Релейная защита

Альфред Манилов, инженер, ООО «УК «Метрополия»	Ирина Чайка, инженер-проектировщик, ООО «Строй-Сервис»
г. Киев, Украина

Межвитковые замыкания обмоток электродвигателей, трансформаторов и реакторов являются достаточно распространенным видом повреждения.
Предотвратить разрушение обмоток и стали указанных элементов электросети можно с помощью самобалансирующихся защит, позволяющих обнаружить межвитковые замыкания на ранней стадии развития повреждения – считают наши украинские авторы и предлагают достаточно простое решение.

САМОБАЛАНСИРУЮЩИЕСЯ ЗАЩИТЫ
Способ повышения чувствительности
к межвитковым замыканиям

Выполнение чувствительной защиты к межвитковым замыканиям представляет собой сложную задачу, так как изменение тока очень мало и его значение может оказаться недостаточным для срабатывания максимальной токовой защиты, токовой отсечки и дифференциальной токовой защиты на ранней стадии развития аварийного процесса.

Обеспечение нормативных коэффициентов чувствительности защит при коротком замыкании (КЗ) вовсе не означает, что такая чувствительность обеспечивается и при межвитковых замыканиях.

Токовая отсечка без выдержки времени, в зону срабатывания которой входит только 60–70% обмотки, недостаточно эффективна для ограничения объема и степени повреждения, так как реагирует на относительно большие токи КЗ, а к межвитковым замыканиям остается нечувствительной.

В соответствии с [1] аварийный ток при межвитковых замыканиях может быть в пределах 0,06–70% номинального тока трансформатора (_{н тр}).

Дифференциальная защита трансформатора, выполненная с применением реле ДЗТ-11, также не обеспечивает достаточную надежность при межвитковых замыканиях, поскольку ток ее срабатывания значительно больше, чем аварийный ток при подобных замыканиях.

Защита трансформатора, выполненная с использованием микропроцессорных устройств, срабатывает при токах, составляющих 20–30% _{н тр}.

Газовая защита весьма чувствительна к витковым замыканиям, однако зависимость времени срабатывания защиты от интенсивности газообразования увеличивает степень повреждения трансформатора.

ПРЕДЛАГАЕМАЯ СХЕМА

Для повышения чувствительности защиты к межвитковым замыканиям, а также для обеспечения ее действия на стадии развивающегося повреждения необходимо уменьшить ток срабатывания.

Известно, что при двухфазном КЗ ток в поврежденных фазах протекает во встречных направлениях. Если через окна шинных трансформаторов тока (ТТ) в фазах А, В, С пропустить изолированные проводники двух фаз, то при двухфазном КЗ ток в реле, подключенных к ТТ, будет определяться разностью первичных, а не вторичных токов, благодаря чему ток небаланса в реле будет весьма мал.

Это позволяет применить самобалансирующуюся защиту при межвитковых замыканиях (рис. 1).

Рис. 1. Схема защиты электродвигателя при двухфазном коротком замыкании

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

При двухфазном КЗ, например между фазами А и В, отпадает размыкающийся контакт реле мощности КW1. Замыкающиеся контакты KW2 и KW3 замкнуты.

После срабатывания реле времени КТ1 происходит отключение электродвигателя. Трехфазное КЗ внутри маловероятно и отключается другими защитами электродвигателя. При внешнем двухфазном КЗ защита не действует.

В нормальном режиме, при пуске и самозапуске электродвигателя защита не действует, так как разомкнуты размыкающиеся контакты реле KW1, KW2, KW3.

При потере питания в сети защита также не действует, так как размыкаются замыкающиеся контакты реле KW1, KW2, KW3.

Мощность срабатывания реле KW1, KW2, KW3 должна быть больше мощности в реле, обусловленной током небаланса ТТ при двухфазном КЗ, и меньше мощности, обусловленной током холостого хода. Ее величина определяется при наладке электродвигателя.

При обрыве во вторичных токовых цепях защита не блокируется, что не противоречит ПУЭ. Для исключения ложного срабатывания при включении электродвигателя защита действует с выдержкой времени 0,1 с.

ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ИЛИ РЕАКТОРА

Для защиты трансформатора или реактора вместо реле мощности KW1–KW3 предусматриваются токовые реле KА1–KА3 (рис. 2).

Рис. 2. Схема защиты трансформатора при двухфазном коротком замыкании

Защита действует на отключение при двухфазном КЗ в трансформаторе.

Для исключения действия защиты в режиме холостого хода предусматривается блокировка защиты замыкающими контактами выключателя Q1 или автоматическим выключателем QF1.

Для исключения действия защиты при внешнем КЗ ее выдержка времени должна быть больше выдержки времени защиты минимального напряжения ввода.

Ток срабатывания этих реле отстраивается от минимального тока нагрузки.

Для выполнения самобалансирующейся защиты необходимо конструктивное изменение шкафа распределительного устройства с установкой в нем шинных ТТ и изменение конструктивной части ошиновки для осуществления подвода изолированных проводников к ТТ.

ВЫВОД

Предлагаемые самобалансирующиеся защиты, действующие при двухфазных КЗ с выдержкой времени, основаны на измерении разности первичных, а не вторичных токов. Это значительно повышает чувствительность к межвитковым замыканиям на стадии развивающегося повреждения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Засыпкин А. С. Релейная защита трансформатора. М.: Энергоатомиздат, 1989.