В настоящее время вопросам выбора трансформаторов собственных нужд, способам и схемам их защиты уделяется достаточно много внимания [1–9]. И это далеко не полный список. Согласно основному нормативному документу ФСК ЕЭС [5] «На подстанциях (ПС) с переменным и выпрямленным оперативным током трансформаторы собственных нужд (ТСН) должны присоединяться через предохранители на участке между вводами НН основного трансформатора и его выключателем».
Однако при выборе высоковольтных предохранителей иногда забывают важное указание п. 1.4.3 ПУЭ [8]: «Цепь считается защищенной плавким предохранителем, если его отключающая способность выбрана в соответствии с требованиями настоящих Правил, и он способен отключить наименьший возможный аварийный ток в данной цепи». Здесь следует отметить важный момент, что говорится в этом документе о минимальном токе отключения, который является весьма характерным показателем именно высоковольтных предохранителей [8].
Относительно применения предохранителей в схемах защит трансформаторов собственных нужд (ТСН) с разными схемами соединения обмоток имеются недостатки у ТСН со схемой соединения обмоток Y/Y-н, которые особенно проявляются при защите ТСН высоковольтными предохранителями [8]. Предохранители 6–35 кВ, как правило, не могут обеспечить требуемую надежность отключения однофазных КЗ (ОКЗ) ТСН со схемой соединения обмоток Y/Y-н ввиду больших величин сопротивлений нулевой последовательности указанных трансформаторов. Это возможно, так как величина минимального тока отключения предохранителей Iмин.пр, по данным как отечественных, так и зарубежных производителей [7], изменяется в широких пределах:
Iмин.пр = (3÷10) Iном.пр,
где Iном.пр – номинальный ток предохранителя.
Номинальный ток предохранителя Iном.пр по условиям отстройки от броска тока намагничивания ТСН согласно [4] выбирается в среднем равным:
Iном.пр ≈ 2,5 Iном.тр,
где Iном.тр – номинальный ток ТСН.
В результате минимальный ток предохранителей по отношению к номинальному току ТСН оказывается в пределах [9]:
Iмин.пр ≈ (3÷10) · 2,5 ≈ (7,5÷25) Iном.тр.
Расчеты же показывают, что ток ОКЗ ТСН со схемой соединения обмоток Y/Y-н иногда достигает лишь 4÷5 Iном.тр, а с учетом сопротивлений кабеля, электрической дуги и др. элементов связи ТСН с главным распределительным щитом 380/220 В (ГРЩ) величина ОКЗ оказывается еще меньше [9]. Поскольку в этих случаях IОКЗ<Iмин.пр, то отключить такой ток предохранитель не в состоянии. Рекомендации о возможности применении силовых трансформаторов со схемой соединения обмоток Δ/Y-н вместо Y/Y-н имеются в международных рекомендациях [2]. Однако следует заметить, что при определенных условиях чувствительность предохранителей может оказаться недостаточной даже и в сочетании с ТСН со схемой соединения обмоток Δ/Yн [2].
Для увеличения чувствительности вводного АВ проектировщики в ряде случаев идут на повышение значений токов КЗ путем увеличения сечения кабелей отходящих с ГРЩ фидеров [9]. Такое увеличение сечения приводит к существенному удорожанию стоимости строительства и усложняется монтаж и подключение кабелей большого сечения.
Предлагается выбор ТСН производить такжес учетом не только анализа величин напряжений короткого замыкания, но и токов холостого хода. Считается, что максимальное значение Фдостигается примерно через полпериода после включения, т. е. при 
,[7], т.е. увеличение основного магнитного потока происходит на величину:
Кроме того, предполагалось, что остаточный магнитный поток может составлять до 50 % от основного (возможно, это имеет месть для трансформаторов с горячекатаной сталью). Для трансформаторов из холоднокатаной стали эта цифра завышена. Кроме того, ток холостого хода может составлять не 2,5%, а меньше двух, лишь до (1.3–1.4) %. В таблице 1 приведены данные расчетов параметров схемы замещения различных видов трансформаторов, в соответствии с паспортными данными.
В этих случаях токи ОКЗ могут превышать лишь в 60–70 раз амплитуду установившегося тока холостого хода и соответственно амплитуду номинального тока лишь на (5–10) %. Следовательно:
Iмин.пр ≈ (3÷10) · 1,1 ≈ (3,3÷11) Iном.тр.
Из представленных в таблице вариантов трансформаторов удовлетворяют поставленным условиям это варианты № 3, 4, 5. В [1] для трансформатора собственных нужд рекомендуется именно вариант № 4.
Таблица 1
Данные расчетов параметров схемы замещения различных видов трансформаторов, в соответствии с паспортными данными
|
№ пп |
Тип трансформатора |
Параметры параллельной цепи схемы замещения |
Ток холостого хода Iхх % |
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
ТМ-630/10-0.4 |
981 |
25 |
2 |
0.67 |
|
2 |
ТМЗ-630/10-0.4 |
413 |
13.5 |
3.2 |
0.73 |
|
3 |
ТМЗ-1000/10-0.4 |
1247 |
22.4 |
1.4 |
0.57 |
|
4 |
ТМ-1000/10-0.4 |
1247 |
22.4 |
1.4 |
0.57 |
|
5 |
ТМ-1000/10-0.4 |
1219 |
20.9 |
1.5 |
0.56 |
Следовательно, вопрос о дополнительной защите ТСН от однофазного замыкания на землю при помощи чувствительного реле, подключённого к трансформаторному фильтру токов нулевой последовательности должен решаться индивидуально. Существующей в настоящее время является серийно выпускаемая защита РЗН-3 [6].
Рецензенты:
Тахтамышев Х. М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой эксплуатации автомобильного транспорта, ГАОУ ВПО «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт», г. Невинномысск;
Стрижаков Е. Л., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Строительства и сварочного производства, ГАОУ ВПО «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт», г. Невинномысск.