Измерительные преобразователи тока

Измерительные преобразователи тока

Измерительные трансформаторы тока представляют собой аппараты для преобразования токов первичных цепей в стандартные токи 5 или 1А для измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики.

Нормально трансформаторы тока работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания вторичной обмотки при наличии тока в первичной цепи, т.е. возникновение режима холостого хода недопустимо, так как при этом из-за возникающих перенапряжений может быть повреждена изоляция трансформатора с вытекающими отсюда последствиями.

Устройство и принцип действия.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь измерительного тока и, следовательно, через нее проходит весь ток нагрузки или К.З. Этот ток является для ТТ принужденным и проходит по его первичной обмотке независимо от состояния вторичной обмотки, т.е. от того, замкнуто она и нагрузку, закорочена или разомкнута.

ТТ состоит из двух обмоток и сердечника. Часто изготовляют ТТ из двух сердечников, первичная обмотка является у них общей для всех сердечников. Ток проходящий по первичной обмотке ТТ, называется первичным и обозначается I1, а ток во вторичной обмотке называется вторичным и обозначается I2.

Ток I1 создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф1, который пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней вторичный ток I2, который также создает в сердечнике магнитный поток Ф2, но направленный противоположно магнитному потоку Ф1. Результирующий поток в сердечнике равен разности:

Фо=Ф1-Ф2 (3.1)

Величина магнитного потока зависит не только от величины создающего его тока, но и от количества витков обмотки, по которой этот ток проходит. Произведение тока на число витков F=I*w называется намагничивающей силой и выражается в ампер*витках (Ав), поэтому выражение (3.1) можно заменить выражением:

Fo=Fл-F2 (3.2.)

или

(3.3)

где Io или Iнам – ток намагничивания, являющийся частью первичного тока, обеспечивающий результирующий магнитный поток в сердечнике;

w1, w2 – число витков первичной и вторичной обмоток.

Разделив все члены выражения (3.3) на w2 получим:

или (3.4)

Отношение w₂/w₁ называется коэффициентом трансформации ТТ.

Поскольку при величинах первичного тока близких к номинальному, Iнам не превышает 0,5-3% номинального тока, то в этих условиях можно с некоторым приближением считать Iнам=0. Тогда:

(3.5)

Согласно действующему стандарту отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току называется номинальным коэффициентом трансформации (600/5, 1000/1 и т.п.).

Все пересчеты с первичного тока на вторичный и со вторичного на первичный производится по этим номинальным коэффициентам трансформации:

(3.6)

 

 

Измерительные преобразователи напряжения.

Назначение ТН

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для измерения напряжения, питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередачи. Для первых трех случаев могут применяться двухобмоточные ТН.

Классификация ТН

ТН различаются:

· по числу фаз: однофазные и трехфазные;

· по числу обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные;

· по классу точности, т.е. по допускаемым значениям погрешности;

· по способу охлаждения: с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией);

· по роду установки: для внутренней или наружной установки.

Особенностью ТН является их малая мощность при высоком напряжении первичной обмотки, т.е. ТН является маломощными понижающими трансформаторами, имеющими почти всегда большой коэффициент трансформации. Кроме того, ТН должен обладать малым падением напряжения в первичной и вторичной обмотках, чтобы иметь возможно меньшие погрешности коэффициента трансформации и угла сдвига между векторами первичного и вторичного напряжений.

Маркировка обмоток ТН

 

При маркировке выводов вторичных обмоток ТН за начало а принимают тот вывод, из которого ток выходит, в то время когда в первичной обмотке ток проходит от начала А к концу Х. Иными словами если на первичной стороне ток входит в начало А, то однополярным выводом, т.е. началом вторичной обмотки а, будет тот ее вывод, из которого в этот момент ток выходит. При маркировке и включении обмоток по такому правилу направление тока в реле, при включении реле через ТН останется таким же, как и при включении реле непосредственно в сети.

Электромеханическое реле

В схемах РЗА применяются электромеханические реле, полупроводниковые, на микроэлектронной базе, реле с использованием насыщающейся магнитных систем.

Наличие недостатков (большие размеры, большое потребление мощности, трудности с обеспечением надежной работы контактов) ведет к новым принципам исполнения реле, что позволяет улучшить параметры и характеристики схем защит, а также применять бесконтактные схемы. Кроме реле, реагирующие на электрические величины применяются также реле реагирующие на неэлектрические величины (газовое реле, повышение температура трансформаторов).

Реле, реагирующие на электрические величины делятся на следующие группы:

· реагирующие на одну величину;

· реагирующие на две величины;

· реагирующие на три и более.

Кроме того, электромеханические реле подразделяются на реле электромагнитные, индукционные, электродинамические, индукционно-динамические, магнитоэлектрические.

Основными требованиями предъявляемые к реле являются:

· надежное замыкание и размыкание электрической цепи (требование относится к контактной системе реле S_к=U_кI_к);

· термическая стойкость (требование относится к обмотке реле S_р=U_рI_р).

Электромагнитные реле. Принцип действия Iр-> Iрωр-> Ф. Электромагнитная сила Fэ равна Fэ=кФ^2, где магнитный поток Ф равен . Таким образом , а магнитный момент , где lр – плечо силы Fэ. Для срабатывания реле необходимо создать силу Fэ= Fэср=Fn+ Fт, где Fn- сила пружины, Fт- сила трения. Наименьший ток, при котором реле срабатывает равен . Для регулирования применяется ступенчатое изменение числа витков, плавное изменение Мn(Fn) пружины. Возврат якоря происходит под действием пружины, для возврата необходимо, чтобы Мп>М'э+Мт. Для уменьшения Мэ нужно снизить IР до определенной величины. так чтобы Мп=М'э+Мт. Таким образом током возврата Iвоз называется наибольший ток реле при котором якорь реле возвращается в начальное положение. Коэффициент возврата равен . Если реле минимального действия, то ток срабатывания Iср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле, а ток возврата Iвоз – наименьший ток, при котором притягивается якорь реле. Коэффициент возврата в этом случае больше единицы квоз>1.

 

4) Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.

При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов защита выявляет их и в зависимости от характера нарушения производит операции, необходимые для восстановлениянормального режима, или подает сигнал дежурному персоналу.

Требования к защите от К.З.

а) Селективность

б) Быстрота действия

в) Чувствительность.

г) Надежность

Постоянный оперативный ток

В качестве источника постоянного тока используются акку­муляторные батареи с напряжением 110—220 В, а на небольших подстанциях 24—48 В, от которых осуществляется централизован­ное питание оперативных цепей всех присоединений (рис. 1-11). Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Исправность предохранителей контролируется реле РС (рис. 1-11). Целость цепи отключения КО и блок-контактов БК обычно контролируется реле РК, дающим сигнал при обрыве цепи (рис. 1-12, а).

В сетях постоянного тока возможны замыкания па землю. В случае замыканий на землю в точках К_х и К₂ (рис. 1-12, б) контакты реле РЗ шунтируются и в катушке отключения КО появляется ток, под действием которого выключатель может отключиться.

Чтобы предупредить подобные отключения, применяется контроль за появлением «земли» на постоянном токе. Контроль осуществляется при по­мощи вольтметров V_х и V₂ и сигнального реле Р_к, как показано на рис. 1-11.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряже­ния и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому являются самым надежным источником питания.

В то же время аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются заряд­ные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход.

Переменный оперативный ток

Для питания оперативных цепей переменным током исполь­зуется ток или напряжение сети. В соответствии с этим в качестве источников переменного оперативного тока слу­жат трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собствен­ных нужд.

Трансформаторы тока являются весьма надеж­ным источником питания оперативных цепей для защит от к. з. При к. з. ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увеличиваются, поэтому в момент срабатывания защиты мощность трансформаторов тока возрастает, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопро­вождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении.

Трансформаторы напряжения и транс­форматоры собственных нужд непригодны для питания оперативных цепей защит от к. з., так как при к. з. напря­жение в сети резко снижается и может в неблагоприятных случаях становиться равным нулю. В то же время при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся глубокими пони­жениями напряжения в сети, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут использоваться для питания таких защит, как, например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и т. д.

Схема с питанием от заряженного кон­денсатора. На рис. 1-16 дана упрощенная схема питания оперативных цепей от заряженного конденсатора. Конденсатор 1 питается от трансформатора напряжения через выпрямитель 2. В нормальном режиме конденсатор заряжен. При действии защиты он замыкается на катушку отключения, питая ее током разряда.

 

 

7)

СПОСОБЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ РЕЛЕ И СХЕМ ЗАЩИТЫ НА ЧЕР­ТЕЖАХ

Применяются два принципиально различных способа изобра­жения схем защит и реле на чертежах.

По первому способу реле показываются в совме­щенном виде (рис. 1-7, б) и изображаются в виде прямоугольника с полукругом наверху. Обмотки реле подразумеваются располо­женными в нижней части (прямоугольнике) и обычно не показы­ваются, контакты реле рисуют в верхней части изображения (таким образом, контакты и обмотки реле совмещаются в одном изобра­жении). Тип реле обозначается начальной буквой наименования реле в нижней части изображения. Например: токовое реле обозна­чается буквой Т, реле напряжения — Н, промежуточное — П, мощности — М и т. д.

По второму способу реле показываются в развер­нутом виде (рис. 1-7, в). Обмотки реле и их контакты обозначают соответствующей буквой и рисуют раздельно на двух разных схемах (измерительных цепей и логических), исходя из сообра­жений большей наглядности схем (см. рис. 4-20, б, в, г).

В развернутых схемах цепи, питающиеся током сети, напря­жением сети и источником оперативного тока, показываются раз­дельно, что облегчает рассмотрение («чтение») схем с большим числом реле и сложной связью между ними.

В 1964 г. в СССР введен стандарт (ГОСТ 7624-62) [Л. 7] на гра­фические изображения электрических схем. В дальнейшем изложе­нии все схемы изображаются в соответствии с этим стандартом. Положение контактов реле на схемах условились изображать в состоянии, соответствующем отсутствию тока в обмотках реле. В книге, в отдельных случаях (для облегчения понимания схемы) контакты реле показываются в положении готовности устройства к действию (т. е. для нормального состояния защища­емого объекта). Такие случаи оговариваются в подписях под рисун­ками.

В последнее время в связи с применением защит с полупровод­никовыми приборами получили распространение блок-схемы или структурные схемы. Такие схемы (рис. 1-7, г) дают взаимосвязь между отдельными элементами (блоками) схемы. Каждый блок изображается прямоугольником с надписью или условным обозначением внутри прямоугольника. Блок-схемы должны дополняться схемой соединения каждого блока в отдель­ности.

Селективность.

Селективностью, или избирательностью, называется действие защиты, обеспечивающее отключение только поврежденного элемента системы посредством его выключателей.

Таким образом, требование селективности является основным условием для обеспечения надежного питания потребителей.

Селективное действие защит при наличии резервного питания потребителей дает возможность исключить перерывы в их электроснабжении.

При отсутствии резервирования даже при селективном действии защит возможна потеря питания.

Т.к. повреждение на ВЛ носят в основном проходящий характер наиболее эффективности в этом случае будет применение АПВ. АПВ обеспечивает 70-90% успешных включений.

Требование селективности не должно исключать возможность действия защит как резервных в случаях отказа защит или выключателей смежных элементов. Пример: отказ защит 8 при К.З.в К3.

 

Защиты с относительной селективностью могут срабатывать при внешних КЗ в режиме резервирования, но требуют для обеспечения согласования с защитами смежных элементов выдержки времени на срабатывание.

В целом селективность подразделяется по функциям защиты:

1. Селективность срабатывания при внутренних КЗ:
- защитоспособность;
- быстрота срабатывания:
- повышает устойчивость работы параллельных генераторов и увеличивает пропускную способность линий;
- уменьшает влияние снижения напряжения на работу потребителей;
- уменьшает размеры разрушения элементов токами КЗ;
- повышает эффективность АПВ;

2.Селективность срабатывания при внешних КЗ;
3.Селективность несрабатывания без КЗ.

 

 

9) ТОКОВАЯ ТРЕХСТУПЕНЧАТАЯ ЗАЩИТА

Сочетая максимальную защиту 1 с мгновенной отсечкой 3 и отсечкой с выдержкой времени 2, можно получить трехступенчатую защиту, обеспечивающую быстрое отключение повреждений на защищаемой линии Л1 и резервирующую защиту 4 и 5 следующего участка. Характеристика времени действия трех­ступенчатой токовой защиты показана на рис. 5-9. Протяженность зон меняется в зависимости от режима работы системы.

Обычно токовые ступенчатые защиты выполняются в виде трех ступеней:
Первая ступень - отсечка мгновенного действия, защищает начальный участок линии.
Вторая ступень - отсечка с выдержкой времени, предназначена для надежной защиты оставшегося участка линии.
Третья ступень - МТЗ, выполняет функции ближнего и дальнего резервирования.
Принцип действия токовой ступенчатой защиты рассмотрим на примере участка сети. На линии AБ установлена трехступенчатая токовая защита, на линии БB - двухступенчатая.

 

Расчет параметров.

Токи срабатывания первых ступеней защит А и Б, соответственно и отстраиваются от токов трехфазных КЗ на шинах противоположных подстанций:

где - коэффициент надежности; - для п/п реле; - для электромагнитных реле; - для индукционных реле.

Вторая ступень защиты А должна надежно охватывать защищаемую линию. Ее ток срабатывания согласуется с 1 ступенью защиты B: .

Выдержка времени принимается равной 0.5сек.

Ток срабатывания третьей ступени отстраивается от нагрузочных режимов, выдержка времени согласуется с защитами отходящих присоединений:

где - коэффициент возврата реле; - ток возврата реле; - ток срабатывания реле; - коэффициент самозапуска ().

Чувствительность 3 ступени оценивается для двухфазных режимов:

 

1. 
   При работе в режиме ближнего резервирования:
2. 
   В режиме дальнего резервирования:

 

10)

Газовая защита

азовая защита (ГЗ) устанавливается на трансформаторах (автотрансформаторах) и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители. Применение ГЗ является обязательным на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000кВА, не имеющих диф.защиты или ТО, и если МТЗ имеет выдержку времени 1сек. и более. На трансформаторах мощностью 1000-4000кВА применение ГЗ при наличии другой быстродействующей защиты допускается, но не является обязательным. Применение ГЗ является обязательным также для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630кВА и выше, независимо от наличия других быстродействующих защит.

Действие ГЗ основано на том, что всякие, даже незначительные повреждения, а также повышение нагрева внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном – ГЗ действовала на отключение. Бурным газообразованием обычно сопровождается К.З. внутри бака трансформатора. Кроме тог ГЗ действует на сигнал на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора или автотрансформатора. ГЗ является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов и автотрансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточной величины тока при этом повреждении.

ГЗ осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные. Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод между баком трансформатора и расширителем. Реле заполнено маслом. Кожух имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены контакты для подключения кабеля.

Поплавковые реле

У поплавковых реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющие собой полые металлические цилиндры. На поплавках укреплены ртутные контакты, соединенные гибкими проводами с выводными зажимами на крышке реле. Ртутный контакт представляет собой стеклянную колбочку с впаянными в ее вертикальную часть двумя контактами. Колбочки содержат небольшое количество ртути, которая в определенном положении колбочки замыкает между собой контакты, чем создается цепь через реле.

При скорости движении потоков газа и масла порядка 0,5м/с нижний поплавок, находящийся на пути потока опрокидывается и происходит замыкание его ртутных контактов в цепи отключения. Благодаря тому, что при К.З. в трансформаторе сразу возникает бурное газообразование, ГЗ производит отключение с небольшим временем 0,1-0,3сек. Отключающий элемент работает также при большом понижении уровня масла в корпусе реле. ПГ-22 – поплавковое реле.

Лопастное реле

У лопастных реле сигнальный элемент выполнен также, как у поплавковых, а отключающий состоит из поплавка и поворотной лопасти, механически связанных с общим ртутным контактом, действующем на отключение.

Чашечные реле

У чашечных реле вместо поплавков используется открытые металлические чашки и вместо ртутных контактов обычно открытые контакты, работающие непосредственно в масле

Нормально, когда корпус реле полностью заполнен маслом, при этом верхняя и нижняя чашки тоже заполнены маслом и удерживаются в исходном состоянии пружинами.

Токовая отсечка трансф

Токовой отсечкой называется быстродействующая максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия. Применительно к понижающим трансформаторам в зону действия отсечки входит только часть обмотки трансформатора со стороны ВН, где включены реле отсечки (рис. 5-1). При к.з. за трансформатором (точка К\) отсечка ни в коем случае не должна

приходить в действие. Это условие обеспечивается тем, что ток срабатывания отсечки выбирается большим, чем максимальный ток к. з. в точке К\. Благодаря этому токовая отсечка трансформатора не может сработать и при к. з. на отходящих линиях НН (точка /Сг) и, следовательно, может быть выполнена без выдержки времени.

Из рассмотрения принципа действия токовой отсечки видно, что селективность (избирательность) ее работы обеспечивается только выбором тока срабатывания по условию

(5-1)

где /к3)Макс. вн—максимальное значение тока трехфазного к. з. за трансформатором, т. е. вне зоны действия отсечки, приведенного к стороне ВН, где установлена отсечка A; kH — коэффициент надежности, значения которого зависят от типа применяемых токовых реле: 1,3—1,4 —для реле типа РТ-40 и примерно 1,6 — для реле РТ-80 (ИТ-80) и РТМ [5].

Ток /к. макс. вн определяется при максимальном режиме питающей системы (когда сопротивление системы имеет минимально возможное значение), а для трансформаторов РПН дополнительно следует принимать и минимально возможное значение сопротивления защищаемого трансформатора при крайнем положении его регулятора напряжения (§ 2-5).

Ток срабатывания токовых реле отсечки (уставка) определяется по выражению, общему для всех вторичных токовых реле, т. е. реле, включенных через трансформаторы тока:

(5-2)

где /с. о — первичный ток срабатывания отсечки, выбранный по условию (5-1); пт — коэффициент трансформации трансформаторов тока ТТ на стороне ВН трансформатора; коэффициент схемы при симметричном режиме, показывающий, во сколько раз ток в реле защиты (отсечки) больше, чем вторичный ток трансформаторов тока.

Для схемы соединения трансформаторов тока в звезду &Сх=1 для всех видов к. з. (рис. 5-2, а). Для схемы соединения трансформаторов тока на разность токов двух фаз (рис. 5-2, б) при симметричном нагрузочном режиме и при трехфазном к. з.

= л/з; но для двухфазных к. з. А — В и В — С значение kcx = 1. Из сравнения этих схем, применяемых для выполнения отсечки трансформаторов 6—35 кВ, видно, что при одинаковых значениях /с. о и пт ток срабатывания (уставка) токовых реле в схеме рис. 5-2, б, по условию (5-2), получится в раз большим, чем для схемы рис. 5-2v а. Это имеет очень большое значение при оценке чувствительности, которая осуществляется с помощью так называемого коэффициента чувствительности

(5-3)

где /р. мин — минимальное значение тока в реле при металлическом двухфазном к. з. на выводах ВН защищаемого трансформатора (точка К на рис. 5-2), А; /с. р — ток срабатывания реле (уставка), вычисленный по условию (5-2).

Значение kч по Правилам [1] должно быть равно примерно 2.

Для схемы на рис. 5-2, а при всех вариантах двухфазного к. з. и для схемы на рис. 5-2, б при к. з. между фазами А и В, В и С kcx = 1 и, следовательно,

(5-4)

где /^мин — минимальное значение первичного тока при трехфазном к. з. на выводах ВН защищаемого трансформатора, вычисленное при наибольшем сопротивлении питающей системы.

Защита от перегрузки

Перегрузка трансформаторов (автотрансформаторов) обычно бывает симметричной. Поэтому защита от перегрузки выполняется с помощью МТЗ, включенной на ток одной фазы. Защита действует с выдержкой времени на сигнал, а на необслуживаемых подстанциях – на разгрузку или отключение трансформатора. На двухобмоточных трансформаторах защита о перегрузки устанавливается со стороны основного питания. На трехобмоточных трансформаторах при двухстороннем питании – со стороны основного питания и со стороны обмоток, где питание отсутствует, а при трехстороннем питании – со всех трех сторон. На автотрансформаторах с трехсторонним питанием защита от перегрузки устанавливается со стороны основного питания КА1, со стороны высшего напряжения КА2 и со стороны выводов обмотки автотрансформатора к нулевой точке (нейтрали) КА3 для контроля за перегрузкой общей части обмотки. Кроме того, на повышающих автотрансформаторах с трехстороннем питанием устанавливается защита от перегрузки стороны среднего напряжения КА4 в режиме когда в обмотке НН нет тока. Необходимость этой защиты вызвано тем, что в таком режиме пропускная мощность автотрансформатора снижается. Защита КА4 вводится в действие контактом реле КА5, который замыкается при исчезновении тока в обмотке НН.

 

 

21.Максимальная токовая защита с пуском по напряжению
Структурная схема максимальной токовой защиты с пусковым органом напряжения (Н <) показана на рис. 8-10, а. При к.з. на шинах НН напряжение на пусковом органе //< резко снижается, что приводит к его срабатыванию. В это же время через трансформатор проходит ток к. з., вызывающий срабатывание токового измерительного органа (выполненного двумя или тремя реле, как показано на рис. 8-1). Одновременное срабатывание органов //< и Г>, включенных по логической схеме И, приводит к запуску органа выдержки времени В и к отключению трансформатора. В других случаях увеличения тока через трансформатор (самозапуск электродвигателей нагрузки или подключение дополнительной нагрузки) напряжение на шинах НН снижается не столь значительно, как при к.з., пусковой орган НС при правильной его настройке не срабатывает и защита не может действовать на отключение даже при условии срабатывания токового органа 7'>.

Рис. 8-10. Структурная схема максимальной токовой защиты с пуском по напряжению (а) и схема комбинированного пускового органа
напряжения (б)
Очевидно, что применение пускового органа напряжения позволяет не отстраивать ток срабатывания максимальной защиты от токов самозапуска и перегрузки, т. е. не учитывать коэффициент kc*n в выражении (8-1), а условие (8-2) вообще не использовать. Для современных максимальных токовых защит с электромеханическими реле, имеющих пуск по напряжению, ток срабатывания может приниматься без специального расчета равным 1,5 /ном 7> Это примерно в 2—3 раза меньше, чем для максимальных защит без пуска по напряжению, установленных на трансформаторах, питающих двигательную нагрузку. Таким образом, пуск по напряжению делает максимальную токовую защиту значительно более чувствительной к к. з. на шинах НН (СН) и к к. з. в сети, т.- е. в основной зоне и в зоне резервирования. Поэтому пусковой орган напряжения устанавливается практически на всех понижающих трансформаторах 110—220 кВ, а также на трансформаторах 35 кВ, питающих двигательную нагрузку. В последние годы пуск по напряжению применяется и для защит трансформаторов 6 (10) кВ, питающих нагрузку, в основном состоящую из асинхронных электродвигателей, участвующих в самозапуске [29].
Пуск по напряжению осуществляется, главным образом, с помощью комбинированного пускового органа (рис. 8*10,6), выполненного с одним минимальным реле напряжения / (типа РН-50), включенным на междуфазное напряжение, и одним фильтром-реле напряжения обратной последовательности 2 (типа РНФ-1М), разрывающим своим контактом цепь обмотки минимального реле 1 [1]. Реле / может использоваться с размыкающим или замыкающим контактом в зависимости от построения схемы защиты.
Комбинированный пусковой орган работает следующим образом. В нормальном режиме размыкающий контакт реле 2 замкнут и через него подано напряжение на обмотку реле 1. При несимметричном к. з. появляется напряжение обратной последовательности, срабатывает реле 2 и размыкает свой контакт в цепи реле /, в результате чего реле / теряет питание, возвращается и переключает свои контакты в положение «на складе». Этим осуществляется пуск максимальной токовой защиты. При симметричжж (трехфазном) к. з. реле 2 не срабатывает, но напряжение снижается на всех фазах, в том числе и на тех, на которые включено реле /, поэтому оно возвратится, если напряжение снизится ниже его напряжения возврата (обычно 0,5—0,6 номинального). Комбинированный пусковой орган напряжения показан в полной схеме защиты трансформатора на переменном оперативном токе на рис. 10-1.
В ряде случаев вместо комбинированного пускового органа напряжения применяется пусковой орган, состоящий из трех минимальных реле напряжения, включенных на три междуфазные напряжения, размыкающие контакты которых включены параллельно, т. е. по схеме ИЛИ (рис. 4-4). Три реле необходимы для того, чтобы пусковой орган надежно действовал при всех сочетаниях двухфазного к. з.: А—В, В—С, С—А, поскольку лишь напряжение между замкнувшимися фазами снижается до нуля

23. Схема дифференциальной токовой отсечки, вы­полненной на максимальных реле тока типа РТ-40 (без специальных устройств для выравнивания вто­ричных токов). Схема приведена на рис. 40,а. Выбор тока срабатывания производится по выражениям (41)-(46).

Рис. 40. Схема дифференциальной токовой отсечки трансфор­матора со схемой соединения обмоток Y/∆-11, выполненная на реле типа РТ-40 (а) и расчетная схема к примеру выбора тока срабатывания дифференциальной отсечки (б\

Для примера рассчитывается дифференциальная токовая отсечка трансформатора ТМ-4000/10, напря­жением 10/6,3 кВ, мощностью 4 MB -А; напряжение КЗ Uk = 7,5%. Максимальное и минимальное значе­ния тока при трехфазном КЗ за трансформатором одинаковы: 2600 А, отнесенных к напряжению 10 кВ. Номинальные токи трансформатора, определенные по выражениям (2) и (3), равны 231 А — для стороны ВН и 367 А — для стороны НН.

Выбираются ТТ с коэффициентом nт.т. = 400/5 для обеих сторон, но с учетом схемы соединения ТТ на стороне ВН в треугольник, вторичный номинальный ток в этом плече защиты I2ном.вн. = 5 А (231*5*1,73/400), в другом — I2ном.нн = 4,59 А (367*5/400). Значения этих токов указаны на расчетной схеме (рис. 40,6).

Ток небаланса определяется по выражениям (44) — (46):

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса по выражению (41) будет Iс.з. = 1,3*863= 1122 А или 486% номинального тока трансформатора. При таком токе срабатывания также обеспечивается отстройка (несрабатывание) этой за­щиты при БТН в момент включения трансформатора под напряжение.

Ток срабатывания реле по выражению (22)

Коэффициент чувствительности по выражению (42)

где Iр.= 1,5*2600/ (400/5) = 48,7 А — ток в реле ТД_А или ТД_С (рис. 40, а) при двухфазном КЗ за трансфор­матором со схемой соединения обмоток Y/∆-11 (см, векторную диаграмму рис, 2, д). Коэффициент чувствительности для этой схемы может быть вычислен и по первичным токам:

Несмотря на то, что значение коэффициента чув­ствительности соответствует требуемому [1], диффе­ренциальная защита, имеющая, как правило, ток сра­батывания, в 4—5 раз превышающий номинальный ток трансформатора, не может считаться эффектив­ной. Более чувствительную дифференциальную за­щиту можно выполнить на реле серии РНТ-560

24. Принципиальные схемы дифференциальной защиты с реле РНТ-565 (см. гл. 3) приведены на рис. 9-7 и 9-8.

Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к. з. ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать число витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов трансформаторов тока и установить необходимый ток срабатывания.