Токи намагнічування силових трансформаторів і автотрансформаторів, якщо вони входять під напругу

При включенні силових трансформаторів виникає різкий кидок струму намагнічення, що має затухаючий характер (рис. 9.2.7.).

Зміна струму I нам в часі характеризується наступними особливостями:

1. Крива струму має асиметричний характер, поки струм I нам не досягне сталого значення;

2. крива може бути розкладена на аперіодичну складову і синусоїдальні струми різних гармонік. Аперіодична складова має дуже великий питомий значення в струмі I нам;

3. Час загасання струмів визначається постійними часу трансформатора та мережі, і може досягати 2-3 секунд. Чим могутніше трансформатор, тим довше триває загасання;

4. Початковий кидок струму може досягати 5-10 кратного значення номінального струму трансформатора. У потужних трансформаторів кратність менше, ніж у малопотужних.

Струм I нам. з'являється тільки в одній обмотці силового трансформатора (тієї, на яку подається напруга при його включенні (рис. 9.2.8.)). Для запобігання помилкових дій диференційного захисту, під впливом Iнам приймають спеціальні заходи:

1. Уповільнення захисту приблизно на 1 секунду (широко застосовувався раніше). При цьому втрачається найцінніше властивість захисту - її швидкодію;

2. Блокування при зниженні напруги;

3. Гальмування від струмів вищих гармонік; (Досвід експлуатації відкинув ці два способи, вони були недостатньо надійні, приводили до надмірного ускладнення захисту).

В даний час застосовуються такі два способи:

1. Використання БНТ (швидко насичується трансформатора), через який включаються диференціальні реле. БНТ не пропускає апериодический струм, який становить значну частину струму намагнічування;

2. Налаштування від струму намагнічування за величиною Iнам

Перевага обох способів:

3. швидкість дії.

Схеми диференціальних захистів

Диференціальний струмовий відсічення

Схеми струмових ланцюгів диференціальної струмового відсічення (ДТО) можуть виконуватися в 2-х варіантах: по повній 3-х фазній схемі з трьома реле, і спрощеною схемою в 2-х фазному виконанні на стороні трикутника силового трансформатора з двома реле (рис. 9.2. 9.).

На трансформаторах великої і середньої потужності слід застосовувати 3-х фазну схему, як більш досконалу.

Основною умовою правильної роботи ДТО є відбудова струму спрацьовування від намагнічує струму, що виникає при включенні силового трансформатора. Для полегшення відбудови встановлюються проміжні реле з часом дії 0,04-0,06 с. (До цього моменту струм намагнічування спадає практично в два рази. (Див. Рис. 9.2.7.)):

Через велику величини струму спрацьовування, захист недостатня чутлива до виткового замикань.

Схема диференціального захисту з реле струму РНТ-565 показана на рис. 9.2.10.

Застосування БНТ дозволяє виконати просту і швидкодіючу захист, надійно відбудовану від струмів небалансу і кидків намагнічування.

БНТ погано трансформує апериодические струми. В реле захисту потрапляє лише змінна складова струму небалансу і кидка намагнічує струму силового трансформатора. (Див. Рис. 9.2.11. - осцилограми струмів в обмотках БНТ.) Тимчасові залежності наочно показують різке зниження струму в реле і ефективність насичує трансформатора.

За рахунок насичення сердечника БНТ, обумовленого подмагничивающим дією апериодического струму, трансформація змінної складової також погіршується, що ще більше зменшує струм в реле.

Після затухання аперіодичної складової нормальні умови для трансформації періодичного струму відновлюються.

Подмагничивающего дію апериодического струму, призводить до уповільнення захисту при пошкодженні в її зоні. Трансформація зменшується настільки, що струм в обмотці реле менше струму спрацьовування. Час уповільнення - 0,03 -0,01 секунди. Це є недоліком схеми диференціальної захисту з БНТ.

Пояснення до рис .:

а) - при включенні силового трансформатора під напругу; б) - при наскрізному КЗ. (I нам - струм намагнічування в первинній обмотці; IP - струм намагнічування у вторинній обмотці; IK - ток наскрізного КЗ на плечі диференціального захисту; Iнб - струм небалансу в первинній обмотці; - струм небалансу у вторинній обмотці БНТ).

Струм спрацьовування захисту повинен відбудовуватися від змінної складової перехідних струмів намагнічування і небалансу:

Реле РНТ-565 поєднує в собі пристрій вирівнювання вторинних струмів захисту і БНТ. На рис. 9.2.10. wy1. wy2 - зрівняльні обмотки, дозволяють вирівняти магнітний потік при нерівності струмів I1 і I2 при наскрізних КЗ. w¶ - робоча (диференціальна) обмотка. У РНТ-565 використовується струмове реле типу РТ-40.

Число витків прирівнюють обмоток регулюється відгалуженнями і підбирається так, щоб при зовнішніх КЗ струм в обмотці реле КА дорівнював нулю. (Див. Формулу 9.4.)

Струм спрацьовування захисту регулюється зміною числа витків обмотки w¶.

На муздрамтеатрі реле РНТ є короткозамкнутая обмоткаwк. Вона підвищує ступінь відбудови реле від струмів небалансу і кидків намагнічують струмів силового трансформатора особливо, коли ці струми мають незначну аперіодичну складову, що знижує ефективність дії БНТ. Короткозамкнена обмотка обмежує періодичний струм, що виникає у вторинній обмотці РНТ. Конструктивно розміщення обмоток реле РНТ-565 показано на рис. 9.2.12.

Струм I¶. що надходить в обмотку w¶ створює магніторушійних силу F¶ = I¶ w¶. яка утворює в середньому стрижні магнітний потік Ф¶. замикається по крайнім стержнів муздрамтеатру.

Змінний потік Ф¶.п. . замикаючись по стрижні 2. наводить в обмотці w2. ЕРС Е2. Апериодический потік Ф¶.а. . повільно змінюється в часі, не створює ЕРС в w2 і повністю витрачається на намагнічування магнітопровода.

Змінна складова потоку Ф¶.п. . наводить в витках короткозамкненою обмотки wк ЕРС Ек і ток Ік. Короткозамкнена обмотка створює потоки Фк і Ф'¶ спрямовані зустрічно потоку Ф¶.п. і помітно компенсують його. В результаті по магнітопровода протікає залишковий потік Ф п <Ф¶.п. (где Ф¶.п. – магнитный поток при отсутствии короткозамкнутой обмотки).

Таким чином короткозамкнутая обмотка зменшує змінний магнітний потік, створюваний періодичним струмом I¶.п. . годує обмотку w¶.

Варіанти схем включення обмоток реле РНТ

Варіанти схем включення обмоток реле РНТ-565 показані на рис. 9.2.13 .:

а) У 2-х обмотувальних трансформаторів для компенсації нерівності струмів в плечах захисту досить використовувати тільки одну зрівняльну обмотку (включається в плече з меншим струмом.

б) Для підвищення точності компенсації застосовуються схеми з включенням двох зрівняльних обмоток.

в) Схема з використанням тільки зрівняльних обмоток.

г) Захист 3-х обмотувальних трансформаторів. Зрівняльні обмотки включаються в плечі з меншими струмами. Плече з великим струмом під'єднується безпосередньо до диференціальної обмотці реле.