ЗАЩИТА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
В процессе эксплуатации силовых трансформаторов могут повреждаться его обмотки, магнитопровод и другие части, располагаемые внутри бака, вводы, изоляции и т. д. Возникают режимы недопустимой перегрузки. Для защиты от междуфазных коротких замыканий в обмотках и на выводах, от внутренних повреждений в перегрузок предусматривают дифференциальную защиту как основную защиту трансформаторов мощностью 10 MB·А и выше, максимальную токовую защиту с выдержкой времени и газовую защиту.
Максимальную токовую защиту трансформатора выполняют по схеме, представленной на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная однолинейная схема (а) и характеристика (б) максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени.
Схема включения дифференциальной и газовой защиты (рис. 2, а) предназначена для подстанций, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения, т. е. для наиболее экономичных современных подстанций, широко применяемых на предприятиях в качестве ГПП и ПГВ.
Рис. 2. Схема защиты трансформатора на переменном оперативном токе при отсутствии выключателей ВН.
Питание цепей защиты осуществляется переменным оперативным током. Контакты газовой защиты РГ, действующие на отключение трансформатора, подключены к линейному напряжению, подведенному от трансформатора собственных нужд ТСН. Дифференциальная защита трансформатора выполнена на реле с насыщающимися трансформаторами 1PHT и 2РНТ (рис. 2, б). Насыщающиеся трансформаторы предназначены для снижения силы тока небаланса дифференциальной защиты трансформатора до уровня, при котором сила тока срабатывания защиты: Iс.з = (1…1,3)Iт.н., где Iт.н. – сила номинального тока защищаемого трансформатора.
Реле 1РНТ и 2РНТ при срабатывании действуют на промежуточные выходные реле защиты 1PП и 2РП (рис. 2, в), которые своими мощными контактами подключают электромагниты включения короткозамыкателя 1ЭВК и 2ЭВК и электромагнитны отделителя (если он есть), а также электромагниты отключения выключателей 1ЭО и 2ЭО со стороны вторичного напряжения трансформатора к источнику оперативного тока — к трансформаторам тока 1ТТ и 2ТТ, установленным на стороне ВН трансформатора.
Для защиты трансформаторов мощностью 1000 кВ·А и выше, а для внутрицеховых трансформаторов, начиная с 400 кВ·А, предусматривается газовая защита, которая действует на сигнал и на отключение трансформатора при внутренних его повреждениях. Повреждения деталей трансформатора, расположенных внутри бака, сопровождаются выделением газообразных продуктов вследствие разложения масла и изоляции. При этом газы из бака идут в расширитель по соединяющему их маслопроводу. В этом маслопроводе устанавливается газовое реле. Газовое реле представляет собой небольшой резервуар, внутри которого укреплены два цилиндрических поплавка с ртутными контактами. При повреждениях, сопровождающихся слабым выделением газов, последние постепенно накапливаются в газовом реле, вытесняя масло, что приводит к повороту первого поплавка и к замыканию его контактов на сигнал о повреждении в баке трансформатора. При бурном газообразовании опрокидывается нижний поплавок газового реле, который замкнет контакты на отключение трансформатора. При снижении уровня масла в баке трансформатора также сначала действует верхний поплавок — на сигнал, а затем и нижний поплавок — на отключение трансформатора. На рис. 2 показаны оба контакта газового реле, замыкающие цепь оперативного переменного тока и на отключение, и на сигнал.
На современных подстанциях, сооружаемых для электроснабжения предприятий, выключатели со стороны напряжения 35...220 кВ не устанавливают. Вместо них предусматривают схему с короткозамыкателями К и отделителями. На подстанциях без выключателей защита трансформаторов действует на включение короткозамыкателя (см. рис. 2).