Введение в код ANSI 87 T
Дифференциальная защита трансформатора защищает от короткого замыкания между витками обмотки и между обмотками, которые соответствуют короткозамкнутым контактам между фазами или трехфазным.
SIPROTEC 4 7UT6 Реле дифференциальной защиты трансформаторов - Подключение дифференциальной защиты трансформатора с высоким сопротивлением REF (I7) и измерением нейтрального тока на I8
Если в месте расположения трансформатора отсутствует заземление, эта защита также может использоваться для защиты от замыканий на землю. Если ток замыкания на землю ограничен импедансом, как правило, невозможно установить порог тока на значение, меньшее предельного тока.
Затем защиту следует проводить с помощью дифференциальной защиты с высоким импедансом.
Дифференциальная защита трансформатора работает очень быстро, примерно 30 мс, что позволяет избежать любого ухудшения трансформатора в случае короткого замыкания между обмотками.
Трансформаторы не могут быть дифференциально защищены с использованием высокоомной дифференциальной защиты для межфазного короткого замыкания из-за возникающих естественных дифференциальных токов:
- Пусковые токи трансформатора. Необходимая рабочая скорость означает, что временная задержка, превышающая длительность этого тока, не может использоваться (несколько десятых секунды);
- Действие переключателя РПН вызывает дифференциальный ток.
Характеристики дифференциальной защиты трансформатора связаны с характеристиками трансформатора:
- Коэффициент трансформации между током ввода I и текущим выходом I;
- Метод первичной и вторичной связи;
- Пусковой ток;
- Постоянный ток намагничивания.
Структурная схема показана на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1 - Структурная схема дифференциальной защиты трансформатора
Чтобы предотвратить отключение при возникновении высоких токов повреждения от внешнего источника, используются предустановленные устройства дифференциальной защиты.
Это происходит из-за:
- Дифференциальный ток из-за устройства РПН;
- Ошибки измерения тока трансформатора, как для дифференциальной защиты пилот-сигнала для кабелей или линий.
Защита активируется, когда:
I in - I out > KI in + I o (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 - Кривая отключения дифференциальной защиты трансформатора
Проблема, связанная с коэффициентом трансформации и методом связывания
Первичный и вторичный токи имеют разные амплитуды из-за коэффициента трансформации и различных фаз в зависимости от метода связи (трансформатор дельта-звезды делает фазовое смещение 30 °). Поэтому измеренные значения тока должны быть скорректированы так, чтобы сравниваемые сигналы были равны во время нормальной работы.
Это делается с использованием соответствующих вспомогательных трансформаторов, роль которых заключается в балансировании амплитуд и фаз.
Когда одна сторона трансформатора соединена звездой с заземленной нейтралью, соответствующие трансформаторы, расположенные на этой стороне, дельта-подключены, так что остаточные токи, которые будут обнаружены при возникновении замыкания на землю вне трансформатора, будут очищены.
Проблема, связанная с пусковым током трансформатора
Переключение трансформатора вызывает очень высокий переходный ток (от 8 до 15 I n), который протекает только через первичную обмотку и длится несколько десятых доли секунды.
Таким образом, он определяется защитой как дифференциальный ток и длится намного дольше, чем время работы защиты (30 мс). Обнаружение, основанное только на разности между основным и вторичным токами трансформатора, приведет к активации защиты. Поэтому защита должна иметь возможность различать дифференциальный ток из-за неисправности и дифференциального пускового тока.
Опыт показал, что волна пускового тока содержит не менее 20% компонентов второй гармоники (ток на частоте 100 Гц), тогда как этот процент никогда не превышает 5% при возникновении перегрузки по току из-за неисправности внутри трансформатора.
Поэтому защиту необходимо просто блокировать, когда процентная доля второй гармонической составляющей по отношению к основной гармонической составляющей (ток при 50 Гц) выше 15%, т.е. I 2 / I 1 > 15%.
Проблема, связанная с намагничивающим током при возникновении перенапряжения внешнего источника
Намагничивающий ток представляет собой разность между первичным и вторичным токами трансформатора (см. Раздел 6.1.1). Поэтому он определяется как ток повреждения дифференциальной защитой, даже если он не вызван неисправностью.
В нормальных рабочих условиях этот ток намагничивания очень низок и не достигает порога срабатывания защиты.
Однако, когда перенапряжение происходит вне трансформатора, магнитный материал насыщается (в общем, трансформаторы имеют размеры, которые могут работать при пределе насыщения для номинального напряжения питания), а значение тока намагничивания значительно увеличивается. Таким образом, можно установить порог срабатывания защиты.
Опыт показал, что ток намагничивания из-за магнитного насыщения имеет высокую скорость компонентов пятой гармоники (ток на частоте 250 Гц).
Чтобы предотвратить ложное срабатывание при возникновении перенапряжения внешнего источника, существуют два решения:
- Обнаружить повышение напряжения, которое блокирует защиту;
- Определите насыщенность, используя присутствие тока пятой гармоники, который блокирует защиту.
Поэтому дифференциальная защита трансформатора требует довольно сложных функций, так как она должна быть способна измерять токи второй и пятой гармоник или, чтобы избежать измерения токов пятой гармоники, она должна быть способна обнаруживать перенапряжения внешнего источника.
Ресурс: Защита электрических сетей - Christophe Prévé