Дифференциальная защита трансформатора

Дифференциальная защита трансформатора

Трансформаторы являются одними из ключевых компонентов в энергетических системах. Как статические, полностью закрытые и обычно заполненные маслом устройства, они редко подвержены отказам. Однако даже редкий отказ может иметь серьезные последствия для силового трансформатора. Таким образом, защита силовых трансформаторов от возможных отказов имеет первостепенное значение.

Отказы трансформаторов в основном делятся на два типа: внешние и внутренние. Внешние отказы быстро устраняются релейной системой, расположенной вне трансформатора, чтобы предотвратить повреждение трансформатора такими отказами. Для внутренних отказов этого типа трансформатора используется система дифференциальной защиты.

Схемы дифференциальной защиты в основном используются для защиты от фазовых и фазо-земляных коротких замыканий. Дифференциальная защита силовых трансформаторов основана на принципе циркулирующего тока Мерца-Прайса. Такая защита обычно применяется к трансформаторам мощностью более 2 МВА.

Подключение для дифференциальной защиты трансформатора

Силовые трансформаторы соединены звездой с одной стороны и треугольником с другой. Токовые трансформаторы (ТТ) на стороне, соединенной звездой, подключены треугольником, а те, что на стороне, соединенной треугольником, — звездой. Нейтрали как звездного соединения токовых трансформаторов, так и звездного соединения силового трансформатора заземлены.

Регулирующая катушка подключена между вторичными обмотками токовых трансформаторов. Эта регулирующая катушка регулирует чувствительность системы. Рабочая катушка расположена между точкой подключения регулирующей катушки и звездной точкой вторичных обмоток токовых трансформаторов.

Принцип работы системы дифференциальной защиты

В нормальных условиях рабочая катушка не пропускает ток, поскольку токи на обеих сторонах силового трансформатора находятся в равновесии. Однако, когда происходит внутренний отказ в обмотках силового трансформатора, это равновесие нарушается. В результате рабочие катушки дифференциального реле пропускают ток, соответствующий разнице токов на двух сторонах трансформатора. В результате реле срабатывает, отключая главные выключатели на обеих сторонах силового трансформатора.

Проблемы системы дифференциальной защиты

Когда трансформатор подключается, через него проходит переходный пусковой магнитизирующий ток. Этот ток может быть в 10 раз больше номинального и со временем затухает. Этот магнитизирующий ток проходит через первичную обмотку силового трансформатора, вызывая расхождение в выходных данных токовых трансформаторов. Это, в свою очередь, может привести к неправильной работе дифференциальной защиты трансформатора.

Для решения этой проблемы устанавливают плавкие предохранители поперек реле. Эти предохранители имеют обратную характеристику и не срабатывают во время кратковременного пускового скачка. При возникновении отказа предохранители перегорают, позволяя току отказа проходить через катушки реле и активировать систему защиты. Эту проблему также можно уменьшить, используя реле с обратной и определенной минимальной характеристикой вместо реле с мгновенной характеристикой.