Токовая защита трансформатора
2 месяца назад
3 мин.
0
Токовая защита трансформатора
Токовая защита трансформатора — это группа защитных функций, реагирующих на превышение тока в обмотках и присоединениях трансформатора. Основная задача токовой защиты — отключить трансформатор или ограничить развитие аварии при коротких замыканиях и недопустимых перегрузках, а также обеспечить резервирование (backup) по отношению к другим видам защиты.
Что защищает токовая защита силового трансформатора
Токовая защита применяется для выявления и отключения следующих режимов:
- межфазные короткие замыкания на стороне высокого/среднего/низшего напряжения;
- однофазные замыкания на землю (в зависимости от схемы заземления нейтрали и применяемых измерительных цепей);
- длительные перегрузки (как отдельная функция защиты от перегрузки по току или по тепловой модели);
- внешние короткие замыкания в сети — как резервная защита при отказе или несрабатывании линейных защит.
Основные виды токовой защиты трансформатора
Максимальная токовая защита
Максимальная токовая защита срабатывает при превышении тока выше уставки и, как правило, имеет временную задержку для обеспечения селективности. Это типовая резервная защита трансформатора и присоединений.
Применяется:
- как резерв по внешним повреждениям;
- как защита при повреждениях в присоединениях, когда дифференциальная защита не охватывает нужную зону;
- как ступень резервирования для шин и линий.
Токовая отсечка
Токовая отсечка — это токовая защита без выдержки времени (или с минимальной), рассчитанная на быстрое отключение близких коротких замыканий с высокими токами.
Особенность: зона действия отсечки должна быть ограничена уставкой так, чтобы не терять селективность по внешним повреждениям.
Токовая защита нулевой последовательности
Токовая защита по току нулевой последовательности применяется для замыканий на землю в сетях, где такие повреждения сопровождаются измеряемым током нулевой последовательности (схема заземления нейтрали и параметры сети определяют применимость).
На практике используется:
- на стороне, где нейтраль заземлена и токи замыкания на землю достаточны для надежного измерения;
- в составе ступенчатой защиты от однофазных замыканий на землю.
Защита от перегрузки по току
Это функция, реагирующая на длительное превышение тока относительно номинального режима. Реализуется:
- либо простой токовой ступенью с большой выдержкой времени;
- либо тепловой моделью (в современных терминалах) с учетом нагрева обмоток.
Цель — не отключение «быстрых» коротких замыканий, а предотвращение термического старения изоляции при затяжных перегрузках.
Как формируется измерение тока для защиты
Токовая защита питается от трансформаторов тока (измерительных трансформаторов тока), установленных на соответствующей стороне трансформатора (высшее, среднее или низшее напряжение). Важные практические моменты:
- корректный выбор коэффициента трансформации трансформатора тока под номинальные токи;
- достаточный класс точности и мощность нагрузки вторичных цепей для исключения насыщения в аварийных режимах;
- правильная полярность и схема вторичных цепей, чтобы избежать ложных срабатываний.
Настройка токовой защиты трансформатора
Уставка по току
Уставка выбирается так, чтобы:
- защита не срабатывала на длительно допустимых режимах нагрузки и допустимых перегрузках по паспорту;
- защита надёжно срабатывала на коротких замыканиях в зоне действия.
Обычно вводят коэффициенты запаса:
- на возможные кратковременные перегрузки;
- на погрешности измерительных цепей;
- на переходные процессы.
Выдержка времени и селективность
Селективность достигается ступенчатой координацией:
- быстродействующая ступень отключает «ближние» повреждения;
- ступень с выдержкой времени резервирует нижестоящие защиты и отключает повреждения при их отказе.
Правильная координация с защитами линий, вводов и шин — критически важна: неправильно выбранная выдержка времени превращает токовую защиту в источник неселективных отключений.
Особые режимы, которые нужно учитывать
Включение трансформатора под напряжение
При включении возможен бросок тока намагничивания, который кратковременно может достигать значительных значений. Для токовой защиты это означает необходимость корректного выбора уставок и/или временных характеристик, чтобы исключить ложное отключение при пуске.
Прохождение внешних коротких замыканий
При коротком замыкании в сети за трансформатором через него протекает большой ток, но повреждение находится вне трансформатора. Токовая защита как резерв должна быть согласована с линейными защитами, чтобы:
- не отключать трансформатор раньше «своей» линии,
- но отключать при отказе нижестоящей защиты.
Типовые ошибки проектирования и эксплуатации:
- слишком низкая уставка по току — ложные срабатывания при перегрузках и включениях;
- некорректные выдержки времени — неселективные отключения при внешних повреждениях;
- неучтённое насыщение трансформаторов тока — неправильная работа защиты при больших токах;
- ошибки вторичных цепей (полярность, заземление, обрыв) — отказ защиты или ложные срабатывания;
- отсутствие согласования с защитами смежных присоединений — конфликт селективности.
Роль токовой защиты в комплексе защит трансформатора
Токовая защита силового трансформатора — это базовый и обязательный элемент, обеспечивающий:
- отключение аварий по превышению тока,
- резервирование по внешним повреждениям,
- ограничение тепловых перегрузок при длительных неблагоприятных режимах.
При правильной настройке токовая защита дополняет дифференциальную, газовую и температурную защиты, формируя надёжную систему противоаварийной автоматики трансформатора.