Защита силовых трансформаторов

Как известно, силовые трансформаторы (далее - СТ) – это наиболее ответственные и дорогие элементы в схемах любых электрических подстанций, поэтому крайне необходимо грамотно подходить в организации их защиты. Только такой подход позволяет полностью исключить возможность повреждения от всех видов коротких замыканий и ненормальных режимов.

Виды повреждений

В процессе эксплуатации трансформаторов могут возникать следующие виды повреждений:

• 3-х и 2-х фазные КЗ на стороне низкого напряжения;
  
• однофазные замыкания на корпус на стороне высокого напряжения;
  
• межвитковые замыкания;
  
• короткие междуфазные замыкания за трансформатором;
  
• короткие однофазные замыкания за трансформатором.
  

Разновидности защит

Для защиты СТ, имеющих мощность более 1МВА, от внутренних повреждений и различных ненормальных режимов сегодня применяются следующие ее разновидности:

• Продольная дифференциальная защита

Продольная дифференциальная защита, которая предохраняет от всех видов КЗ, как в обмотках, так и на их выводах. Как правило, устанавливается на трансформаторы мощностью 6,3МВА и выше. Зона действия ограничивается трансформаторами тока на высокой и низкой сторонах трансформатора.

• Токовая отсечка
  

Токовая отсечка (ТО), не имеющая выдержки времени, способная защитить трансформатор от всех КЗ со стороны источника питания. Применяется в тех случаях, когда трансформатор не оборудован дифференциальной защитой.

• Газовая защита
  

Газовая защита, предохраняющая СТ от внутренних повреждений, которые сопровождаются выделениями газов из трансформаторного масла, и от понижения рабочего уровня масла в баке.

Она используется преимущественно для трансформаторов мощностью более 1 МВА и оборудованные расширителями. Для сухого типа устанавливается специальная манометрическая защита.

• Струйная защита
  

Струйная защита, являющаяся разновидностью газовой и устанавливаемая для сохранения той части бака трансформатора, где находится РПН. Действует на отключение при превышение скорости движения масла по трубе, соединяющей расширитель с баком, более 0,9 м/с.

• Максимальная токовая
  

Максимальная токовая (МТЗ), способная защитить от КЗ внутри бака и на его выводах, а также от всех внешних замыканий. В данном случае при повреждениях на шинах и на отходящих фидерах и отказе собственных выключателей происходит отключение трансформатора вводными выключателями.

• Токовая защита нулевой последовательности
  

Токовая защита нулевой последовательности (ТНЗП), необходимая для защиты от коротких замыканий в сети низкого напряжения, которая работает в режиме глухозаземлённой нейтрали.

• Специальная резервная МТЗ
  

Специальная резервная МТЗ, которая защищает от межфазных КЗ в сети низкого напряжения и вступает в действие в случае нечувствительности основного комплекта МТЗ. МТЗ в одной фазе, защищающая от сверхтоков, которые обусловлены перегрузкой.

Данной защитой оборудуются трансформаторы мощностью 0,4 МВА и более, которые могут перегружаться при отключении второго параллельно работающего СТ.

• Защита, сигнализирующая об однофазных замыканиях на землю в обмотках, на выводах и на питающих линиях 10 кВ.
  

Особенности современных устройств

Из всех вышеперечисленных мер, основными считаются дифференциальная и газовая, которые без выдержки времени отключают трансформатор со всех сторон, сохраняя его в целостности и сохранности.

При этом, защита от перегрузки, считающаяся вспомогательной, действует на сигнал при достижении 115% от номинальной нагрузки. В некоторых случаях, когда дальние подстанции обслуживаются бригадами ОВБ, данная защита может быть введена и на отключение трансформатора.

Итогом работы всех перечисленных выше видов защиты становиться сокращение времени ремонта повреждённого оборудования и быстрое восстановление нормального электроснабжения у отключенных потребителей.

Сегодня все разработчики современных типов защит для СТ стараются оборудовать их на основе микропроцессорной техники, которая полностью лишена недостатков электромеханических реле (например, зависания контактов).

При этом, постепенный уход от механики позволяет на порядок повысить общую надёжность работы всего электрооборудования электрической подстанции.