Ошибки на обмотке
Подобно защите шины, трансформаторы защищены дифференциальными реле. Эта схема защиты может быть обнаружена в результате обмоток (короткое замыкание) и замыкания на землю в силовых трансформаторах.
Принципы дифференциальной защиты трансформаторов (на фото трансформаторной подстанции Penelec Collinsville 4 от PA Powerliner @ Flickr)
Несоблюдение этих неисправностей и быстрая изоляция трансформатора могут привести к серьезному повреждению устройства.
Помните, что дифференциальное реле представляет собой в основном мгновенное реле максимального тока, которое работает на разность тока, протекающего в и из защищенной зоны.
Для трансформаторов дифференциальная защита (рис. 1) в основном такая же, как для шины, но есть определенные отличия, которые мы рассмотрим более внимательно.
Эти различия являются прямым результатом трех характеристик или трансформатора:
1. Трансформатор имеет коэффициент поворота, так что ток в действительности не равен току. Трансформаторы тока вряд ли точно соответствуют коэффициенту трансформаторной трансформации, поэтому в рабочей катушке дифференциального реле трансформатора всегда будет ток разбаланса.
2. Трансформаторы требуют тока намагничивания. В первичной трансформаторной сети будет небольшой ток, даже если вторичная обмотка замкнута.
3. Трансформатор имеет пусковой ток. Существует период времени после того, как трансформатор включен, пока магнитное поле в сердечнике чередуется симметрично. Размер и длина этого броска зависят от остаточного поля в ядре и от точки в цикле переменного тока, при котором трансформатор снова включается.
В крупных трансформаторах может быть в десять-двадцать раз больше тока полной нагрузки, и это может занять несколько минут, чтобы уменьшить до незначительных значений.
Рисунок 1 - Дифференциальная защита трансформатора
Дифференциальные реле трансформатора имеют верхнюю катушку, как показано на рисунке 1. Значение рабочего тока должно быть на определенный процент выше, чем ток, текущий в катушках ограничения. По этой причине дифференциальные реле трансформатора называются дифференциально-дифференциальными реле.
Обращаясь снова к рис. 1, вы заметите, что при первом включении трансформатора ток CT2 не будет протекать. Вторичный ток I1 CT1 проходит через оба ограничителя и управляет катушками и предотвращает работу, если ток слишком высок.
Сдерживающие катушки также предотвращают работу реле из-за изменений отвода, где отношение входного сигнала трансформатора к выходному току может непрерывно изменяться.
Еще один элемент, включенный в дифференциальные реле трансформатора, но не показанный на диаграмме, является вторым гармоническим ограничением.
При первом включении трансформаторов происходит перенапряжение (насыщенность) сердечника, а большой пусковой ток включения имеет искаженную форму сигнала. Этот сигнал описывается как имеющий высокое содержание второй гармоники.
Дифференциальные реле трансформатора используют этот известный факт и добавляют дополнительную сдержанность, когда он обнаруживает эту вторую гармонику. Эта дополнительная функция предотвращает отключение трансформатора из-за тока намагничивания при включении, но не увеличивает время задержки.
Поскольку дифференциальное реле не будет работать с током нагрузки или сбоями вне защищенных зон (через неисправности), его можно настроить на работу при низком значении тока, тем самым обеспечивая быструю работу при возникновении неисправности. Нет необходимости задерживать работу реле, и поэтому может использоваться быстродействующий тип реле.
Ресурс: Основы науки и реактора - Электрические - Техническая группа CNSC