Работа 2.4 Дифференциальная защита трансформатора

Цель работы: Ознакомиться с принципиальной электрической схемой, принципом работы и порядком испытания дифференциальной защиты трансформатора.

Краткие теоретические сведения

Дифференциальная защита применяется в качестве основной защиты трансформаторов при повреждениях их обмоток, на вводах и ошиновке. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается лишь на одиночно работающих трансформаторах 6300 кВА и выше, на параллельно работающих трансформаторах мощностью 4000 кВА и выше.

Дифференциальная защита основана на принципе сравнения величин токов в начале и в конце защищаемого участка, в нашем случае начале и конце обмоток силового трансформатора. Участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

С обеих сторон трансформатора устанавливаются трансформаторы тока TА1 и ТА2, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле КА. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле КА протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны, например в обмотке трансформатора, по обмотке реле КА будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка. Эта защита будет действовать при междуфазных и межвитковых замыканиях.

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержка времени, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

На рисунке 2.7 приведена схема дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) на оперативном переменном токе. Измерительный орган защиты выполнен на реле максимального тока КА типа РТ-40/2. При возникновении повреждения срабатывает реле КА и приводит в действие электромагниты отключения КМ1 и КМ2.

Рисунок 2.7 – Принципиальная электрическая схема

Электрическая схема соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда для испытания ДЗТ приведена на рисунке 2.8, а перечень аппаратуры соответственно в таблице 2.10.

Рисунок 2.8 – Электрическая схема соединений дифференциальной защиты трансформатора

Таблица 2.10 – Перечень аппаратуры

Программа работы

1. Изучить принцип работы ДЗТ.

2. Изучить электропитание и назначение блоков лабораторного стенда для испытания ДЗТ.

3. Исходные данные для исследования ДЗТ выбираются по заданию преподавателя в соответствии с таблицей Б.4 приложения Б.

4. Расчетным путем определить значения токов короткого замыкания в точках К1 и К2. Методика расчета приведена в приложении В.

5. Расчетным путем определить значения тока срабатывания защиты и тока срабатывания реле . Методика расчета приведена в приложении Ж.

6. По значению тока срабатывания реле принять значение тока уставки реле тока РТ40/2.

7. Результаты расчета привести в таблицах 2.11 и 2.12.

8. Выставить расчетное значение тока уставки реле тока РТ40/2 в соответствие с таблицей 2.12.

9. Собрать схему соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда в соответствии с рисунком 2.8.

10. Задать значения параметров линии электропередачи в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.4.

11. Установить правильность работы ДЗТ при коротких замыканиях в точках К1 и К2. Результаты испытаний занести в таблицу 2.12.

12. Проанализировать результаты испытаний и сделать выводы.

Таблица 2.11 – Результаты расчета параметров схемы замещения

электрической сети до точки К1 и К2

№	Результаты расчета до точки К1	Результаты расчета до точки К2
,Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	,Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

Таблица 2.12 – Результаты расчета и эксперимента ДЗТ

Результаты расчета	Результаты эксперимента
№	, В	, Ом	, Ом	, А	, А	, А	, А	, А	, с	, А	, с

Порядок выполнения экспериментальной части работы:

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

2. Соедините гнезда защитного заземления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» однофазного источника питания G1.

3. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 2.8.

4. Отключите (если включен) автоматический выключатель А9.

5. Установите переключателем значение коэффициента трансформации трансформатора А1, например, 1,0.

6. Установите параметры линии электропередачи А2 в соответствии с заданным вариантом по таблице Б.4 приложения Б.

7. Установите ток уставки реле А10 в соответствии с таблицей 2.12.

8. Включите выключатель «СЕТЬ» измерителя Р1.

9. Включите источник G1. О наличии напряжения на его выходе должна сигнализировать светящаяся лампочка.

10. Включите автоматический выключатель А9. В результате загорится зеленая лампа блока А8, сигнализирующая о подаче оперативного напряжения.

11. Нажмите верхнюю кнопку поста управления А7. В результате включатся контакторы А4 и А13 (выключатели Q1 и Q2) и на модели линии А2 и трансформатора А1 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать загоревшиеся красные лампы в блоке А8. Зеленая лампа в блоке А8 погаснет.

12. Смоделируйте короткое замыкание на выводах трансформатора А1. Для чего воткните проводник «П» в гнездо «а» вывода трансформатора А1.

В результате сработает дифференциальная защита и поврежденный трансформатор А1 отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А4 и А13). Красные лампы в блоке А8 погаснут, а зеленая лампа загорится.

13. С индикаторов измерителя Р1 считайте значение тока короткого замыкания (в точке К1) и время работы защиты.

14. Результаты испытаний занести в таблицу 2.12.

15. Выньте проводник «П» из гнезда.

16. Нажмите верхнюю кнопку поста управления А7. В результате включатся контакторы А4 и А13 (выключатели Q1 и Q2) и на модели линии А2 и трансформатора А1 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать загоревшиеся красные лампы в блоке А8. Зеленая лампа в блоке А8 погаснет.

17. Смоделируйте короткое замыкание в точке К2. Для чего воткните проводник «П» в гнездо (контакт 1 контактора А13).

Если защита не сработает в течении времени 1 с и поврежденная линия электропередачи не отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А4 и А13), тогда необходимо в ручную отключить линию электропередачи А2 и трансформатор А1, нажав нижнюю кнопку поста управления А7, или вынуть проводник «П» из гнезда.

18. С индикаторов измерителя Р1 считайте значение тока короткого замыкания в точке К2 и время работы защиты.

19. Выньте проводник «П» из гнезда.

20. По завершении эксперимента отключите однофазный источник питания G1 и выключатель «СЕТЬ» измерителя Р1.

21. Результаты испытаний занести в таблицу 2.9.