Справочник по наладке вторичных цепей - Принципы выполнения дифференциальных токовых защит

Раздел четвертый
НАЛАДКА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ ГЕНЕРАТОРОВ, ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ), ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
И ШИН
4.1. Принципы выполнения дифференциальных токовых защит, объем их проверок и необходимые приборы
Продольные дифференциальные токовые защиты относятся к за щитам с абсолютной селективностью, т. е. к таким защитам, которые реагируют только на КЗ в защищаемом элементе. В связи с этим продольные дифференциальные защиты являются основными защитами и выполняются с действием без выдержек времени. Принцип выполнения дифференциальных защит основан на применении схем с циркулирующими токами (рис. 4.1). Ток в исполнительном органе с учетом условных положительных направлений первичных токов, указанных на рис. 4.1 стрелками, равен геометрической сумме токов, подходящих к нему от трансформаторов тока:
При нормальной работе, качаниях и внешних КЗ (точка К1) первичные токи /гп и hn равны и сдвинуты по фазе на 180°, ток в исполнительном органе равен нулю:
 
При КЗ в защищаемой зоне (точка К2) токи /щ и hn в общем случай неодинаковы и в сумме равны току в месте КЗ, соответственно ток в исполнительном органе равен
i
При одностороннем питании, когда, например, /2п=0, можно приближенно принять, что вторичный ток /1в полностью протекает через исполнительный орган, так как сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока с hп=0, определяемое сопротивлением ветви намагничивания, очень велико.
Продольная дифференциальная защита генератора обычно выполняется в двух- или трехфазном исполнении с двумя или тремя токовыми реле. Схемы защит приведены на рис. 4.2. Трансформаторы тока в обоих плечах дифференциальной защиты имеют одинаковые коэффициенты трансформации. Двухфазные схемы применяются для генераторов небольшой и средней мощности. Трехфазные схемы применяются для генераторов, работающих в блоке с трансформаторами, а также для мощных генераторов, работающих на шины. Заземление цепей тока защиты выполняется в одном месте, обычно у реле, к которым подводятся провода от обеих групп трансформаторов тока. Этим исключается появление в реле дополнительных /Кб, обусловленных разными потенциалами двух мест заземления при КЗ на землю в пределах станции и ЭДС, наводимыми в петле вспомогательные провода — заземляющий контур.

Рис. 4.1. Однолинейная схема дифференциальной токовой защиты
Дифференциальные защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Особенности выполнения схем токовых цепей определяются главным образом неравенством вторичных токов в плечах защиты по величине из-за различных коэффициентов трансформации трансформаторов тока и по фазе из-за различных схем соединения первичных обмоток со стороны высшего, среднего (в случае трехобмоточных трансформаторов) и низшего напряжения. Несоответствие токов в плечах по фазе устраняется соединением вторичных обмоток трансформаторов тока, а по величине — использованием отдельных или встроенных в реле промежуточных трансформаторов.
При соединении обмоток силового трансформатора по схеме звезда — треугольник вторичные обмотки одной из групп трансформаторов тока также должны быть собраны в треугольник (рис. 4.3). При этом соединение трансформаторов тока в звезду и треугольник должно соответствовать схеме включения обмоток защищаемого трансформатора. Обычно в треугольник соединяются трансформаторы тока со стороны заземленной звезды силового трансформатора для исключения излишнего срабатывания защиты при КЗ на землю в питающей сети. В этом случае токи однофазного КЗ замыкаются по вторичным обмоткам трансформаторов тока, не протекая через реле и не вызывая тем самым его срабатывания. При изолированной нейтрали со стороны звезды возможно соединение трансформаторов тока в треугольник и со стороны треугольника силового трансформатора. Однако в целях однотипности такое соединение не используется. Защитное заземление выполняется, как и для дифференциальной защиты генератора, в одной точке — у места установки реле.
Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока для трехобмоточных трансформаторов приведена на рис. 4.4.
Дифференциальная защита электродвигателей выполняется аналогично дифференциальной защите генератора в двух- или трехфазном  исполнении. Трехфазное исполнение защиты используется для двигателей большой мощности.
Дифференциальная защита шин. Как и для защиты многоообмоточных трансформаторов, комплекты трансформаторов тока устанавливают на всех присоединениях, отходящих от защищаемых шин. При этом коэффициенты трансформации трансформаторов тока всех присоединений должны быть одинаковы вне зависимости от величины рабочих токов присоединений. Если присоединения имеют трансформаторы тока с различными nт, то в схеме защиты используются выносные или встроенные в реле промежуточные трансформаторы.

Рис. 4.2. Принципиальная схема продольной дифференциальной токов защиты генератора:
а — соединение трансформаторов тока с обратной полярностью; б — соединен) трансформаторов тока с прямой полярностью
На рис. 1 Показана принципиальная схема токовых цепей дифференциальной  защиты двойной системы шин с фиксированным распределением присоединений. Защита имеет пусковой и избирательные органы, выявляющие поврежденную систему шин. При оперативном нарушении функции принимаются меры, обеспечивающие нормальную работу защит для чего в оперативных цепях предусматривается шунтирование контактов избирательных органов.
При наладке дифференциальных защит рекомендуется использовать приборы и устройства, приведенные в табл. 4.1.
Наладка дифференциальных защит включает в себя проверку вспомогательных аппаратов и основных реле. Первое подробно рассмотрено в разд. 2, поэтому в данном разделе рассматриваются  вопросы, касающиеся проверки основных реле и защит в целом.   В объем проверки защит входит: 
внешний осмотр и проверка механической части отдельных элементов;

Ряс. 4,3. Принципиальная схема продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора с соединением обмоток в группу У/Д-11:
а — соединение трансформаторов тока с прямой полярностью; б — соединение трансформаторов тока с обратной полярностью; в — соединение трансформаторов тока в треугольник со стороны треугольника силового трансформатора
Таблица 4.1. Перечень приборов и устройств, рекомендуемых для налаживания измерительной части дифференциальных защит

Рис. 4.4. Принципиальная схема продольной дифференциальной токовой защиты автотрансформатора с соединением обмоток У/У/Д-11:
а — трансформаторы тока установлены в линейные выводы обмотки низшего напряжения; б —трансформаторы тока установлены в фазные выводы обмотки низшего напряжения

проверка изоляции;
проверка и настройка реле, снятие характеристик;   
комплексная проверка защиты;
проверка защиты рабочим током и напряжением.  
Внешний осмотр и проверка механической части элементов защит. При проверке механической части особое внимание обращают натяжку болтов, стягивающих сердечники дросселей, трансреактора трансформаторов и автотрансформаторов. Изменять заводскую стяжку стали у промежуточных трансформаторов реле серии РНТ и ДЗТ запрещается, так как она определяет рабочую точку на кривой намагничивания реле и индукцию срабатывания, которая при правильной настройке исполнительного органа равна 1,2 Тл.
Проверка и регулировка механической части исполнительного органа реле серии РНТ и ДЗТ выполняется согласно указаниям § 2 со следующими дополнениями:
зазоры между полкой якоря и полюсами магнитопровода (при втянутом положении якоря) - должны быть одинаковыми и равным 0,3—0,4 мм;  

во избежание вибрации подвижной системы в начальном и конечном положениях якоря после срабатывания между упорными винтами и якорем устанавливается зазор не более 1 мм;
левый упор устанавливается так, чтобы контактный мостик не заходил за неподвижные контакты.

Рис. 4.5. Принципиальная схема дифференциальной защиты шин:
а —соединение трансформаторов тока с прямой полярностью; б — соединение трансформаторов тока с обратной полярностью
Необходимо убедиться в правильности выполнения заземления токовых цепей защиты. Во избежание повреждения измерительной регулировочной аппаратуры на время проведения наладочных работ заземляющий провод необходимо отсоединить от земли с последующим его присоединением после проведения комплексной проверки. Заземление в цепях переменного тока защиты ДЗШТ не производится. Заземлению подлежат нулевые точки вторичных обмоток основных трансформаторов тока, от которых питаются первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока.
Проверка изоляции. Измерение сопротивления изоляции токоведущих частей производится мегаомметром 1000 В. Сопротивление изоляции между цепями обмоток и контактов промежуточных реле блока логической части защиты ДЗШТ проверяются мегаомметром 500 В. Для защиты ДЗТ-21 (ДЭТ-23) на время проверки изоляции должны быть вынуты платы элементов Э1. При проверке изоляции цепей основного блока защиты ДЗШТ все штыри устанавливаются в положение «КЗ». Проверка изоляции магнитоэлектрических реле приведена в разд. 8. Остальные указания по проверке изоляции и испытанию электрической прочности приведены в § 1.2. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм.