Защита трансформаторов
Ненормальные режимы работы трансформаторов
• перегрузка ― возникает при превышении трансформируемой мощности номинальной (длительная перегрузка приводит к нагреву, тепловому пробою изоляции и к витковому или междуфазному КЗ);
• снижение уровня масла в результате вытекания масла при возникновении трещины или отверстия в баке (при длительной работе без масла изоляция обмоток впитывает влагу, что приводит к ее пробою);
• повышение напряжения (в результате атмосферных или коммутационных перенапряжений возможен пробой изоляции).
• “пожар” стали – при исчезновении изоляции между пластинами магнитопровода появляется зона, в которой вихревые токи (токи Фуко) увеличиваются и нагревают ее, а дальнейшее воздействие температуры приводит к сплавлению пластин и расширению этой зоны (длительная работа с таким повреждением приводит к нагреву магнитопровода, к повышенным потерям холостого хода, к тепловому пробою изоляции и к междуфазнаым КЗ);
• однофазные замыкания (для сети с изолированной нейтралью) – вне бака на землю или внутри бака на корпус;
• пробой втулки изолятора ввода;
• двойные однофазные замыкания (для сети с изолированной нейтралью) – при возникновении однофазного замыкания к фазной изоляции прикладывается линейное напряжение, что может привести к ее повреждению;
• витковое замыкание одной фазы возникает при нарушении изоляции проводника (приводит к нагреванию короткозамкнутого витка и горению дуги в месте замыкания);
• однофазные КЗ (для сети с заземленной нейтралью) при повреждении фазной изоляции (сверхток при таком повреждении воздействует на проводники электродинамическим и термическим факторами);
|
|
• междуфазные КЗ (сверхток как при однофазном КЗ).
Распределение токов в фазах при К(2) за трансформатором со схемой соединения D/Y
Распределение токов в фазах при К(2)
за трансформатором со схемой соединения Y/D 
Распределение токов в фазах при К(1)
за трансформатором со схемой соединения D/Y 
Токовая отсечка
Токовая отсечка (I ступень токовой защиты) применяется на трансформаторах мощностью до 4 МВА. Отстраивается от максимального тока КЗ (рис.) в конце защищаемого участка ― за трансформатором в точке К3.
Ток срабатывания защиты определяется по выражению
где kОТС – коэффициент отстройки,
kОТС = 1,2…1,3; IК3,МАХ – максимальный ток КЗ в точке К3.
Время срабатывания защиты принимается равным нулю
Коэффициент чувствительности токовой отсечки рассчитывается
Продольная дифференциальная защита
Продольная дифференциальная защита (I ступень токовой защиты) применяется на трансформаторах с мощностью более 6,3 МВА. Принцип действия основан на вычислении разности токов I1,TA1 и I1,TA2, протекаемых через трансформаторы тока TA1 и TA2 (рис.). 
При внешнем КЗ в точке К1 токи протекают к месту повреждения, а вторичные токи трансформаторов тока в реле вычитаются, и результирующий ток равен:
Принцип действия. При КЗ в зоне действия защиты, в точке К2 (рис.), возможны два варианта: 1) когда со стороны НН имеется источник питания или КЗ подпитывается электродвигателями, соизмеримой мощностью; 2) когда со стороны НН отсутствует какой-либо источник питания, который может подпитывать КЗ.
|
|
В обоих случаях ток, протекаемый в реле, больше тока его срабатывания 
Расчет тока срабатывания дифзащиты. а) Защита отстраивается от тока IНБ,S небаланса, который возникает при максимальном внешнем IК1,МАХ токе КЗ в точке К1
где IНБ,S ― суммарный ток небаланса,. Каждая из составляющих тока небаланса находится по следующим формулам
где kA × ― коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ на быстодействующие защиты (без выдержки времени), для защит с быстронасыщающимися трансформаторами kA=1; kОДН ― коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока, для разных ТТ kОДН=1; e ― погрешность ТТ, удовлетворяющая e = 0,1; DUРЕГ ― половина регулировочного диапазона РПН трансформатора (каталожные данные); Df ― × относительная погрешность защиты, вызванная разницей между расчетным (обычно нецелым) числом витков реле и установленным (целым) числом витков.
Расчет тока срабатывания дифзащиты. б) Вторым условием является отстройка от броска тока намагничивания:
где IН,ТР ― номинальный ток трансформатора.
Из расчетных двух условий выбирается наибольший ток срабатывания продольной дифференциальной защиты.
Время срабатывания защиты принимается равным нулю
Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты определяется и сравнивается с величиной, требуемой по ПУЭ: 
где IК2,МIN ― минимальный ток КЗ в точке К2