Особенности дифференциальной защиты трансформаторов

Дифференциальная защита трансформаторов имеет ряд особенностей по сравнению с продольной дифференциальной защитой линий.

Первичные токи обмоток трансформатора не равны по величине и в общем случае не совпадают по фазе.

В режиме нагрузки и внешнего КЗ: I_II>I_I, отношение токов – равно коэффициенту трансформации силового трансформатора.

В трансформаторе с соединением обмоток Y/D - токи I_I и I_II различаются и по величине и по фазе: угол сдвига зависит от группы соединения обмоток трансформатора. Наиболее распространённое соединение обмоток Y/D –11 гр. Векторные диаграммы распределения токов в обмотках трансформатора с такой группой соединения показаны на рис. 2.2.2.

В связи с вышеизложенным необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов по величине: , а при разных схемах соединения обмоток и по фазе, с тем, чтобы поступающие в реле токи в нормальном режиме и при внешнем КЗ были равны.

Рис. 2.2.2

Пояснение к рис. 2.2.2

I_AI, I_BI, I_CI – токи в фазах обмотки, соединенной в звезду;

I_A, I_B, I_C - токи в фазах обмотки, соединенной в треугольник.

Фазные токи сдвига не имеют. Однако, в месте установки трансформатора ТА2 проходят токи, равные геометрической разности фазных токов, так в фазе А проходит ток: I_AII = I_A – I_B. Ток I_AII сдвинут относительно I_AI на угол 330°.

2.2.3. Меры по выравниванию вторичных токов

Компенсация сдвига токов I₁ и I₂ по фазе

Выравнивание вторичных токов в плечах защиты по фазе осуществляется соединением в треугольник вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных на стороне звезды силового трансформатора рис. 2.2.3.

Такой способ обеспечивает компенсацию сдвига фаз не только при симметричной нагрузке и трехфазных КЗ, но и при любом несимметричном повреждении.

Рис. 2.2.3

Выравнивание величин токов I₁ и I₂

Выравнивание величин вторичных токов в плечах дифференциальной защиты осуществляется подбором коэффициентов трансформации n_T1 и n_T2 трансформаторов тока и параметрами, специально для этой цели установленных, промежуточных автотрансформаторов или трансформаторов рис. 2.2.4.

Коэффициенты трансформации n_T1 и n_T2 выбираются таким образом, чтобы вторичные токи в плечах защиты, по возможности, совпадали I₁=I₂ рис. 2.2.4 а.

Рис. 2.2.4

При соединении обмоток силового трансформатора Y/Y

,

, (2.1)

где N – коэффициент трансформации силового трансформатора.

При соединении обмоток по схеме Y/D

Ток в плече, подсоединенном к трансформаторам тока включенным в треугольник , а в плече присоединенном к трансформаторам тока, соединенным в звезду , с учетом этого

,

(2.2)

Задаваясь одним из коэффициентов трансформации, например n_TII можно найти, пользуясь выражениями (2.1) или (2.2), расчетное значение второго n_TI, но он, как правило, получается нестандартным. Используют трансформатор тока с стандартным значением коэффициента трансформации, ближайшим к расчетному значению, а компенсация оставшегося неравенства вторичных токов осуществляется с помощью выравнивающих автотрансформаторов или трансформаторов

Использование автотрансформатора рис. 2.2.4 б

Рис. 2.2.5

Коэффициент трансформации автотрансформатора n_a подбирается так, чтобы его вторичный ток I_2a был равен току I₁ в противоположном плече защиты

,

(2.3)

Использование трансформатора (см. рис. 2.2.5).

В данном случае используется промежуточный компенсирующий трансформатор с тремя первичными обмотками: w_y1 и w_y2 - уравнительные, включаются в плечи защиты; w_∂ - дифференциальная, включаемая на разность токов I₁–I₂. Вторичная обмотка w₂ питает дифференциальное реле КА.

Число витков обмоток подбирается из условия

. (2.4)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: