Дослідження диференціальних реле захисту трансформаторів

 

1. Призначення та мета роботи

Ознайомитися з побудовою реле диференціально-струмового захисту з трансформатором РНТ-565, що швидко насичується, способами регулювання струму спрацювання й методами перевірки його основних електричних характеристик.

 

2. Теоретичні відомості

Диференціальне реле з трансформатором, що швидко насичуються, типу РНТ-565 призначається для використання в схемах диференціальних струмових захистів двох - і багатообмоткових трансформаторів, автотрансформаторів і збірних шин. Реле являє собою комплектні пристрої, які складаються з проміжного трансформатора (ШНТ), що швидко насичується, до вторинної обмотки якого підключається виконавче реле типу
РТ-40.

Принципову схему побудови реле РНТ-565 наведено на рис. 5.1. Магнітна система ШНТ виконана тристержневою. На середньому стержні розміщені первинні обмотки - диференціальна W_Д і дві зрівняльні: W_зр1, W_зр11. Тут же розміщена перша секція короткозамкненої обмотки W_кзс. На крайніх стержнях розміщені: вторинна робоча обмотка W_H па лівому і друга секція короткозамкненої обмотки W_кзп - на правому.

 

 

Рис. 5.1 Принципова схема побудови реле РНТ-565

Робоча і зрівняльна обмотки секціоновані. Зміна кількості витків (через один) проводиться за допомогою регулюючих гвинтів, встановлених на штепсельні гнізда. Числа, що стоять біля гнізд, відповідають кількості включених витків. ШНТ служить для запобігання спрацювання захисту від поштовхів намагнічуючого струму, що проходить по диференціальному ланцюгу при ввімкнені силового трансформатора під напругу, а також віл збільшення струмів небалансу при перехідних режимах, зумовлених зовнішнім к.з. зі значною аперіодичною складовою струму. У вказаних режимах роботи останнє призводить до того, що магнітопровід наси­чується, зменшується опір ланцюга намагнічування і відповідно погіршується трансформація періодичної складової струму, оскільки вона замикається в основному по гілці намагнічування. Короткозамкнену об­мотку (W_кзс, W_кзп) передбачено на магнітопроводі ШНТ для кращого відстроювання дії виконавчого органа захисту від перехідних режимів, що супроводжуються появою в диференціальному ланцюгу аперіодичної складової струму. Ступінь відстроювання (загрубіння дії вихідного реле) можна змінювати регулюванням опору резистора R_кз, ввімкненого послідовно в ланцюг короткозамкненої обмотки. Зі зменшенням R_кз збільшується рівень насичення сталі проміжного трансформатора і надійність відстроювання від аперіодичної складової перехідних струмів, але час дії реле при КЗ в зоні захисту збільшується на час затухання аперіодичної складової, яка міститься в струмі КЗ.

Зрівняльні обмотки реле використовуються для вирівнювання магнітних потоків, зумовлених струмами, що протікають в плечах диференціального захисту. При захисті двообмоткових трансформаторів звичайно використовується одна зрівняльна обмотка.

Розрахунок кількості витків здійснюють виходячи з умови забезпе­чення рівності намагнічуючих сил. При використанні однієї зрівняльної обмотки розрахунковий вираз має вигляд:

,

де і - струми в плечах диференціального захисту зі сторони обмот­ки силового трансформатора, з'єднаного, наприклад, по схемі зірка - три кутник ( > );

i - число витків зрівняльної і диференціальної (робочої) обмотки реле.

Регулювання струму спрацювання здійснюється зміною кількості витків диференціальної обмотки. Оскільки параметри виконавчого еле­мента не змінюються, значення мінімального магнітного потоку, при якому реле надійно замикає контакти, незмінне. Намагнічуюча сила спрацювання за даними заводу для реле РНТ-565 складає А. Намагнічуюча сила спрацювання може бути дещо змінена за допомогою регулюючого резистора R_Ш, ввімкненого паралельно обмотці виконавчого реле. Струм спрацювання цього реле рівний 0,17 А, а напруга на обмотці 3,6 В.

Значення струму спрацювання залежить від кількості використаних витків диференціальної обмотки - і може змінюватись від 2,86 А (замкнені гнізда 32,3) до 12,5 А (замкнені гнізда 8,0). При ввімкненні в диференціальний ланцюг послідовно двох обмоток - зрівняльної і диференціальної - струм спрацювання зменшується до 1,45 А. Більш детально побудова і принцип дії реле типу РНТ наведені в [1,5,7,12].

Характеристика намагнічування реле являє собою залежність на­пруги на обмотці виконавчого органу від первинної н.с. . Ці характеристики знімаються почергово для кожної обмотки, кількість витків яких з метою зменшення струмів бажано вибирати по якомога більшою. Оскільки насичення магнітопроводу реле РНТ настає при струмах в первинних обмотках проміжного трансформатора, рівних приблизно 4,5-5Ісп, характеристики знімаються при плавній зміні струму для значень 0,5; 1; 2; 3; 4; 5 Ісп.

Правильність настройки виконавчого реле і справність трансформатора, що насичується, якісно характеризується коефіцієнтом надійності . Він представляє собою відношення напруг (діючих значень) на об­мотках виконавчого реле при проходженні по первинній обмотці транс­форматора струмів, рівних Ісп і 5Ісп:

Значення коефіцієнта надійності не повинно бути нижчим 1 ,2-1,3.

Струм спрацювання захисту повинен бути відстроєним від кидка струму намагнічування трансформатора,що захищається, і від максималь­ного струму небалансу при зовнішньому КЗ.

По першій умові:

По другій умові:

Розрахункове значення оцінюється виразом:

,

допускаючи, що складова . У вказаному виразі , що враховує розходження в похибці трансформаторів струму; - межі регу­лювання силового трансформатору (для трансформаторів з РПН ).

 

3. Програма експериментальних досліджень

3. 1. Ознайомитися з побудовою диференціального реле типу РНТ-565, списати паспортні дані і накреслити схему внутрішніх з'єднань.

3.2. 3ібрати схему для зняття кривої намагнічування (рис. 5.2). Виміри про­водити при спільному використанні диференціальної та зрівняльної обмо­ток.

Рис.5.2 Схема експериментальних досліджень

3.3. Замкнути гнізда, що відповідають зна­ченню виткам.

3. 4. Плавно змінюючи струм в ланцюгу від 0 до 5 Ісп, записати покази вольтметру для заданих значень н.с. Результати вимірів занести до табл.5.1. Вимірювання провести для двох випадків: к.з. обмотка замкнена (тумблер на стенді в положенні «замкнуто») та к.з. обмотка розімкнена (тумблер на стенді в положенні «розімкнуто»).

Таблиця 5.1

Вимірювальні параметри	Намагнічуюча сила, А
	к.з. обмотка замкнена
U	к.з. обмотка розімкнена

 

3.5. 3а даними таблиці побудувати криву , визначити значення ко­ефіцієнта надійності реле .

3.6. Перевірити н.с. спрацювання при включенні в ланцюг диференціальної та зрівняльної обмоток. Досліди проводяться по схемі рис.8.2, але з відключеним вольтметром. Для заданих положень ре­гулюючих гвинтів, плавно збільшуючи струм в ланцюгу, зафіксувати мінімальне значення струму, при якому контакти реле надійно замикаються - це значення струму є струмом спрацювання; результати занести до табл.5.2.

Таблиця 5.2

Вимірювані параметри	Положення регулюючих гвинтів диф. обмотки
Струм спрацювання Ісп, А
Н.с. спрацювання

 

3.7. 3а отриманими результатами зробити висновок про придатність реле до експлуатації.

3.8. Розрахувати диференціальний захист трансформатора за вказівкою викладача. Послідовність розрахунку наведено після контрольних запитань.

 

4.Вказівки до виконання роботи

 

4.1.Перевірка електричних характеристик реле РНТ і його настройка повинні проводитися при проходженні по первинних обмотках реле синусоїдального струму; це відповідає дійсним умовам роботи реле в схемі захисту.

4.2.Порівнювання характеристик намагнічування з метою виявлення працюючого реле при наступних перевірках може проводитися лише у випадках зняття кривих за допомогою однотипних приборів (оскільки форма кривої напруги U_p різко відрізняється від синусоїдальної).

4.3. При зніманні кривої намагнічування рухома система реле закріплюється (заклинюється) в положенні, відповідному розімкненому стану контактів.

4.4. Опір вольтметру, що вимірює U_p в схемі на рис.8.2, повинен бути не меншим 1000 Ом на межі З В.

4.5. Щоб уникнути нагріву обмоток, живлення в схемі на рис.8.2 при виконанні досліду по зніманню кривої намагнічування потрібно подавати короткочасно, лише на час відліку показань приборів.

4.6. Характеристика намагнічування при замкнутому ланцюгу короткозамкненої обмотки повинна розміщуватись дещо нижче, ніж при розімкненому ланцюгу (врахувати при виконанні п п. 3.4, 3.5 завдання).

 

Контрольні запитання

1. Яким чином при використанні реле РНТ-565 проводиться відбудова захисту від поштовхів намагнічуючого струму?

2. 3 якою метою реле РНТ-565 використовується в схемах дифе­ренціальних захистів трансформаторів?

3. Чим обумовлене деяке затримання в дії диференціальнного захисту з ре­ле РНТ при КЗ в зоні захисту по відношенню до схеми дифзахисту зі струмовим реле без РНТ?

4. Як настроїти реле РНТ-565 на заданий струм спрацювання?

5. Призначення зрівняльних обмоток в реле РНТ-565.

6. Чи можна в реле РНТ-565 використовувати зрівняльні обмотки замість диференціальних?

7. Порядок розрахунку диференціальної та зрівняльної обмоток дифе­ренціального захисту трансформатора.

8. Причини появи струмів небалансу в плечах диференціального захисту силових трансформаторів.

9. Чи допустима робота реле РНТ-565 з розімкнутим ланцюгом коротко замкненої обмотки?