Глава десятая
СХЕМЫ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Принципиальные схемы защит понижающих трансформаторов, выполненные на переменном и постоянном оперативном токе, разработаны в Руководящих указаниях [23], действующих и в настоящее время с некоторыми изменениями, касающимися в основном дифференциальной защиты (§ 6-5 и 6-6). В этой главе приводится лишь одна из современных принципиальных схем защиты трансформатора, на примере которой можно увидеть в совокупности все основные типы защит, рассмотренные в предыдущих главах.
На рис. 10-1 приведена типовая принципиальная схема защиты в управления на переменном оперативном токе двухобмоточного трансформатора 110/10(6) кВ со схемой соединения обмоток У/Л-11 и с регулированием напряжения под нагрузкой, без выключателя на стороне ВН. Схема дается с сокращениями, которые оговариваются при описании схемы.
На поясняющей схеме (рис. 10-1, а) показаны трансформаторы тока на стороне 110 кВ типа ТВТ-110 (встроенные во вводы трансформатора) с двумя одинаковыми сердечниками ITT и 27Т, а также трансформаторы тока на стороне 10(6) кВ, например типа ТВЛМ, сердечниками класса Р (4ТТ — для релейной защиты) и 0,5 {ЗТТ — для измерительных приборов).
Условно обозначены типы установленных защит: / — дифференциальная токовая с торможением; 2 — максимальная токовая с пуском по напряжению с двумя выдержками времени (£i — на отключение выключателя В на стороне 10(6) кВ и Bz — на включение короткозамыкателя КЗ на стороне 110 кВ); 3 — газовая; 4 — максимальная токовая защита от перегрузки. Показаны коммутационные аппараты и их электромагниты управления.
Рис. 10-1. Типовая принципиальная схема защиты и управления на переменном оперативном токе двухобмоточного трансформатора 110/10(6) кВ (схема дана с сокращениями): а — поясняющая схема; б — токовые цепи; в — цепи напряжения пускового органа напряжения; г — оперативные цепи дифференциальной и максимальной токовых защит; д — оперативные цепи управления
На рис. 10-1,6 показаны трансформаторы тока и измерительные органы (токовые реле) следующих защит трансформатора:
дифференциальной токовой с торможением — ТДТа и ТДТс типа ДЗТ-11 (гл. 6);
максимальной токовой защиты от внешних к. з. — 1РТ и 2РТ типа РТ-40 (гл. 8) ;
максимальной токовой защиты от перегрузки, действующей на сигнал — реле ЗРТ типа РТ-40.
В токовые цепи защиты включено также специальное трехфазное реле тока Я Г типа РТ-40/Р-5, контакты которого используются в цепи блокировки отключения отделителя ОД (рис. 10-1, д).
На рис. 10-1, в показан пусковой орган напряжения, принцип действия которого рассмотрен в § 8-5. Он включен на шинки переменного напряжения, питающиеся от ТН 10(6) кВ. Номинальное напряжение на шинках 100 В.
На рис. 10-1, г показаны оперативные цепи дифференциальной токовой и максимальной токовой защит. Источником оперативного тока для промежуточных реле РПА и РПС (типа РП-321), а также реле времени РВ (РВМ-12) служат трансформаторы тока ITT и 2ТТ (рис. 10-1,6). Во вторичные токовые цепи этих трансформаторов тока включены первичные обмотки промежуточных насыщающихся трансформаторов тока Т{РПа и Т\РПС. Их вторичные обмотки Т2РПа и Т2РПс через выпрямительные мосты питают обмотки реле РП а и РПс при условии, что срабатывают и замыкают свои контакты реле ТДТа или ТДТС (дифференциальная защита) или РВ\ (реле времени максимальной защиты). В это же время по первичным обмоткам ТхРПк и Т\РПС или одного из них должен проходить вторичный ток к. з. После срабатывания реле РП замыкаются все его замыкающие контакты, в том числе РПА1у РПси которые осуществляют самоудерживание реле. Это сделано для обеспечения надежного и достаточно длительного замкнутого состояния контактов реле РП-321, находящихся в цепях отключения (РПА2 и РПС2 на рис. 10-1, (9). Реле РП-321 отличается от описанного в § 4-5 реле РП-341 отсутствием мощных контактов, дешунтирующих ЭО и ЭВ [19].
Реле времени РВ (типа РВМ-12, § 8-4) имеет в схеме три контакта:
РВ\ — замыкающий, который замыкает цепь РПА и РПс, что приводит к включению короткозамыкателя КЗ (рис. 10-1,д);
РВ2 — импульсный, с меньшей выдержкой времени, чем РВи замыкающий цепь отключения выключателя В 10(6) кВ (рис. 10-1, д);
РВз — импульсный, замыкающий с выдержкой времени около 0,5 с ту же цепь в момент включения выключателя вручную или от автоматики (АПВ); эта цепь, называемая цепью «ускорения защиты после АПВ», создается на небольшой период, около 1 с, замыканием контакта РПУ и служит для ускорения отключения устойчивого к.з. на стороне 10(6) кВ (рис. 10-1, д).
Моторчик реле времени РВ(М) может начать работать при двух одновременных условиях: прохождение тока к. з. по двум или одной из первичных обмоток промежуточных трансформаторов тока ТщРВ или Т1СРВ и замыкание цепи его обмотки. Последнее осуществляется замыкающими контактами токовых реле максимальной защиты 1РТ или 2РТ, а также размыкающими контактами реле 2РП и В (рис. 10-1,г). Реле-повторитель пускового органа напряжения 2РП в нормальном режиме находится под напряжением через замыкающий контакт реле PH (рис. 10-1, д). Размыкающий контакт 2РП в цепи РВ(М) при этом разомкнут. При к.з. срабатывает пусковой орган напряжения, замкнутый контакт PH размыкается, 2РП теряет питание, после чего контакт 2РП в цепи РВ(М) замыкается, осуществляя пуск максимальной токовой защиты по напряжению (§ 8-5). На рис. 10-1 контакты реле 2РП, как и всех других реле, показаны в положении «на складе», т. е. без напряжения и тока.
Параллельно с размыкающим контактом 2РП включен размыкающий контакт В — контакт вспомогательной цепи выключателя 10(6) кВ или реле- повторителя положения этого выключателя. Это сделано для обеспечения работы максимальной защиты при к. з. между трансформаторами тока ЗТТ — 4ТТ и выключателем В (рис. 10-1, а) в тот момент, когда на трансформатор подано напряжение со стороны ВН, а выключатель В отключен. Поскольку пусковой орган питается от ТН (рис. 10-1,а и в), а на нем в это время может быть нормальное напряжение (от другой секции), пусковой орган не сработает. Вместо него пуск максимальной защиты осуществит размыкающий контакт В, замкнутый при отключенном положении выключав теля В 10(6) кВ. Напомним, что рассматриваемое повреждение находится вне зоны действия дифференциальной защиты трансформатора.
На рис. 10-1,5 представлена основная часть схемы оперативных цепей управления. Шинки управления 1ШУ и 2ШУ имеют напряжение 220 В и нормально питаются от ТСН 10/0,22 кВ (или 6/0,22 кВ). Они называются шинками обеспеченного питания, так как при потере основного источника автоматически переключаются на другой: либо на ТСН соседнего силового трансформатора, либо на свой 77/ 10(6) кВ (через промежуточный трансформатор 0,1/0,22 кВ) [27]. От шинок 1ШУ и 2ШУ питается 2РП — реле- повторитель пускового органа напряжения (см. выше), реле-повторители положения коммутационных аппаратов (на схеме не показаны), а также зарядное устройство УЗ (§ 4-6).
Энергия предварительно заряженных конденсаторов 1БК—5БК используется для выполнения следующих операций:
срабатывание общего выходного промежуточного реле 1РП при действии отключающего элемента газовой защиты РГОу а также дифференциальной и максимальной защит через реле ЯЯА и РПС (рис. 10-1,г); цепи отключения газовой защиты описаны в § 7-2;
отключение выключателя В 10(6) кВ; его электромагнит отключения ЭОВ может подключаться к 2БК или контактом РВ2 первой ступени максимальной токовой защиты или контактом общего выходного реле 1РП2 (для отключения В при внутренних повреждениях трансформаторов) или контактом PBz по цепи «ускорения защиты после АПВ» [30];
включение короткозамыкателя КЗ; его электромагнит включения ЭВКЗ подключается к ЗБК после срабатывания общего выходного реле 1РП и замыкания контакта /Р/73;
срабатывание реле ЗРП, разрешающего отключение отделителя ОД в бестоковую паузу (§ 4-4); наступление бестоковой паузы фиксируется размыкающими контактами токовых реле РТ и РТБУ которые замыкаются при отсутствии тока через трансформаторы тока ITT — 2ТТ и 5ТТ соответственно, а также контактом вспомогательной цепи короткозамыкателя КЗ или контактом его реле-повторителя, который замыкается после включения короткозамыкателя;
отключение отделителя ОД; его электромагнит отключения ЭООД подключается к 5БК после замыкания контакта реле ЗРП.
На рис. 10-1, д показана часть цепей разряда конденсаторов 1БК—5БК на резистор R сопротивлением примерно 3000 Ом через переключатель КР и испытательный блок ИБ. Разряд конденсаторов производится для обеспечения безопасности работ в цепях защиты (§ 4-6). При разряде кратковременно загорается лампа JIP.
На рис. 10-1 не показаны цепи управления коммутационными аппаратами, цепи сигнализации, в том числе газовой защиты и максимальной токовой защиты от перегрузки, не показаны цепи отдельной газовой защиты устройства РПН.
В рассмотренной типовой схеме имеются некоторые отступления от принципов выполнения релейной защиты трансформаторов, рассмотренных в гл. 4, а именно: установлено одно выходное реле, общее для всех защит, и использован только один вид оперативного тока (предварительно заряженные конденсаторы) для автоматического отключения выключателя 10(6) кВ и включения короткозамыкателя 110 кВ. При этом заряд конденсаторов осуществляется только от одного зарядного устройства, питающегося от ТСН, а второе зарядное устройство (токовое, см. рис. 4-9) — не предусмотрено. Это понижает надежность срабатывания защиты, поскольку неисправность единственного выходного реле или отсутствие заряда конденсаторов приводит к отказу всех защит и повреждению трансформатора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Правила устройства электроустановок. — М.: Атомиздат, 1978—80.
Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем —М.: Энергия» 1976.
Чернобровое Н. В. Релейная защита.— 5-е изд.— М.: Энергия, 1974.
Инструкция по эксплуатации трансформаторов/Сост. Н. П. Фуфурин.—
е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1978.
Ill абад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей.— 2-е изд.— Л.: Энергия, 1976.
Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.— М.: Энергия, 1970.
Крючков И. П., Кувшинский Н. Н., Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы.— 3-е изд. перераб. и доп.— М.: Энергия, 1978.
Шабад М. А. Приближенный расчет токов к. з. и самозапуска для релейной защиты понижающих трансформаторов РПН 110 и 35 кВ распределительных сетей.—Электрические станции, 1976, № 11.
Найфельд М. Р., Спеваков П. И. Сопротивления трансформаторов в режиме однофазного замыкания в сетях напряжением до 1000 В.— Промышленная энергетика, 1968, № 11.
Спеваков П. И. Проверка на автоматическое отключение линий в сетях до 1000 В. — М.: Энергия, 1971.
Голубев М. J1. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4— 35 кВ. 2-е изд.— М.: Энергия, 1980.
Инструкция по перезарядке предохранителей.—М.: Минэнерго СССР*
1971.
Гогичайшвили П. Ф. Подстанции без выключателей на высшем напряжении.— М.: Высшая школа, 1965.
Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем (Электротехническая часть). — М.: Минэнерго СССР, 1978.
Беркович М. А., Семенов В. А. Основы техники и эксплуатации релей- ной защиты.—5-е изд.—М.: Энергия, 1971.
Шабад М. А. Особенности расчетов и выполнения максимальных токовых защит в распределительных сетях 10; 35 и 110 кВ сельскохозяйственных районов.— М.: Энергия. 1969.
Зотов А. Ям Гринин Ф. Н., Повсринов А. И. О повышении надежности стреляющих предохранителей на подстанциях 35/6(10) кВ. — Электрические станции, 1978, № 4.
Вейц И. Е., Кутузова М. С. Передвижная трансформаторная подстанция 110/10 кВ мощностью 2500 кВ-А на автоходу. — Электрические станции 1975, № 10.
Реле защиты/ В. С. Алексеев, Г. П. Варганов, Б. И. Панфилов, Р. 3. Розенблюм.— М.: Энергия, 1976.
Гельфанд Я. С., Шабад М. А. Повышение надежности защиты трансформаторов 110 кВ упрощенных подстаиций.— Электрические станции, 1975, № 4.
Гельфанд Я. С. Релейная защита распределительных сетей —М.: Энергия, 1975.
Дроздов А. Д., Платонов В. В. Реле дифференциальных защит элементов энергосистем.—М.: Энергия, 1968.
Руководящие указания по релейной защите. Вып. 4. Защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов.—М.: Госэнергоиздат, 1962.
Сулимова М. И. Газовая защита с реле РГЧЗ-66.—М.: Энергия, 1976.
Гельфанд Я. С., Голубев М. J1., Царев М. И. Релейная защита и электроавтоматика на переменном оперативном токе.—2-е изд.—М.: Энергия, 1973.
Применение защиты МТЗ-М с магнитными трансформаторами тока/М. Н. Григорьев, А. А. Кудрявцев, А. П. Кузнецов, Е. И. Окунцов.—Электрические станции, 1974, № 10.
Голубев М. J1. Вторичные цепи на подстанциях с переменным оперативным током. — М.: Энергия, 1977.
Шабад М. А. Согласование по чувствительности защит разных типов в распределительных сетях.— Электричество, 1974, № 3.
Байтер И. И. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций.— 2-е изд.— М.: Энергия, 1975.
Шабад М. А. Автоматика электрических сетей 6—35 кВ в сельской местности. — Л.: Энергия, 1979.
