего тока.

Эксплуатация: В нормальных условиях эксплуатации токи на двух концах каждой обмотки статора будут равны.Таким образом, в фазных управляющих проводах имеется сбалансированный циркулирующий ток, и ток не течет через рабочие катушки реле. Следовательно, реле остаются в нерабочем состоянии.

Если замыкание на землю происходит в какой-либо одной фазе, несбалансированный вторичный ток в ТТ в этой фазе будет протекать через реле заземления ER и через пилот S 1 или S 2 к нейтрали тока. трансформаторы. Это вызовет срабатывание только реле заземления. Если между двумя фазами возникает неисправность, несбалансированный ток будет циркулировать вокруг двух вторичных обмоток трансформатора через любые две катушки PA, BR, PC (пара определяется двумя неисправными фазами), не проходя через реле заземления. ER.Следовательно, будут работать только реле обрыва фазы.

Числовая дифференциальная защита: принципы и приложения, 2-е издание

Загрузить флаер продукта

Загрузить флаер продукта - загрузить PDF-файл в новой вкладке. Это фиктивное описание. Загрузить флаер продукта - загрузить PDF-файл в новой вкладке. Это фиктивное описание. Загрузить флаер продукта - загрузить PDF-файл в новой вкладке. Это фиктивное описание. Загрузить флаер продукта - загрузить PDF-файл в новой вкладке.Это фиктивное описание.

Описание

Дифференциальная защита - это быстрый и селективный метод защиты от коротких замыканий. Он применяется во многих вариантах для электрических машин, трансформаторов, сборных шин и электрических линий.
Изначально эта книга охватывает теорию и основы аналоговой и цифровой дифференциальной защиты. Трансформаторы тока рассматриваются подробно, включая переходные процессы, влияние на характеристики защиты и практические размеры.Расширенная глава посвящена передаче сигналов для защиты линий, в частности современной цифровой связи и синхронизации GPS.
Далее делается акцент на различных вариантах дифференциальной защиты и их практическом применении, проиллюстрированном конкретными примерами. Это дополняется рекомендациями по вводу в эксплуатацию, испытаниям и техническому обслуживанию. Наконец, конструкция и управление современной дифференциальной защитой объясняются с помощью последней серии реле Siemens SIPROTEC.
Как учебник и стандартная работа в одном, эта книга охватывает все темы, на которые необходимо обратить внимание при планировании, проектировании, настройке и применении систем дифференциальной защиты. Книга предназначена для студентов и инженеров, желающих ознакомиться с предметом дифференциальной защиты, а также для опытных пользователей, занимающихся цифровой дифференциальной защитой. Кроме того, он служит справочным руководством для решения проблем приложений.
В новой редакции все содержание было пересмотрено, расширено и обновлено в соответствии с последними достижениями в области релейной защиты.

Об авторе

ГЕРХАРД ЦИГЛЕР
(ранее Siemens AG) - бывший председатель Исследовательского комитета № 34 (защита и местный контроль) и почетный член СИГРЭ. Сейчас он работает консультантом.

Содержание

Общие принципы и определения
Режим работы
Методы измерения
Трансформаторы тока
Защита связи
Дифференциальная защита электрических машин
Дифференциальная защита трансформаторов
Дифференциальная защита линий
Дифференциальная защита сборных шин
Релейная технология и конструкция

Дифференциальное реле

- определение, теория, схемы и типы

В этом разделе вы изучаете дифференциальное реле (или реле дифференциальной защиты) - определение, теория, схемы и типы.

Дифференциальные реле более чувствительны. Он используется для измерения разности векторов (фазы / амплитуды) между двумя или более подобными электрическими величинами.

В зависимости от принципа действия дифференциальные реле подразделяются на следующие категории:

1. Реле дифференциального тока.

2. Дифференциальное реле со смещением или процентным соотношением.

3. Дифференциальное реле с балансировкой напряжения.

Дифференциальное реле тока

Рис.3.31 Показанная схема предназначена для защиты генератора от неисправности с помощью реле дифференциального тока. По обе стороны защищаемого элемента используются два идентичных трансформатора тока. ТТ электрически соединены между собой с помощью контрольных проводов с высоким сопротивлением (импедансом). Предполагается, что коэффициент трансформатора тока обоих трансформаторов равен 200: 1. Рабочая катушка реле максимального тока подключена между двумя контрольными проводами трансформатора тока для передачи разности токов во вторичных обмотках трансформатора тока.

Если ток, скажем, 2000 Ампер проходит по обмотке генератора переменного тока, и если нет неисправности и генератор работает нормально, то вторичные токи каждого ТТ будут составлять 2000/200 = 10 Ампер.

Эти наведенные вторичные токи в обоих CTS имеют одинаковое направление, так что чистый ток 10–10 = 0 ампер. через рабочую катушку протекает ток, который не производит рабочего сигнала, и дифференциальное реле не работает. Возьмем случай замыкания на землю, как показано на рис. 3.32.

Рассмотрим случай, когда ток 500 А с одной стороны, а 2000 А - с другой.

Токи в трансформаторах тока будут 500/200 = 2,5 А. и 2000/200 = 10 ампер, как показано на рис. 3.32.

Рис.3,32

Управляющая катушка дифференциального реле пропускает ток 10 - 2,5 = 7,5 ампер от концов a к b. Реле срабатывает и размыкает автоматический выключатель, и машина защищается.

В следующем случае, если ток течет к КЗ с обеих сторон, тогда сумма тока ТТ 10 + 5 = 15 Ампер. протекает через катушку реле для срабатывания схемы защиты. Эта схема и распределение тока показаны на рис. 3.33.

Хотя система дифференциальной токовой защиты защищает машину, у этой схемы защиты есть некоторые недостатки.

Рис. 3.33

(i) Точное согласование ТТ не может быть достигнуто из-за полного сопротивления цепи управления.

(ii) При протекании большого сквозного тока емкость кабеля • участка может вызвать неправильную работу.

(iii) Существует небольшая разница в двух токах на двух концах, это связано с импедансом пилот-сигнала. Для чувствительного реле эта небольшая разница может привести к срабатыванию катушки реле, даже если неисправности нет.

Дифференциальная защита со смещением для трансформаторов »PAC Basics

Назначение дифференциальной защиты со смещением - обнаружение неисправностей с высокой селективностью и чувствительностью.Это означает, что он может отключиться без преднамеренной задержки по времени для неисправностей в пределах своей зоны защиты, поэтому дифференциальная защита часто применяется на дорогостоящем оборудовании, таком как трансформаторы. Обычно дифференциальная защита применяется к трансформаторам мощностью не менее 10 МВА. Однако в некоторых приложениях на трансформаторах 5 МВА применяется дифференциальная защита.

Работа типовой дифференциальной защиты показана на рисунке 1.Дифференциальная защита основана на текущем законе Кирхгофа, который гласит, что токи, текущие в узел, равны сумме токов, вытекающих из этого узла. Для нормальной работы и внешних повреждений разница между токами на входе и выходе из зоны защиты равна нулю. Если разница не равна нулю, то в зоне защиты может быть неисправность. Здесь зона защиты определяется расположением трансформаторов тока (ТТ).

Щелкните здесь, чтобы узнать, как подключать трансформаторы тока к реле.

Источники дифференциальных токов

Применение дифференциальной защиты в трансформаторах, однако, допускает наличие дифференциального тока во время нормальной работы. Практически это происходит из-за намагничивающего тока, присутствующего в сердечнике трансформатора. Другие источники дифференциального тока, влияющие на применение дифференциальной защиты, включают несоответствие компенсации отводов (преобладает в электромеханических реле), устройство РПН трансформатора, погрешность измерения реле и погрешность ТТ.На рисунке 2 показаны дифференциальные токи для нормальной работы и внешних неисправностей с

.
  1. ошибка ТТ при номинальном отводе и
  2. Ошибка ТТ при максимальном отводе трансформатора.

Как показано в таблицах к рисунку 2, дифференциальный ток увеличивается пропорционально сквозному току. Это затрудняет настройку дифференциальной защиты. Во избежание срабатывания реле при чрезмерном сквозном токе необходимо было бы установить фиксированный срабатывание срабатывания более высокого уровня, но это значительно снизило бы чувствительность, сделав защиту неадекватной.В игру вступает концепция дифференциала с процентным смещением, в котором работа реле основана на дифференциальном токе как функции сквозного тока. Таким образом, уставка срабатывания повышается по мере увеличения сквозного тока.

Дифференциальная защита со смещением в процентах

Характеристика смещения в процентах зависит от отношения тока срабатывания к току ограничения. Ток срабатывания определяется как величина дифференциального тока в зоне защиты.

Для тока ограничения определены несколько методов, которые различаются в зависимости от реле.В большинстве случаев ток удержания составляет

.

Для настройки дифференциальной защиты с процентным смещением требуются две (2) основные настройки. Это минимальный подъем и наклон. Минимальное срабатывание покрывает ток намагничивания трансформатора, обычно 1–4% от номинального значения трансформатора. Обычно рекомендуется отвод от 0,2 до 0,3 TAP. Настройка крутизны определяется путем определения потенциальных источников дифференциального тока. Это может происходить из-за отклонения отводов (10%), погрешности ТТ (от 3% при номинальном значении до 10% при 20-кратном номинальном значении) и погрешности измерения реле (5%).На рисунке 3 эти ошибки суммированы, чтобы сформировать единую характеристику наклона.

Чтобы обеспечить безопасность для более высоких уровней сквозного тока, когда ошибки ТТ достигают 10%, вводится второй наклон, формирующий характеристику с двойным наклоном. Это показано на рисунке 4.

Запас безопасности наклона устанавливается путем применения отрицательной совокупной погрешности (включая возбуждение) либо для тока, входящего в зону защиты, либо выходящего из нее. Таким образом, для совокупной ошибки 22%, приложенной к току, входящему в зону, наклон рассчитывается следующим образом:

Исходя из предположения о погрешности вычитания, общая формула для определения минимального значения наклона:

Запас безопасности обеспечивает безопасность, необходимую при чрезмерных сквозных токах, где наиболее вероятно насыщение ТТ.

Артикул:

М. Томпсон, «Процент ограниченного дифференциала, процент от чего?», Материалы 64-й ежегодной конференции инженеров защитных реле, Колледж-Стейшн, Техас, апрель 2011 г.

Г. Прадип Кумар, «Принципы защиты трансформатора», материалы тренинга по защите энергосистемы, Visayan Electric Company, Себу, Филиппины, декабрь 2016 г.

Дж. Блэкберн, Т. Домин, «Принципы и применение реле защиты, 4-е изд.», CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2014.

Как это:

Like Loading ...

Дифференциальное реле

Дифференциальное реле

Один из наиболее распространенных и успешных методов защиты цепи - это установка реле для сравнения входящих токов. и оставив его, что должно быть одинаковым как при нормальных условиях, так и при внешнем отказе. Любой разностный ток должен протекать в КЗ в защищаемой цепи

Принцип дифференциальной защиты циркулирующего тока (MERZ-PRIZE)

На рисунке ниже показан принцип дифференциальной защиты генератора и трансформатор, X - обмотка защищаемой машины.Если нет внутренней неисправности, ток, входящий в X, равен по фазе и величине току, выходящему из X. ТТ имеют такое соотношение, что в нормальных условиях или при внешних повреждениях (сквозных неисправностях) вторичный ток ТТ равен. Эти токи говорят, что I1 и I2 циркулируют в управляющем проводе. Полярность соединений такова, что ток I1 и I2 находится в одном направлении с пилотным проводом при нормальных условиях или при внешних неисправностях. Катушка срабатывания реле подключена к середине пилотных проводов.Релейный блок относится к типу перегрузки по току


В нормальных условиях и при внешнем повреждении система защиты сбалансирована, а коэффициенты ТТ таковы, что вторичные токи равны. Эти токи циркулируют в пилотных проводах. Векторный дифференциальный ток I1-I2, протекающий через катушку реле, равен нулю. I1-I2 = 0 (нормальное состояние или внешние неисправности) Этот баланс нарушается при внутренних неисправностях. Когда повреждение происходит в защищенной зоне, ток, входящий в защищаемую обмотку, больше не равен току, выходящему из обмотки, потому что некоторый ток течет к месту повреждения.Дифференциал I1-I2 проходит через рабочую катушку реле, и реле срабатывает, если рабочий крутящий момент больше, чем ограничивающий момент. Ток I1 и I2 циркулирует во вторичной цепи. Следовательно, CT не повреждается. Полярность трансформаторов тока должна быть правильной, иначе токи I1 и I2 сложатся даже при нормальном состоянии и некорректно сработают реле.

Баланс тока дифференциальной защиты

• Когда эта система применяется к электрическому оборудованию (обмотки статора генератора, трансформатор,

Шины и т. Д.) это называется дифференциальной токовой защитой.

• Когда она применяется к линиям и кабелям, она называется контрольной дифференциальной защитой, потому что контрольные провода или эквивалентная линия связи или канал необходимы для подачи тока на реле с удаленного конца линии. .

ТТ на обоих концах защищаемой цепи подключены таким образом, что при сквозной нагрузке или в условиях короткого замыкания ток циркулирует между соединенными между собой ТТ.Реле максимального тока обычно подключается через эквипотенциальные точки и поэтому не работает.

• Методы баланса циркулирующих токов широко используются для защиты оборудования, когда трансформаторы тока находятся в пределах одной зоны подстанции и соединительные провода между трансформаторами тока короткие (например, обмотки статора генератора, трансформатор, шины и т. Д.)

• Метод баланса циркулирующего тока также называется продольной дифференциальной защитой или

системой дифференциальной защиты Merz-Price.

• Ток в дифференциальном реле будет пропорционален разности векторов между токами, которые входят и выходят из защищаемой цепи. Если ток через реле превышает значение срабатывания, реле сработает.

Недостатки дифференциального реле (ценовая схема Merz)

·

Непревзойденные характеристики C.T.s :

Несмотря на то, что насыщения удалось избежать, разница в значениях C.T. характеристики из-за погрешности соотношения при высоких значениях токов короткого замыкания. Это вызывает заметную разницу во вторичных токах, которые могут срабатывать реле. Таким образом, реле работает через внешние неисправности.

Эта трудность преодолевается с помощью процентного дифференциального реле. В этом реле разница в токе из-за ошибки соотношения существует и течет через катушку реле.Но в то же время средний ток (I1 + I2 / 2) протекает через ограничительную катушку, которая создает достаточный ограничивающий момент. Следовательно, реле перестает работать при сквозных неисправностях.

·

Изменение соотношения из-за переключения ответвлений :

Для изменения соотношения напряжения и тока между сторонами высокого и низкого напряжения силового трансформатора используется переключающее оборудование. Это важная особенность силового трансформатора.Это оборудование эффективно изменяет передаточное число. Это вызывает дисбаланс с обеих сторон. Чтобы компенсировать этот эффект, ответвления могут быть также предусмотрены на трансформаторах тока, которые должны быть изменены так же, как и главный силовой трансформатор. Но этот метод неосуществим. Дифференциальные реле процентного соотношения гарантируют, что реле обеспечивают стабильность в отношении величины дисбаланса, возникающего в крайних точках диапазона переключения.

·

Разница в длине контрольных проводов :

Из-за разницы в длине контрольных проводов с обеих сторон может возникнуть состояние дисбаланса.Трудность преодолевается подключением регулируемых резисторов к пилотным проводам с обеих сторон. Они называются балансировочными резисторами. С помощью этих резисторов можно отрегулировать эквипотенциальные точки на контрольных проводах. В процентно-дифференциальных реле на рабочей катушке и ограничительной катушке предусмотрены отводы для достижения точного баланса.

·

Бросок тока намагничивания :

Когда трансформатор находится под напряжением, состояние изначально является нулевым индуцированным E.м.ф. В трансформатор происходит переходный приток тока намагничивания. Этот ток называется пусковым током намагничивания. Этот ток может в 10 раз превышать ток полной нагрузки трансформатора. Он очень медленно затухает и неизбежно приводит к ложному срабатыванию дифференциальной защиты трансформатора из-за временной разницы в величинах первичного и вторичного токов.

Факторы, которые влияют на величину и направление пускового тока намагничивания, могут быть одной из следующих причин.

а. Размер трансформатора.

б. Размер энергосистемы

c. Тип магнитного материала, из которого изготовлен сердечник.

г. Величина остаточного магнитного потока, существующего до подачи питания на трансформатор.

e. Способ включения трансформатора.

Если трансформатор находится под напряжением, когда волна напряжения проходит через ноль, бросок тока намагничивания максимален.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *