Диференціальний захист трансформатора та інші види захистів

Джерелом живлення електрообладнання на підприємствах є силові трансформатори, найчастіше їх робота пов’язана з високою напругою (більше 1000 В) і великими струмами. Тому їх габарити, вартість, а також витрати на ремонт є відчутними навіть для великого виробництва. У зв’язку з цим відповідно, щоб і самі ці дорогі пристрої та електрообладнання, яке за допомогою їх харчується, були надійно захищені застосовується цілий ряд захистів. Вибір їх і настройка справа досить непроста, тому варто детально розібрати кожен з них. Звичайно ж, це стосується тільки великих трифазних трансформаторів на підстанціях. Для харчування і захисту малопотужних трансформаторів досить автоматичного вимикача або ж запобіжників. Занадто дорого і невиправдано встановлювати повний список захистів, наприклад, на все зварювальні трансформатори, застосовувані в цеху.

Основні захисту трансформатора

Будь-яка релейний захист трансформатора спрямована на спрацьовування при пошкодженні або ж відхилення від нормального режиму роботи цього пристрою. Потрібно відзначити, що деякі з них спрямовані на миттєве відключення в разі аварії, а інші тільки подають попереджувальний сигнал персоналу. У свою чергу, персонал вже діє за інструкціями, які розроблені безпосередньо і індивідуально для кожної схеми постачання і розподільної підстанції. Для того щоб було видно який тип аварії стався застосовуються паралельно і сигнальні реле (Блінкер), які повинні бути підписані відповідно до правил.

Для захисту трансформатора застосовується цілий комплекс заходів і електромеханічних схем, ось основні з них:

  1. Диференціальний захист. Вона оберігає від пошкоджень і коротких замикань як в обмотках, так і на зовнішніх висновках. Діє тільки на відключення;
  2. Газовий захист. Захищає від перевищення тиску всередині розширювального бачка внаслідок виділення газів або ж викиду масла, а також від зниження його рівня нижче певного критичного показання;
  3. Тепловий захист. Вона організована в основному на термосигналізатори (ТС), які подають сигнал на пульт персоналу або ж на включення вентиляторів охолодження. Такий вид додаткового захисту служить як застережливий при початкових стадіях аварійних ситуацій. При цьому вибір самого ТЗ не важливий, головне, виставити правильно діапазон, при якому повинен подаватися сигнал. Максимально допустимий нагрів масла становить 95 градусів;
  4. Захист мінімальної напруги. Передбачає відключення при зниженні вхідного рівня напруги нижче допустимого. Найчастіше має витримку часу, яка дасть можливість не реагувати на невеликі осідання;
  5. Від замикання на землю. Виконується шляхом встановлення трансформаторів струму в з’єднання корпусу і заземлюючого контуру;
  6. Максимальний струмовий (МТЗ) виконує роль захисного механізму як при коротких замиканнях в ланцюзі вторинного струму, так і при великих перевантаженнях.

Захист трансформатора диференціальна

Це одна з найбільш швидкодіючих і важливих захистів, яка необхідна для надійної експлуатації наступних трансформаторів:

  1. На понижуючих поодиноко працюючих трансформаторах потужність яких вище ніж 6300 кВА;
  2. При паралельній роботі даних пристроїв з потужністю 4000 кВА і вище. При цьому такому підключенні дана захист є гарантією не тільки швидкодії, але і селективного відключення тільки того пристрою, який пошкоджено, а не повного знеструмлення питомого електрообладнання спричинило за собою втрати у виробництві продукції або в появі бракованих виробів;
  3. Якщо МТЗ трансформатора не дає необхідної чутливості і швидкості відключення, і може спрацьовувати з витримкою часу більше однієї секунди;
  4. Якщо трансформатори меншої потужності, то застосовується звичайна струмове відсічення, підключена до реле струму.

а – нормальна робота, б – при виникненні короткого замикання між обмотками.

Принцип дії диференціального захисту заснований на порівнянні струму, а точніше, його величини. Порівнювання відбувається в кінці і на початку ділянки, що захищається. Ділянкою в даному випадку служить одна з понижуючих обмоток. Тобто один трансформатор струму встановлюється з високою, а інший з низькою боку.

На схемі видно підключення трансформаторів ТТ1 і ТТ2 з’єднаних послідовно. Т – це реле струму, яке залишається в бездіяльності при нормальній роботі, коли струми однакові, тобто їх різниця буде дорівнює нульовому значенню. Під час виникнення короткого замикання в захищуваному ділянці ланцюга з’явиться різниця струмів і реле втяг
неться, тим самим відключивши трансформатор від мережі. Такий вид захисту буде спрацьовувати як при міжвиткових, так і при міжфазних замикань. Миттєва робота такого захисного обладнання не вимагає витримки часу, так як її швидке спрацьовування є її основним позитивним фактором. Вибір вставки спрацювання реле Т повинен виконуватися електротехнічними лабораторіями або ж проектувальниками даного обладнання. Для кожного конкретного випадку рівень струму втягування реле можна змінювати, щоб не було помилкових спрацьовувань.

Принцип дії газового захисту трансформаторів

Газовий захист силових трансформаторів заснована на роботі газового реле, яке і зображено на малюнку.

У спеціальному віконці при виділенні газів можна побачити бульбашки.

Реле являє собою металевий посуд, в якому розташовані два спеціальних поплавця. Вони врізані в похилий трубопровід. У свою чергу, даний трубопровід є сполучною ланкою між охолоджуючий корпусом мають радіатор і розширювальним баком.

Якщо трансформатор знаходиться в робочому справному стані газове реле його наповнене трансформаторним маслом, а поплавці реле знаходяться в певному неробочому стані, так і в середині їх масло. Поплавці безпосередньо з’єднані з контактною групою, яка має аварійний і попереджувальний сигнал. У нормальному стані контакти знаходяться в розімкнутому положенні. При нагріванні масла в разі ненормального процесу в роботі з нього виділяється газ, який за законом фізики легше, природно, піднімається вгору. На шляху газів знаходиться газове реле і його поплавці, яке при накопиченні певної кількості піднімає його газу починає рух, чим і розмикає першу сходинку. При більш бурхливому розвитку подій і другий поплавок приводиться в рух і замикає вже другу сходинку яка призводить до відключення. Взяття проби масла і його перевірка, а також хімічний аналіз дозволяє визначити суть ушкодження.

З практики же не кожне спрацьовування газового реле призводить до взяття проб і аналізу масла, іноді при заливці може потрапити в систему повітря якій під час експлуатації буде підніматися і зможе стати причиною спрацювання даного захисту. Для цього потрібно всього лише відкрити спеціальний краник (вентиль), що знаходиться на корпусі реле і випустити повітря. Ця процедура виконується при першому спрацьовуванні попереджувального поплавка.

Вибір самого реле грунтується на конструкції трансформатора і його габаритах. Дуже часто застосовуються кілька типів даного пристрою РГЧЗ-66, ПГ-22, BF-50, BF-80, РЗТ-50, РЗТ-80. Всі вони мають оглядове віконце і герметичний корпус.

Газовий захист трансформатора і принцип дії, роботи в принципі нескладні варто тільки один раз розібратися в них.

Максимальний струмовий захист трансформатора

Основну роль пристрою, що вимикає при підвищенні критичного рівня струму, для трансформатора не масляних і володіють малою потужністю, служить запобіжник. Такий елемент захисту дає можливість персоналу, що не розуміє причини відключення, повторно провести включення, яке може принести шкоду обладнанню або пожежа. Запобіжниками обладнані також вимірювальні трансформатори напруги, які розташовані на підстанціях в осередках КРУ, в таких же, як і масляні вимикачі. Вони призначені для вимірювання напруги в мережі 6000 кв і вище, а також для ланцюгів захисту від підвищеного або зниженого напруги.

Для трансформаторів вибір запобіжників здійснюється з такого співвідношення

IВС – струм плавкої вставки запобіжника;

Iн. тр. – номінальний струм первинної обмотки трансформатора, в ланцюг якого він і встановлюється.

Запобіжник – найпростіший спосіб захистити трансформатор від перевищення струму.

Струм спрацьовування максимального захисту при установці її з нижчої сторони, вибирається відповідно до величини навантаження, на яку розрахований трансформатор. Звичайно ж, вибираючи релейний захист даного пристрою, варто врахувати також пускові короткочасні струми, які виникають при запусках електричних обертових машин. Робота таких захистів заснована на трансформаторах струму, ось парочка найпоширеніших схем підключення.

Тут є два рівня (ступеня) відключення, один може бути відключенням від перевантажень, а інший вже спрацьовує як максимальний струмовий відсічення, при значному підвищенні струму в контрольованих ланцюгах, в тому числі і при К.З. Цифрою 6 позначені вимірювальні прилади.

Нижче представлена ​​більш вдосконалена і розгорнута схема вже безпосередньо з підключенням реле
в ланцюзі котушок маслинових вимикачів.

Захист пічних трансформаторів

Робота печей пов’язана з різким наростанням і зниженням струму, тому диференціальну захист тут застосовувати не рекомендується, а тільки газову і теплову. Нагрівальні елементи таких печей можуть працювати від зниженої напруги від 220-660 Вольт. Найчастіше тут застосовуються спеціальні електропічні трансформатори. Звичайно ж, мова йде від печах для плавки металу, а не для приготування їжі. У них режими плавки змінюються як годує напругою, так і величиною струму дуги. Пічні трансформатори повинні бути обладнані захистом від перевантажень, а також при виникненні К. З. Захист від перевантажень встановлюють на низькій стороні, а трансформатори струму для миттєвого спрацьовування на високій стороні. При цьому уставку реле налаштовують таким чином, щоб вона не відключалася при нормальних експлуатаційних К. З, адже вони працюють в такому режимі і при деяких коротких замикання відключення не повинно відбуватися, а тільки лише підняття електродів.

У будь-якому випадку в результаті хочеться відзначити що від настройки і правильності спрацьовування залежать наслідки ненормальних режимів роботи трансформатора, а значить і вартість подальшого ремонту.

Ссылка на основную публикацию