Защита трансформаторов распределительных сетей - Трансформаторы тока как источники оперативного тока

5. Трансформаторы тока как источники оперативного переменного тока

Рис. 4-7. Принцип действия схемы с дешунтированием электромагнита отключения ЭО (для одной фазы); а — положение контактов реле Р в нормальном режиме; б — после срабатывания реле Р
Трансформаторы тока используются в качестве источников оперативного переменного тока в схемах с дешунтированием электромагнитов управления ЭО и ЭВ. Принцип действия этой схемы заключается в том, что в нормальном режиме электромагнит управления зашунтирован контактами специального реле и через него не проходит ток, а при к. з. после срабатывания специального реле этот электромагнит дешунтируется, через него проходит ток и он срабатывает. На рис. 4-7, а схема с дешунтированием ЭО (ЭВ) показана при нормальном режиме, когда по защищаемому элементу проходит рабочий ток /раб. Электромагнит ЭО зашунтирован размыкающим контактом 1 специального реле Р. Дополнительно цепь ЭО разомкнута замыкающим контактом 2 этого же реле для того, чтобы на ЭО не было подано напряжение и не создавалась возможность излишнего срабатывания ЭО при нарушении цепи шунтирующего контакта 1.
В этом режиме вторичный ТОК /2 раб проходит ТОЛЬКО через реле Р.
При возникновении к. з. на защищаемом элементе (трансформаторе, линии) реле Р срабатывает и переключает свои контакты 1 и 2 в положение, показанное на рис. 4-7, б. При переключении сначала замыкается контакт 2, а затем размыкается контакт 1 для того, чтобы не создавался даже кратковременно опасный режим работы трансформатора тока ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой. При замыкании контакта 2 и размыкании контакта 1 электромагнит ЭО дешунтируется и по нему проходит тот же вторичный ток к.з. /2к, что и по катушке реле Р. Применяемые схемы рассчитаны таким образом, что мощность, отдаваемая трансформатором тока ТТ, достаточна для срабатывания стандартного ЭО выключателя 6—35 кВ и ЭВ короткозамыкателя 35—110 кВ.
В качестве ЭО выключателей используется либо специальный электромагнит для схем с дешунтированием (ЭОтт, ТЭО), либо токовое мгновенное реле прямого действия РТМ. Наименьший ток срабатывания РТМ равен 5 А, ЭОтт и ТЭО — 3 А.
У короткозамыкателей стандартный ЭВ имеет ток срабатывания 5 или 3 А.
Для схем с дешунтированием электромагнитов управления применяются два типа реле [19]:
РТ-85, РТ-95 — индукционные реле косвенного действия, позволяющие осуществить токовую отсечку и максимальную токовую защиту с обратно зависимой от тока характеристикой выдержки времени, т. е. двухступенчатую токовую защиту;
РП-341—специальные промежуточные реле со встроенным маломощным выпрямительным устройством, которые выполняют роль исполнительного органа и помогают осуществить некоторые логические операции в схемах дифференциальной защиты и максимальной токовой защиты с независимой от тока выдержкой времени.
Эти реле имеют специальные переключающие контакты, способные переключать ток /гк  150 А при сопротивлении дешунтируемых ЭО и ЭВ не более 4,5 Ом. Таким образом, стандартная схема с дешунтированием может быть использована в тех случаях, когда максимальное значение тока к. з. /к. макс на выводах ВН трансформатора и коэффициент трансформации трансформаторов тока Пт таковы, что соблюдается условие
(4-1)
Условие (4-1) предполагает, что трансформаторы тока работают без погрешностей. На самом деле часть тока, проходящего через первичную обмотку трансформатора тока, не трансформируется во вторичную обмотку, а расходуется на намагничивание магнитопровода. Следовательно, фактически
(4-2)
где /нам — ток намагничивания трансформатора тока.
П'ри проектировании новых электроустановок ток h к. макс вычисляется по условию (4-1) с целью создания некоторого расчетного запаса. По этому же условию определяется допустимость применения стандартной схемы с дешунтированием. В условиях эксплуатации при увеличении мощности питающей системы и, следовательно, увеличении значения /к. макс допустимо проверить возможность использования схемы с дешунтированием по условию (4-2). Методика расчета приведена в работе [5].
После дешунтирования ЭО или ЭВ, сопротивление которых составляет несколько ом, нагрузка на трансформатор тока резко возрастает (примерно в 10 раз). При этом возрастает ток намагничивания, а вторичный ток через реле и ЭО (ЭВ) уменьшается. Для обеспечения надежного действия защиты реле РП-341 выполняются с самоудерживанием, т. е. они не возвращаются в исходное положение, даже если возвратятся измерительные органы защиты. Возврат самих дешунтирующих реле РП-341, а также РТ-85, при уменьшении тока /2 к из-за возросшей погрешности трансформаторов тока практически невозможен, поскольку у этих реле очень низкий коэффициент возврата [5].
Для обеспечения надежного срабатывания ЭО и ЭВ после их дешунтирования необходимо, чтобы минимальный вторичный ток к.з. /гк, вычисленный с учетом тока намагничивания, превосходил ток срабатывания электромагнита, по крайней мере, в 1,8 раза [1]. На типовых подстанциях 110 кВ с трансформаторами 2,5 и 6,3 MB-А, а в ряде случаев и большей мощности, это условие практически не может быть выполнено по следующим основным причинам:
ток срабатывания большинства установленных ЭВ короткозамыкателей составляет 5 А;
минимальные токи к.з. за трансформаторами РПН имеют пониженные значения (§ 2-5) ;
коэффициенты трансформации встроенных трансформаторов тока типа ТВТ-110 начинаются только со значения пт= 100/5, но практически могут применяться лишь пт ^ 150/5, что приводит к существенному снижению значений минимального вторичного тока /гк.
Расчеты показывают, что из-за невозможности обеспечить надежность срабатывания ЭО и ЭВ по этим причинам схемы с дешунтированием электромагнитов управления практически не применимы для двухобмоточных трансформаторов 110 кВ мощностью до 10 MB-А и трехобмоточных трансформаторов до 16 MB-А, а также для трансформаторов 35 кВ мощностью до
MB-А [5,20]. Для защиты таких трансформаторов в качестве источника оперативного тока используются предварительно заряженные конденсаторы.