Дифференциальная защита применяется в качестве основной защиты трансформаторов при всех видах КЗ в обмотках, на вводах и ошиновке.

Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается лишь на одиночно работающих трансформаторах 6300 кВА и выше, на параллельно работающих трансформаторах мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает защитное действие, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 1 с.

Дифференциальная защита основана на принципе сравнения величин токов в начале и конце обмоток силового трансформатора.

Участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

 

Рис. 43. Принципиальная схема дифференциальной защиты трансформатора.

 

В нормальном режиме (рис. 43а) ток в реле Т равен разности токов I _Р = I ₁ - I ₂ =0, защита не сработает.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны (рис. 43б), например в обмотке трансформатора, по обмотке реле Т будет протекать ток I _Р = I ₁ + I ₂ >0, е сли I _Р ≥ I _СР.З, то реле сработает и подействует на отключение выключателей трансформатора.

В действительности трансформатор тока ТА1 на стороне высшего напряжения силового трансформатора и трансформатор тока ТА2 на стороне низшего напряжения имеют достаточно большие различия токов во вторичных обмотках. Поэтому ток небаланса может быть достаточно большим и разница токов в реле при нормальном режиме не равна нолю, этот ток называется током небаланса I _Р = I ₁ - I ₂ = I нб≠0. Ток срабатывания реле должен отстраиваться от тока небаланса I _СР = I ₁ - I ₂ >Iнб.

Токи небаланса также возникают при броске намагничивающего тока при включении трансформатора.

 

Токи небаланса подсчитываются по двум условиям:

I ´нб=Кпер×Кодн×Кп× I кз. max

Где Кпер - коэффициент учитывает бросок тока при включении трансформатора в сеть,

Кодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, Кодн=0.5-1,

Кп - полная погрешность трансформаторов тока в установившемся КЗ,

Iкз.max – максимальное значение тока внешнего КЗ.

 

I ´´нб=∆ U × I кз. max, где ∆U – максимальное изменение коэффициента трансформации силового трансформатора от номинального.

В итоге ток срабатывания защиты

I сз = Кн ×(I´ нб + I´´ нб)

 

Ток срабатывания реле

 

Дифференциальная защита на основе реле серии РНТ-565 используется, главным образом, на трансформаторах без РПН.

 

Рис. 44. Принципиальная схема дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора на реле РНТ-565 с применением БНТ

В дифференциальной защите трансформатора на основе реле серии РНТ (РНТ-565) используются быстронасыщающиеся трансформаторы (БНТ), которые позволяет выполнить простую и быстро­действующую дифференциальную защиту, надежно отстроенную от токов небаланса и бросков намагничивания.

 Трансформатор БНТ плохо трансформирует переходные токи небаланса и броски намагничивающих токов силовых трансформаторов. Это происходит за счет насыщения сердечника БНТ

Таким образом, осуществляется отстройка от бросков тока намагничивания при включении трансформатора и от токов небаланса, на них реле РНТ-565 не срабатывает.

Трансформатор БНТ представляет собой сердечник из электротехнической стали, на котором находятся обмотки:

- ω_раб – рабочая обмотка, служит для подключения реле тока. Ток срабатывания реле I ср регулируется изменением числа витков обмотки ω_раб.

- уравнительные обмотки ω_Ур1 и ω_Ур2, служащие для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты. Для этого подбирается число витков этих обмоток. Число витков уравнивающих обмоток подбирается так, чтобы при внешнем к.з. ток в рабочей обмотке ω_раб отсутствовал.

-   ω_К - короткозамкнутая обмотка, Она повышает отстройку реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов силового трансфор­матора.

Рис. 46. Продольная диффзащита трёх обмоточного трансформатора с реле РНТ-565.

 

4.4.3.Продольная дифференциальная защита с торможением.

Выполняется на основе реле серии ДЗТ (например, ДЗТ-11) обычно устанавливают на трансформаторах с РПН.