Установка трансформатора тока в нейтрали трансформатора

Обновлено: 01.10.2023

Материалы

7. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 10/0,4 кВ И БЛОКОВ ЛИНИЯ-ТРАНСФОРМАТОР

Подробности --> Категория: М.А. Шабад "Защита сетей агрокомплексов" РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 10/0,4 кВ И БЛОКОВ ЛИНИЯ-ТРАНСФОРМАТОР

Типы защит трансформаторов. Для защиты трансформаторов 10/0,4 кВ мощностью более 400 кВ-А, в том числе устанавливаемых на подстанциях агропромышленных предприятий, применяются в соответствии с «Правилами» [2] следующие основные типы релейной защиты (см.рис. 33):

6-5232

токовая отсечка 1 без выдержки времени - от коротких замыканий на наружных выводах 10 кВ трансформатора и в части обмотки 10 кВ;

газовая защита 2-от всех видов повреждений внутри бака (кожуха), сопровождающихся выделением газа из трансформаторного масла, а также от понижения уровня масла; устанавливается на внутрицеховых масляных трансформаторах мощностью 630 кВ-А и более;

максимальная токовая защита 3 (с пуском или без пуска по напряжению)-от сверхтоков, обусловленных повреждениями в трансформаторе или внешними междуфазными к. з. на стороне 0,4 кВ;

специальная токовая защита нулевой последовательности 4-устанавливаемая в нулевом проводе (нейтрали) трансформаторов со схемой соединения обмоток У/^или Д/У 1 -от однофазных к. з. на землю в сети 0,4 кВ, работающей с глухозаземленной нейтралью: максимальная токовая защита в одной фазе-от сверхтоков, обусловленных перегрузкой 5; устанавливается на трансформаторах мощностью от 400 кВ-А и выше, у которых возможна перегрузка после срабатывания устройства АВР, и действует на сигнал или на автоматическую разгрузку (отключение части отходящих линий 0,4 кВ).

На рис. 33 условно показаны типы защит трансформатора 10/0,4 кВ, мощностью 400 или 630 кВ-А, 1 или 1,6 МВ-А, а также трансформаторы тока, на которые включены максимальные реле тока этих защит (кроме газовой). Для взаимного резервирования все защиты (кроме защиты от перегрузки) должны действовать на отключение выключателя 10 кВ, а также автоматического воздушного выключателя на стороне 0,4 кВ трансформатора. Осуществление такого резервирования, называемого ближним, может вызвать дополнительные затраты на прокладку контрольных кабелей между распределитель-

Рис. 33. Типы защит трансформаторов 10/0,4 кВ

распределительными устройствами 10 и 0,4 кВ, но эти затраты вполне оправданны, особенно для таких элементов электроустановок, для которых трудно, а часто невозможно выполнить дальнее резервирование. К таким элементам как раз и относятся трансформаторы, в том числе напряжением 10 кВ. Защиты линий '10 кВ, питающих несколько трансформаторов, могут иметь настолько большой ток срабатывания, что не будут чувствовать к. з. за одним из трансформаторов, т. е. не будут обеспечивать дальнее резервирование его защит и выключателей. В свою очередь защита трансформатора 10/0,4 кВ должна резервировать отходящие линии 0,4 кВ. Для того чтобы дальнее резервирование было эффективно, проектирование сети 0,4 кВ должно производиться с учетом возможностей релейной защиты трансформатора реагировать на удаленные к. з. в сети 0,4 кВ. Осуществлять дальнее резервирование сетей 0,4 кВ могут максимальная токовая защита трансформа- , тора от междуфазных к. з. и специальная токовая защита нулевой последовательности от к. з. на землю. Поэтому их надо выполнять с максимально возможными чувствительностью и быстродействием.

Токовая отсечка. Токовой отсечкой называется быстродействующая максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия. Токовая отсечка на трансформаторах 10/0,4 кВ выполняется с помощью двух максимальных реле тока, включенных обычно на трансформаторы тока фаз А и С (рис. 9, 33) и настроенных таким образом, что они надежно не срабатывают при трехфазном к. з. на стороне 0,4 кВ защищаемого трансформатора (точка К.1 на рис. 33) и надежно срабатывают при всех видах двухфазных к. з. на стороне 10 кВ трансформатора (точка К2). Отсечка на трансформаторах должна действовать без выдержки времени. Это не только ускоряет отключение к. з. на выводах и в части обмотки 10 кВ защищаемого трансформатора, но и позволяет выбирать минимальное время срабатывания для защит питающих линий 10 кВ.

Токовая отсечка может выполняться с помощью отдельных реле тока (РТМ, РТ-40) или специализированных блоков многофункциональных электронных защит (например, ЯРЭ-2201). При выполнении максимальной токовой защиты трансформатора 10 кВ на индукционных реле тока типа РТ-80 отдельные реле для токовой отсечки не устанавливаются, а используется электромагнитный элемент этих реле (рис. 13,а). Условия и примеры выбора тока срабатывания токовых отсечек приведены в работе [5]. б*

Максимальная токовая защита (без пуска по напряжению). На трансформаторах 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Д/Y, максимальная токовая защита выполняется с тремя токовыми реле. Как правило, применяются максимальные реле тока, имеющие зависимые времятоковые характеристики, типа РТВ или РТ-80, так же как на линиях 10 кВ, питающих трансформаторы (рис.9). Реже применяется максимальная токовая защита с независимой времятоковой характеристикой, например в КРУ, получаемых из ГДР (см. приложение 1), но также с тремя реле тока. Напомним, что схема неполной звезды с тремя реле (рис. 9) имеет в два раза более высокую чувствительность к двухфазным к. з. за трансформатором со схемой соединения обмоток Д/У, чем та же схема, но только с двумя реле, включенными в фазы Л и С. Это объясняется тем, что при одном из сочетаний двухфазного к. з. на стороне 0,4 кВ по выводам 10 кВ проходят разные по значению токи, причем в одной из фаз ток в два раза больше, чем в двух других, и равен по значению току трехфазного к. з. Установка трех реле (причем, третье реле 5, рис. 9, включено в обратный провод схемы неполной звезды, где проходит геометрическая сумма токов фаз Л и С) обеспечивает при всех видах двухфазного к. з. появление этого большего тока в одном из реле защиты. При установке только двух реле нужно рассчитывать на худший, но реальный случай, когда в каждом из двух реле пройдет по половине тока к. з., а сумма окажется в обратном проводе, где реле отсутствует. Третье реле, таким образом, повышает чувствительность защиты не только к к. з. в трансформаторе и на его выводах 0,4 кВ, но и значительно улучшает условия дальнего резервирования. Не следует забывать про установку третьего реле и при замене старых трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y на новые-Д/У.

При выполнении максимальной токовой защиты с тремя реле РТ-85 (§ 2), но с двумя дешунтируемыми электромагнитами отключения ЭО, следует помнить о том, что в ЭО может проходить лишь половина того тока, который проходит через реле. Если у реле РТ-85 установлен в два раза меньший ток срабатывания, чем ток срабатывания ЭО, то чувствительность максимальной токовой защиты в целом надо проверять по току срабатывания ЭО [5, 9].

Ток срабатывания максимальной токовой защиты выбирается, главным образом, по условию несрабатывания при сверхтоках перегрузки, в том числе токах самозапуска электродвигателей 0,4 кВ в режимах после АПВ или АВР питающего источника. Поскольку трансформаторы 10/0,4 кВ, оборудованные релейной защитой, могут применяться для питания крупных агропромышленных предприятий, где доля электромоторной нагрузки составляет больше половины общей нагрузки, ток самозапуска может быть примерно в 2 раза больше рабочего тока доаварийного режима. Условия несрабатывания максимальной токовой защиты приведены в работе [5]. Для двухтрансформаторной подстанции 10/0,4 кВ с устройством АВР двустороннего действия на стороне 0,4 кВ наиболее тяжелым режимом для выбора тока срабатывания максимальной токовой защиты на стороне 10 кВ трансформатора является режим АВР на стороне 0,4 кВ после отключения питания одного из трансформаторов, например Т2. При отключении питания Т2 электродвигатели этой секции 0,4 кВ затормаживаются, на шинах 0,4 кВ снижается напряжение, действует пусковой орган минимального напряжения устройства АВР 0,4 кВ и с выдержкой времени отключает автомат 0,4 кВ Т2. После этого включается секционный автомат 0,4 кВ и подает напряжение от другого трансформатора Т1 на полностью затормозившиеся электродвигатели 0,4 кВ, ранее питавшиеся от Т2. Начавшийся самозапуск этих электродвигателей вызывает снижение напряжения на обеих секциях 0,4 кВ, в результате чего и у электродвигателей, не терявших питания, ток статора» возрастает примерно в 1,5-2 раза. Для того чтобы при возникших сверхтоках перегрузки трансформатор Т1 не отключился защитой, ток срабатывания его максимальной токовой защиты выбирается по выражению [5]:

где kn-коэффициент надежности несрабатывания (отстройки), принимается в зависимости от типа максимальных реле защиты равным 1,2-1,4 (реле РТВ) или 1,1- 11,2 (реле РТ-40, РТ-80, полупроводниковые защиты);

1гсзп-коэффициент самозапуска, представляющий собой отношение тока самозапуска к рабочему току доаварий-ного режима, различен для разных категорий нагрузки, для рассматриваемых двухтрансформаторных подстанций 10/0,4 кВ агропромышленных предприятий с электродвигательной нагрузкой может приниматься около 2; ke- коэффициент возврата реле, в зависимости от типа реле в расчетах принимается равным 0,65 (реле РТВ); 0,8 (ре-85

ле РТ-40, РТ-80), около 1 (полупроводниковые реле);

ku'-коэффициент, учитывающий увеличение тока через трансформатор 77 из-за понижения напряжения на шинах 0,4 кВ при АВР секционного автоматического выключателя и подключении полностью заторможенных электродвигателей, ранее питавшихся от Т2, значение этого коэффициента приближенно можно принимать около 1,5. Значения рабочих максимальных токов Iр.мп, Iр.мта принимаются в зависимости от допускаемых длительных перегрузок этих трансформаторов 0,7 или 0,9 от их номинального тока Iном т. В последнем случае, выполняя максимальную токовую защиту на реле типа РТВ, необходимо выбрать ее ток срабатывания около 6,5 Iном т, при использовании реле РТ-40 или РТ-80-около 4,5Iпом т, полупроводниковых реле - около 3,5Iцом т- Возможность снижения тока срабатывания и, следовательно, повышения чувствительности защиты объясняется более высокой точностью и меньшим значением коэффициента возврата полупроводниковых реле по сравнению с электромеханическими (РТВ, РТ-80, РТ-40).

Максимальная токовая защита с пуском по напряжению. На крупных подстанциях 10 кВ, питающих преимущественно электромоторную нагрузку, участвующую в самозапуске (т. е. не отключаемую при кратковременных перерывах электроснабжения), максимальную токовую защиту выполняют с комбинированным пусковым органом напряжения. Из структурной схемы такой защиты (рис. 34,а) видно, что для срабатывания органа выдержки времени В и далее всей защиты требуется одновременное увеличение тока сверх тока срабатывания максимальных реле тока Г.>> и снижение напряжения ниже напряжения возврата минимальных реле напряжения Н<.. Такое одновременное действие измерительных органов тока и напряжения свидетельствует о к. з. в трансформаторе или за трансформатором на стороне 0,4 кВ. При этом аварийном режиме защита должна действовать на отключение выключателя 10 кВ и автомата 0,4 кВ. В другом режиме-самозапуска нагрузки токовые реле могуг сработать, но реле напряжения настраивается таким образом, что не разрешает действовать защите, пока напряжение на шинах достаточно высоко и самозапуск может завершиться успешно. Обычно минимальные реле напряжения настраиваются на напряжение возврата и замыкания размыкающих контактов, допускающих защиту к действию, при снижении напряжения

Рис. 34. Структурная схема максимальной токовой защиты с пусковым органом напряжения (и) и схема комбинированного пускового органа напряжения (б)

ниже 0,55 номинального. При таком низком напряжении самозапуск, как правило, не может произойти. Снижение напряжения ниже 0,55 номинального характерно только для режимов к. з.

Для повышения чувствительности при несимметричных к. з. пусковой орган защиты выполняется комбинированым (рис. 34,6). Реле 1 является обычным минимальным реле напряжения типа РН-50, но его катушка включается на одно из междуфазных напряжений через размыкающий контакт фильтра-реле напряжения 2 типа РНФ-1М. Это реле является очень чувствительным к несимметричным к. з. и, срабатывая, размыкает свой размыкающий контакт в цепи катушки реле /, которое, потеряв напряжение, возвращается и замыкает свой размыкающий контакт в цепи пуска защиты (при нормальном напряжении этот контакт разомкнут, а на рис. 34,6 контакты реле показаны в таком положении, которое соответствует снятому напряжению).

Применение пусковых органов напряжения позволяет выбирать значительно меньший ток срабатывания максимальных реле тока Г.> по сравнению с током срабатывания защит без пуска по напряжению, поскольку несрабатывание защиты в целом обеспечивается при самозапуске пусковым органом напряжения. Максимальная защита с пуском по напряжению, таким образом, может иметь значительно более высокую чувствительность по току, чем такая же защита, но без пускового органа напряжения. Однако если чувствительность по току может быть обеспечена и без пускового органа напряжения, последний не следует применять, во-первых, из-за дополнительной стоимости оборудования и его обслуживания, а во-вторых, из-за возможности отказов защиты при к. з. через переходные сопротивления.

В сетях 0,4 кВ значение переходного сопротивления в месте трехфазного к. з. может оказаться равным и даже большим, чем суммарное сопротивление трансформатора и питающей энергосистемы, а напряжение в месте подключения пускового органа напряжения при этом - выше напряжения возврата реле 1 (рис. 34,6), что приведет к отказу защиты. Фильтр-реле 2 при симметричном трехфазном к. з. не может сработать. Что касается возможности возникновения трехфазного к. з., то она считается весьма вероятной в кабельных сетях 0,4 кВ. Таким образом, решение о необходимости применения пускового органа напряжения должно приниматься только в тех случаях, когда не обеспечивается достаточная чувствительность простой максимальной токовой защиты (без пускового органа напряжения).

Коэффициент чувствительности (по току) максимальной токовой защиты без пуска или с пуском по напряжению определяется прежде всего при междуфазных к. з. за трансформатором и представляет собой отношение минимально возможного тока к. з. Iк.мин к току срабатывания защиты Ic.s: kч= Iк.мин/Iс.з. |

для максимальной токовой защиты без пуска по напряжению. Для максимальной токовой защиты с пусковым органом напряжения выбирается Iс.з=1,5Iномг при использовании токовых реле РТ-40 или РТ-80 и около 1,2/цомг при выполнении защиты на полупроводниковых реле. При трехрелейном исполнении защиты /к.мин соответствует трехфазному к. з., тогда коэффициенты чувствительности для защиты трансформатора Д/Y равны как при трехфазном, так и при двухфазном к. з. за трансформатором. При включении трансформаторов тока il0 кВ, как обычно, по схеме неполной звезды (fecx==l) проверку чувствительности следует производить по первичным токам, как указано в выражении (9).

Наименьшее значение коэффициента чувствительности при всех видах металлических к. з. на шинах 0,4 кВ (на основном щите) должно быть около 1,5 [2]. Однако желательно обеспечивать значение коэффициента чувствительности не менее 2 для надежной работы защиты при

к. з. через переходное сопротивление. При однофазных к. з. может быть допущено меньшее значение коэффициента чувствительности, поскольку для отключения этих к. з. устанавливается специальная токовая защита нулевой последовательности (см. далее).

Для обеспечения необходимых значений коэффициента чувствительности целесообразно снижение тока срабатывания максимальной токовой защиты без пуска по напряжению за счет ограничения числа и мощности электродвигателей, участвующих в самозапуске, т. е. перед действием устройства АВР автоматически отключают часть менее ответственных электродвигателей. Методы и примеры расчетного определения тока самозапуска для выбора уставок максимальных токовых защит приведены в работе [5].

В зонах дальнего резервирования минимальный коэффициент чувствительности должен быть равен 1,2 [2].

Специальная токовая защита нулевой последовательности от однофазных к.з. на землю на стороне 0,4 кВ. Сети 0,4 кВ работают с глухо заземленной нейтралью трансформаторов со схемой соединения обмоток Л/У- и Y/Y (р»с. 33, 35). На ЗТП-10/0,4 кВ трансформаторы мощностью более 400 кВ-А применяются со схемой соединения обмоток Л/У. Одно из важных преимуществ трансформаторов с такой схемой соединения обмоток заключается в том, что при однофазном к. з. на землю на, стороне 0,4 кВ значение тока к. з. оказывается примерно в три раза выше, чем при таком же к. з. за таким

Рис. 35. Схемы специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных к,, а. на землю в сети 0,4 кВ

трансформатором, но со схемой соединения обмоток Y/V Это обеспечивает более высокую чувствительность и специальной токовой защиты нулевой последовательности 0.4 кВ (4 на рис. 33), и максимальной токовой защиты 10 кВ (3 на рис. 33) трансформаторов со схемой соединения обмоток Д/'^, причем не только в основной зоне действия, но и в зонах дальнего резервирования.

Специальная токовая защита нулевой последовательности может выполняться двумя способами. По первому способу в нулевой провод (нейтраль) защищаемого трансформатора включается трансформатор тока 2ТТ (рнс. 35,а), к вторичной обмотке которого подключается максимальное реле тока То типа РТ-40 или РТ-80 (последнее менее желательно, так как при малых значениях токов удаленных к. з., близких к току срабатывания реле, защита работает медленно, что видно по времятоковой характеристике, например, на рис. 13,а). По второму варианту (рис. 35,6) максимальное реле тока этой защиты Гп включается в нулевой провод схемы соединения трансформаторов тока 377' (4ТТ) в полную звезду. При симметричной нагрузке защищаемого трансформатора геометрическая сумма токов фаз А, В и С равна нулю, поэтому и в нейтрали защищаемого трансформатора (рис. 35,а), и в нулевом проводе схемы полной звезды трансформаторов тока ЗТТ, 4ТТ (рис, 35,6) ток практически отсутствует. При несимметричной нагрузке (например, осветительной при неравномерной загрузке фаз) или при наличии в токах нагрузки высших гармоник, кратных трем (например, токов с частотой 150 Гц), в нейтрали защищаемого трансформатора и в реле То появляются токи, называемые токами небаланса. Для трансформаторов со схемой соединения обмоток А/\^ допускается ток небаланса до 0,75 номинального (ГОСТ Г1677-75). Для обеспечения несрабатывания при токах небаланса специальная защита нулевой последовательности должна быть надежно отстроена от максимальных значений тока небаланса, т. е. ее ток срабатывания выбирается не менее чем 1,2-1,5 номинального тока защищаемого трансформатора. Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/^ допускается ток небаланса не более 0,25 номинального и специальная защита нулевой последовательности настраивается нч ток срабатывания около 0,5 номинального тока защищаемого трансформатора.

При однофазном к. з. на стороне 0,4 кВ ток к. з. /к 01 (рис. 35,а) проходит по повредившейся фазе и нейтрал

рансформатора, трансформируется через трансформатор тока 2ТТ в реле То и вызывает срабатывание специальной токовой защиты нулевой последовательности на отключение выключателя 10 кВ и автоматического выключателя 0,4 кВ с небольшой выдержкой времени, необходимой для обеспечения селективности защит элементов 0,4 кВ (рис. 35,а). Эта защита обладает высокой чувствительностью к любым однофазным к. з. за трансформатором, как с металлическим, так и с переходным сопротивлением в месте повреждения. Защита обладает большими возможностями и для дальнего резервирования.

Выполнение специальной токовой защиты нулевой последовательности требует определенных затрат, поэтому «Правила» [2] предусматривают ее установку только в тех случаях, когда защиты от междуфазных к. з. (максимальная токовая защита 3 на стороне 10 кВ, электромагнитный расцепитель автомата Ав на стороне 0,4 кВ, рис.33) не имеют достаточной чувствительности к однофазным к. з. за трансформатором. Допускается также не применять специальную токовую защиту нулевой последовательности, если сборка на стороне 0,4 кВ с аппаратами» защиты присоединений находится в непосредственной' близости от трансформатора (до 30 м) или если соединение между трансформатором и сборкой выполнено трехфазными кабелями, где однофазные к. з. быстро переходят в междуфазные. На трансформаторах со схемой соединения обмоток Д/У- максимальная токовая защита на стороне 10 кВ в большинстве случаев может оказаться достаточно чувствительной к однофазным к. з. за трансформатором и тогда но «Правилам» [2] можно не устанавливать специальную токовую защиту нулевой последовательности. Однако на практике эту защиту всегда стремятся устанавливать для целей дальнего резервирования, осуществление которого требуется теми же «Правилами». При установке специальной токовой защиты нулевой последовательности важно предусмотреть цепи отключения выключателя 10 кВ, поскольку эти выключатели считаются более надежными аппаратами, чем автоматические 0,4 кВ. В схемах линия-трансформатор (блок) допускается не прокладывать специальный контрольный кабель для обеспечения действия этой защиты на выключатель 10 кВ и выполнять ее с действием только на отключение автоматического выключателя 0,4 кВ (см. далее).

Для специальной токовой защиты нулевой последовательности практически не требуется производить расчет уставок. Ток срабатывания (первичный) принимается равным 1,2-1,5 номинального тока трансформатора на стороне 0,4 кВ при схеме соединения обмоток трансформатора Д/У- и около 0,5 номинального при схеме Y/Y-Время срабатывания выбирается в пределах 0,4-0,5 с при выполнении одного комплекта защиты (рис. 35,а) и 0,4 с и 0,8 с - соответственно для первых и второго комплектов (2 и 3 на рис. 35,6). Это объясняется тем, что «Правила» [2] допускают не согласовывать уставки специальной защиты нулевой последовательности трансформатора и защит элементов, отходящих от сборки (основного щита) 0,4 кВ. Таким образом, допускается, что при некоторых однофазных к. з. через переходное сопротивление на каком-нибудь из элементов 0,4 кВ эта защита трансформатора может сработать неселективно. Однако неселективное действие защиты трансформатора может быть полезным, так как предотвратит серьезные разрушения на неотключившемся поврежденном элементе 0,4 кВ.

Чувствительность специальной токовой защиты нулевой последовательности в основной зоне, т. е. на стороне 0,4 кВ трансформатора, также не требует специальной расчетной проверки, поскольку практически всегда обеспечивается. Представляет интерес расчет чувствительности этой защиты при однофазных к. з. только в зонах резервирования, т. е. на вторичных сборках (щитах) в сети 0,4 кВ. Это важно делать при проектировании сетей 0,4 кВ для того, чтобы не предусматривать длинных линий с проводами малого сечения, однофазные к. з. на которых невозможно резервировать с помощью специальной токовой защиты нулевой последовательности питающего трансформатора.

Специальную токовую защиту нулевой последовательности рекомендуется устанавливать и на трансформаторах 10/0,4 кВ, защищаемых со стороны il0 кВ плавкими предохранителями. При этом она действует только на отключение автоматического выключателя 0,4 кВ.

Защита блоков линия-трансформатор 10 кВ. Она выполняется с помощью тех же основных устройств релейной защиты, что и защита трансформаторов 10 кВ; токовой отсечки и максимальной токовой защиты (рис. 33).

Токовая отсечка без выдержки времени настраивается таким образом, чтобы надежно не срабатывать при трехфазном к. з. на стороне 0,4 кВ трансформатора блока и надежно срабатывать при двухфазных к. з. на выводах 10 кВ этого трансформатора. Коэффициенты надежности 92

несрабатывания принимаются в зависимости от типа реле токовой отсечки: /гн=1,6-для отсечки на реле прямого действия типа РТМ или на реле косвенного действия типа РТ-80, Au=l,3-l,4-для отсечки на реле РТ-40, а также при использовании полупроводниковых реле. Минимальный коэффициент чувствительности отсечки при к. з. на выводах 10 кВ блочного трансформатора в «Правилах» [2] не указывается, но по аналогии с требуемыми коэффициентами чувствительности для других типов защиты он должен находиться в пределах 1,5-2. При использовании реле прямого действия типа РТМ коэффициент чувствительности должен определяться с учетом действительной погрешности трансформаторов тока [5, 9].

Максимальная токовая защита на блоках линия-трансформатор 10/0,4 кВ выполняется и настраивается так же, как максимальная токовая защита трансформаторов (без пуска по напряжению). Защита выполняется трехрелейной, выбор типа реле определяется требованиями «Правил» [2] к чувствительности защиты. Если максимальная ^токовая защита блочной линии имеет коэффициент чувствительности при металлических к. з. за трансформатором не менее 1,5 (желательно 2 с учетом возможных переходных сопротивлений) и время ее действия не превышает,. 1 с, то «Правила» разрешают не выполнять защиту на стороне il0 кВ трансформатора. При этом газовая защита выполняется с действием отключающего элемента только на сигнал, а специальная токовая защита нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ (рис. 35)-с действием на отключение только автоматического выключателя 0,4 кВ.

Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Всем привет!
Как выбрать коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, устанавливаемый на нейтральном проводе силового трансформатора? (на стороне "звезда"). Допустим для ТТ для плеч трансформатора выбираются по номинальной мощности и номинальному напряжению. А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

2 Ответ от scorp 2014-07-16 08:31:39

только пример
тр-р 63 МВА 220/20/20 в нейтрале 600/1,по стороне ВН тоже 600/1
ат 500 МВА 500/220/20 в нейтрале 1500/1,по ВН 1000/1

мое отношение к окружающим зависит от того, с какой целью они меня окружают

3 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 08:47:26

scorp пишет:

только пример
тр-р 63 МВА 220/20/20 в нейтрале 600/1,по стороне ВН тоже 600/1
ат 500 МВА 500/220/20 в нейтрале 1500/1,по ВН 1000/1

хм. может для ТР KTTN=KTT ВН?) а для Автотрансформатора 1.5 KTT ВН?)

4 Ответ от вадим 2014-07-16 09:31:12

Зигмунд Фрейд пишет:

ак выбрать коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, устанавливаемый на нейтральном проводе силового трансформатора? (на стороне "звезда"). Допустим для ТТ для плеч трансформатора выбираются по номинальной мощности и номинальному напряжению. А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

5 Ответ от retriever 2014-07-16 09:32:06

Зигмунд Фрейд пишет:

А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

Значит, надо смотреть несимметричный режим.
Имхо, он должен прежде всего не насыщаться при КЗ на землю (чтобы пройти 10% погрешность). А нагрузочный режим здесь, по идее, вообще роли не играет.

6 Ответ от вадим 2014-07-16 09:32:50

Повторюсь:
Для любой дифференциальной защиты, да и вообще для любой защиты от КЗ необходимо подключать токовые цепи не к измерительному а к релейному керну ТТ, мы вообще никогда не ставим измерительный керн в нейтрали. А соответственно и выбирать его нужно по токам КЗ, чтобы при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

7 Ответ от retriever 2014-07-16 09:42:15

вадим пишет:

при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

Интересно, как может насытиться ТТ при замыкании в нейтрали, если это просто эквивалент глухого заземления?
Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

8 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 10:04:20

вадим пишет:

Из-за того, что долго не получал ответа на этот вопрос, решил вынести эту тему отдельно. Благодарю за ответ.

9 Ответ от Саня 2014-07-16 10:51:03

retriever пишет:

Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

добавлю, в максимальном режиме, в максимально близкой точке.

10 Ответ от вадим 2014-07-16 12:47:24

retriever пишет:

Интересно, как может насытиться ТТ при замыкании в нейтрали, если это просто эквивалент глухого заземления?Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

11 Ответ от fll 2014-07-16 13:00:02

это.
вроде как в госте номинальные токи встроенных ТТ в нейтрали и на ВН и СН прописаны

12 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-15 16:08:41

Спасибо! Все понятно!
Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора (допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?
как выбрать ТТ на плечах понятно (по номинальному току трансформатора). А как на счет нейтрали?

13 Ответ от SVG 2014-07-15 16:21:51

Зигмунд Фрейд пишет:

(допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?

С этого места поподробнее пожалуйста.
Так и хочется сказать "Будьте добры, помедленнее, я записываю".

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

14 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-15 16:32:26

С этого места поподробнее пожалуйста.
Так и хочется сказать "Будьте добры, помедленнее, я записываю".

От однофазных КЗ на стороне "звезды" с глухозаземленной нейтралью (или эффективно) можно использовать дифференциальную защиту нулевой последовательности).
Для реализации дифф. защиты необходимо иметь ТТ на нейтрали защищаемого трансформатора. Вопрос: Как определяется коэффициент трансформации трансформатора тока, устанавливаемый на нейтрали стороны "звезды"?

15 Ответ от вадим 2014-07-16 08:26:25

Зигмунд Фрейд пишет:

Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора (допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?

Для любой дифференциальной защиты, да и вообще для любой защиты от КЗ необходимо подключать токовые цепи не к измерительному а к релейному керну ТТ, мы вообще никогда не ставим измерительный керн в нейтрали. А соответственно и выбирать его нужно по токам КЗ, чтобы при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

16 Ответ от вадим 2014-07-16 08:33:03

Зигмунд Фрейд пишет:

От однофазных КЗ на стороне "звезды" с глухозаземленной нейтралью (или эффективно) можно использовать дифференциальную защиту нулевой последовательности).

17 Ответ от Bach 2014-07-16 11:04:07

вадим пишет:

Продольная ДЗТ с начальным током срабатывания 0,3xIном вообще не реагирует на КЗ на землю вблизи нейтрали (как показано на рис выше) вне зависимости от режима нейтрали (глухо-заземлённая или эффективно-заземлённая), равно как и не чувствует витковые замыкания с током на выводах меньше тока срабатывания, в отличие от более чувствительной дифзащиты нулевой последовательности (REF) – может иметь ток срабатывания от 0,05xIном (как правило 0,15xIном).
В руководящих указаниях по РЗ №13 присутствует дифзащита НП под названием: "защита регулировочной обмотки РПН" – дополняет ГЗ РПН (реагирует также на внутренние повреждения в АТ, и в том числе витковые).
Требование наличия дифзащиты НП на АТ не является излишним, а скорее обязательным (более чувствительная защита от внутренних повреждений АТ, в том числе от витковых замыканий, относительно продольной ДЗТ). Пренебрежение данного требования может свидетельствовать о пристрастиях к производителям, не имеющих дифзащиты НП в составе терминалов РЗ АТ (в ущерб защитоспособности комплекса РЗ АТ в целом).

18 Ответ от Bach 2014-07-16 13:08:26

Зигмунд Фрейд пишет:

Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора

Длительное протекание тока через заземлённую нейтраль возможно в неполнофазном режиме (максимально допустимый ток определяется характеристиками заземлителя, см. ниже из РД 153-34.3-20.670-97
"Методические указания по применению неполнофазных режимов работы основного электрооборудования электроустановок 330-1150 кВ"
4.6. Указания по обеспечению электробезопасности и термической стойкости заземляющих устройств распределительных устройств подстанций при неполнофазных режимах работы автотрансформаторов и шунтирующих реакторов
4.6.1. При неполнофазной работе AT или ШР для обеспечения термической стойкости ЗУ длительный ток при входном сопротивлении ЗУ относительно ввода тока R0 =0,25 Ом не должен превышать 650 А.
При отличии сопротивления ЗУ, равного Rn от приведенного, допустимый ток определяется как Iдоп = R0 · I0/ Rn

Классификация нейтралей в сетях и электроустановках

Нейтралью называют соединение трансформаторных или генераторных обмоток в одной точке, при соединении трехфазной электрической сети переменного тока звездой. Если концы обмоток соединены треугольником, применяют схему «скользящего треугольника».

Через этот проводник протекает ток, в случае аварийной ситуации или при технологическом перекосе фазных значений, важно понимать, какой режим выбран для нейтрали.

Содержание

Виды нейтралей в сетях

В зависимости от используемых сетей, режим нейтрали разделяют, с учетом использования на следующих магистралях:

Сети напряжением менее 1 000 В по способу выполнения нейтрали в свою очередь подразделяют на системы TN, IT, TT, первые буквы в обозначениях которых говорят о следующем:

Т (терра) – глухозаземленной нейтрали;
I (изолят) – изолированной нейтрали.

Расшифровка вторых букв свидетельствует о таком значении:

N (нейтраль) – заземление ОПЧ выполнено посредством глухозаземленной нейтрали от энергоисточника;
Т – независимое заземление.

TN делят еще на три подгруппы с дополнительным обозначением С, S и С-S. В данном случае С и S соответственно указывают на возможность совмещения в одном заземляющем проводнике защитных и рабочих функций (комбинированный и раздельный).

Сети до 1 кВ

Далее представлен краткий обзор систем нейтралей для сетей с напряжением менее 1 кВ.

Выполняют с глухозаземленной нейтралью, с заземлением через нее открытых проводящих частей. Заземляющий проводник непосредственно соединяют с заземлительным контуром электросваркой или болтовым контактом. Возможно подключение через незначительный резистор (токовый трансформатор).

В указанных сетях назначение глухозаземленной нейтрали предполагает питание потребителей с однофазными и трехфазными характеристиками.

Также читайте: Что такое ограничитель перенапряжений(ОПН)

В данном случае также устраивают глухозаземленную нейтраль, а для заземления открытых проводников подключенной установки используют отдельное устройство, отделенное от нейтрального провода. Т. е. вывод защитного заземления производят не от энергоисточника, а от потребляющего агрегата.

Для системы IT трансформаторные и генераторные нейтральные проводники изолированы и заземлены, с применением устройства с высоким сопротивлением, при независимом заземлении открытой части. Такой способ применяют на электросетях для подключения промышленных комплексов, где перерыв энергоснабжения не допускается.

Сети более 1 кВ

На высоковольтных сетях применяются другие способы подключения нейтрали.

сети 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью,
сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий ректор,
сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через активное сопротивление,
сети 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью,
сети 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.

Изолированная нейтраль

Система при отсутствии нулевой точки, когда три фазы соединены треугольником. Применяют при величине напряжения в диапазоне от 6 до 35 кВ.

Изолированная нейтраль

Эффективно-заземленная нейтраль

Используют для сетей, при значении напряжения более 110 кВ. При возникновении однофазного замыкания, на фазах, сохранивших целостность, величина напряжения удерживается на уровне 0,8 по отношению к междуфазному при нормальной работе сети. Требует выполнения сложного и дорогого заземлительного контура, поскольку система рассчитана на большие токи короткого замыкания.

Заземление посредством резистора или реактора

Применяют в сетях от 6 до 35 кВ, чтобы снизить значение тока при КЗ. При использовании реактора, в момент, когда задействован заземлитель, через него протекает КЗ емкостного происхождения и индуктивного (от данного устройства). При равной величине этих токов, происходит резонанс, с нулевой нагрузкой в сети.

При использовании резистора, возможна организация низкоомного и высокоомного заземления, в зависимости от величины тока, инициируемого сопротивлением при пробое на землю. При малых емкостных токах в сети, заземление отличается высокоомными характеристиками, что позволяет задержку отключения подачи энергии.

Также читайте: Чем отличается трансформатор от автотрансформатора

При большом емкостном токе, предусмотрено использование низкоомного заземления.

Виды нейтралей в электроустановках

Использование нейтрали в электроустановках – способ сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность обслуживающего персонала при авариях. Предусмотрено применение следующих заземлительных систем:

изолированной;
резонансно-заземленной;
глухозаземленной;
эффективно-заземленной.

Далее – детальнее о каждом из перечисленных способов.

Изолированный заземлитель

В данном случае нейтраль отсутствует. Проводники соединяют треугольником, при отсутствии нулевого вывода. Если возникают однофазные пробои на землю, изменения энергопотребления рабочими фазами не происходит. Используют для установок с характеристиками напряжения от 6 до 35 кВ.

Резонансно-заземленная система

Нулевой провод подключают посредством трансформаторной или генераторной обмотки, с дугогасящими катушками(катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью. Используемое оборудование снижает ток, предотвращая масштабные повреждения установки.

Глухозаземленная сеть

Наиболее распространенный способ, используемый для установок бытового назначения. Низковольтные контакты трансформаторных обмоток соединяют разомкнутой звездой, при заземлении нулевого провода посредством контура трансформатора или подстанции. При возникновении пробоя, создаваемый потенциал с землей включает защиту, выключающую устройство.

Эффективно-заземленная сеть

Применяют для сетей с напряжением более 110 кВ. Нейтраль выводят на землю через заземлитель одноколонкового типа (ЗОН). Это оборудование снижает значение токов, возникающих при пробое.

Использование нейтрали – один из способов, чтобы сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность персонала. Выбор оптимальной методики зависит от множества факторов и влияет на эффективность данной защиты в конкретной ситуации.

Схемы включения трансформаторов напряжения

В электроустановках необходимо измерять напряжения между фазами (линейные) и напряжения фаз по отношению к земле (фазные). В зависимости от этого применяют однофазные, трехфазные или группы однофазных трансформаторов, включаемых по соответствующим схемам, которые обеспечивают выполнение нужных измерений и работу защит.

На рис. 1 приведены наиболее употребительные схемы включения трансформаторов напряжения.

В схеме на рис. 1, а использован один однофазный трансформатор. Схема позволяет измерять только одно из линейных напряжений.

На рис. 1, б показаны два однофазных трансформатора, включенных по схеме неполного треугольника. Схема дает возможность измерять все три линейных напряжения.

В схеме на рис. 1, в показано включение трех однофазных трансформаторов по схеме звезды с выведенной нулевой точкой и заземлением нейтрали первичных обмоток. Схема позволяет измерять все линейные и фазные напряжения и контролировать изоляцию в системах с изолированной нейтралью.

Рис. 1. Схемы включения трансформаторов напряжения

На схеме рис. 1, г показано включение трехфазного трехстержневого трансформатора, который позволяет изменять только линейные напряжения. Этот трансформатор непригоден для контроля изоляции, заземление его первичной обмотки не допускается.

Дело в том, что при заземлении первичной обмотки, в случае возникновения замыкания на землю (в системе с изолированной нейтралью), в трехстержневом трансформаторе возникнут большие токи нулевой последовательности, а их магнитные потоки, замыкаясь по путям рассеяния (бак, конструкции и др.), могут нагреть трансформатор до недопустимых температур.

На схеме (рис. 1, д) показано включение трехфазного компенсированного трансформатора, предназначенного для измерения только линейных напряжений.

В схеме на рис. 1, е показано включение трехфазного пятистержневого трансформатора НТМИ с двумя вторичными обмотками. Одна из них соединена в звезду с выведенной нулевой точкой и служит для измерения всех фазных и линейных напряжений, а также для контроля изоляции (в системе с изолированной нейтралью) при помощи трех вольтметров. В этом случае магнитные потоки нулевой последовательности не перегреют трансформатор, так как они будут свободно замыкаться через два боковых стержня магнитопровода.

Другая обмотка наложена на три основных стержня сердечника и соединена в разомкнутый треугольник. В эту обмотку включаются реле для сигнализации о замыканиях на землю и приборы.

Нормально на концах дополнительной вторичной обмотки напряжение равно нулю, при замыкании же одной из фаз сети на землю напряжение повышается до 3 U ф оно будет равно геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз. Число витков дополнительной обмотки рассчитывают так, чтобы в этом случае напряжение было равно 100 В.

Реле повышения напряжения, включенное в цепь разомкнутого треугольника, сработает и включит звуковую сигнализацию.

Затем по трем вольтметрам устанавливают, в какой фазе произошло замыкание. Вольтметр заземленной фазы покажет нуль, два других — линейное напряжение.

В системе с изолированной нейтралью на сборных шинах всех напряжений устанавливают вольтметры контроля изоляции.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также: