Защита силовых трансформаторов. Защита, устанавливаемая на силовом трансформаторе, должна или обеспечивать его отключение при междуфазных и витковых коротких замыканиях, а также при замыканиях на землю, или подавать сигнал о ненормальном режиме работы трансформатора (перегрузке трансформатора, повышении температуры масла и т. д.).
Виды защит, устанавливаемых на трансформаторе, определяют мощностью трансформатора, его назначением, местом установки и другими требованиями, предъявляемыми к режиму его эксплуатации. В условиях электроснабжения промышленных предприятий силовые трансформаторы устанавливают:
на ГПП с первичным напряжением 220, ПО, 35 кВ и вторичным напряжением 6, 10, 20, 35 кВ при мощности одного трансформатора от 1000 до 63 000 кВ-А;
на ЦП с первичным напряжением б, 10, 20, 35 кВ и вторичным напряжением 0,23; 0,4; 0,69 кВ при единичной мощности от 100 до 2500 кВ-А;
на специальных установках (электропечных, выпрямительных и др.).
Защита трансформаторов ГПП. При срабатывании защиты поврежденного трансформатора подается импульс на включение короткозамыкателя с помощью специального привода типа ШПК. Короткозамыкатель включается и создает на выводах высшего напряжения трансформатора искусственное короткое замыкание, под действием которого защиты, установленные на питающей подстанции, срабатывают и отключают линию. После отключения линии отделитель поврежденного трансформатора отключается, отсоединяя трансформатор от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь устройством АПВ (см. гл. 12).
Отключение отделителя осуществляется с помощью специального блокирующего реле отделителя типа БРО, встроенного в привод отделителя). При включении отделителя отключающая пружина / сжимается и удерживается в таком положении системой ломающихся рычагов 12—14. При этом сердечник 9, внутри которого помещена пружина 8, находится в нижнем положении. В нижней части сердечника имеется палец 4 с основанием 5, проходящий через отверстие в рычаге Пружина 8 и сердечник стремятся повернуть рычаг против часовой стрелки. Однако этому препятствует возвратная пружина 2, натяжение которой регулируется винтом 3. Таким образом, под действием пружин 8 и 2 сердечник находится в равновесии.
Обмотка 7 реле БРО подключена к трансформатору тока ТТ, установленному в цепи короткозамыкателя (рис. 11.23, б). При включении короткозамыкателя реле срабатывает, его сердечник притягивается к стопу 6 и
сжимает пружину 8.
После отключения линии прохождение тока в цепи короткозамыкателя прекратится, сердечник реле освободится и под действием пружины и собственного веса опустится вниз. Палец 4 с основанием 5 при этом ударит по
рычагу //. Рычаг освободит систему ломающихся рычагов 12—14, которые в свою очередь освободят отключающую пружину /. Пружина вытолкнет вверх боек 10, который произведет отключение.
С помощью БРО обеспечивается отключение отделителя только в бестоковую паузу, после того как прекратится прохождение тока короткого замыкания, поскольку отделитель, как и обычный разъединитель, не может отключать ток короткою замыкания и токи нагрузки.
Установленная на трансформаторе защита гыполнена на оперативном переменном токе с применение!; реле прямого действия типов РТМ и РТВ
указательных реле типа РУ-21 и промежуточного реле типа РП-341
Защита внутренних повреждений в трансформаторе. Эта защита осуществляется газовым реле ПГЗ-22 (рис. 11.25). Повреждения внутри трансформатора, вызванные вит-ковыми и междуфазными замыканиями, сопровождаются выделением газа и понижением уровня масла. При всех видах повреждений газы, образовавшиеся в результате разложения масла и изоляции проводов, направляются через реле, установленное на трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с расширителем, и вытесняют масло из камеры реле в расширитель. В результате этого уровень масла в газовом реле понижается, установленные в реле поплавки / опускаются, а прикрепленные к ним колбочки 2 с ртутными контактами поворачиваются. При этом действует предупреждающий сигнал.
При бурном газообразовании, сопровождающемся течением струи масла под давлением, поворачиваются поплавок и колбочка с контактами 3. Последние, замыкаясь, действуют через указательные и промежуточные реле на отключение.
В газовых реле типа РГЗ-61 используют ртутные контакты, впаянные в колбу и в исходном положении не соприкасающиеся с ртутью, что устраняет вибрацию контактов. У чашечных реле вместо поплавков используют открытые металлические чашки, вместо ртутных контактов — обычные открытые контакты, работающие непосредственно в масле.
На рис. 11.26 показан принцип действия отключающего элемента чашечного реле типа РГЧЗ-66. Открытая чашка / с ушком 4 и экраном 3 может поворачиваться на оси 5. С чашкой связана колодка 6, на которой укреплены подвижный контактный мостик 8, лопасть и пластина 10, сцепленная с нижним концом пружины 11. Верхний конец пружины 11 и неподвижные контакты 9 укреплены на неподвижной части газового реле. Сигнальный и отключающие элементы помещены в корпус 2. Экран 3 предназначен для обеспечения надежности работы реле.
В нормальном состоянии, когда чашка корпуса реле полностью заполнена маслом, верхняя и нижняя чашки тоже заполнены маслом и удерживаются в исходном положении пружинами 11. При понижении уровня масла в корпусе реле
(вследствие скопления газа в его верхней части) верхняя чашка под воздействием момента, который создается массой масла, находящегося в чашке и превышающего момент пружины, поворачивается на оси 5. При этом контактный мостик 8 замыкает неподвижные контакты 9 в цепи предупредительной
сигнализации.
При повреждениях внутри бака трансформатора, сопровождающихся бурным газообразованием, поток масла устремляется в расширитель через газовое реле, воздействует на лопасть 7 отключающего элемента нижней чашки и контактный мостик 8 замыкает неподвижные контакты лопасти в цепи отключения поврежденного трансформатора.
Защита генераторов. Рассмотрим повреждения и ненормальные режимы работы генераторов и применяемые в этих случаях защиты.
Повреждения в обмотке статора. Повреждения могут быть вызваны:
а) многофазными короткими замыканиями и возникновением сверх-токов в обмотке статора. Применяют продольную дифференциальную защиту, действующую, как и при защите трансформаторов , на принципе небаланса токов между выводами и нулевой точкой генератора при возникновении токов короткого замыкания между обмотками статора; обычно используют реле РНТ для повышения чувствительности защиты;
б) однофазными замыканиями на землю. При токах замыкания до 5 А защита действует на сигнал, свыше 5 А — на отключение. Защиту выполняют аналогично защите при замыкании на землю кабельных линий с использованием трансформаторов нулевой последовательности типа ТНП при кабельных выводах генератора, или трансформаторов ТНПШ при шинных выводах;
в) межвитковымн замыканиями в одной фазе обмотки. Применяют поперечную дифференциальную защиту, действующую аналогично «восьмерочной» защите параллельных линий (рис. 11.31) при наличии в обмотке статора двух и более параллельных ветвей.
Перегрузки статора. Перегрузки могут быть вызваны:
а) токами при внешних коротких замыканиях. Защита — максимально-токовая с блокировкой по напряжению с учетом понижения напряжения на выводах обмотки статора. Защита действует с выдержкой времени на одну-две ступени выше защит трансформаторов и линий генераторного напряжения и отстраивается от токов при самозапуске двигателей собственных нужд ТЭЦ;
б) токами перегрузки. Защита действует на сигнал или на отключение с выдержкой времени в зависимости от допускаемой перегрузки: на 10% — 60 мин, на 15% — 6 мин. Защита аналогична максимально-токовой защите линии и трансформаторов ;
в) токами внешних несимметричных коротких замыканий, сопровождающихся возникновением токов обратной последовательности, весьма опасных для генераторов. Так как обычная максимально-токовая защита от этих токов не обеспечивает необходимой чувствительности срабатывания, то применяют многоступенчатую токовую защиту обратной последовательности,
выполненную специальными фильтр-реле РТФ-1М (19]. .
Так, при трехступенчатой защите с соответствующими выдержками тока и времени для каждой ступени выполнение условий срабатывания обеспечивается
вначале действием первой ступени защиты на отключение (АГП), выключателя генератора и далее действием второй и третьей ступеней — на отключение шиносоединительных и секционных выключателей.
Повреждения в обмотке ротора. Повреждения могут быть вызваны:
а) замыканием на землю обмотки возбуждения в одной точке.
Для его обнаружения и периодического контроля изоляции обмотки
возбуждения используют вольтметр, один зажим которого присоеди-
няют к земле, а второй поочередно к полюсам ротора. При исправной
изоляции показания в обоих случаях равны нулю. При замыкании
обмотки ротора на землю в одной точке вольтметр измерит напряжение
каждого полюса по отношению к земле;
б) замыканием на землю обмотки возбуждения в двух точках.
В этом случае применяют специальную схему защиты с использованием
двух поляризованных реле, реагирующих на нарушение баланси-
ровки моста, образуемого обмоткой возбуждения и потенциомет-
ром, присоединенным к кольцам ротора. Защита в зависимости от
мощности генератора может действовать на сигнал или на отключе-
ние;
в) перегрузкой ротора. При перегрузке на 10% допускаемое время
перегрузки — 10 млн; при перегрузке на 15 % допускаемое время
перегрузки — 6 мин. Схемы защиты от перегрузки ротора зависят от
типа и мощности генераторов и выполняются при помощи реле напряжения, включенного на обмотку ротора с действием на ограничение форсировки, а затем на отключение.