Назначение и область применения дифференциальных защит силовых трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23) Дифференциальные защиты типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23) предназначены для использования в качестве основной защиты силовых трансформаторов, автотрансформаторов и блоков генератор-трансформатор, генератор-автотрансформатор при всех видах КЗ. Исполнение защиты трехфазное с общим выходом трех фаз у ДЗТ-21 и пофазным выходом у ДЗТ-23, позволяющим ее использование в качестве основной защиты группы однофазных силовых трансформаторов или автотрансформаторов. Использование в защите принципов отстройки от бросков намагничивающего тока силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и переходных токов небаланса в сочетании с использованием торможения от токов плеч защиты для отстройки от установившихся и переходных токов небаланса позволяет снизить минимальную уставку по току срабатывания защиты до 0,3 Iном трансформатора. Такая чувствительность обеспечивает выполнение пункта Ш-2-21-4 ПУЭ для трансформаторов и автотрансформаторов и блоков генератор-трансформатор любой мощности. Использование полупроводниковой элементной базы позволило кроме увеличения чувствительности в ряде случаев уменьшить потребляемую защитой мощность по цепям переменного и постоянного тока и повысить быстродействие по сравнению с широко применяемыми в настоящее время дифференциальными защитами на электромеханических реле типов РНТ-560 и ДЗТ-11. Специальное выполнение входных цепей по переменному току обеспечивает правильную работу защиты при погрешности трансформаторов тока до 40%. С учетом низкой потребляемой мощности в цепях переменного тока это может при необходимости облегчить выбор трансформаторов тока для дифференциальной защиты типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23) по кривым предельных кратностей. Защита типа ДЗТ-21 предназначена для работы при питании ее от сети постоянного оперативного тока напряжением 220 или 110 В и от блоков питания с номинальным выходным напряжением выпрямленного тока 110 В. Защита типа ДЗТ-23 предназначена для работы при питании ее от сети постоянного оперативного тока напряжением 220 В. Защита ДЗТ-20 обеспечивают торможение ("процентное") от арифметической полусуммы фазных токов двух групп трансформаторов тока. При необходимости иметь торможение от трех или четырех групп трансформаторов тока используются одна или две трехфазные приставки дополнительного торможения типа ПТ-1, которые должны поставляться комплектно с защитой (не более 2 шт.). Защита ДЗТ-20 выполнена на вторичный номинальный ток 5 А. Подключение к трансформаторам тока с вторичным током 1 А производится через выравнивающие автотрансформаторы тока типа АТ-31, которые наряду с автотрансформаторами тока типа АТ-32 используются также для выравнивания токов в плечах защиты. Общий диапазон выравнивания токов в плечах защиты с помощью АТ-31 и АТ-32 составляет от 0,34 до 31,3 А. Выравнивающие автотрансформаторы выполняются однофазными и должны поставляться комплектно с защитой. Защита ДЗТ-20, приставки дополнительного торможения и выравнивающие автотрансформаторы выполняются для нужд народного хозяйства и на экспорт в страны с умеренным климатом в исполнении У3, для стран с тропическим климатом — Т3. Исполнению У3 соответствуют следующие условия эксплуатации. Верхнее и эффективное значение температуры окружающего воздуха принимается равным плюс 40° С, нижнее значение — минус 20° С (без выпадения инея и росы). Верхнее значение относительной влажности воздуха 80% при температуре 25° С. Высота над уровнем моря не более 2000 м. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металл. Тип атмосферы II. Место установки должно быть защищено от попадания брызг, масел, эмульсий, а также прямого воздействия солнечной радиации. Вибростойкость защиты равна 0,7 g в диапазоне частот от 25 до 100 Гц, а в диапазоне частот от 12,5 до 25 Гц соответствует постоянной амплитуде вибрации 0,4 мм. Рабочее положение защиты и тормозной приставки в пространстве вертикальное с допустимыми отклонениями от рабочего положения до 5° в любую сторону. Рабочее положение выравнивающих автотрансформаторов — произвольное. Исполнению Т3 соответствуют следующие условия эксплуатации. Верхнее и эффективное значение температуры окружающего воздуха принимается равным плюс 45° С, нижнее значение — минус 10° С. Верхнее значение относительной влажности воздуха 98% при 35° С без конденсации влаги. Тип атмосферы IV. Остальные факторы такие же, как и для исполнения У3.
Технические данные для модификаций защиты типа ДЗТ-21 приведены ниже. Таблица 1
| Наименование параметра | ДЗТ-21 | ДЗТ-23 | ПТ-1 | АТ-31 | АТ-32 |
| Диапазон выравнивания токов, А | 2,5-5 | 2,5-5 | 2,5-5 | 0,34-2,5 | 5-31,3 |
| Номинальный переменный ток, А | 5 | 5 | 5 | 2.5 | 5 |
| Номинальная частота, Гц | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Напряжение питания, В | 220/110 | 220 | - | — | - |
Примечание. Защита типа ДЗТ-20 в экспортном исполнении ТЗ может выпускаться на номинальную частоту 60 Гц. 1. Номинальные данные защиты, тормозной приставки и выравнивающих автотрансформаторов для основных ответвлений от обмоток сведены в таблицу 1. 2. Сопротивление изоляции всех независимых цепей переменного и постоянного тока относительно корпуса и между собой в обесточенном состоянии защиты, тормозной приставки, а также изоляции токоведущих частей выравнивающих автотрансформаторов относительно корпуса при температуре окружающей среды 20 ± 5°С должно быть не менее 10 МОм. 3. Изоляция всех электрически не связанных цепей защиты и тормозной приставки относительно корпуса и между собой выдерживает в течение 1 мин без пробоя или перекрытия по поверхности испытательное напряжение 1500 В переменного тока частотой 50 Гц. Изоляция токоведущих частей выравнивающих автотрансформаторов относительно корпуса выдерживает в течение 1 мин без пробоя или перекрытия по поверхности испытательное напряжение 1700 В переменного тока частотой 50 Гц. 4. Регулирование минимального тока срабатывания защиты (при отсутствии торможения) осуществляется в пределах от 0,3 до 0,7 номинального тока ответвления (например, от 1,5 до 3,5 А при номинальном токе ответвления 5 А). Номинальные токи ответвления (кроме основного) определяются из условия, что при подведении этого тока к соответствующему ответвлению он создает такую же магнитодвижущую силу, как и при подведении номинального тока к ответвлению, принятому за основное. 5. Тормозные характеристики защиты состоят из горизонтального и наклонного участков, соединенных плавным переходом. Длина горизонтального участка характеристики имеет ступенчатое регулирование на два положения со значениями полусуммы тормозных токов в конце указанного участка соответственно 0,6 Iотв ном и 1,0 Iотв ном с отклонениями не более ± 20%. 6. Коэффициент торможения регулируется в пределах 0,3—1. Значения коэффициентов торможения при использовании любой из четырех цепей торможения защиты, включая приставки дополнительного торможения, не отличаются друг от друга более чем на ± 15%. 7. Отклонение коэффициента торможения от его среднего значения при изменении угла сдвига между дифференциальным и тормозным токами на входе защиты от 0 до 180° составляет не более ± 10% (в качестве среднего значения коэффициента торможения принято среднее арифметическое значение между минимальным и максимальным его значениями). 8. Коэффициент возврата защиты составляет не менее 0,6. 9. Защита на минимальной установке по току срабатывания (0,3 Iотв ном) обеспечивает отстройку от бросков намагничивающего тока с апериодической составляющей и амплитудой, превышающей амплитуду номинального тока ответвления в 6—8 раз. 10. Защита на минимальной уставке по току срабатывания (0,3 Iотв ном) обеспечивает отстройку от периодических токов включения с амплитудой, превышающей амплитуду номинального тока ответвления до 2 раз. 11. Изменение минимального тока срабатывания в рабочем диапазоне температур окружающего воздуха составляет не более ± 12% значений, измеренных при температуре 20 ± 5° С. 12. Изменение коэффициента торможения в рабочем диапазоне температур окружающего воздуха не превышает ± 15% значений, измеренных при температуре 20 ± 5°С. 13. Время срабатывания при двухкратном токе срабатывания и отсутствии торможения составляет не более 0,033 с без выходного реле и не более 0,045 с — с выходным реле. 14. Коммутационная способность контактов выходного реле защиты в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой и постоянной времени, не превышающей 5•10-3 с, составляет не менее 50 Вт при напряжении до 250 В и токе до 2 А. 15. Число срабатываний защиты при условиях, указанных в п. 14, должно быть не менее 1250. 16. Защита типа ДЗТ-21 надежно срабатывает при напряжении постоянного тока от 80 до 110% номинального и при напряжении выпрямленного тока от 70 до 120% номинального. Защита типа ДЗТ-23 надежно срабатывает при напряжении постоянного тока от 80 до 110% номинального. 17. Каждая фаза защиты типа ДЗТ-23 имеет на выходе реле на герконе, контакт которого допускает коммутацию активно-индуктивной цепи с постоянной времени не более 5 • 10-3 с и мощностью не более 8 Вт при номинальном напряжении 220 В постоянного тока и числе срабатываний не менее 1250. 18. Схема входных цепей защиты обеспечивает выравнивание действия токов плеч для дифференциальной цепи в диапазоне токов от 2,5 до 5 А.
Номинальные токи ответвлений от обмотки трансреактора ТА приведены в таблице 2. Таблица 2
| № ответвления TAV | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Iотв, ном, А | 5 | 4,6 | 4,25 | 3,63 | 3 | 2,5 |
Максимальная погрешность выравнивания для дифференциальной цепи защиты при неиспользовании выравнивающих автотрансформаторов в диапазоне 5—2,5 А не превышает 10% (при выравнивании токов двух сторон). 19. Выравнивание действия токов плеч для любой тормозной цепи (в том числе и для тормозной приставки) обеспечивается также в диапазоне токов от 2,5 до 5 А.
Номинальные токи ответвлений от обмоток промежуточных трансформаторов тока ТА и тормозной приставки AT приведены в таблице 3. Таблица 3
| № ответвления TAV | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Iотв, торм, ном, А | 5 | 3,75 | 3 | 2,5 |
20. Потребляемая мощность в цепях переменного тока защиты в нормальном режиме и в аварийных режимах при одностороннем питании не превышает 1,9 ВА на фазу при номинальном токе ответвления. Потребляемая мощность защиты совместно с выравнивающими автотрансформаторами в указанных режимах не превышает 5 ВА на фазу при номинальном токе ответвления для автотрансформатора типа АТ-31 и при первичном токе 5 А для автотрансформатора типа АТ-32. 21. Потребляемая мощность в цепях постоянного тока защиты при номинальном напряжении не превышает значений, приведенных в таблице 4. Таблица 4
| Режим работы защиты | ДЗТ-21 | ДЗТ-23 |
Uном=220В | Uном=110В |
| Нормальный | 25 | 15 | 26 |
| Срабатывания | 33 | 23 | 35 |
22. Элементы защиты типа ДЗТ-21, в нормальном режиме длительно обтекаемые током, выдерживают 110% номинального напряжения постоянного тока и 120% номинального напряжения выпрямленного тока. Элементы защиты типа ДЗТ-23 длительно выдерживают 110% номинального напряжения постоянного тока. При этом превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха не превышает значений, допускаемых для классов нагревостойкости, определяемых изоляцией аппаратов защиты и вспомогательных устройств. Превышение температуры применяемых в защите и тормозной приставке изделий (конденсаторов, полупроводников и др.) над температурой окружающего воздуха в режиме, оговоренном выше, не превышает значений максимально допустимых техническими условиями на эти изделия. 23. Выравнивающие автотрансформаторы допускают длительное протекание тока, равного трем номинальным токам ответвлений, но не менее 1,2 и не более 10 А. Дифференциальные и тормозные цепи защиты, а также тормозная приставка выдерживают длительное протекание тока 10 А на всех ответвлениях. 24. Односекундная термическая стойкость защиты, тормозной приставки и выравнивающих автотрансформаторов составляет не менее сорокакратного номинального тока ответвления, но не менее 20 и не более 200 А. 25. Выравнивающие автотрансформаторы типа АТ-31 обеспечивают выравнивание токов в диапазоне от 0,34 до 2,5 А. Выравнивающие автотрансформаторы типа АТ-32 обеспечивают выравнивание токов в диапазоне от 5 до 31,3 А. Точное выравнивание токов в плечах защиты осуществляется путем выбора соответствующих ответвлений, выравнивающих автотрансформаторов на основе расчета их коэффициента трансформации. Выбор ответвлений выравнивающих автотрансформаторов
АТ-31 и
АТ-32 может производиться по таблицам (по ссылкам). 26. Токовая погрешность выравнивающих автотрансформаторов не превышает 5% при двадцатикратном токе ответвления и подключении цепей защиты к вторичной обмотке выравнивающих автотрансформаторов. 27. Среднее время наработки на отказ защиты и тормозной приставки в условиях эксплуатации составляет не менее 25000 час. Среднее время наработки на отказ выравнивающих автотрансформаторов не менее 5 лет. 28. Если защищаемый элемент включен на данной стороне через два выключателя (схемы мостика, четырехугольника, полуторная, трансформатор-шины и т. д.) и через эти выключатели возможны значительные перетоки в нагрузочных режимах (без захода в защищаемый элемент), то защиту целесообразно включать не на трансформаторы тока в цепях этих выключателей, а на трансформаторы тока, установленные непосредственно в цепи защищаемого элемента (например, встроенные во втулки трансформаторов), чтобы указанные перетоки не загрубляли защиту. Это не относится к сторонам, на которых не используется торможение. Кроме того, при включении защиты на трансформаторы тока в цепях указанных выключателей в ней возможно появление больших токов небаланса при внешних КЗ, что приведет к необходимости загрубления защиты.