Zabezpieczenia nadprądowe transformatorów
Transformatory mocy są wystarczająco niezawodne konstrukcyjnie ze względu na brak części obrotowych. Podczas eksploatacji możliwe są jednak uszkodzenia i zakłócenia normalnej pracy. Awaria transformatorów mocy: obracanie się obwodów, zwarcie obudowy, zwarcie uzwojeń, zwarcie wejść itp., stany nieprawidłowe: niedopuszczalne przeciążenia, obniżenie poziomu oleju, jego rozkład przy przegrzaniu, przejście zewnętrznego zwarcia prądy złożone.
Transformatory mocy o stosunkowo małej mocy są zwykle zabezpieczone bezpiecznikami po stronie wysokiego napięcia oraz bezpiecznikami lub wyłącznikami po stronie linii wyjściowych niskiego napięcia. Prąd bezpiecznika wysokonapięciowego dobiera się z uwzględnieniem nastawy z udarów prądu magnesującego przy włączaniu transformatora mocy pod napięciem roboczym. Mając to na uwadze, prąd znamionowy bezpiecznika
gdzie Azhs-prąd bezpiecznika wysokiego napięcia, A, Azn.tr. — prąd znamionowy transformatora, A.
Korespondencja bezpieczników wysokiego napięcia z chronionymi przez nie transformatorami mocy o napięciu 6–10 kV jest podana w książkach referencyjnych. Zabezpieczenie za pomocą bezpieczników realizowane jest konstrukcyjnie w najprostszy sposób, ale ma wady - niestabilność parametrów zabezpieczenia, co może prowadzić do niedopuszczalnego wydłużenia czasu reakcji zabezpieczenia na niektóre rodzaje uszkodzeń wewnętrznych transformatorów mocy. W przypadku ochrony bezpiecznikowej pojawiają się trudności w koordynowaniu ochrony sąsiednich odcinków sieci. Bardziej zaawansowane przekaźnikowe zabezpieczenie nadprądowe transformatorów (rys. 1).
Figa. 1. Schemat zabezpieczenia nadprądowego przed przeciążeniem dwuuzwojeniowego transformatora obniżającego napięcie z zasilaniem bezpośrednim
Przekładniki prądowe Przekładniki prądowe są zasilane od strony wysokiego napięcia (mocy). Jeżeli zamontowano je po stronie niskiego napięcia (jak pokazano na schemacie linią przerywaną), to zabezpieczenie zadziała tylko w przypadku zwarć w szynach zbiorczych 6,6 kV i związanych z nimi obciążeniach, gdyż w tym przypadku dochodzi do zwarcia prądy w obwodzie nie przejdą przez przekładniki prądowe...
W przypadku uszkodzenia którejkolwiek z trzech faz przekładnika prąd zwarciowy przejdzie przez odpowiedni przekładnik prądowy, zamknie styki przekaźnika wykonawczego T, który uruchomi przekaźnik czasowy B, a przez niego przekaźnik pośredni P, prąd zadziałania uruchomi cewkę wyzwalającą KO-1, która wyzwoli wyłącznik B1 poprzez odłączenie transformatora zabezpieczającego.
Ryż. 2. Schemat zabezpieczenia nadprądowego transformatora
na ryc. Na rys. 2 przedstawiono schemat stacji transformatorowej zasilającej dwie grupy odbiorów po stronie niskiego napięcia.Tutaj transformator jest chroniony z obu stron wyższym i niższym napięciem. Obie sekcje zasilane są osobnymi przełącznikami. Do normalnej pracy obwód zapewnia trzy zestawy zabezpieczeń nadprądowych: dwa z nich po stronie niższego napięcia i jeden po stronie wyższego napięcia.
Prąd zadziałania zabezpieczenia zainstalowanego po stronie niskiego napięcia dobiera się w zależności od obciążenia jego obwodu z uwzględnieniem prądów rozruchowych silników obsługiwanych przez tę część obwodu. Opóźnienie dobierane jest zgodnie z warunkami selektywności z zabezpieczeniem elementów przyłączonych do tej części obwodu.Prąd zadziałania zabezpieczenia zainstalowanego po stronie WN jest określony przez sumaryczne obciążenie obu sekcji z uwzględnieniem prądy rozruchowe silników elektrycznych, a czas otwarcia migawki jest o jeden stopień wyższy niż czas otwarcia migawki po stronie niskiego napięcia.
Do zabezpieczenia nadprądowego trzech transformatorów uzwojenia jeden zestaw urządzeń zabezpieczających nie jest wystarczający. Aby rozłączyć tylko jedno uzwojenie w przypadku awarii układu jednonapięciowego i utrzymać pracę transformatora z dwoma innymi uzwojeniami, konieczne jest zasilenie każdego uzwojenia transformatora niezależnym zestawem zabezpieczeń nadprądowych... Prąd pracy dobiera się w zależności od obciążenia każdego uzwojenia. Opóźnienie jest ustawiane zgodnie z warunkiem selektywności z zabezpieczeniem innych elementów w sieci przy zadanym napięciu.
Transformatory mocy zwykle pozwalają na znaczne przeciążenia. Tak więc transformator o normalnej konstrukcji pozwala na podwójne przeciążenie w ciągu 10 minut. Ten czas wystarczy personelowi dyżurnemu na rozładowanie transformatora.Dlatego zabezpieczenie przed przeciążeniem jest instalowane na transformatorach o mocy 560 kVA i większej. W stacjach ze stałą obsadą zabezpieczenie działa na sygnał, aw stacjach bez stałej obsady zabezpieczenie wyłącza przeciążony transformator lub część jego obciążenia.
Nazywa się natychmiastowe zabezpieczenie nadprądowe o ograniczonym obszarze działania nadprądowy... Aby zapewnić selektywność w obszarze pokrycia, przerwanie prądu jest ustalane przez prądy zwarciowe po stronie niskiego napięcia transformatora, przez prądy rozruchowe silników elektrycznych prądem zwarciowym (SC) na końcu linii lub na początku następnego odcinka. Charakter zmiany prądu zwarciowego po usunięciu punktu zwarcia ze źródła pokazano na rys.
Ryż. 3. Schemat zabezpieczenia prądowego
Roboczy prąd wyłączania jest dobrany w taki sposób, aby nie zadziałał w przypadku zwarć w sąsiedniej linii. W tym celu prąd roboczy musi być większy niż maksymalny prąd zwarciowy szyn zbiorczych niskiego napięcia.
Obszar pokrycia definiuje się graficznie jak na rysunku 3. Obliczane są prądy płynące podczas zwarcia na początku (punkt 1) i na końcu linii (punkt 5) oraz w punktach 2 — 4. W zależności od krzywa zmian prądu zwarciowego z zasilacza jest rysowana z odległości (krzywa 1). Na tym samym wykresie wyznaczany jest prąd wyzwalania i rysowana jest na tym samym wykresie linia prądu wyzwalania 2. Punkt przecięcia krzywej 1 z linią 2 wyznacza koniec strefy wyzwalania (część zacieniona).
Prąd przerywający może chronić całą linię, do której podłączony jest tylko jeden transformator, jeśli prąd przerywający zostanie dobrany tak, aby nie zadziałał w przypadku zwarcia niskiego napięcia wychodzącego z chronionego transformatora. W tym celu obliczenia muszą uwzględniać maksymalny prąd zwarciowy zaobserwowany na szynach niskiego napięcia. W takim przypadku przerwanie prądu niezawodnie ochroni linię, szyny zbiorcze i część uzwojenia wysokiego napięcia transformatora.
Schematy wyzwalania różnią się od schematów zabezpieczenia nadprądowego w przypadku braku przekaźników czasowych, zamiast których instalowane są przekaźniki pośrednie. Zabezpieczenie przeciążeniowe chroni tylko część linii, dlatego jest stosowane jako zabezpieczenie dodatkowe. Zastosowanie przerywania prądu umożliwia przyspieszenie wyzwalania zwarć, którym towarzyszą największe wartości prądów zwarciowych oraz zmniejszenie zwłoki czasowej zabezpieczenia nadprądowego. Łącząc wyłączenie prądu z zabezpieczeniem nadprądowym, uzyskuje się zabezpieczenie prądowe krokowe: pierwszy stopień (przerwowy) działa natychmiast, a kolejne ze zwłoką czasową.