Защита и автоматика понижающих трансформаторов

Понижающие двухобмоточные трансформаторы 110/10 кВ и 35/10 кВ при параллельном включении на сборные шины 10 кВ обо­рудуются устройством автоматического включения резерва (АВР).

На рис. 4.5 представлена схема управления, защиты и автоматики трансформатора 35/10 кВ и секционного выключателя шин 10 кВ. Трансформатор Т1 (рис. 4.5, а) получает питание от шин 35 кВ через разъединитель QS1, трансформаторы тока ТА1_а и ТА1_С и выключа­тель Q1. К первой секции шин 10 кВ трансформатор Т1 подключен через выключатель Q2, установленный на выкатной тележке. Анало­гичным образом подключен ко второй секции шин 10 кВ трансфор­матор Т2 (на рис. 4.5 не показан). Секции связаны секционным вык­лючателем Q3 и высоковольтным разъемом ХТ, между которыми на шинах установлены трансформаторы тока ТА_а и ТА_С и заземляю­щие ножи QSG2. Оперативное включение трансформатора Т1 осуществляется пу­тем включения персоналом подстанции или энергодиспетчером по телеуправлению выключателей Q1 и Q2. При замыкании цепей 3 — 2 (рис. 4.5, б) кнопкой SВС1 или 5—2 контактом реле включения по телеуправлению КСС1 получает питание катушка КМ1 контактора включения выключателя Q1. Контактор замыкает своими контакта­ми КМ1 цепь катушки включения YАС1 между шинками включения ЕY. Выключатель Q1 включается, его вспомогательные контакты в цепях 7—2 и 7— 4 переключаются, повторитель отключенного поло­жения КQТ1 теряет питание, повторитель включенного положения КQС1 получает питание и замыкает цепь 51 — 20 (рис. 4.5, в) контак­тора КМ2 включения выключателя Q2. Контактор своими контак­тами КМ2 подает питание на катушку включения YАС2, в результа­те этого включается выключатель Q2. Блок-контакты выключателя переключают его повторительные реле в цепях 53 — 20 и 53 — 22: КQT2 теряет возбуждение, КQС2 включается. Одновременно с этим пере­ключается реле фиксации команды КQQ1. Его включающая катуш­ка получает питание по цепи 41 — 14 или 43 — 14. Контакты реле пере­ключаются, размыкая цепь 41 — 14 или 43 — 14 и замыкая цепь 37 — 12 или 39 — 12 отключающей катушки реле КQQ1. После размыкания цепи включающей катушки реле КQQ1 остается включенным до опе­ративного отключения выключателей Q1 и Q2.

Оперативное включение секционного выключателя Q3 происходит при замыкании цепи 59 — 24 (рис. 4.5, г) кнопкой SВС или реле вклю­чения по телеуправлению КСС4 цепи 61 — 24. Контактор КМ замы­кает цепь катушки включения YАС выключателя QЗ. Его повтори­тельные реле в цепях 63 — 24 и 63 — 26 переключаются: реле КQТ те­ряет возбуждение, реле КQС включается. Одновременно происходит включение реле фиксации КQQ по цепи 91 — 36 или 93 — 36. Автоматическое отключение трансформатора Т1 осуществляет­ся газовой защитой КSG (см. рис. 4.5, 6) по цепи 17 — 6 или токовой отсечкой КА1_a по цепи 19 —6 или КА1_С по цепи 21 —6. При этом про­межуточное реле защит трансформатора КL1 возбуждается и стано­вится на самоподпитку по цепи 15 — 6 до размыкания ее повторите­лем КQT1 после отключения трансформатора. Контакт КL1 замы­кает цепь катушки отключения YАТ1, выключатель Q1 отключается. Повторительное реле КQT, получив питание по цепи 7— 2 при ее замыкании блок-контактом выключателя Q1, размыкает цепь 15 — 6 самоподпитки реле КL1 и замыкает цепь 55 — 22 (см. рис. 4.5, в) ка­тушки отключения YАТ2 выключателя Q2, который отключается. Таким образом, рабочий трансформатор отключен от шин 35 кВ выключателем Q1, от шин 10 кВ — выключателем Q2.

Автоматическое включение резервного трансформатора осуществ­ляется сразу после отключения рабочего трансформатора в резуль­тате работы релейной защиты. Контакт КQТ1 замыкает цепь 47 — 16 реле автоматического включения резервного трансформатора КСС2, в которой контакт КQС1 некоторое время остается замкнут. Кон­такт КQQ1 также замкнут после автоматического отключения вык­лючателя Q1. Контакт КL2 замкнут, если не действовала МТЗ. Включающая катушка реле КСС2 получает питание, и реле замыка­ет цепь 1 —2 (см. рис. 4.5, г) в схеме трансформатора Т2. В этой цепи находятся катушки: удерживающая реле КСС2 и указательного реле КН1 автоматики включения резерва, а также катушка контактора КМ 1. Замыканием цепи 1—2 начинается процесс включения резерв­ного трансформатора. Контактор КМ1 получает питание и вклю­чает выключатель Q1 (см. рис. 4.5, а), повторительное реле которо­го КQС1 включает выключатель Q2. Если первая попытка АВР трансформатора окажется неудачной, то второй не будет, так как цепь 47 — 16 к этому моменту будет разомкнута контактом КQС1 (см. Рис. 4.5, в)

Автоматическое отключение рабочего трансформатора при сраба­тывании максимальной токовой защиты МТЗ происходит при перегруз­ке трансформатора или к.з. на шинах 10 кВ. Токовая отсечка при этом не действует, так как она отстроена от к.з. на шинах 10 кВ и реагирует только на к.з. в первичной обмотке трансформатора. Контакты токо­вых реле КА2а, и замыкают цепь 31—10,33—10,35—10 реле времени КТ1 МТЗ. Реле КТ1 с выдержкой времени замыкает цепь 25—8 промежуточного реле КL2. В этой же цепи находится обмотка указа­тельного реле КН4 МТЗ. Реле КL2, получив питание по цепи 25—8, становится на самоподпитку по цепи 29—8 до размыкания ее контак­том реле фиксации КQQ при оперативном отключении. Контакт КТ2 замыкает цепь 23—6 промежуточного реле защит трансформатора КL1, которое отключает рабочий трансформатор. Контакт реле КL2 размы­кает цепь 47—16, запрещая АВР до отключения секционного выключа­теля и замыкания контактами его повторителя КQT цепи 49—18. Если в этой цепи разомкнуты КQQ реле фиксации команды, т.е. выключа­тель Q3 отключен оперативно, то АВР не произойдет.

Ускоренное отключение трансформатора максимальной токовой защитой при включении его на к.з. осуществляется путем замыкания без выдержки времени контактом КТ1 цепи 27 — 8 до ее размыкания контактом повторительного реле КQТ1. При этом реле КL2 возбуж­дается и становится на самоподпитку по цепи 29 — 8, замыкает цепь 23—6 промежуточного реле защит трансформатора КL1, которое отключает трансформатор. АВР второго трансформатора при этом не произойдет, так как контакт КL2 в цепи 47 — 16 будет разомкнут. Автоматическое включение резерва при работе двух трансформа­торов на шины 10 кВ и отключенном секционном выключателе Q3 сводится к включению Q3 при отключении одного из трансформато­ров. Оставшийся в работе трансформатор будет обеспечивать пита­ние обеих секций шин 10 кВ. Это происходит путем замыкания кон­тактом КQТ1 цепи 97 — 38 (см. рис. 4.5, г) при отключении Т1 или цепи 99 — 38 при отключении Т2. Обмотка реле автоматического вклю­чения КССЗ получает питание, его контакт замыкает цепь 57 — 24 кон­тактора КМ, который подает питание на катушку YАС и таким обра­зом включает выключатель Q3 При отключении трансформатора Т1 и Т2 от МТЗ при к.з. на одной из секций АВР выключателя Q3 невоз­можно, так как контактом КL2 будет разомкнута цепь 97 — 38 при от­ключении Т1 или 99 — 38 при отключении Т2. Это предотвращает повторную подачу напряжения на секцию шин, где возникло к.з.

Автоматическое отключение секционного выключателя Q3 при к.з. на шинах 10 кВ или на одном из присоединений к ним, если после­днее почему-либо не отключилось, осуществляется токовой отсеч­кой с выдержкой времени. Токовое реле КА_а и КА_С, (см. рис. 4.5, а), подключенное к трансформаторам тока ТА_а и ТА_С, возбуждаются при протекании тока к.з. по ТА_а и ТА_С. Их контакты замыкают цепи 81 — 30 и 83 — 30 (см. рис. 4.5, г) реле времени отсечки КТ, которое в свою очередь с выдержкой времени замыкает цепь 73 — 28 промежу­точного реле КLЗ. После этого реле КLЗ становится на самоподпит­ку по цепи 71 — 28, а другим своим контактом замыкает цепь 69 — 26 катушки отключения YАТ секционного выключателя Q3, последний при этом отключается. Если к.з. возникло при включении секционного выключателя Q3, то в этом случае токовая отсечка действует без выдержки времени по цепи 75 — 28, которую КТ замыкает без выдержки времени до того, как контакт КL4 промежуточного реле ускорения защиты в цепи 75 — 28 разомкнётся. Реле КLЗ в этой схеме предотвращает повторное включение выключателя Q3, если последний отключился токовой отсечкой в момент включения, а контакты КСС (цепь 57 — 24), 8ВС (61 — 24) еще остаются замкнутыми. Один контакт КLЗ размыкает цепь катушки контактора КМ1, запрещая включение выключателя Q3, че­рез другой — реле КLЗ становится на самоподпитку (цепь 57 — 28,59 — 28 или 61 — 28 ) при замкнутом контакте КССЗ, SВС или КСС4 до раз­мыкания последнего. Если указанные контакты разомкнуты, то само­подпитка реле КLЗ осуществляется по цепи 71 — 28 до отключения выключателя и размыкания в ней контакта повторительного реле КQТ. Отключение выключателя Q3 происходит также при срабатывании МТЗ трансформатора Т1 по цепи 77 — 28 и трансформатора Т2 по цепи 79 — 28, так как это срабатывание может быть результатом к.з. на сек­ции, которую питает отключившийся трансформатор.

При отключении Q3 замыкаются контакты его повторителя КQТ (см. рис. 4.5, в) в цепи 49 — 18 (контакты КL2 в цепи 47 — 16 разомкну­ты), реле включения резервного трансформатора КСС2 получает пи­тание и включает трансформатор, который подает напряжение на неповрежденную секцию. Если включение резервного трансформа­тора окажется неудачным, то второго АВР не произойдет, так как цепь 47 — 16 окажется разомкнутой контактом повторителя включен­ного положения КQС1.

Рис.4.6 Схемы управления защиты и автоматики трансформатора

А- схема подключения трансфрматоров к шинам 35 и 10 кВ; б,в,г – схемы вторичной коммутации выключателей Q1, Q2 и Q3 соответственно

4.3 Защита и автоматика трансформаторов собственных нужд

4. 3 Защита и автоматика трансформаторов собственных нужд

На тяговых подстанциях для питания потребителей собственных нужд устанавли­вают по два трансформатора. Кроме того, могут устанавливаться по два трансформато­ра питания подогрева масла выключателей 110—220 кВ в зимний период.. Трансформаторы собственных нужд ТСН получают питание от разных секций шин РУ-10 кВ (тяговые подстанции постоянного тока) или РУ-27,5 кВ (тяговые подстанции переменного тока, рис. 5.6, а). Подключение к секции шин РУ-27,5 кВ трансформатора собственных нужд ТСН1 осуществляется через разъединитель QS1, выключатель Q1 и трансформаторы тока и . Шины собственных нужд 380/220 В разделены на две секции. Мощные трансформаторы собственных нужд, вторичный ток которых состав­ляет 500 А и более, подключают к шинам двумя контакторами и рубильниками. Транс­форматоры подогрева и ТСН, вторичный ток которых не превышает 500 А, подключа­ют к секциям шин одним контактором КМ2 и рубильником S2 (см. рис. 5.6, а). К транс­форматорам тока ТА_а1, 1, ТА_С1 подключены реле перегрузки ТСН1 КА1 (ТСН2 КА2), амперметр РА и счетчик активной энергии Р1. Контроль напряжения на шинах собственных нужд СН осуществляют реле напряжения 1КУ1 и 1КУ2 на первой секции, 2КУ1 и 2КУ2 на второй.. В летнее время обычно в работе находится один ТСН, при этом секционный кон­тактор КМ включен. При отключении рабочего ТСН устройство АВР включает резерв­ный. В зимний период в работе могут находиться оба ТСН, при этом секционный кон­тактор КМ отключен. При отключении одного из трансформаторов АВР включает сек­ционный контактор, обе секции получают питание от оставшегося в работе ТСН. Защищаются трансформаторы от повреждений максимальной токовой защитой МТЗ и токовой отсечкой ТО. Токовые реле МТЗ КА1_а, КА1₆, КА1_С и ТО КА_а, КА^ подключаются к фазам первичной обмотки ТСН через трансформаторы тока ТА_а и . Защиту трансформаторов от перегрузки с действием на сигнал выполняют со вторич­ной стороны ТСН в однофазном варианте с помощью токового реле КА1. При пере­грузке трансформатора ТСН1 реле КА1 замыкает цепь 1—2 (рис. 5.6, б), а трансформа­тора ТСН2 реле КА2 — цепь 3—2 реле времени КТ защиты от перегрузки. Установлен­ное время замедления реле КТ составляет до 9 с. Реле КТ при срабатывании замыкает цепь 5—4 реле неисправности подстанции КL_НП через катушку указательного реле КН.. Оперативное включение ТСН осуществляется путем включения контактора КМ2 и выключателя Q1 при включенных рубильнике S2 и разъединителе QS1. Включение кон­тактора КМ2 происходит при замыкании цепи 13— 6 кнопкой включения SВС2. Катуш­ка КМ2 получает питание, контактор включается и включает последовательно с ка­тушкой резистор, дешунтируя его своим контактом. Другим контактом КМ2 замыкает цепь 17—6, становясь на самоподпитку через замкнутые контакты SВТ2 кнопки отклю­чения и промежуточного реле защит КL. Контактор замыкает также цепь 73—30 своего повторительного реле ККМ2. Включение выключателя Q1 происходит при замыкании цепи 25—10 контактора включения выключателя КМ1 кнопкой SВС1. Контактор замыкает цепь катушки включе­ния выключателя УАС1, выключатель включается и переключает своими блок-контакта­ми цепи 29-10 b 29—12. При этом повторительное реле КQС1 включается, а реле КQТ1 отключается. Одновременно кнопкой SВС1 по цепи 25—18 переключается реле фиксации КQQ1, которое фиксирует команду оперативного включения выключателя Q1.. Включение секционного контактора КМ осуществляется путем замыкания цепи 19—8 кнопкой SВС. После включения контактор становится на самоподпитку по цепи 23—8 через контакт кнопки отключения SВТ.

. Оперативное отключение ТСН осуществляется путем отключения контактора КМ2 и выключателя Q1. Выключатель отключается при замыкании кнопкой отключе­ния SВТ1 цепей: 31—12 катушки отключения выключателя УАТ, 53—20 катушки отключения реле фиксации команды КQQ1. При этом выключатель Q1 и реле фиксации КQQ1 отключаются. Отключение Q1 приводит к переключению его повторителей: КQT1 получает питание по цепи 29—10; КQС1 теряет питание при размыкании цепи 29—12.

Автоматическое включение резервного трансформатора ТСН2 происходит при от­ключении рабочего ТСН1. При этом исчезает напряжение на шинах СН 380/220 В и реле напряжения 1KV1,1КV2 и 2КV1, 2КV2 обесточиваются. Контактами этих реле замыка­ются цепи 65—26, 67— 26 промежуточного реле КL1 и цепи 69—28, 71—28 промежуточ­ного реле КL2. Реле КL1 и КL2 подают питание на реле времени КТ1 по цепи 61—24 и КТ2 по цепи 63—24, которые замыкают цепь 55—22 реле автоматического включения КСС2 трансформатора ТСН2. В этой цепи контакты переключателя автоматики включе­ния резерва SА в позиции В2 замкнуты, т.е. в резерве находится трансформатор ТСН2. Если в резерве находится трансформатор ТСН1, то переключатель SА в позиции В1 и при этом получает питание реле КСС1. При работе двух трансформаторов ТСН и от­ключенном секционном контакторе КМ переключатель SА в позиции В, реле КТ1 и КТ2 замыкают цепи 57—22 при отключении трансформатора ТСН1 или 59—22 при отключении трансформатора ТСН2. При этом получает питание реле КСС, которое замыкает цепь 21-8 секционного контактора КМ. Контактор включается, становится по цепи 23—8 на самоблокировку и подает напряжение на секцию шин СН, где оно исчезло при отключении трансформатора ТСН. Если трансформатор ТСН2 находится в работе, а трансформатор ТСН1 — в резер­ве, то при отключении трансформатора ТСН2 по цепи 55—22 получит питание реле КСС1, которое своими контактами замыкает цепи 15—6 контактора КМ2, 27—10 кон­тактора КМ1 и 27—18реле КQQ. При включении выключателя Q1 и контактора КМ2 в работу включается резервный трансформатор ТСН, на шинах СН появляется напряже­ние. Реле 1КУ1, 1КУ2, 2КУ1, 2КУ2 получают питание, отключают реле КL1 и КL2, которые размыкают цепи 61—24 и 63—24. Реле времени КТ1 и КТ2 размыкают цепь 55—22 реле КСС1. На этом процесс автоматического включения резервного трансформатора заканчивается. / Вывод АВР из работы производится переключением SА в позицию 0 и отклю­чением реле КСС1, КСС2 и КСС, а также при размыкании цепи этих реле блокиро­вочным реле по напряжению КВУ в результате исчезновения напряжения на шинах РУ-27,5 кВ.

Автоматическое отключение ТСН осуществляют максимальная токовая защита и токовая отсечка. При КЗ в первичной обмотке ТСН1 срабатывают реле и от­сечки, замыкают цепи 37—14 и 39—14 промежуточного реле защит КL, которое стано­вится на самоподпитку по цепи 35—14 до отключения выключателя и размыкания этой цепи контактом повторительного реле КQТ1. Если же токовая отсечка срабатывает сра­зу после включения трансформатора, то реле КL выполняет роль блокировочного реле, размыкая цепи 25—10 и 27—10 контактора КМ1 и становясь на самоблокировку по цепям 25—14 или 27—14, пока эти цепи не разомкнут контакты кнопки SВС1 или реле КСС1. Срабатывание токовой отсечки фиксирует указательное реле КН2.. Максимальная токовая защита срабатывает при КЗ во вторичной обмотке ТСН1, на первой секции шин СН или на присоединении ТСН1 к первой секции, а также при значительной перегрузке, опасной для трансформатора. При срабатывании реле КА1_а, КА1_b, КА1_С замыкаются цепи 45—16, 47—16, 49—16 реле времени КТ, которое замыка­ет с выдержкой времени цепь 41—14 промежуточного реле КL защит трансформатора через указательное реле КНЗ. Реле КL замыкает цепь 33—12 отключающей катушки выключателя УАТ1. Другим своим контактом реле КL размыкает цепь 17— 6 самоподпитки контактора КМ2. Таким образом, трансформатор отключается выключателем Q1 от шин 27,5 кВ и контактором КМ2 от шин СН. Автоматическое отключение трансформатора ТСН1 по цепи 43—14 происходит перед автоматическим включением трансформатора ТСН2 с помощью реле КСС2. Это необходимо, например, в случае исчезновения напряжения на секции шин 27,5 кВ, к которой подключен трансформатор ТСН1, в результате чего исчезло напряжение на шинах СН и автоматика приступила к включению трансформатора ТСН2. Реле блоки­ровки КВУ при сохранении напряжения на другой секции 27,5 кВ, к которой подклю­чен трансформатор напряжения ТV2 (см. рис. 5.7), не будет запрещать работу АВР. Реле КСС2 включает реле КL, которое становится на самоблокировку по цепи 35—14, пода­ет питание на катушку отключения выключателя УАТ1 и размыкает цепь 17—6 само­блокировки контактора КМ2. Отключение трансфоматора ТСН1 с помощью реле КСС2 фиксирует указательное реле КН4, катушка которого находится в цепи 43—14.