Электроснабжение

Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора {автотрансформатора) устанавливаются ТТ со стороны всех его обмоток, как показано на рис. 4.2 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора. При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые ТТ с обеих сторон.

Согласно выражению (7.2) при прохождении через трансформатор  сквозного тока нагрузки или КЗ ток в реле равен:

I_Р = I₁ - I₂.

Рис. 4.2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора): 
а — токораспрсделение при сквозном КЗ; 
б — то же при КЗ в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При принятых выше условиях и пренебрегая током намагничивания трансформатора, который в нормальном режиме имеет малое значение, можно считать, что первичные токи равны Ii = Iп и, следовательно, вторичные токи I₁ = I₂. С учетом этого

Iр= I₁ - I₂ = ().

Таким образом, если схема  дифференциальной защиты выполнена  правильно и ТТ имеют точно  совпадающие характеристики, то при  прохождении через трансформатор  тока нагрузки или внешнего КЗ ток  в реле отсутствует и дифференциальная защита на такие режимы не реагирует.

Практически вследствие несовпадения характеристик ТТ вторичные  токи не равны I_{1 ?} I₂ и поэтому в реле проходит ток небаланса, т. е.

Iр= I₁ - I₂ = I_Р.НБ

Для того чтобы дифференциальная защита не подействовала от тока небаланса, ее ток срабатывания должен быть больше этого тока, т. е.

Iс,з = kнIр,нб (8.1)

При КЗ в трансформаторе или любом другом месте между  ТТ направление токов I_II и I₂ изменится на противоположное, как показано на рис. 4.2, б. При этом ток в реле согласно (7.9) станет равным

I_Р = I_I + I₂

или:

Таким образом, при КЗ в зоне дифференциальной защиты в  реле проходит полный ток КЗ, деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора.

Особенности, влияющие на выполнение дифференциальной защиты трансформаторов (автотрансформаторов). Наличие намагничивающего тока, проходящего только со стороны источника питания. Даже в том случае, когда трансформатор (автотрансформатор) имеет коэффициент трансформации, равный единице, и одинаковое соединение обмоток, ток со стороны источника питания больше тока со стороны нагрузки на значение намагничивающего тока.

Намагничивающий ток в нормальном режиме составляет примерно 1—5 % номинального тока трансформатора (автотрансформатора) и поэтому вызывает лишь некоторое увеличение тока небаланса. Иные явления происходят при включении холостого трансформатора (автотрансформатора) под напряжение или при восстановлении напряжения после отключения КЗ. В этих случаях в обмотке трансформатора (автотрансформатора) со стороны источника питания возникает бросок намагничивающего тока, который в первый момент времени в 5—8 раз превышает номинальный ток трансформатора (автотрансформатора), но быстро, в течение 1 с, затухает до значения порядка 20 % номинального тока.

Литература

1. Б.Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М.1990г.
2. Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М.1989г.
3. А.Г. Ус, Т.В. Елкина «Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий» Лабораторный практикум Мн.2005г.