Расчет резервной защиты трансформатора

(МТЗ с комбинированным пуском по напряжению)

МТЗ может устанавливаться только на двух фазах, однако по соображениям повышения чувствительности её устанавливают на трёх фазах. Токовые реле применяются мгновенные.

Защита с пуском по напряжению не действует при перегрузках, в связи с этим отпадает необходимость в отстройке токовых реле защиты от аварийных нагрузок, что и позволяет получить большую чувствительность.

Для улучшения чувствительности пуска по напряжению цепи напряжения защиты должны питаться от трансформатора напряжения, установленного с той стороны тр-ра, где должна реагировать рассматриваемая защита.

В качестве резервной защиты используют мак. токовую защиту с пуском по напряжению

При несимметричном КЗ появляется напряжение обратной последовательности. ФНОЛ – фильтр напряжения обратной последовательности

Порядок расчёта

Рассчитать и проверить Кч для реле тока КV1 и КV2

Ток срабатывания токового реле:

В сети 6-10 кВ считаем токи в комплектах:

КV1 ‑ реле минимального напряжения, не должно срабатывать при самозапуске

Напряжение срабатывания отстраивается от 2-х режимов

‑ от напряжения самозапуска

‑ после отключения КЗ при минимальном режиме работы сети реле должно вернуться в исходное состояние

За расчетное принимаем Uсз=5.83 кВ

При любом КЗ в минимальном режиме реле должно сработать на линии и за трансформатором. При некотором КЗ сработает реле КW2 и разрешает срабатывать реле KW1. Напряжение срабатывания реле KW2 отстраивается от напряжения небаланса. Uср=0.06*Uном=600 В; 0.06 – коэффициент небаланса. В режиме ближнего резервирования Кс=0, он не регламентируется. Проверка Кчувст осуществляется в режиме дальнего резервирования

в малый треугольник входит трансформатор и система(ближнее резервирование)

в большой треугольник входит еще и кабельная линия

R и U системы надо брать max
Защита от КЗ на землю в сетях с эффективно заземленной нейтралью 110 кВ и выше выполняется в виде токовой защиты нулевой последовательности.

Защита от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю. Схема контроля изоляции. Токовые защиты нулевой последовательности. Трансформаторы нулевой последовательности.

           Сети с малыми токами замыкания на землю работают с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку (ДГК).

В таких сетях замыкание на землю одной фазы не вызывает короткого замыкания и не сопровождается поэтому снижением междуфазных напряжений и появлением повышенных токов в сети. Таким образом, нейтраль сети не заземляют для того, чтобы уменьшить число КЗ.

Векторные диаграммы токов и напряжений в сети с изолированной нейтралью:

 При металлическом замыкании на землю одной фазы (например, А), ее напряжение относительно земли снижается до нуля (UA=0). Напряжение на нейтрали становится равным по величине и обратному по знаку ЭДС заземлившейся фазы: UH = -EA. Напряжение на неповрежденных фазах повышается до междуфазного: UB = UBA, UC = UCA. Междуфазные напряжения между проводами фаз остаются неизменными. Поскольку UA = 0, то IA(C) = 0. В двух других фазах под действием напряжения UB и UC появляются токи, опережающие напряжения на угол 90°. Таким образом, при металлическом замыкании на землю фазы А токи через емкости неповрежденных фаз увеличиваются в  раз, а IЗ, проходящий через место повреждения в землю, равен утроенному значению емкостного тока фазы А при нормальной работе.

Схема контроля изоляции: в сетях простой конфигурации допускается применение только общего устройства неселективной сигнализации, контролирующего состояние изоляции в системе данного напряжения. Схема устройства состоит из трех минимальных реле напряжения, включенных на напряжения фаз относительно земли, или из одного максимального реле напряжения, включенного на напряжение нулевой последовательности. Его напряжение срабатывания обычно при-нимается рав-ным 6 В. Уст-ройство сигна-лизации под-ключается к трансформато-рам напряжения, установленным на шинах.

Токовые защиты нулевой последовательности. Все известные и применяемые на практике защиты можно подразделить на три группы:

1). Защиты, реагирующие на токи нулевой последовательности, создаваемые искусственным путем;

2). Защиты, реагирующие на установившиеся остаточные токи, возникающие в поврежденной линии при резонансной компенсации емкостных токов;

3). Защиты реагирующие на токи переходного режима, возникающие в первый момент замыкания на землю.

           Токовая защита, реагирующая на полный ток нулевой последовательности.

           Реагирующий орган защиты состоит из токового реле 1, питающегося через фильтр нулевой последовательности. В схеме а) используется трехтрансформаторный фильтр. В схеме б) в качестве фильтра применен специальный трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП) особой конструкции.

В трехтранс- форматорном фильтре ток 3I0 получается суммировани- емвторичных токов трех фаз

3I0 = Ia+Ib+Ic. В однотранс- форматорном фильтре, выполненном с помощью ТНП, ток 3I0 получается суммированием первичных токов трех фаз: 3I0 = IA+IB+IC.

           Защита трехтрансформаторного фильтра имеет ряд недостатков, снижающих ее чувствительность:

1). Коэффициент трансформации трансформаторов тока фильтра получается большим, поэтому вторичные токи при замыкании на землю имеют малую величину;

2). Токовые реле, реагирующие на столь малые токи, имеют большое число витков и значительное сопротивление, соизмеримое с сопротивлением намагничивания трансформаторов тока (из-за чего в реле попадает лишь 50-60% вторичного тока замыкания на землю).

3). Токовое реле 1 не должно срабатывать от токов небаланса, возникающих при нагрузке и междуфазных КЗ, для чего принимается Iс.з > Iнб.

           Совокупность этих причин обуславливает относительно низкую чувствительность защиты от замыканий на землю, выполненной с помощью трехтрансформаторного фильтра. Первичный ток срабатывания такой защиты 20-25А. Защита с ТНП значительно чувствительней. Преимущество ТНП: значительно меньший небаланс, возможность подбора числа витков вторичной обмотки из условия наибольшей чувствительности без ограничений по нагрузке. В результате этого ТНП позволяет обеспечить действие защиты при первичных токах порядка 3-5А, а при сочетании ТНП с высокочувствительными реле чувствительность защиты повышается до 1-2А. Схема защиты с ТНП является основной для сетей с малым током замыкания на землю.

Трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП):

Магнито- провод 1, собранный из листов трансфор- маторной стали, име-ет форму кольца или прямо-угольника, охватывающего все три фазы защищаемой линии. Провода фаз А, В и С, проходящие через отверстие ТНП, являются первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка 2 располагается на магнитопроводе.

           Поток Фрез, а следовательно вторичная ЭДС Е2 и вторичный ток I2 могут возникать только при условии, что сумма токов фаз не равна нулю (т.е. когда фазные токи, проходящие через ТНП, содержат составляющую I0). Поэтому ток в реле Т, питающемся от ТНП появляется только при замыканиях на землю. В режиме нагрузки, трехфазного и двухфазного КЗ (без замыкания на землю) сумма токов фаз IA + IB + IC = 0, и поэтому ток в реле отсутствует. Ток небаланса ТНП значительно меньше, чем в трехтрансформаторном фильтре, т.к. в ТНП суммируются магнитные потоки, и ток небаланса зависит только от несимметрии расположения фаз первичного тока.