Дифференциальная токовая защита трансформатора с применением реле, имеющих торможение. Основные органы, принцип действия, выбор параметров срабатывания. Принцип действия реле типа ДЗТ.

Ответ: Для повышения чувствительности продольных дифференциальных защит широко используется принцип торможения сквозным (циркулирующим) током [3]. Как видно из схемы дифференциальной защиты с торможением (рис. 2-24,а), при внешнем (сквозном) КЗ этот ток (кк-макс.вн) проходит по тормозной обмотке дифференциального реле (ют). В это же время по дифференциальной (рабочей) обмотке реле (шр) проходит ток небаланса (Ьнб)- МДС рабочей обмотки направлена на срабатывание реле, тормозной обмотки - на увеличение тока срабатывания реле, предотвращающее его срабатывание при внешних КЗ. Для обеспечения несрабатывания реле при внешних КЗ на тормозной обмотке реле должно быть включено число витков:

где Iк.макс.вн _ периодическая слагающая тока (при t = 0 с) при расчетном внешнем трехфазном КЗ на той стороне трансформатора, где включена тормозная обмотка, в максимальном режиме работы системы и с учетом влияния РПН трансформатора (§ 2-2); Iнб - ток небаланса (первичный), определяемый по выражениям (2-35), (2-39)-(2-41); ω_р -расчетное число витков рабочей обмотки реле на стороне, где включена тормозная обмотка; k_н -коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и необходимый запас, принимается равным 1,5; tgα - тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, проведенной из начала координат к характеристике срабатывания реле (тормозной), соответствующей минимальному торможению (кривая 2 на рис. 2-25), для реле ДЗТ-1 (снятых с производства) принимается равным 0,83, для реле ДЗТ-11 - 0,75-0,8. Для других реле этой серии tgα может быть значительно меньше и должен определяться по заводским или снятым экспериментально тормозным характеристикам:

Тормозные характеристики реле ДЗТ-11 (рис. 2-25) построены при нормальной затяжке противодействующей пружины для таких углов между рабочим (Iр) и тормозным (Iт) токами в реле, при которых обеспечивается максимальное (кривая 1) и минимальное (кривая - 2) торможение. Область, расположенная ниже характеристики 2, является областью надежного несрабатывания реле; область, расположенная выше характеристики 1, - областью надежного срабатывания. При этом для обеспечения чувствительности защиты точка, соответствующая расчетным случаям КЗ в зоне действия защиты и определяемая величинами Fp и Fт, должна находиться не менее чем на 10 % своих координат выше характеристики 1.

При КЗ в зоне действия защиты (при одностороннем питании) по рабочей и тормозной обмоткам проходит один и тот же ток (рис. 2-24,6), т.е. Iр = Iт. Однако выбранное по выражению (2-48) соотношение чисел витков рабочей и тормозной обмоток (ω_р > ω_т) должно обеспечивать преобладание рабочей МДС (Fp > Fт) и, следовательно, надежное срабатывание реле.

Выбор места включения тормозной обмотки. При выполнении дифференциальной защиты понижающих трансформаторов с реле, имеющими одну тормозную обмотку, при одностороннем питании трансформатора имеется возможность исключить влияние тормозной обмотки при КЗ в зоне действия защиты. Для этого на двухобмоточных понижающих трансформаторах тормозная обмотка должна включаться в плечо дифференциальной защиты не со стороны питания (как показано на рис. 2-24 для пояснения принципа действия защиты), а в плечо противоположное.

На трехобмоточных понижающих трансформаторах с односторонним питанием рекомендуется выбирать место включения тормозной обмотки таким образом, чтобы определяющим для выбора тока срабатывания было условие (2-37) отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение:

где k_н = 2,1 — 3,7х_к* (пояснения даны в § 2-4, расчет - в примере 10), наибольшее значение k_н= 1,5, наименьшее — 1).

Для этого тормозная обмотка включается, как правило, в плечо той стороны трансформатора, где внешнее КЗ вызывает больший ток (сторона, имеющая сопротивление обмотки трансформатора, равное примерно нулю). Если же отстройка от тока небаланса при КЗ на другой стороне требует увеличения Iс.з больше чем 1,5Iном.тр, рекомендуется включить тормозную обмотку реле ДЗТ -11 (ДЗТ-1) на сумму токов плеч защиты питаемых сторон (пример 11).

Включение тормозной обмотки этих реле в плечо со стороны питания не рекомендуется, поскольку при больших токах в случае КЗ на стороне питания и при отношении чисел витков тормозном и рабочей обмоток более 0,4 может существенно снизиться кратность тока в исполнительном органе, что вызовет отказ защиты.

Для трансформаторов с РПН при Δ U_РПН= ±16% отношение ω_тω_р>= 0,4 является типичным. Действительно, даже без учета регулирования напряжения на стороне среднего напряжения и без учета составляющей I'"нб расчетное значение Iнб = I'нб +I"нб= (0,1 ± 0,16) Iк.макс.вн = 0,26Iк.макс.вн и по формуле (2-48) ω_т= 1,5*0,26*ω_р/0,8 = 0,49ω_р. Как видно из зависимостей кратности вторичного тока (в исполнительном органе) I_2* от кратности первичного тока I_1* для реле ДЗТ-11 (рис. 2-26), при реле может отказать уже при I_1*>= 25. Этому значению соответствует при n_т =100/5 Iк >= 2500 А, при n_т =150/5; Iк>=3750 Аи т.п., где Iк - ток при КЗ на выводах трансформатора со стороны питания. Такие значения токов вполне вероятны для современных распределительных сетей 110 и 35 кВ. Поэтому включение тормозной обмотки реле ДЗТ-11 со стороны питания допустимо только после проверки надежности работы реле при Iк.макc, при трехфазном КЗ на этой стороне в зоне действия защиты (рис. 2-26). Расчет чисел витков остальных обмоток реле ДЗТ-11 (кроме тормозной) производится так же, как для реле РНТ (§ 2-4).