Токи небаланса установившегося процесса дифференциальной защиты трансформатора и способы отстройки от них

ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ

ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

А) Составляющие тока небаланса

При внешних к. з. и нагрузке обеспечить полный баланс вто­ричных токов, поступающих в реле, не удается. Вследствие не­равенства вторичных токов в реле в указанных режимах появля­ется ток небаланса , который может вызвать неправильную работу защиты.

Неравенство вторичных токов обусловливается: погрешностью трансформаторов тока; изменением коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании напряжения; непол­ной компенсацией неравенства вторичных токов в плечах защиты; наличием намагничивающих токов силового трансформатора, вно­сящих искажение в его коэффициент трансформации.

Каждая из этих причин порождает свою составляющую I

нб. Рассмотрим эти составляющие и способы оценки их величины.

1) Составляющая I

нб.т.т вызывается наличием по­грешностей (токов намагничивания) трансформаторов тока, пи­тающих защиту (рис. 16-19). С учетом токов намагничивания разность вторичных токов, проходящих в реле при внешнем к. з.,

Считая, что неравенство первичных токов по величине и фазе полностью скомпенсировано, получим, что I 1 / nI = I

II/
n
II
.
С уче­том этого из (16-17а) следует, что в реле появляется ток:

Выражение (16-176) показывает, что, как и в дифференциаль­ных защитах линий игенераторов, ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформаторов тока, равен геометрической раз­ ности намагничивающих токов трансформаторов тока защиты.

Эта составляющая тока небаланса имеет наибольшую величину и является основной.

2) Составляющая I

нб.рег появляется при изменении (регулировании) коэффициента трансформации
N
силового транс­ форматора или автотрансформатора.

Компенсация неравенства первичных токов, осуществляемая с помощью компенсирующего трансформатора или вспомогатель­ного автотрансформатора, обеспечивается при определен­ных соотношениях токов обмоток силовых трансформаторов, определяемых их коэффициентом трансформации N.

При измене­нии
N
компенсация токов нарушается и в дифференциальном реле появляется ток небаланса
I
нб.рег. Обычно параметры компенси­рующих устройств
( w
yили
па)
подбираются для среднего значе­ния
N.
При отклонении от него на ± ∆
N
% появляется ток не­баланса

где I

скв — сквозной ток к. з., протекающий через трансформатор. Обычно на силовых трансформаторах и автотрансформаторах предусматриваются ответвления, позволяющие изменять
N
в пре­делах ±5% номинального (среднего) значения. У трансформато­ров
с регулировкой N
под нагрузкой ∆
N
= ±10 ÷ 15%.

3) Составляющая небаланса, возникающая при неточной компенсации неравенства токов плеч I

нб.комп, появляется в тех случаях, когда регулирующие возможности компенсирую­ щих устройств не позволяют подобрать расчетные значения (
w
y или
па),
необходимые для полной компенсации.

4) Составляющая, обусловленная наличием тока на­магничивания I

нам у силового трансформатора. Ток намагничивания нарушает расчетное соотношение между первичным и вторичным токами силового трансформатора, что вытекает из схемы на рис. 16-23, и вызывает ток
I
нб.нам =
I
нам трансформатора.

В нормальном режиме I

нам силового трансформатора не пре­вышает 1—5% номинального тока; при к. з. ток намагничивания уменьшается; при неустановившемся режиме, связанном с вне­запным увеличением напряжения на трансформаторе, ток намаг­ничивания силового трансформатора резко возрастает. В режиме нагрузки и к. з.
I
нб.нам обычно не учитывается из-за малой вели­чины его.

5) Компенсирующие трансформаторы и автотрансформаторы вносят погрешность при трансформации токов плеч, что вызывает появление небаланса. Однако этот небаланс очень мал и поэтому не учитывается.

Из сказанного вытекает, что полный ток небаланса в дифферен­циальной защите трансформаторов при внешних к. з. определя­ ется в основном I

нб.т.т и
I
нб.рег.

В некоторых случаях к ним добавляется ток I

нб.комп,
вызван­ ный неточностью компенсации неравенства топов в плечах защиты.
Таким образом,
в общем случае полный ток небаланса
б) Причины повышенного I

нб в дифференциальной защите трансформаторов и автотрансформаторов

Величина тока небаланса в дифференциальных защитах транс­форматоров оказывается обычно большей, чем в дифференциаль­ных защитах генераторов, что объясняется наличием дополнитель­ных составляющих в токе небаланса (I

нб.реги
I
нб.комп) и большим абсолютным значением составляющей
I
нб.т.т, обусловленной по­грешностями трансформаторов тока. Последнее вызывается тремя особенностями, характерными для дифференциальных защит трансформаторов.

Первая из них состоит в конструктивной разнотипности трансформаторов тока, применяемых на стороне высшего, среднего и низшего напряжения силовых трансформаторов.

Эти конструктивные различия порождают различие магнитных характеристик трансформаторов тока и их токов намагничивания, что приводит к увеличению разности I

IIнам —
I 1
нам, определяющей величину
I
нб.т.т .

Особенно резко отличаются характеристики трансформаторов тока, встраиваемых в вводы масляных выключателей (напряже­нием 35 кВ и выше), от характеристик выносных трансформато­ров тока, применяемых на напряжения 10 и 6 кВ.

Второй особенностью дифференциальной защиты трансформаторов является большое сопротивление нагрузки, при­соединенной ко вторичным обмоткам трансформаторов тока,

и значительное различие сопротивлений плеч.

Сопротивление нагрузки состоит из сопротивлении соединительных проводов между трансформатором тока и реле и определяется расстоянием от щита уп­равления, где устанавливаются реле, до распределительных устройств, в которых размещаются трансформаторы тока за­щиты силовых трансформаторов. Очень часто эти расстояния бывают значитель­ными и неодинаковыми по величине.

Кроме того, нужно учитывать, что сопротивление линейных проводов ло­жится утроенной нагрузкой на транс­форматоры тока, соединенные в треуголь­ник, благодаря чему даже при равенстве длин плеч трансформаторы тока, соединенные в треугольник, оказываются бо­лее-загруженными, чем вторая группа трансформаторов тока, соединяемая в звезду (см. § 3-7).

Третья особенность имеет место у трехобмоточных транс­форматоров, а также у двухобмоточных с двумя выключателями на стороне какой-либо обмотки.

В этих случаях кратности токов при внешних к. з. для раз­личных групп трансформаторов тока дифференциальной защиты получаются неодинаковыми. Через одну группу (Т III )

протекает суммарный ток к. з., в то время как через две группы
(Т1
и
Т II )
— лишь часть этого тока (рис. 16-24).

В результате первая группа трансформаторов тока Т III

на­магничивается сильнее, что вызывает резкое увеличение их намаг­ничивающих токов по сравнению с намагничивающими токами двух остальных групп.

в) Расчет I

нб

Расчетным путем ток небаланса I

нб.т.т оценивается, так же как и в дифференциальной защите генераторов, по приближенной формуле, из предположения, что при максимальном значении тока внешнего к. з.
I
к.макс погрешность трансформаторов тока ε не превышает 10% (0,1). В соответствии с этим

где k

одн учитывает различие в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему,
k
одн= 0,5 ÷ 1; при суще­ственном различии условий работы и конструкций трансформато­ров тока различие их погрешностей достигает максимального зна­чения и тогда
k
одн принимается равным 1.

С учетом выражений (16-18) и (16-20) расчетное значение пол­ного тока небаланса по выражению (16-19) примет вид:

г) Меры для предупреждения действия защиты от токов не­ баланса

Предотвращение работы защиты от токов небаланса достига­ется выбором тока срабатывания защиты I

ср >
I
нб.

Очевидно, что данное условие ограничивает чувствительность защиты.

Для обеспечения достаточной чувствительности защиты при­нимаются меры к понижению величины I

нб.
Уменьшение токов небаланса,
обусловленных погрешностью трансформаторов тока
I
нб.т.т,
обеспечивается подбором трансформаторов тока и их вто­ ричной нагрузки таким образом, чтобы они не насыщались при максимальном значении тока сквозного к. з.
Для обеспечения этого условия трансформаторы тока и их вторичная нагрузка выбираются по кривым предельной кратности или по характеристикам намагничивания трансформаторов тока так, чтобы погрешность трансформаторов тока не превы­шала 10%.

Хотя указанные меры и позволяют уменьшить ток небаланса (за счет снижения I

нб.т.т ), его значение остается все же большим. В связи с этим для повышения чувствительности дифференциаль­ной защиты и вместе с тем для более надежной отстройки от токов небаланса применяются реле, включенные через быстронасыщающиеся вспомогательные трансформаторы, и реле с торможением.

Тема 4.1: Проверка и настройка дифференциальных реле и реле направления мощности

Реле тока дифференциальные

РНТ-565, РНТ-567, ДЗТ-11 состоят из насыщающего трансформатора тока и исполнительного органа — реле РТ-40.

Электромагнитные токовые реле с быстронасыщающимися трансформаторами тока(БНТ) предназначены для выполнения дифференциальной защиты генераторов, электродвигателей, трансформаторов и шин.

Быстронасыщающийся трансформатор работает как обычный трансформатор, если через его первичную обмотку проходит переменный ток нормальной частоты с симметричной формой кривой, т.е. ток, каждый период которого состоит из положительного и отрицательного полупериодов. В этом случае (рис. 5.30 а)

магнитный поток и пропорциональная ему магнитная индукция в сердечнике БНТ изменяется от положительного
(В’макс)
до отрицательного
(В» макс )
максимального значения, создавая большую э.д.с. на вторичной обмотке и достаточный для работы реле ток.

Иначе работает БНТ, если через его первичную обмотку проходит ток с несимметричной формой кривой, т.е. ток, у которого каждый период состоит из одних положительных или одних отрицательных полупериодов, или же из положительных полупериодов с большой амплитудой и отрицательных полупериодов с малой амплитудой (или наоборот). В этом случае (рис. 4.30 б)

магнитный поток и магнитная индукция в сердечнике БНТ будут изменяться только от положительного максимального значения
Вмакс
до значения
Ва
Поэтому на вторичной обмотке будет создаваться небольшая э.д.с, под влиянием которой в реле проходит ток, недостаточный для его работы. Это свойство БНТ используется для того, чтобы отличать токи к.з. от тока намагничивания силового трансформатора или тока небаланса.

Токи к.з. имеют несимметричную форму лишь в первый момент времени и по истечении нескольких периодов становятся симметричными, как показано на рис. 5.30 а.

Поэтому они хорошо трансформируются через БНТ и приводят в действие реле.

Токи намагничивания силовых трансформаторов при их включении под напряжение имеют несимметричную форму кривой, как показано на рис.5.30 б,

и поэтому плохо трансформируются через БНТ и не приводят в действие реле.

Токи небаланса достигают больших величин в первые периоды к.з., когда они имеют, как правило, несимметричную форму и поэтому трансформируются через БНТ также плохо, как и токи намагничивания.

Таким образом, из рассмотренного следует, что при включении токовых реле через БНТ они становятся нечувствительными к токам намагничивания силовых трансформаторов и токам небаланса, что дает возможность повысить чувствительность защиты. В то же время реле с БНТ надежно срабатывают при к. з. в зоне защиты.

При наладке дифференциальных реле серии РНТ необходимо помнить, что работа реле с разомкнутой короткозамкнутой обмоткой не рекомендуется, так как это приводит к изменению МДС срабатывания и ухудшению отстройки от бросков апериодических токов. Не рекомендуется также изменять ток срабатывания реле изменением положения указателя на шкале или изменять угол закручивания спиральной пружины. Если число витков рабочей обмотки меньше расчетного, то допускается последовательное соединение рабочей и уравнительной обмоток (для реле РНТ-565). Расчетное число витков определяется как сумма витков, включенных на обеих обмотках. Число витков дифференциальной обмотки при расчете округляют до ближайшего целого числа в меньшую сторону.

Значение сопротивления в цепи короткозамкнутой обмотки задается вместе с уставками. При его отсутствии можно пользоваться следующими ориентировочными данными:

— защита генераторов и электродвигателей — 10 Ом;

— защита шин — 10 Ом;

— защита мощных трансформаторов (автотрансформаторов) — 3-4 Ом;

— защита трансформаторов собственных нужд электростанции — 1,5-3 Ом.

Все проверки реле производятся непосредственно на панели защиты с тех зажимов панели, к которым подводятся жилы кабелей от соответствующих трансформаторов тока.

Проверка исполнительного органа.Проверка калибровки исполнительного реле производится подачей в его обмотку синусоидального тока по схеме рис. 5.31.

Реле должно срабатывать при токе 0,16-0,17 А и напряжении 3,5-3,6 В. При отличии параметров срабатывания от указанных величин исполнительный орган необходимо откалибровать. Для этого указатель реле отводится вправо до отказа и при токе 0,16-0,17 А фиксируется взаимное положение якоря и магнитопровода, при котором напряжение на обмотках реле станет 3,5-3,6 В.

Регулировка осуществляется перемещением сердечника магнитопровода, коррекция в небольших пределах — левым упорным винтом. Установив указатель в рабочее положение (против риски) и изменяя натяжение пружины, добиваются тока срабатывания реле 0,16-0,17 А. Производится повторное измерение напряжения срабатывания, которое не должно выходить за пределы 3,5-3,6 В. При регулировке тока срабатывания следят за тем, чтобы при возможном ослаблении пружины якорь касался левого упора. Проверяется коэффициент возврата, который не должен быть ниже 0,8. Регулировка коэффициента возврата производится конечным положением якоря под полюсами (правый упорный винт) и изменением нажатия контактных пружин.

Напряжение на обмотке реле измеряется вольтметром с RBH

не менее 2000 Ом, тока — амперметром типа Э513/4 или Э525.

Проверка МДС и первичного тока срабатывания.Магнитодвижущая сила срабатывания проверяется для каждого плеча защиты при максимальных витках на всех используемых обмотках. На короткозамкнутой обмотке выставляется заданное значение сопротивления Rk. Проверка производится по схеме рис. 5.31 б

или от установки типа У5052. Во избежание искажения формы кривой тока питание для реостатной схемы берется от линейного напряжения, а на нагрузочном блоке К514 установки У5052 устанавливается предвключенное сопротивление на наибольшую возможную по допустимому току величину (200, 70 или 20 Ом). Магнитодвижущая сила срабатывания, равная произведению тока в плече защиты на суммарные выставленные витки в этом плече, должна быть 100 ± 5 А. Подрегулировка осуществляется изменением величины Rш. Регулировка МДС срабатывания изменением калибровки исполнительного органа недопустима.

После того как выставлены расчетные витки, проверяется ток срабатывания и возврата для каждого плеча защиты. Коэффициент возврата реле по первичному току может отличаться от коэффициента возврата исполнительного органа в ту или иную сторону, так как он зависит от соотношения между шунтирующим сопротивлением RШ

и полным сопротивлением Z исполнительного органа.

Работа контактов реле проверяется при питании одной из рабочих обмоток током от 1,05IСР

до максимально возможного тока
КЗ.
Проверка правильности выполнения короткозамкнутых обмоток.Измеряется ток срабатывания в одном из плеч защиты при разомкнутой обмотке. Ток срабатывания должен уменьшиться на 20-30%. В случае сомнения в правильности выполнения обмоток производится измерение тока в цепи амперметром, включенным в разрыв вывода 9

реле (обозначения выводов реле указаны в соответствии с заводской документацией). При первичном токе, соответствующем
Fcр =
100 А, отсутствие тока в обмотках укажет на их неправильное включение.

Проверка коэффициента надежности.Коэффициент надежности определяется по току в исполнительном органе без нарушения его уставки. Для этого вместо перемычки 11-12 в

цепи реле включается амперметр типа Э525 на пределе измерения 0,5 А. Якорь реле заклинивается в отпавшем положении. В первичную обмотку подается ток, соответствующий первичным МДС, равным
Fcр , 2Fcp
и
5Fcр .
Отношение токов исполнительного реле при
2Fcр
и
5Fcр
к току при
Fcр
и будет коэффициентом надежности при данной кратности:

Отклонения коэффициента надежности в сторону его снижения могут быть объяснены несоответствием параметров магнитопровода техническим условиям. У этих реле допускается снизить ток срабатывания реле РТ-40 до 0,16 А, оставив при этом МДС срабатывания, равной 100 А. Если в этом случае коэффициент надежности будет ниже нормы, то реле бракуется.

В отличие от РНТ, реле серии ДЗТ не имеют коротко-замкнутой обмотки, что несколько ухудшает отстройку от токов небаланса при наличии апериодической составляющей. Проверка исполнительного органа производится аналогично реле серии РНТ.

Проверку отсутствия взаимной индукции между тормозной и вторичными обмотками промежуточных трансформаторов реле ДЗТ-11 выполняют при подаче в тормозную обмотку м.д.с. торможения, которая будет иметь место при рабочей уставке и максимальном токе к.з. вне зоны дифференциальной защиты соответствующей стороны защищаемого трансформатора. Измеряют напряжение на разомкнутой вторичной обмотке реле ДЗТ. При м.д.с. тормозной обмотки, равной 150 А, напряжение на вторичной обмотке не должно быть более 0,1 В.

Проверку контрольных точек тормозных характеристик реле ДЗТ-11 производят при подаче синусоидального тока от источника с регулировочным реостатом в рабочую обмотку и тока от другого аналогичного источника в тормозную обмотку. Для изменения разности фаз тормозную обмотку питают через фазорегулятор или подключают обмотки поочередно к различным линейным и фазным напряжениям трехфазной сети переменного тока (рис. 5.32).

При указанных в табл. 5.2. значениях рабочих и тормозных м. д. с. реле срабатывает (контрольная точка «срабатывание») или не срабатывает (контрольная точка «торможение») при любой разности фаз (от 0 до 360°) между рабочим и тормозным токами.

Если м.д.с. срабатывания отличается от значений, приведенных в табл. 7.5., больше чем на ± 10%, снимают тормозную характеристику реле до м.д.с. торможения 800- 1000 А.

Проверяют надежность работы контактов реле при изменении тока от 1,05Iср

до5
Iср
.

Окончательно проверяют затяжку винтовых соединений. Устанавливают витки обмоток в соответствии с уставками. Реле закрывают крышкой. Измеряют токи срабатывания реле на рабочих уставках со стороны каждого «плеча» защиты. Рабочие, уравнительные и тормозные обмотки реле при этом включают по той схеме, по которой они будут включены в цепях трансформаторов тока.

Для реле ДЗТ измеряют токи срабатывания без торможения и с включенным торможением (последнее, если по тормозной характеристике возможно срабатывание реле при заданных уставках торможения).

Проверка тормозных характеристик. Максимальный эффект торможения имеет место при угле сдвига фаз между токами в тормозной и рабочей обмотках, равном нулю или 180°. Полученная тормозная характеристика должна располагаться ниже верхней граничной характеристики, гарантируемой заводом (рис. 5.33).

Индукционное реле мощности

реагирует на значение и направление мощности и имеет замкнутую магнитную систему, две обмотки, одна из которых подключена к трансформатору тока, а другая к трансформатору напряжения. Реле направления мощности применяют в схемах релейной защиты для выявления линии, на которой произошло короткое замыкание.

Схемы магнитной системы и внутренних соединений реле направления мощности серии РБМ показаны на рис. 5.17 и рис. 5.18.

Каждая обмотка создает магнитный поток, один из которых пропорционален току цепи, а другой — напряжению цепи, тогда вращающий момент, действующий на подвижный алюминиевый цилиндрический ротор, в котором индуцируются вихревые токи, будет пропорциональным мощности на зажимах реле, а его направление вращения зависит от направления этой мощности. Изменение направления тока в токовой обмотке реле направления мощности при изменении направления первичного тока показано на рис. 5.19.

Реле направления мощности типа РБМ-170, как показано на рис. 5.17, состоит из замкнутого стального магнитопровода 1,

с четырьмя выступающими внутрь полюсами, на которых расположены обмотки реле. Токовая обмотка 2 расположена на двух противоположных полюсах
8
и
4
и создает проходящий через них магнитный поток
ФT.

Обмотка напряжения 5 расположена на ярме и состоит из четырех секций, которые соединены между собой так, чтобы создаваемый ими магнитный поток ФН

проходил через полюсы 6 и 7. Таким образом, магнитные потоки
ФТ
и
ФН
сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 90°.

Между полюсами расположен внутренний стальной сердечник 8

и алюминиевый ротор
9,
имеющий форму стакана, укрепленный на оси
10.
Полированные концы оси
11
вращаются в верхнем подпятнике
12
и нижнем подпятнике
13.
На оси
10,
на изоляционной колодке укреплен подвижной контактный мостик
14,
который при срабатывании реле замыкает неподвижные контакты
15
и
16.
Возврат реле в исходное положение происходит под воздействием спиральной противодействующей пружины 17.

Взаимодействие магнитных потоков ФТ

и
ФН
с индуктированными ими токами в стенках ротора создает на роторе вращающий момент.

Номинальное напряжение реле 100 В. Коэффициент возврата не менее 0,6. Потребляемая мощность цепи тока при номинальном токе не превышает 10 ВА. Проверка потребляемой мощности цепью тока производится измерением падения напряжения на обмотке тока при прохождении номинального тока 5 или 1 А. Проверка потребляемой мощности цепью напряжения производится измерением тока в цепи обмотки напряжения при подаче на нее номинального напряжения 100 В. Мощность срабатывания реле (чувствительность) при номинальном токе и потребляемая мощность цепей напряжения при номинальном напряжении и частоте 50 Гц должны соответствовать данным табл. 5.1.

Время срабатывания реле при 3-кратной мощности срабатывания, при угле максимальной чувствительности (определение см. ниже) и одновременном включении тока и напряжения не более 0,04 с для реле РБМ-171, РБМ-271, РБМ-177 и РБМ-277 и не более 0,05 с для реле РБМ-178 и РБМ-278. Время размыкания контактов при сбросе до нуля тока, равного IН — 30IН,

и номинальном напряжении или одновременном отключении тока и напряжения, а также при перемене направления мощности не превышает 0,05 с.

При снятии обратной мощности продолжительность замкнутого состояния контактов реле одностороннего действия вследствие отброса подвижной системы не более 0,04 с.

Цепи тока реле длительно выдерживают ток до 1,1IН

, а в течение 1с —
30IН.
Реле РБМ-178 и РБМ-278 допускают включение па напряжение, равное номинальному, на время 60 с, реле РБМ-177, РБМ-277, РБМ-171 и РБМ-271 длительно выдерживают напряжение 1,1UH.

Изменение направления токов в обмотках реле направления мощности при одном и том же направлении первичного тока может быть получено при изменении схемы подключения их к трансформатору тока (рис. 5.20 а)

или к трансформатору напряжения (рис. 5.20
б).

Инструкция по проверке реле серии ДЗТ с магнитным торможением

Инструкция по проверке реле серии ДЗТ с магнитным торможением Составлено бюро технической информации ОРГРЭС Авторы: инженеры Б. И. Иофьев и Н. Ф. Шибенко Редактор: инженер М. М. Мирумян Издательство: М.-Л.: Энергия, 1965

В настоящей инструкции описаны способы провер­ки выпускаемых отечественной промышленностью реле типов ДЗТ-1, ДЗТ-3, ДЗТ-3/2 и ДЗТ-4 с магнитным торможением, используемых для дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Инструкция может быть частично использована при проверке реле с магнитным торможением других типов. Реле серии ДЗТ с магнитным торможением применяются в дифференциальных защитах трансформаторов и автотрансформаторов в тех случаях, когда отстройка от токов небаланса при внешних коротких замыканиях приводит к недопустимому загрублению дифференциальной защиты, если ее выполнить с реле серии РНТ. Применение реле, ток срабатывания которого зависит от величины тока, протекающего во вторичных цепях дифференциальной защиты, как правило, позволяет обеспечить достаточную чувствительность защиты при коротком замыкании в зоне ее действия не только в нормальном, но и в минимальном режимах работы трансформатора (автотрансформатора). Это достигается тем, что при больших токах коротких замыканий ток срабатывания защиты за счёт торможения автоматически увеличивается, чем устраняется возможность действия защиты от возросших токов небаланса, если повреждение произошло вне зоны действия защиты. При повреждении в зоне действия защиты чувствительность защиты вследствие торможения несколько снижается. Степень отстройки защиты от токов небаланса при внешних коротких замыканиях и чувствительность защиты при повреждениях в зоне определяются выбранной при расчете уставок зависимостью тока срабатывания от тока торможения реле, т. е. так называемой тормозной характеристикой реле. Реле с торможением серии ДЗТ подобно реле без торможения серии РНТ осуществляет магнитное сравнение токов в плечах дифференциальной защиты, их выравнивание путем включения определяемого расчетом соответствующего числа витков рабочих обмоток и отстройку от бросков токов намагничивания трансформатора путем включения исполнительного реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы. Отличительной особенностью реле ДЗТ является наличие тор­мозных обмоток, которые включаются на токи отдельных групп трансформаторов тока дифференциальной защиты и обусловливают зависимость тока срабатывания защиты от тока в ее плечах, т. е. торможение. Реле серии ДЗТ различаются количеством цепей, по которым может осуществляться торможение, и параметрами обмоток. Применение того или иного типа реле этой серии определяется номинальными вторичными токами трансформаторов тока, от которых питается защита (5 или 1 А), типом защищаемого трансформатора (двухобмоточный, трехобмоточный и т. д.), схемой присоединения этого трансформатора к другим элементам энергосистемы, величиной токов коротких замыканий, проходящих через трансформатор, и т. п.

Рисунок 1. Упрощенная схема дифференциальной защиты трехобмоточного трансформатора с реле типа ДЗТ-3 (для одной фазы) и расположение обмоток на промежуточных насыщающихся трансформаторах (ответвления на обмотках не указаны). Ɯд – дифференциальная рабочая обмотка; Ɯур – уравнительная рабочая обмотка; фактически из имеющихся трех обмоток показана одна; Ɯ21, Ɯ22, Ɯ23 – первая, вторая и третья вторичные обмотки; Ɯт1, Ɯт2, Ɯт3 – первая, вторая и третья тормозные обмотки; НТ1, НТ2, НТ3 – первый, второй и третий насыщающиеся трансформаторы; Т – исполнительное реле.

Реле серии ДЗТ состоит из двух основных элементов: промежуточных насыщающихся трансформаторов, на которых расположены рабочие, вторичные и тормозные обмотки, и исполнительного реле – электромагнитного реле максимального тока типа ЭТ-521, подключаемого к выводам вторичных обмоток, промежуточных насыщающихся трансформа торов. Каждый промежуточный насыщающийся трансформатор состоит из наборного стального трехстержневого сердечника, средний стержень которого охватывается рабочими обмотками, а на крайних стержнях расположены вторичные и тормозные обмотки. В выпускаемых в настоящее время заводом реле устанавливается один, три или четыре промежуточных насыщающихся трансформатора (цифра, стоящая после обозначения серии реле, показывает число имеющихся в реле промежуточных насыщающихся трансформаторов). Рабочие обмотки являются общими для всех насыщающихся промежуточных трансформаторов, имеющихся в реле (охватывают средние стержни всех насыщающихся трансформаторов данного реле). Каждый промежуточный трансформатор имеет по одной тормозной обмотке, которая подключается к соответствующему плечу защиты. Каждая тормозная обмотка состоит из двух частей с одинаковым числом витков, соединенных таким образом, чтобы создаваемый ими магнитный поток замыкался только по крайним стержням и, подмагничивая их, не попадал в средний стержень, охватываемый рабочей обмоткой. Вторичные обмотки всех промежуточных насыщающихся трансформаторов соединяются между собой параллельно и подключаются к обмотке токового реле. Каждая вторичная обмотка состоит из двух частей с одинаковым числом витков, соединенных таким образом, чтобы наводимые в них рабочим потоком э. д. с. суммировались, а суммарная э. д. с. от магнитных потоков тормозных обмоток была равна нулю. В качестве примера на рисунке 1 приведена упрощенная схема дифференциальной защиты трехобмоточного трансформатора с реле типа ДЗТ-3 (для одной фазы) и схематически показано размещение обмоток, на промежуточных насыщающихся трансформаторах реле типа ДЗТ-3. На промежуточных насыщающихся трансформаторах реле типа ДЗТ-1, ДЗТ-3/2, ДЗТ-4 обмотки размещаются аналогично. Для регулирования токов срабатывания защиты и степени торможения, а также для выравнивания вторичных токов от рабочих и тормозных обмоток сделаны ответвления. Переключение ответвлений осуществляется либо ввертыванием контактного винта в соответствующее гнездо, либо переключением перемычки в соответствующие зажимы на переключательных платах. Переключение витков одновременно на обеих тормозных обмотках осуществляется с помощью одного переключателя осуществляется так. Для измерений тока в обмотке исполнительного левого правого реле и разделения цепей стержня рабочих и тормозных обмоток при проверке реле предусмотрены специальные перемычки между связанными с соответствующими обмотками выводами реле.

Рисунок 2. Схема переключения ответвлений тормозных обмоток реле серии ДЗТ. а – с помощью одной перемычки; б – с помощью двух перемычек.

Реле типа ДЗТ-1 имеет рабочую обмотку, состоящую из одной дифференциальной и двух уравнительных обмоток, и тормозную обмотку. Длительно допустимый ток рабочей и тормозных обмоток равен 10 А. Мощность, потребляемая реле в режиме короткого замыкания вне зоны действия защиты при токе 5 А и полностью включенных витках тормозной и рабочей обмоток, не превышает 7 ВА (при отсутствии небаланса токов). Реле типа ДЗТ-3 имеет рабочую обмотку, состоящую из дифференциальной и трех уравнительных обмоток, и три тормозные обмотки. Длительно допустимый ток рабочих и тормозных обмоток равен 10 А. Мощность, потребляемая реле в режиме короткого замыкания вне зоны действия защиты при токе 5 А и полностью включенных витках тормозной и рабочей обмоток, не превышает 10 ВА (при отсутствии небаланса токов). Мощность, потребляемая реле в режиме короткого замыкания в зоне действия защиты при токе 5 А, не превышает 45 ВА. Реле типа ДЗТ-4 имеет рабочую обмотку, состоящую из одной дифференциальной и трех уравнительных обмоток, и четыре тормозные обмотки. Длительно допустимый ток рабочей и тормозных обмоток равен 10 А. Мощность, потребляемая реле в режиме короткого замыкания вне зоны действия защиты при токе 5 А и полностью включенных витках тормозных и рабочей обмоток, не превышает 10 ВА (при отсутствии небаланса токов). Мощность, потребляемая реле в режиме короткого замыкания в зоне действия защиты при токе 5 А, не превышает 45 ВА. Реле типа ДЗТ-3/2 имеет три тормозные и три рабочие обмотки и предназначается для тех случаев, когда номинальный вторичный ток двух групп трансформаторов тока равен 1 А, а третьей труппы – 5 А. Рабочие и тормозные обмотки в нормальном режиме длительно выдерживают ток: а) первые обмотки (выводы 1 – 7): все витки тормозной и рабочих обмоток – 1,2 А, рабочей обмотки – 0,7 А; б) вторые обмотки (выводы 3 – 9): все витки тормозной и рабочих обмоток – 3,5 А, рабочей обмотки – 1,2 А; в) третьи обмотки (выводы 5 – 11): все витки тормозной и рабочих обмоток – 12 А. Потребляемая мощность в режиме короткого замыкания вне зоны действия защиты при полностью включенных витках рабочей я тормозной обмоток не превышает (при отсутствии небаланса токов): а) в первой рабочей и тормозной обмотках при токе 0,35 А – 3 ВА; б) во второй рабочей и тормозной обмотках при токе 0,6 А – 3 ВА; в) в третьей рабочей и тормозной обмотках при токе 3,5 А – 6,5 ВА. Потребляемая мощность при повреждении в зоне действия защиты и пятикратном токе от тока срабатывания на минимальной уставке не превышает 140 ВА для цепи каждой рабочей и соответствующей тормозной обмоток.

Рисунок 3. Схема электрических соединений реле типа ДЗТ-1 и схема его включения (в цепи дифференциальной защиты трансформатора (для одной фазы). Ɯд – дифференциальная рабочая обмотка; Ɯур1, Ɯур2 – первая и вторая уравнительные обмотки; Ɯ2 –вторичная обмотка; Ɯт – тормозная обмотка; Т – исполнительное реле.

Принцип действия реле с торможением проще всего показать на примере реле типа ДЗТ-1 (рисунок 3), имеющего один промежуточный насыщающийся трансформатор с одной тормозной, одной дифференциальной и двумя уравнительными обмотками (две уравнительные обмотки позволяют использовать реле для защиты трехобмоточных трансформаторов). При протекании тока в рабочей обмотке промежуточного насыщающегося трансформатора в среднем стержне (рисунок 4) создается рабочий магнитный поток Фраб. Этот магнитный поток разветвляется и, замыкаясь в крайних стержнях, наводит во вторичных обмотках электродвижущие силы. Вторичные обмотки соединены так, что наводимые рабочим магнитным потоком в обмотках левого и правого стержней э. д. с. суммируются. Под влиянием суммы э. д. с. создается ток в катушке исполнительного реле Т.

Рисунок 4. Принципиальная схема промежуточного насыщающегося трансформатора реле типа ДЗТ-1. Фраб – магнитный поток, создаваемый рабочей обмоткой; Фт – магнитный поток, создаваемый тормозными обмотками Ɯт; Ɯр – рабочая обмотка; Ɯ2 – вторичные обмотки.

При протекании тока в тормозной обмотке создается тормозной магнитный поток Фт. Как указывалось выше, тормозные обмотки соединены так, что создаваемый ими магнитный поток замыкается по крайним стержням и не попадает в средний. Наводимые тормозным потоком во вторичных обмотках э. д. с. направлены навстречу друг другу и взаимно уничтожаются, поэтому под влиянием тормозного магнитного потока э. д. с. на выходе вторичной обмотки не появляется, а значит, и ток в реле Т не возникает. Тормозной магнитный поток только подмагничивает крайние стержни магнитопровода, насыщает их и тем самым влияет на величину тока во вторичной обмотке промежуточного трансформатора.

Содержание

Глава первая Общие сведения о реле серии ДЗТ с магнитным торможением 1. Назначение и область применения реле 2. Устройство реле 3. Принцип действия Глава вторая Наладка и проверка реле 4. Общие указания 5. Внешний осмотр и проверка механической части 6. Проверка изоляции 7. Настройка исполнительного реле 8. Проверка отсутствия взаимной индукции между тормозными и вторичными обмотками промежуточных трансформаторов 9. Настройка токов срабатывания реле при питании ис­полнительного реле от промежуточных трансформаторов 10. Проверка коэффициентов надежности 11. Проверка тормозных характеристик 12. Проверка потребления реле 13. Определение времени срабатывания защиты 14. Дополнительные проверки 15. Проверка реле током нагрузки в полной схеме защиты Приложение 1. Технические данные реле серии ДЗТ Приложение 2. Рекомендуемый объем работ по проверке реле серии ДЗТ Приложение 3. Протокол Приложение 4. Устройства и приборы, необходимые при проверке реле Литература