Защита предохранителями трансформаторов. Защита предохранителями трансформатораЗащита трансформатора от перегрузки: все видыНа сегодняшний день практически все электрические сети на подстанциях должны иметь надежную защиту от перегрузки. Чтобы обеспечить надежную защиту, вам необходимо знать, как выполняется защита трансформатора от перегрузки. В этой статье мы рассмотрим основные виды защиты и принцип их работы. Защита трансформатора от перегрузки: основные видыВсе оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства. Теперь мы решили предоставить вашему вниманию основные виды защиты силовых трансформаторов:
Это основные виды защиты, которые могут использоваться на сегодняшний день. Трехфазные выключатели и предохранителиЭтот вид защиты может применяться для мощных распределительных сетей. Также при необходимости вы достаточно легко сможете обеспечить защиту от грозовых скачков. Выключатели считаются достаточно эффективными и применять их можно для стабилизации напряжения. При необходимости можете прочесть про принцип работы трансформатора. Принцип работы газовой защитыВ типовой защите силового трансформатора вы сможете найти газовое реле. Реле состоит из двух отделений, которые выполняют разнообразные функции. Первая камера будет служить для контроля нагнетающего газа из масла. Ее необходимо установить возле расширительного бака. Когда масло дойдет до определенного уровня, тогда бак начнет его выпускать в определенных количествах. В этой ситуации сигнализатором будет служить специальный поплавок. Индикатор не всегда будет показывать уровень масла. Иногда это устройство будет контролировать проходимость газов диагностируя работу трансформатора. Настроить правильную работу этого реле сможет специальный работник. Второе отделение устройства будет подключено к контуру трансформатора и будет его соединять, открывая путь для поднимающегося газа. Мембрана в расширительном баке будет выступать в качестве индикатора изменения давления. Если давление повысится, тогда этот процесс сожмет мембрану и диафрагма начнет двигаться. Также движение может происходить в результате изменения атмосферного давления. В результате этого процесса трансформатор прекратит свою работу. Мембрана газового реле – это нежная антикоррозийная деталь, которая может перестать работать корректно при малейшем повреждении. Автоматическая релейная защитаРеле защиты в трансформаторе представляет небольшую емкость, в которой будет находиться масло. Эту деталь могут использовать в трансформаторах дуговой плавки. Устройство необходимо для защиты трансформатора от перенапряжения. Реле состоит из поплавка и специального резервуара. Поплавок необходимо закрепить на шарнире, чтобы он мог свободно двигаться в зависимости от уровня масла. На поплавок также устанавливают специальный ртутный выключатель. Его положение будет зависеть от уровня масла. Нижний элемент может состоять из специального реле. Эта пластина будет закреплена специальными шарнирами. Основные элементы реле также могут иметь специальные камеры, клеммы и сигнальные кабеля. Принцип действия релейной защиты трансформатора считается достаточно простым. Он считается специальным механическим приводом, который способен самостоятельно отключить трансформатор, если в нем возникнут определенные неисправности. Конечно, этот процесс не решит проблему, но сможет значительно продлить срок службы вашего устройства. Если вы не знаете устройство автотрансформатора, тогда можете про него прочесть. Принцип действия токовой дифференциальной защитыОбычно дифференциальная или тепловая защита может устанавливаться в высоковольтных трансформаторах. Также выключатели должны иметь контроллеры. Эта защита может иметь определенные преимущества:
Дифференциальная защита имеет простой принцип работы. Реле также способно сравнивать первичный и вторичный ток. Как видите, технологические способы защиты трансформатора основаны на равенстве номинальных показателей. Особое внимание, вам необходимо уделять защите масляных трансформаторов. Решить подобные задачи можно благодаря использованию микропроцессорных технологий. Микропроцессор самостоятельно может контролировать уровень масла. Если оно достигнет критического уровня, тогда защита самостоятельно отключит устройство. Обычно эту технологию используют для собственных сетей. В правилах ПУЭ указано, что программная защита трансформатора должна применяться для устройств с мощностью от 6 Кв до 35 кВ. Расчет установки должен проводить сотрудник, который обладает необходимыми знаниями. Купить устройства для защиты трансформаторов вы сможете практически в любом городе. Надеемся, что эта информация будет полезной и интересной. Читайте также: трансформатор тмг. vse-elektrichestvo.ru Защита предохранителями трансформаторов - ТехнологииПредохранители на стороне высшего напряжения служат для защиты от токов КЗ самого трансформатора и его ошиновки. Номинальный ток вставок этих предохранителей должен выбираться по условию селективности с предохранителями на стороне низшего напряжения. Кратность номинального тока вставки предохранителя высшего напряжения к номинальному току защищаемого трансформатора должна быть равна 2…3 для трансформаторов до 160 кВАи 1,5…2 для трансформаторов до 630 кВА. При выборе плавких вставок желательно обеспечить селективность всех последовательно включенных предохранителей во всем возможном диапазоне токов КЗ. Если это не удается, необходимо обеспечить селективность между предохранителями высшего напряжения и защитой питающей линии как минимум при КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора. Чувствительность защиты трансформатора следует определять при минимальных токах однофазного КЗ для трансформатором. Соотношения токов, проходящих при этом по обеим сторонам трансформатора в зависимости от схемы соединения обмоток, определяется следующим выражением:
где: КТ – коэффициент трансформации трансформатора; Кр – коэффициент токораспределения между обмотками НН и ВН, равный: для трансформатора Δ /Y-0 При однофазном КЗ на стороне обмотки, соединенной в звезду с нулем, величина тока
где: UY-O - фазное напряжение обмотки, соединенной в Y-0; Z(1)Т / 3 - величина сопротивления трансформатора при однофазном КЗ (табл.П1.10). Селективность предохранителей, установленных на сторонах высшего и низшего напряжения, должна проверяться при наиболее неблагоприятных условиях. У трансформаторов со схемой соединения Y/ Δ селективность должна проверяться при двухфазном КЗ, а со схемой Y/Y-0 - по трехфазному КЗ. Длительность протекания через трансформатор тока внешнего КЗ ограничена. Она определяется по выражению (12.7), но не должна превышать 5 с:
где: К - отношение тока КЗ к номинальному току трансформатора. Для трансформаторов малой мощности выражение (12.7) можно привести к более удобному виду:
где: ик - напряжение короткого замыкания трансформатора. Преобразование выполнено на основании требований: для трехфазных трансформаторов мощностью до 2000 кВАвключительно с алюминиевой обмоткой и до 5000 кВАвключительно с медной обмоткой кратность К вуравнении (12.8) определяется без учета сопротивления питающей сети. Пользуясь этим уравнением, можно определить допустимую длительность протекания тока КЗ для трансформаторов: при ик - 4,5% tд =1,82 с;при ик = 5,5% tд =2,72 с. На основании расчетов и опыта эксплуатации предохранителей можно сделать следующие выводы: 1. Предохранители на стороне низшего напряженияпрактически всегда обеспечивают термическую устойчивость трансформаторов. Так же обеспечивается и термическая устойчивость трансформаторов при КЗ настороне низшего напряжения до предохранителей. 2. Предохранители типа ПК (ПКТ), установленные на стороне6 или 10кВ,в большинстве случаев обеспечивают селективность с предохранителями типа ПН2 и ПР-3 установленными со стороны 0,4 кв, 3.Селективность предохранителей ПСН, установленных на стороне высшего напряжения, с предохранителями низшего напряжения ПР и ПН2 обеспечивается только для самых малых трансформаторов. Поскольку по условиям чувствительности увеличивать номинальный ток вставки ПСН нельзя, для защиты трансформаторов 6-10/0,4 кВ следует применять предохранители типа ПКТ. 4. При значительном сопротивлении питающей сети время сгорания предохранителей 6 и 10 кВпри КЗ на стороне низшего напряжения до предохранителей низшего напряжения очень велико и может вызвать значительные увеличения размеров повреждения трансформаторов. Поэтому загрублять предохранители высшего напряжения нежелательно. 5. Посколькупри КЗ в трансформаторах или на стороне низшего напряжения время сгорания вставок предохранителей ПК высшего напряжения велико, согласовать с ними время работы защиты линии, питающей трансформатор,очень сложно. Поэтому обычно ток срабатывания защиты отстраивают от КЗ на стороне низшего напряжения трансформатора или согласуют ее выдержкувремени с предохранителями низшего напряжения, так как время их сгорания невелико даже при небольшихтоках. При этом допускается неселективность с предохранителями высшего напряжения при повреждениях в трансформаторах. Какправило, хорошо согласуется с предохранителямизащита, имеющая зависимую характеристику. Защиту с независимой характеристикой согласовать с предохранителяминизшего напряжения по времени обычно не удается. Расчетами можно показать, что предохранитель, выбранный по номинальному току трансформатора, не защищает трансформатор от небольших перегрузок и не допускает использования значительных, но допустимых кратковременных перегрузок трансформатора, например, при самозапуске двигателей. Если предохранителя на низшей стороне нет, то защитой трансформатора от перегрузки должны служить предохранители отходящих линий. Если линия только одна и по ней передается вся мощность трансформатора, то номинальный токвставки, защищающей линию,следует выбрать по номинальному току трансформатора. Если отходящих линийдве и нагрузка на них распределяется равномерно, номинальные токи их вставок должны выбираться так,чтобы сумма их не превышала номинального токатрансформатора. Для предохранителей ПСН-35 расчетами можно показать, что: 1.Существующая шкала вставок ПСН-35 позволяв подобрать вставки, удовлетворяющие всем требованиям в части термической устойчивости трансформаторов; 2. Время сгорания вставок с Iвс.макспри трехфазном КЗ на стороне низшего напряжения с учетом разброса по току +20% мало, что не позволяет обеспечить селективность предохранителей с релейной защитой отходящих линий 6-10 кВ. 3. Для трансформаторов мощностью 0,63-4 МВАможно подобрать вставки, обеспечивающие их термическую устойчивость; для трансформатора 6,3 МВА вставка на 100 Амала и подобрать для него вставки нельзя. 4.Чувствительность вставок к КЗ на стороне 6 - 10 кВ достаточна за исключением трансформатора 0,63 МВА. 5. Время сгорания вставок даже без учета разброса настолько мало, что согласовать с ним релейную защиту со стороны 6 -10 кВпрактически невозможно. Проведенный анализ плавких предохранителей позволяет сделать следующие выводы. Основными достоинствами плавких предохранителей являются простота их конструкции, малая стоимость и возможность обслуживания персоналом невысокой квалификации. При тщательном расчете можно получить удовлетворительную защиту участков сетей и электрооборудования от перегрузки и КЗ в простейших случаях при невысоких требованиях к селективности. Существующие конструкции предохранителей имеют серьезные недостатки, ограничивающие область их применения. Основные из них следующие: 1. Однократность действия - после срабатывания предохранителя необходимо заменить вставку. 2. В условиях эксплуатации зачастую вместо калиброванных вставок устанавливают случайно оказавшиеся под рукой вставки на другие токи и просто куски проволоки, при этом нарушаются все требования к защите. 3. Форма защитных характеристик вставок неудачна, особенно для защиты трансформаторов. Характеристики имеют большие разбросы. Во многих случаях невозможно обеспечить необходимые селективность и чувствительность. Выбор уставок срабатывания предохранителей.Обобщая выше изложенное, расчеты токов срабатывания (уставок) защит в сетях до 1000В выполняются по следующим выражениям. В предохранителе защитным элементом является его плавкая вставка, номинальный ток которой (Iвс.ном) равен уставки защиты линии, двигателя, осветительной сети и т.д. Номинальный ток плавкой вставки выбирается по 3 условиям: 1. По условию отстройки от максимального длительного рабочего тока нагрузки:
где kотс – коэффициент отстройки, в среднем равный 1,1…1,2. 2. По условию отстройки от кратковременного пускового (пикового) тока:
где 3. По условию обеспечения достаточной чувствительности защиты при КЗ:
где Iк.мин – минимальный ток короткого замыкания; kч – коэффициент чувствительности защиты, который должен быть не ниже 10…15 для защиты электродвигателя, в управлении которого применен магнитный пускатель или контактор и не ниже 3…5 для защиты осветительной сети. Надо отметить, что при кратности 3плавкая вставка, например предохранителя типа ПН-2, перегорает за время около 10 с, а при кратности 10 – за 0,05…0,1с. Если время плавления превысит 0,3 с, то при КЗ от возникающего резкого провала напряжения, магнитный пускатель или контактор отпадают и разрывают большой ток КЗ, на который они не рассчитаны. Номинальный ток плавкой вставки выбирают по условиям (12.6), (12.7), принимают ближайшим большим по шкале номинальных токов и проверяют чувствительность по условию (12.8). Для обеспечения селективности двух последовательно включенных однотипных предохранителей необходимо выбирать их плавкие вставки с номинальными токами, отличающимися на 2 шкалы; для разнотипных предохранителей – на 3 шкалы номинальных токов. Для согласования защитных характеристик предохранителя и автоматического выключателя необходимо построить карту селективности. При этом на карте селективности кривую плавкой вставки предохранителя строят по типовой ее время-токовой характеристике, предварительно сместив ее на 20% вправо, тем самым учитывается возможный разброс времени перегорания плавкой вставки. 12.12. Определение границ действия защиты от однофазных КЗ в сети с асинхронными двигателями Контрольные вопросы 1. В чем заключаются достоинства и недостатки плавких предохранителей как защитного аппарата? 2. Каковы защитные характеристики плавких предохранителей? 3. Как производится выбор уставок срабатывания плавких предохранителей? 4. В чем заключаются особенности расчета токов КЗ в сетях напряжением 0,4 кВ для оценки чувствительности защиты? student2.ru Защита трансформаторов плавкими предохранителями - МатематикаПрисоединение трансформаторов к сети через плавкие предохранители используется в схемах упрощенных подстанций напряжением ВН 6…35 кВ. Для защиты трансформаторов применяют предохранители типов ПК-10, ПКТ-10, ПКИ-10, ПСН-10, ПСН-35. Ток плавкой вставки зависит от мощности трансформатора и выбирается в пределах 1,5…2 номинального тока трансформатора (табл.17.1). Таблица 17.1 Рекомендуемые значения номинальных токов плавких вставок Iном.вспредохранителей типа ПКТ для защиты трехфазных силовых трансформаторов 6/0,4 и 10/0,4 кВ
Плавкие предохранители рассчитаны на отключение тока КЗ в трансформаторе, поэтому они проверяются по максимальному отключаемому току КЗ. Номинальный ток отключения для предохранителей 6-10 кВ может быть в пределах 2,5...40 кА. Кроме того, требуется выбрать номинальное напряжение предохранителя. Одинаково недопустимо устанавливать предохранитель напряжением 6 кВ на трансформатор 10 кВ, и предохранитель 10 кВ на трансформатор напряжением 6 кВ. В первом случае может произойти перекрытие предохранителя по поверхности, а во втором - не погаснуть дуга внутри предохранителя. 17.5. Дифференциальная защита. Область применения и принцип действия. Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ) относится к основным защитам трансформатора. ДЗТ выполняется на принципе сравнения токов на стороне ВН и сторонах СН и НН трансформатора и применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Защита обладает абсолютной селективностью, реагирует на повреждения в обмотках, на выводах и в соединениях с выключателями и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени. Зона действия ДЗТ ограничивается местом установки трансформаторов тока и включает в себя ошиновку СН, НН. Ввиду ее сравнительной сложности, ДЗТ устанавливается в следующих случаях: − на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВ∙А и выше; − на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВ∙А и выше; − на трансформаторах мощностью 1000 кВ∙А и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах высшего напряжения (Кч< 2), а МТЗ имеет выдержку времени более 0,5 с. При прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или внешнего КЗ ток в реле равен: Iр = I1 – I2 (рис. 17.2, а).
Рис. 17.2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора: а –распределение токов при сквозном КЗ; б – то же при КЗ в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты). Пренебрегая током намагничивания трансформатора, который в нормальном режиме имеет малое значение, можно считать, что первичные токи равны (II= III) и, следовательно, вторичные токи одинаковы, т.е. I1=I2. С учетом этого Iр = I1 – I2 = 0. Таким образом, если ТТ имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через ТТ тока нагрузки или толка внешнегo КЗ ток в реле отсутствует и ДЗТ на такие режимы не реагирует. Практически вследствие несовпадения характеристик ТТ вторичные токи не равны I1≠ I2и поэтому в реле проходит ток небаланса, т. е.
Для того чтобы дифференциальная защита не подействовала от тока небаланса, ее ток срабатывания должен быть больше этого тока на коэффициент надежности Кн, т. е.:
При КЗ в трансформаторе, или любом другом месте между ТТ, направление токов I1и I2 изменится на противоположное, как показано на рис.17.2, б. Таким образом, при КЗ в зоне действия ДЗТ в реле проходит полный вторичный ток КЗ. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора с обеих сторон. student2.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
и для трансформатора Y/Y-0 
.
для трансформатора Δ /Y-0 численно равна току трехфазного КЗ, а для трансформатора Y/Y-0 можно с достаточной для практики точностью определить по уравнению, рекомендованному [1]:
, (12.7)
, (12.6)
(12.7)
– коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска двигателя равен 2,5, при тяжелых – 1,6-2.0, для ответственных электроприемников – 1,6:
(12.8)
(17.1)
