РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ И АНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ.
ВИДЫ ЗАЩИТ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Виды повреждений.
В обмотках трансформаторов (Т) и автотрансформаторов (АТ) могут возникать КЗ между фазами, одной или двух фаз на землю, между витками одной фазы и замыкания между обмотками разных напряжений На вводах Т и АТ, ошиновке и в кабелях также могут возникать КЗ между фазами и на землю.
При витковых замыканиях в любой обмотке Т (АТ) ток в замкнувшихся витках в несколько раз превышает номинальный при незначительном изменении тока в остальной части обмотки и в других обмотках. Поэтому для ликвидации витковых замыканий требуется высокая чувствительность защиты. При недостаточной чувствительности выгорают замкнувшиеся витки и КЗ переходит в однофазное на землю или многофазное.
К витковым замыканиям относятся КЗ между ответвлениями регулировочной обмотки однофазных АТ.
Многофазные КЗ могут возникать в любой обмотке трехфазного Т (АТ). Ток повреждения зависит от места КЗ. При соединении обмоток в звезду чем ближе КЗ к нейтрали, тем больше ток в закороченной части обмоток и меньше со стороны питания, при соединении в треугольник наименьший ток будет при КЗ в середине обмоток.
Однофазные КЗ возможны в обмотках, присоединенных к сети с заземленной нейтралью (с большим током замыкания на землю). К внутренним однофазным КЗ относят также повреждения маслонаполненных вводов на напряжение 110 кВ и выше.
Наиболее вероятны КЗ вблизи выводов (а начале обмотки). При больших значениях тока КЗ повреждения приводят к разрушениям Т.
Анормальные режимы работы.
В эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов работы Т и АТ, к которым относятся; прохождение через Т или АТ сверхтоков при повреждении других связанных с ними элементов (при внешних КЗ, качаниях и перегрузках); выделение из масла горючих газов; понижение уровня масла; повышение его температуры; повышение напряжения; пожар Т (АТ),
Внешние КЗ.
При внешнем КЗ, вызванном повреждением на шинах Т или неотключившимся повреждением на отходящем от шин присоединении, по Т проходят токи КЗ, которые нагревают обмотки сверх допустимого значения, что может привести к повреждению Т. В связи с этим Т должны иметь РЗ от внешних КЗ, отключающую Т.
Перегрузки.
Наиболее часто возникают кратковременные, самоликвидирующиеся, неопасные для Т ввиду их непродолжительности перегрузки, например при самозапуске электродвигателей. Отключения Т при таких перегрузках не требуется. Более длительные перегрузки, вызванные, например, автоматическим подключением нагрузки от АВР, отключением параллельно работающего Т и др., могут быть ликвидированы обслуживающим персоналом. Перегрузки Т энергоблоков могут возникнуть только при перегрузках генераторов, и их появление выявляется защитой генератора.
Допустимая длительность перегрузок Т (АТ) нормируется согласно ПТЭ и в связи с тем, что даже при значительных перегрузках не требуется быстрого отключения Т, достаточно обеспечить действие сигнализации.
РЗ трансформатора от перегрузки должна действовать на отключение только в том случае, когда перегрузка не может быть устранена персоналом или автоматически (на подстанциях без дежурного персонала).
Повышение напряжения.
Опасное для Т повышение напряжения возникает в сетях 500 кВ и выше при одностороннем отключении длинных ДЭП с большой емкостной проводимостью. На Т (АТ) энергоблоков повышения напряжения могут возникать в тех же условиях работы энергоблока в режиме холостого хода (при неисправностях в системе возбуждения или при обрыве цепей АРВ).
Повышение напряжения вызывает увеличение магнитной индукции до насыщения стали сердечника, вследствие чего возрастают вихревые токи и ток намагничивания. Эти токи нагревают обмотки, сердечник и бак Т, что приводит к ухудшению примыкающей изоляции. Чем больше уровень напряжения, тем меньше время, в течение которого оно допускается.
Понижение уровня масла в баке Т ниже уровня обмоток, вероятное при течи в баке или резком понижении температуры наружного воздуха, может привести к повреждению обмотки.
Пожар Т (АТ) Т и АТ мощностью 200 MBA и более и все Т (АТ) напряжением 500 кВ и выше оснащают устройствами пожаротушения. Если трансформатор собственных нужд энергоблока размещается под токопроводами генератора, то он оборудуется устройством пожаротушения.
При отсутствии специальных датчиков, реагирующих на возникновение пожара, устройства пожаротушения автоматически запускаются при действии защиты от внутренних повреждений.
Неполнофазный режим. На АТ предусматривается РЗ от неполнофазного режима, возникающего при отключении (или включении) не всеми фазами сторон ВН или СН.
Защита Т и АТ должна выполнять следующие функции; отключать Т (АТ) при его повреждении от всех источников питания;
отключать Т (АТ) от поврежденной части электроустановки при прохождении через него сверхтока в случаях повреждения шин или другого оборудования, связанного с Т (АТ), а также при повреждениях смежных ЛЭП или оборудования и отказах защит или выключателей;
давать предупредительный сигнал дежурному персоналу электростанции (подстанции) при перегрузке Т (АТ), выделении газа из масла, понижении уровня масла, повышении его температуры.
Для РЗ трансформаторов (АТ) при повреждении и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие типы защит:
дифференциальная - при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки Т (АТ);
токовая отсечка мгновенного действия - при повреждениях ошиновки, вводов и части обмоток со стороны источника питания;
газовая - при повреждениях внутри бака Т (АТ), сопровождающихся выделением газа, при понижении уровня масла;
от сверхтоков, проходящих через Т (АТ) при повреждении как самого Т (АТ), так и других связанных с ним элементов - максимальная токовая или максимальная токовая направленная защита, реагирующая на фазные токи, а также на токи нулевой и обратной последовательностей, максимальная токовая защита с пуском минимального напряжения, дистанционная защита; от замыканий на корпус; от перегрузки и др.