ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ БЕЗ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА СТОРОНЕ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

а) Общие положения

Схемы питания и способы отключения трансформаторов без выключателей. В последнее время получили широкое распространение однотрансформаторные и двухтрансформаторные подстанции, выполненные по упрощенной схеме — без выключателей со стороны высшего напряжения [Л. 62, 63].

Такие подстанции подключаются к сети с помощью ответвлений от линий или по блочной схеме линия — трансформатор (рис. 16-42, а, б).

В обоих случаях автоматическое отключение трансформаторов при его повреждении должно производиться выключателями В_а и В_вна питающих концах линии Л1 (рис. 16-42, а и б). Эту операцию возможно осуществить с помощью устройства, передающего отключающую команду от защиты трансформатора на выключатель линии по специальным каналам связи (рис. 16-43, а), или посредством короткозамыкателя, как показано на рис. 16-43, б. Суть второго способа (с короткозамыкателем КЗ) сводится к следующему. При повреждении в трансформаторе его защита РЗ_Тсрабатывает и подает ток в катушку включения КВ короткозамыкателя КЗ. Нож последнего замыкается и устраивает искусственное к. з. На это к.з. реагируют защиты линии РЗ_а и РЗ_в, отключающие линию и вместе с ней трансформатор.

Недостатком такого способа ликвидации повреждения является замедление отключения поврежденного трансформатора, обусловленное временем действия короткозамыкателя и защиты линии.

Следует отметить, что к. з. на выводах и в начальной части обмотки трансформатора обычно попадают в зону быстродействующей защиты линии и отключаются поэтому быстро без участия короткозамыкателя. Замедляющее действие короткозамыкателя сказывается при повреждениях в трансформаторе, на которые не реагирует быстродействующая защита линии.

Несмотря на указанный недостаток, схемы с короткозамыкателем получили широкое распространение.

Схема с передачей отключающих импульсов работает практически так же быстро, как и обычные схемы, непосредственно действующие на отключение выключателя трансформатора.

Из-за большой стоимости канала связи этот способ отключения применяется реже. Однако в тех случаях когда требуется быстрое отключение к. з., лучшим способом является передача отключающих импульсов на питающие концы линий электропередачи. На коротких линиях для передачи импульсов используются провода связи и телемеханики. На длинных линиях импульсы могут передаваться по каналам в. ч. (по этим же линиям) с помощью специальных устройств телеотключения.

Селективное отключение поврежденного трансформатора. В блочной схеме отключение линии при повреждении трансформатора не нарушает принципа селективности и не наносит ущерба электроснабжению, так как трансформатор и линия представляют единое целое.

В схеме же на рис. 16-42, а, где трансформатор подсоединен к ответвлению, отключение линии при повреждении в трансформаторе является неселективным, поскольку при этом не только отключается поврежденный трансформатор, но и нарушается связь между подстанциями А и В. Этот недостаток устраняется с помощью АПВ на линии и установки отделителя ОД на трансформаторе (рис. 16-43, б). Отделитель представляет собой разъединитель с дистанционным приводом, который допускает автоматическое отключение поврежденного трансформатора только после снятия с него напряжения.

При этом отключение поврежденного трансформатора происходит следующим образом. На возникшее повреждение реагирует защита трансформатора. Она включает короткозамыкатель КЗ (рис. 16-43, б), который устраивает однофазное или двухфазное к. з. на линии. Защиты линии РЗ_а и РЗ_в приходят в действие, отключают выключатели В_а и В_в и пускают АПВ.

В бестоковую паузу (когда на линии нет напряжения и тока) отделитель ОД отключает трансформатор. После этого АПВ включает линию и связь между подстанциями А и В восстанавливается.

Таким образом, несмотря на отсутствие выключателя на трансформаторе, повреждение в нем отключается селективно.

Трансформаторы тока. На подстанциях, подключенных по упрощенным схемам, для выполнения защиты трансформатора должны обязательно использоваться встроенные или «накладные» трансформаторы тока Т.

Встроенные трансформаторы тока устанавливаются внутри кожуха на высоковольтных вводах трансформатора 110 кВ и выше.

Накладные трансформаторы разработаны в Челябэнерго [Л. 74] и выпускаются промышленностью для трансформаторов 35—330 кВ. Их сердечник надевается на выводы силового трансформатора снаружи. При наличии встроенных или накладных трансформаторов тока со стороны высшего напряжения силового трансформатора на них включается дифференциальная или максимальная защита, которая охватывает весь трансформатор и оши новку низшего напряжения. При отсутствии трансформаторов тока со стороны высшего напряжения на силовом трансформаторе может быть выполнена только максимальная защита со стороны низшего напряжения. При этом вводы низшего напряжения силового трансформатора и ошиновка до трансформаторов тока остаются без защиты. Поэтому применение встроенных или накладных трансформаторов тока со стороны высшего напряжения является обязательным.

Оперативный ток. Подстанции, выполняемые по упрощенной схеме, не имеют «тяжелых» выключателей, требующих приводов с большим потреблением мощности. В связи с этим на таких подстанциях удобно применять переменный оперативный ток.

б) Выполнение защиты

Релейная защита трансформаторов на подстанциях с упрощенной схемой имеет несколько вариантов исполнения в зависимости от схемы включения трансформаторов, их мощности и чувствительности линейной защиты.

Защита трансформаторов, включенных по блочной схеме (рис. 16-42, б). Для защиты маломощных трансформаторов целесообразно использовать линейную защиту, установленную с питающего конца линии на подстанции А. Эта защита, как правило, выполняется из двух комплектов: максимальной защиты с выдержкой времени по условиям селективности и мгновенной токовой отсечкой, отстроенной от к. з. за трансформатором. Отсечка охватывает часть обмотки трансформатора, вторая часть — входит в зону максимальной защиты, которая действует также и на участке от выводов до выключателя на стороне низшего напряжения трансформатора и резервирует к. з. на шинах низшего напряжения.

На трансформаторе устанавливается максимальная защита со стороны низшего напряжения, действующая на отключение выключателя В_с. Газовая защита трансформаторов (если она имеется) действует на сигнал. Для защиты от перегрузки устанавливается сигнальное токовое реле в одной фазе.

На мощных трансформаторах, для которых требуется быстродействующая защита, полностью охватывающая обмотки и выводы трансформатора, а также защита от витковых повреждений, применяются дифференциальная и газовая защиты.

Обе защиты действуют на включение короткозамыкателя. Защита линии выполняется как и в предыдущем случае.

Защита трансформаторов, подключаемых к ответвлению от линий (рис. 16-42, а). На трансформаторе устанавливается короткозамыкатель и отделитель.

Для обеспечения селективного отключения повреждений в трансформаторе на нем должна быть предусмотрена полноценная защита от повреждений, действующая на короткозамыкатель и отделитель, а на линии — АПВ (рис. 16-43, б).

В качестве защиты от повреждений в трансформаторе устанавливаются газовая и дифференциальная защиты. На трансформаторах средней и малой мощности вместо дифференциальной защиты применяется токовая отсечка в сочетании с максимальной защитой или защита от замыканий на корпус. Со стороны высшего напряжения защиты включаются на встроенные или накладные трансформаторы тока. При этом наружная часть выводов силового трансформатора попадает в зону трансформаторной защиты только при применении защиты от замыканий на корпус (§ 16-11).

Для защиты трансформатора от внешних к. з. устанавливается максимальная защита. Она подключается к трансформаторам тока на стороне низшего напряжения и действует на отключение выключателя трансформатора В_т.

Функции резервной защиты трансформатора (на случай отказа короткозамыкателя, выключателя В_тили защиты трансформатора) возлагаются на линейную защиту.

На рис. 16-43, а приведена защита трансформатора с передачей отключающих импульсов на противоположные концы линии. При повреждении в трансформаторе защита его передает по каналу связи импульс на отключение выключателей В_А и В_влинии.

В обеих схемах после отключения выключателей линии специальным устройством проверяется отсутствие напряжения на поврежденном трансформаторе и автоматически отключается отделитель ОД. По истечении времени, необходимого для этой операции действует АПВ, включая в работу линию Л1.

Двухтрансформаторные подстанции. Трансформаторы на этих подстанциях работают раздельно (рис. 16-42, в). Для обеспечения надежности приемные шины выполняются в виде двух секций; связывающий их секционный выключатель нормально отключен и имеет АВР. При этих условиях защита трансформаторов и питающих их линий выполняется аналогично рассмотренной по рис. 16-43, б.

Схема действия защиты на короткозамыкатель и отделитель. Эта схема является важной частью защиты трансформаторов без выключателей на стороне высшего напряжения.

Как уже отмечалось, действие защиты на короткозамыкатель и отделитель должно происходить в определенной последовательности, обеспечивающей работу отделителя в бестоковую паузу АПВ линии, т. е. в тот момент, когда по отделителю не проходит ток. Схема управления отделителем выполняется таким образом, чтобы импульс на его отключение подавался после срабатывания короткозамыкателя при условии, что питающая линия отключилась и т о к к. з. прекратился. На рис. 16-44 показана схема, удовлетворяющая поставленным условиям. Защита трансформатора при срабатывании подает импульс в катушку включения КВ привода короткозамыкателя.

Импульс на отключение отделителя (в катушку КО) подается контактами реле времени РВ. Реле РВ пускается при замыкании блок-контактов БК короткозамыкателя и контактов токового реле РТ. Первые (контакты БК) замыкаются при замыкании ножа короткозамыкателя, а вторые (контакты РТ) — при отсутствии тока в реле РТ.

Таким образом, отключение отделителя может произойти только при срабатывании короткозамыкателя и отключении линии.

Однако если блок-контакты БК замкнутся раньше, чем сработает нож короткозамыкателя, то, поскольку контакты РТ при этом будут еще замкнуты, возможна подача импульса на отключение отделителя до отключения линий. Для предотвращения такой опасности служит реле времени РВ. Оно должно работать с выдержкой времени порядка 0, 2—0, 3 с, превосходящей возможную разновременность замыкания ножа и блок-контактов короткозамыкателя.

Чтобы обеспечить срабатывание отделителя во время бестоковой паузы, когда питающая линия отключена и подстанция остается без напряжения, оперативная цепь отделителя должна питаться от независимого источника. Таким источником может служить аккумуляторная батарея или предварительно заряженный конденсатор.

Рассмотренная схема (рис. 16-44) является универсальной и может применяться при наличии на линии как быстродействующей защиты, так и защиты с выдержкой времени. В обоих случаях на линии применяется однократное АПВ, при этом время АПВ должно быть больше времени включения короткозамыкателя и отключения отделителя, чтобы за время бестоковой паузы поврежденный трансформатор успел отключиться.

Полная схема защиты на переменном оперативном токе понизительного трансформатора, подключенного к ответвлению от линий, приведена на рис. 16-45. На трансформаторе установлены дифференциальная, газовая, максимальная токовая защиты и защита от перегрузки, действующая на сигнал (рис. 16-45, а). Оперативные цепи дифференциальной и максимальной защит питаются от трансформаторов тока, газовой защиты и защиты от перегрузки — от трансформаторов собственных нужд.

Дифференциальная защита выполнена с помощью реле типа РНТ-565 (8РТН и 9РТН).

Для питания защиты со стороны высшего напряжения используются встроенные в силовой трансформатор трансформаторы тока 4ТТ. Вследствие относительно малой мощности встроенных трансформаторов тока их вторичные обмотки соединяются на каждой фазе последовательно. Дифференциальная защита действует на включение короткозамыкателя 2КЗ и отключение выключателя ЗВ.

При срабатывании дифференциальной защиты контакты 8РТН и 9РТН (рис. 16-45, б) замыкают цепь токовых промежуточных реле 17РП и 18РП типа РП-341 (см. § 4-8, г); последние приходят в действие и дешунтируют катушки включения короткозамыкателя 37КВ и 38КВ и отключения выключателя 39КО и 40КО. В результате этого включается короткозамыкатель 2КЗ и отключается выключатель ЗВ.

Максимальная защита (рис. 16-45, б) выполнена с помощью токовых реле ИРТш 12РТ типа РТ-40, токового реле времени 15РВ типа РВМ (см. § 4-8, г). Токовые реле максимальной защиты 11РТ и 12РТ включены на трансформаторы тока 4ТТ со стороны высшего напряжения (в плечо дифференциальной защиты), что позволяет ввести в зону действия максимальной защиты силовой трансформатор. Поскольку трансформаторы 4ТТ соединены в треугольник, максимальная защита не реагирует на ток /₀ (см. § 3-6, г), благодаря этому исключается возможность ее неселективной работы при к.з. на землю в сети высшего напряжения в тех случаях, когда нейтраль защищаемого трансформатора заземлена.

Максимальная токовая защита выполняется с двумя выдержками времени. С меньшей выдержкой она отключает к. з. на шинах низшего напряжения и резервирует отказы защит отходящих от них присоединений. С большей выдержкой она работает при к. з. в трансформаторе, резервируя его дифференциальную защиту. При срабатывании токового реле 11РТ или 12РТ замыкается цепь обмотки реле времени 15РВ. Последнее первым скользящим контактом 15РВ₁ подает ток в обмотку токового промежуточного реле 19РП. Это реле срабатывает и дешунтирует катушку отключения 41 КО выключателя ЗВ, после чего он отключается. Второй контакт 15РВ_г замыкается с большей выдержкой времени; он приводит в действие промежуточные реле 17РП и 18 РП, которые включают короткозамыкатель 2 КЗ. Газовая защита дополняет дифференциальную защиту и должна работать прежде всего при повреждениях, сопровождающихся малыми токами, при которых дифференциальная защита не может сработать из-за недостаточной чувствительности и малой величины оперативного тока, получаемого от трансформаторов тока. В этом случае напряжение остается близким к нормальному, поэтому оперативные цепи газовой защиты питаются от трансформатора собственных нужд Г_с._н (рис. 16-45, в). Отключающий контакт газового реле 14РГ_Х действует на промежуточное реле 16РП, которое с помощью контакта 16РП-1 удерживает себя в сработанном состоянии до отключения короткозамыкателя, после чего размыкается его блок-контакт 2КЗ. Второй и третий контакты реле 16РП замыкают цепь катушек 42КВ и 43КО, с помощью которых включается короткозамыкатель и отключается ЗВ. Второй контакт газовой защиты РГ₂ действует на сигнал.

Оперативная цепь отключения отделителя питается от предварительно заряженных конденсаторов С_1; С₂, С₃ (рис. 16-45, в), чем обеспечивается отключение отделителя во время бестоковой паузы, когда на подстанции отсутствует напряжение. Заряд конденсаторов С осуществляется от зарядного устройства У3-400 (см. §4-8, е), которое питается от трансформатора собственных нужд Т_с, _н. Схема отключения отделителя выполнена согласно рис. 16-44, б. При включении короткозамыкателя 2КЗ и отсутствии в нем тока блок-контакт 2КЗ и контакт токового реле 13РТ замыкают цепь промежуточного реле замедленного действия 2ОРПВ, последнее с небольшой выдержкой времени 0, 2 с замыкает цепь катушки отключения отделителя 44 КО.

Сигнал о перегрузке подается токовым 10РТ, оперативная цепь которого питается от трансформатора собственных нужд.

Рассмотренная схема защиты предназначена для трансформаторов мощностью 7, 5—20 МВ·А. На более мощных трансформаторах защита выполняется так же, но для большей надежности дифференциальная защита выполняется трехфазной. Другие варианты схем понизительных трансформаторов подробно рассмотрены в [Л.5, 62, 80].

⇐ Предыдущая 58 59 60 61 626364 65 66 67 Следующая ⇒