Токи небаланса установившегося процесса дифференциальной защиты трансформатора и способы отстройки от них

В силовом трансформаторе первичные токи обмоток ВН, СН и НН не равны между собой, а коэффициенты трансформации стандартных трансформаторов тока таковы, что практически невозможно с их помощью сделать равными между собой вторичные токи в дифференциальной защите. Неравенство значений вторичных токов вызывает ток небаланса. Неравенство значений вторичных токов и ток небаланса могут также возникнуть за счет: 1. различных погрешностей, с которыми работают разнотипные трансформаторы 2. регулирования напряжения на одной из сторон трансформатора, на которой и будут изменяться значения первичного и вторичных токов при неизменных значениях токов на других сторонах; 3. углового сдвига между первичными токами в фазных выводах трансформатора при стандартной группе соединения обмоток. Если не принять специальных мер, этот же угловой сдвиг будет и между вторичными токами. Перечисленные особенности силового трансформатора определяют и особенности его дифференциальной защиты, для выполнения которой должны быть решены две основные задачи: отстройка от бросков тока намагничивания, возникающих при включении трансформатора; отстройка от токов небаланса при внешних к.з. Отстройка от тока небаланса с целью обеспечения несрабатывания защиты при внешнихк.з. осуществляется в основном двумя способами: 1. Путём выбора тока срабатывания большим, чем максимальное расчётное значение тока небаланса. 2. Путём торможения (загрубления) дифференциальной защиты вторичным током внешнего к.з., циркулирующим в плечах защиты. И в том и в другом случаях необходимо определить максимальное расчётное значение тока небаланса при к.з. Условие отстройки от токов небаланса выглядит следующим образом: Для отстройки дифференциальной защиты от тока небаланса при сквозном к. з. ее ток срабатывания должен удовлетворять условию

где — коэффициент надежности отстройки, принимаемый равным 1,3.

Величина расчетного тока небаланса, определяемая погрешностями трансформаторов тока, вычисляется по формуле:

где — коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при к. з., которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе к. з.; принимается равным 1 для реле, имеющих БНТ с короткозамкнутыми обмотками, и равным 2 для реле без БНТ; — коэффициент однотипности условий работы трансформаторов тока, принимаемый равным 0,5 в тех случаях, когда трансформаторы тока обтекаются близкими по величине токами, и равным 1 в остальных случаях; f = 0,1 — погрешность трансформаторов тока; — наибольший ток к. з. при сквозном к. з.
Величина расчетного тока небаланса, определяемая изменением коэффициента трансформации защищаемого трансформатора при регулировании напряжения, вычисляется по формулам:
при регулировании с одной стороны трансформатора (автотрансформатора)

при регулировании с двух сторон трансформатора (автотрансформатора)

где — половина регулировочного диапазона с соответствующей стороны от среднего значения, для которого производится выравнивание вторичных токов (например, при половине регулировочного диапазона ). Величина расчетного тока небаланса, определяемая неточным выравниванием вторичных токов, вычисляется по формуле:

где —расчетные числа витков обмоток БНТ реле РНТ для неосновных сторон (сторон с меньшим вторичным током); — принятые числа витков обмоток БНТ реле РНТ для неосновных сторон (ближайшие большие или меньшие целые числа витков); — наибольшие значения токов к. з. при сквозном к. з. со стороны, где включены обмотки БНТ с витками
Таким образом, суммарный расчетный ток небаланса определяется как сумма трех составляющих, т. е.

Обычно при расчете дифференциальной защиты трансформаторов (автотрансформаторов) вначале определяется ток небаланса как сумма

Затем после выбора тока срабатывания и определения расчетных чисел витков БНТ реле РНТ определяется дополнительно суммарный ток небаланса и производится уточнение ранее выбранного тока срабатывания.