Защита трансформаторов распределительных сетей - Защита трансформаторов 35 кВ плавкими предохранителями

4. Защита трансформаторов 35 кВ плавкими предохранителями типа ПСН-35
Стреляющие предохранители типа ПСН-35 получили довольно широкое распространение в 50—60-х годах. И сейчас еще число трансформаторов, защищаемых этими предохранителями, составляет несколько тысяч. Однако опыт эксплуатации ПСН-35 выявил их высокую повреждаемость из-за старения плавких вставок, а также большую вероятность излишних (неселективных) срабатываний при к.з. на линиях 6(10) кВ, отходящих от трансформаторов относительно большой мощности. Поэтому в настоящее время область их применения ограничена трансформаторами мощностью до 1 MB-А включительно. Вместо предохранителей ПСН-35, снятых с производства, сейчас
выпускаются предохранители ПС-35МУ1, в которых используются плавкие вставки предохранителей ПСН-35.
На рис. 3-11 приведена схема подстанции с одним трансформатором, на стороне 35 кВ которого установлены плавкие предохранители 3, а на стороне 10(6) кВ — включатель 4 с релейной защитой. Питание трансформатора осуществляется от сети 35 кВ через выключатели / и 2, оборудованные устройствами релейной защиты. Отходящие линии 10(6) кВ с выключателями 5 также имеют релейную защиту, действующую, как правило, с выдержкой времени.

Рис. 3-11. Схема сети 35 кВ (а) и карта селективности (б) для проверки селективности работы предохранителей типа ПСН-35 и релейной защиты питающих и отходящих элементов
Предохранители ПСН-35 и их плавкие вставки выбираются в соответствии с условиями (3-3) и (3-4), а затем в соответствии с условиями обеспечения селективности между релейной защитой питающей линии (на выключателе 2, рис. 3-11) и ПСН-35 (3), а также между ПСН-35 (3) и релейной защитой на стороне НН трансформатора (4) или, в крайнем случае, — релейной защитой отходящих линий (5). Кроме того, выбранная плавкая вставка должна обеспечивать надежную защиту трансформатора от токов к. з., т. е. плавиться за меньшее время, чем допустимо по условию (1-1). При невозможности выполнить это условие и одновременно обеспечить селективность между ПСН-35 и устройствами релейной защиты плавкие предохранители ПСН-35 не должны применяться.
Проверку селективности между предохранителями и релейной защитой наиболее удобно и наглядно выполнять путем построения карты селективности (рис. 3-11,6). По горизонтальной оси (абсцисс) откладываются первичные фазные токи, отнесенные к напряжению одной из сторон трансформатора, а по вертикальной оси (ординат) — выдержки времени. Токи срабатывания всех защитных устройств должны быть приведены к одному и тому же выбранному напряжению. На карте селективности показывается значение максимального тока к.з. за трансформатором /к3), для которого определяются значения времени срабатывания защит 2> 4, 5 и времени плавления предохранителя 3, а затем вычисляются ступени селективности между ними [2, 3,. 5 и 11]. В данном примере селективность не обеспечивается.
Защитные характеристики предохранителей ПСН-35 приведены на рис. 3-12. Нетрудно убедиться в том, насколько неудобны эти крутопадающие характеристики для обеспечения селективности с релейной защитой линий 10(6) кВ.

Рис. 3-12. Защитные характеристики предохранителей типа ПСН-35
Например, для: трансформатора 35/10 кВ мощностью 1 MB-А при ык = 6,5% значения тока к.з. на шинах 10кВ могут практически находиться в пределах от 250 (5С = °о) до 200 А, отнесенного к напряжению 35 кВ. Из рис. 3-12 видно, что даже при значении тока / = 200 А предохранители с /ном. вс= 40 или 50 А расплавляются за время tan « 0,2 -f- 0,25 с, а предохранители с /ном. вс = 75 А ИМ6ЮТ tun ^ 0, 8 с. Причем 75 А составляют 4,5 /ном тр\ Но и при такой вставке время /пл=0,8 с позволяет принять для защит линий 10 кВ лишь самое минимальное время срабатывания: tc. з ~ 0,4 с, что далеко не всегда возможно. Кроме того, нельзя обеспечить селективность между ПСН-35 и защитой ввода 10 кВ трансформатора, так как для нее придется выбрать время срабатывания не менее 1 с (на ступень селективности больше, чем у защит линий 10 кВ).
С точки зрения селективности лучше было бы принять предохранитель с еще большим значением тока /ном. ВС  100 А.
Однако у этой вставки при токе I = 200 А время ta„ « 20 с, а допустимое для трансформатора время прохождения такого тока, согласно условию (1-1), равно всего лишь 10с. Следовательно, плавкая вставка с /ном. вс = 100 А не может быть принята. Еще труднее обеспечить селективность для защиты трансформатора большей мощности—1,6 MB-А. Плавкая вставка С /ном.вс — = 100 А не может быть принята, так как при прохождении через трансформатор опасных токов к.з., равных 200А (7,5/ ном. тр) и менее, трансформатор может повредиться раньше, чем сработает предохранитель. А применение вставки с /ном. вс = 75 А реально обеспечивает лишь /пл = 0,2 -=- 0,35 с, что, разумеется, не может обеспечить селективность при к.з. на отходящих линиях 10(6) кВ [И, 13, 16]. Поэтому более 10 лет назад в Минэнерго СССР было принято решение не применять ПСН-35 на трансформаторах мощностью более 1,6 MB-А, а на трансформаторах меньшей мощности устанавливать эти предохранители только при обязательном условии обеспечения селективности между предохранителями и релейной защитой питающих и отходящих линий.
Наряду с этим ведутся работы по усовершенствованию предохранителей ПСН таким образом, чтобы предохранитель выполнял только задачу гашения электрической дуги, а выявление аварийного режима производила бы релейная защита. Такие предохранители получили название управляемых (УПСН). В них предусмотрен специальный механизм, разрывающий плавкую вставку по команде релейной защиты.
Предложена также новая конструкция плавкой вставки для ПСН-35 и ПС-35МУ1, которая может расширить область применения этих предохранителей и обеспечить их более высокую надежность, чем при существующих плавких вставках [17].
В некоторых случаях селективность существующих ПСН-35 с релейной защитой отходящих линий 10(6) кВ может быть обеспечено благодаря применению на отходящих линиях селективных или неселективных отсечек с АПВ [5].