В качестве основной быстродействующей защиты Т и АТ от замыканий витков одной фазы, от КЗ между фазами и однофазных КЗ на землю широкое распространение получила дифференциальная РЗ с
зоной действия, ограниченной ТТ, установленными со сторон ВН и НН трансформатора или со сторон ВН, СН и НН автотрансформатора.
Со стороны 110-220 кВ энергоблоков, присоединяемых, к двойной системе шин, дифференциальная защита включается на выносные ТТ, устанавливаемые возле выключателя 110-220 кВ, При замене этого выключателя обходным защита переключается на ТТ обходного выключателя и охватывает всю ошиновку от обходного выключателя до защищаемого трансформатора, включая обходную систему шин.
На энергоблоках с ВН 330 кВ и более, присоединяемых на стороне ВН через два выключателя, дифференциальная защита включается на ТТ, встроенные в трансформатор блока. При этом она не защищает вводы ВН трансформатора и ошиновку на стороне ВН.
Для защиты вводов Т и его ошиновки на стороне ВН 330 кВ и выше энергоблоков с двумя выключателями по полуторной схеме, схеме 4/3 или схеме многоугольника применяют дифференциальную защиту, включаемую на ТТ, установленные в цепи каждого выключателя, и на ТТ, встроенные в Т (АТ) энергоблока. Защита ошиновки используется как при работе блока, так и при его ремонте, когда выключатели ВН остаются в работе.
Достоинствами дифференциальных токовых защит, охватывающих все обмотки Т или АТ, являются быстрота и действие при КЗ внутри баков, вне их, в зоне, ограниченной ТТ схемы., В отличие от аналогичной продольной защиты генераторов рассматриваемая защита реагирует на витковые КЗ. Недостатком защиты может являться недостаточная чувствительность при КЗ внутри обмоток, что усугубляется в случае довольно грубых защит. Поэтому для мощных Т стремятся применять защиты с существенно меньшими током напряжения, и использовать совместно с дифференциальной газовую защиту, реагирующую практически на все повреждения внутри баков, но работающую обычно медленнее.
Рекомендуется применять дифференциальную токовую защиту на одиночно работающих Т мощностью 6,3 MBA и более, на Т, работающих параллельно, и на ТСН станций мощностью 4 MBA и более.
Дифференциальная защита типов ДЗТ-21, ДХГ-23 предназначена для использования в качестве основной защиты трех фаз силовых трансформаторов при всех видах коротких замыканий и тока.
В комплект дифференциальной защиты входят: основная защита, приставка дополнительного торможения тила ПТ-I и автотрансформатор тока типов АТ-31, АТ-32. Приставка торможение от одной группы высоковольтных ТТ используется в тех случаях, когда требуется обеспечить торможение от трёх или четырех групп ТТ. Автотрансформатор тока служит для расширения диапазона выравнивания токов плеч одной фазы защиты и для подключения к высоковольтным ТТ с номинальным вторичным током I А.
Для отстройки от бросков намагничивающего тока силовых трансформаторов и переходных токов небаланса используется времяимпульсный принцип в сочетании с торможением от второй гармоники дифференциального тока. Для повышения отстройки от установившихся и переходных токов небаланса используется также торможение от токов плеч защиты.
Конструктивно защита представляет четырехмодульную кассету - три фазных модуля и модуль питания и управления.
Рис. 21. Однолинейная структурная схема защиты ДЗТ-21
Упрощенная однорелейная структурная схема РЗ (рис. 21) включает промежуточные АТ ТL1 и TL2 для выравнивания вторичных токов; промежуточные Т 7L3 и TL4 и выпрямители VS1 и VS2, через которые формируется тормозной ток плеч защиты, подаваемый к реагирующему органу РО; стабилитрон VD, включенный последовательно в тормозную цепь и обеспечивающий при небольших токах работу защиты без торможения; трансреактор ТАУ, ко вторичным обмоткам которого подключены через выпрямитель VS3 реле дифференциальной отсечки КА и цепь торможения от тока второй гармоники; фильтр тока второй гармоники ZF и выпрямитель VS4, через которые подается к РО тормозной ток второй гармоники; устройство формирования, подготавливающее токи смещения, подаваемые в РО, пропорциональные тормозным токам.
Параметры рабочей цепи, состоящей из трансреактора TAV, выпрямителя VS3 и резисторов, подобраны таким образом, что реле практически не замедляется при синусоидальных токах КЗ с апериодической составляющей.
При больших токах КЗ в защищаемой зоне ТТ могут насыщаться, вследствие чего во вторичном токе ТТ появляются паузы. Наличие трансреактора способствует сокращению их длительности и обеспечивается работа РО при погрешности ТТ до 40 %. При большей кратности тока должна работать имеющаяся в защите дифференциальная отсечка. Цепь торможения от второй гармоники содержит фильтр, выпрямительный мост VS4 на диодах и стабилитронах, сглаживающий конденсатор и резисторы. В качестве тормозного сигнала используется выпрямленный ток плеча фильтра. Стабилитроны применены для ограничения тормозного сигнала при больших токах КЗ в зоне защиты.
Торможение током второй гармоники обеспечивает отстройку от разнополярного тока включения с длительностью пауз не менее 4,5 мс и относительным содержанием второй гармоники не менее 43 %.
Цепь процентного торможения состоит из промежуточных автотрансформаторов Т1 и T2, выпрямительных мостов VS1 и VS2, диодов и стабилитронов. Благодаря включению стабилитронов в начальной части тормозной характеристики имеется горизонтальный участок, длина которого может изменяться, Коэффициент торможения регулируется переменным резистором. Торможение осуществляется от суммы токов плеч защиты. Действие токов плеч защиты и приставки выравнивается с помощью ответвлений от первичных обмоток трансформатора и промежуточных ТТ в диапазоне токов от 2,5 до 5 А.
Реагирующий орган состоит из формирователя прямоугольных импульсов, элемента выдержки времени на возврат (Вв) и элемента выдержки времени (В). Уставка элемента Вв находится в пределах 4,5-5 мс; уставка элемента В - в пределах 21-23,5 мс и РО обеспечивает надежную отстройку защиты от однополярных токов включения и срабатывание при синусоидальном токе внутреннего КЗ.
Ток рабочей цепи после двухполупериодного выпрямления без сглаживания подают на вход РО. Тормозные токи (процентного торможения и второй гармоники) после двухполупериодного выпрямления со сглаживанием тоже подают на вход РО, но встречно с рабочим током. Выходы РО всех трех фаз подают на усилитель и выходные реле.
Минимальный ток срабатывания защиты может устанавливаться в диапазоне (0,3-0,7) ответвления; время срабатывания защиты ДЗТ-21 при синусоидальном токе не более 0,04 с< в условиях переходного процесса может возрастать до 0,08 с.
Техническое обслуживание.
При эксплуатации защиты следует осматривать и проверять работоспособность защиты в соответствии с требованиями техобслуживания не реже одного раза в три года.
Контакты исполнительного органа зачищаются острым лезвием ножа либо чистым надфилем, затем протираются чистой мягкой тряпочкой. Не следует касаться контактов пальцами.
Модули реле дифференциальной защиты и модуль питания проверяются как в кассете, так и вне ее.
Перед включением защиты в работу с действием на отключение, после установки модулей, рекомендуется проверить напряжение Небаланса, вызванное током нагрузки силового трансформатора.
Схема реле ДЗТ-21, ДЗТ-23 учитывает многие факторы, которые обеспечивают высокую чувствительность, быстродействие и эффективное функционирование. Однако она достаточно сложна и имеет некоторые недостатки - неполную отстройку от переходных токов небаланса при сквозных КЗ; несогласованность по чувствительности токовой отсечки и, например, устройства торможения. Поэтому на практике получают распространение и более простые схемы.
Защита с реле ДЗТ-11, имеющая промежуточный насыщающийся трансформатор и одну тормозную обмотку, устанавливается на
понижающих двухобмоточных 110-220UKH,оснащенных устройством РГТН. Защита выполняется в двухрелейном исполнении. В зону действия дифференциальной РЗ, кроме выводов НН трансформатора, попадают также подключенные к ним реакторы 6- 10 кВ. Ток срабатывания РЗ выполняется большим
К достоинствам реле следует отнести: простоту конструкции; надежную отстройку от апериодической составляющей токов намагничивания; возможность выполнения реле с тремя и более тормозными обмотками, что используется в РЗ многообмоточных трансформаторов.
Основными недостатками являются; невозможность иметь ток 1,5ном, что необходимо для защиты Т большой мощности; неоднозначность тормозной характеристики; значительные габариты.
Защита с реле РНТ-565 применяется на Т, имеющих не очень большую мощность, и на энергоблоках, подключаемых через одни выключатель к двойной системе шин.
Реле РНТ-565 состоит из трехстержневого с глубоким насыщением трансформатора (НТТ) и питающегося от него реле типа РТ-40/0,2. Схема дифференциальной РЗ с реле РНТ-565 представлена на рис. 22. Обмотки образуют насыщающийся трансформатор; первая включается по дифференциальной схеме (на разность токов), вторая - питает токовое реле КА (РТ-40). Уравнительные обмотки включаются в плечи РЗ и служат для уравнивания вторичных токов. В РЗ двухобмоточных Т используется одна обмотка. Число витков уравнительной обмотки регулируется с помощью отпаек и подбирается так, чтобы при внешнем КЗ ток в реле (в обмотке СО2) отсутствовал.
Ток срабатывания РЗ регулируется изменением числа витков обмотки. Короткозамкнутая обмотка повышает отстройку реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов силового Т.
Основным достоинством схемы является простота выполнения, что обусловило ее довольно широкое применение.
В настоящее время взамен всей серии реле РНТ-560 и ДЗТ-11 начался выпуск статических дифференциальных токовых реле РСТ-23 с торможением и отстройкой от неустановившихся переходных
процессов. Реле выполняются с питанием от оперативного постоянного и переменного токов.
Рис. 22. Дифференциальная защита с реле типа РНТ-565
Дифференциальная токовая отсечка применяется на Т малой мощности и в качестве резервной к более чувствительным защитам Т.
Дифференциальной токовой отсечкой называется дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока (/ =(3-5)Iном). Принципиальная схема дифференциальной отсечки приведена на рис. 23.
Броски намагничивающего тока в первый момент включения Т могут превышать. Однако эти токи очень быстро затухают, что позволяет отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки. Для этого в схеме применяется выходное промежуточное реле KL со временем срабатывания 0,04-0,06 с.
Рис. 23. Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора: а - схема токовых цепей; б - схема цепей оперативного тока
Достоинством отсечки являются простота и быстродействие. Недостатком следует считать ограниченную чувствительность.