Защита трансформаторов

В процессе эксплуатации в обмотках трансформаторов могут возникать К3 между фазами, замыкание одной или двух фаз на землю, замыкание между витками одной фазы и замы­кания между обмотками разных напряжений. На вводах трансформаторов и автотранс­форматоров, ошиновке и в кабелях могут также возникать К3 между фазами и на землю. В эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов работы трансформаторов, к которым относятся: прохождение через трансформатор или автотрансформатор сверхтоков при повреждении других связанных с ними элементов, перегрузка, выделение из масла горючих газов, понижение уровня масла, повышение его температуры. В зависимости от опасности повреждения для нарушения нормального режима трансформатора, защита, фиксирующая нарушение, действует на сигнал, разгрузку или отключение трансформатора.

По количеству обмоток трансформаторы делятся на двух и трехобмоточные. Весьма часто используются трансформаторы с расщепленной вторичной обмоткой - для уменьшения токов К3, вместо одной вторичной обмотки на полную мощность, наматываются 2, или даже 3 обмотки НН меньшей мощности.

Обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в схему звезды (Y) или треугольника (Δ). В схеме звезды кроме фазных выводов обычно выводится нейтраль. Вывод нейтрали либо заземляется наглухо, либо заземляется через разрядник или дугогасящий реактор в сетях с компенсированной нейтралью. Иногда вывод нейтрали остается незаземленным.

Каждая пара обмоток трансформатора образует группу соединения, основные из них: Y/Y - 12, Y/Δ – 11.Кроме схемы соединения, в названии группы указывается число, показы­вающее сдвиг напряжения (или тока) по фазе между вторичной и первичной обмотками. Число, показывающее сдвиг по фазе вторичной обмотки соответствует положению часо­вой стрелки (низшее напряжение) относительно минутной (высшее напряжение) устано­вившейся в положении 12 часов. Наиболее часто используется группа Y/Y - 12,в этой группе вторичное напряжение совпадает по фазе с первичным - часовая и минутная стрелки на 12 часов, или Y/Δ – 11- часовая стрелка находится в положении 11 часов, а ми­нутная - на 12. Вторичное напряжение опережает первичное на угол 30⁰.

Трансформаторы могут присоединяться к сети с помощью:

• выключателей;

• плавких предохранителей или открытых плавких вставок;

• автоматических отделителей или выключателей нагрузки, предназначенных для отключения трансформатора в бестоковую паузу.

Присоединение трансформаторов к сети через плавкие предохранители используется в схемах упрощенных подстанций 6-35 кВ при отсутствии аппаратуры на стороне высокого напря­жения трансформатора. Имеются предохранители ПК-10, ПКТ-10, ПКИ-10, ПСН-10, ПСН-35. Ток плавкой вставки зависит от мощности трансформатора. Предохранители ПСН-35 применяются для трансформаторов напряжением 35 кВ малой мощности (до 1 мВА), обычно на передвижных подстанциях. С помощью таких предохранителей практически невозможно обеспечить селективность защиты трансформатора с защитой ввода, поэтому они согласовываются непосредственно с защитой отходящих от шин линий 6-­10 кВ. Были также разработаны, но не нашли применения, стреляющие предохранители 110 кВ типа ПС-110У1.

Плавкие предохранители рассчитаны на отключение тока К3 в трансформаторе, поэтому они проверяются по номинальному отключаемому току К3. Номинальный ток отключения для предохранителей 6-10кВ может быть в пределах 2,5 - 40 кА. Кроме того, требуется выбрать номинальное напряжение предохранителя. Одинаково недопустимо устанавливать предохра­нитель напряжением 6 кВ на трансформатор 10 кВ, и предохранитель 10 кВ на трансформа­тор напряжением 6 кВ. В первом случае может произойти перекрытие предохранителя по по­верхности, а во втором может не погаснуть дуга внутри предохранителя.

Требования к выполнению защиты трансформаторов.

Согласно ПУЭ, для трансформаторов требуются следующие защиты:

1. Защита от внутренних повреждений для трансформаторов менее 4 МВА – максимальная защита и токовая отсечка, для трансформаторов большей мощности -дифференциальная защита.

2. Защита от повреждения внутри бака трансформатора или РПН - газовая защита трансформатора и устройства РПН с действием на сигнал и отключение.

3. Защита от внешних коротких замыканий - максимальная защита с блокировкой по напряжению или без нее. Она же используется как резервная защита трансформаторов от внутренних повреждений.

4. Защита от однофазных коротких замыканий на сторонах трансформатора с глухозазем­ленной нейтралью.

5. Защита от перегрузки с действием на сигнал. В ряде случаев, на ПС без обслуживающего персонала, защита от перегрузки выполняется с действием на разгрузку или на отключе­ние.