242
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Защита от перегрузки служит для защиты силовых
трансформаторов и автотрансформаторов при
температурах, превышающих предельно допустимые
значения. Наиболее точная настройка защиты от
перегрузки позволяет не допустить излишнее
срабатывание, при допустимых температурных
режимах силовых трансформаторов и своевременное
его отключение при возникновении опасных
длительных перегрузок. Защита от перегрузки
силовых трансформаторов по тепловой модели
позволяет более точно определить время до
отключения
при
возникновении
перегрузки.
Настройка данной защиты производится на основе
измерений температуры силовых трансформаторов с
учетом работы элементов системы охлаждения.
II.
П
РИНЦИП НАСТРОЙКИ ЗАЩИТЫ
Процесс нагрева и охлаждения трансформатора
можно
представить
по
экспоненциальной
зависимости.
Θ, %
Установившееся значение
превышения
t
τ 2τ 3τ
100
Рис.1 – Экспоненциальная кривая нагрева
На рисунке 1 представлена экспоненциальная
кривая нагрева (где ∆ϴ – превышение температуры
тела над охлаждающей средой). Характеристика
охлаждения имеет аналогичную зависимость.
Зная характеристику нагрева и охлаждения можно
определить время, за которое будет достигнуто
установившееся превышение температуры с учетом
динамики
нагрева
и
охлаждения
силового
трансформатора
(т.е.
определить
значение
постоянной времени нагрева и охлаждения силового
трансформатора).
При известном значении постоянной времени
нагрева и охлаждения силового трансформатора
можно определять время до отключения от защиты
при возникновении перегрузки согласно [5],
относительно предыдущего режима работы, которое
может быть рассчитано по выражению (1)
−
−
=
2
2
2
2
ln
ном
e
откл
K
K
T T
(1)
где T
откл
– время до отключения,
T
e
– постоянная времени нагрева и охлаждения
силового трансформатора,
K – тепловая перегрузка, равная I
eq
/I
ϴ,
I
eq
– эквивалентный ток, равный наибольшему из
фазных токов,
I
ϴ
– номинальный нагрузочный ток защищаемого
объекта,
ϴ – исходное тепловое состояние до наступления
перегрузки,
ϴ
ном
– тепловое состояние, при котором
необходимо действие защиты на отключение.
III.
Р
АСЧЕТ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ НАГРЕВА
На практике для определения динамики нагрева
силового трансформатора можно воспользоваться
реальными данными.
Система мониторинга силовых трансформаторов и
автотрансформаторов согласно [3] имеет функцию
измерения температуры верхних слоев масла по
температурному датчику. Измерение температуры
масла и фазных токов поступает в оперативно-
информационный комплекс (ОИК). По измерениям
температуры верхних слоев масла может быть
рассчитана постоянная времени нагрева и
охлаждения трансформатора. Для оценки постоянной
времени на основе статистических данных
применяется метод наименьших квадратов (МНК).
На рис. 2 представлена схема, описывающая
процесс определения постоянной времени нагрева и
охлаждения силового трансформатора.
Измерительный
датчик
ОИК
Расчет τ
T(t) – Температура
верхних слоев масла
T(t), IФ(t)
T(t), IФ(t)
Рис.2 – Схема определения постоянной времени
IV.
Т
ЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ
Для проведения испытания методики настройки
защиты от перегрузки была разработана тепловая
модель силового трансформатора, т.к. на данном
этапе отсутствуют реальные телеизмерения. В
качестве объекта моделирования процессов нагрева и
охлаждения
был
выбран
автотрансформатор
АТДЦТН 250000/220/110.
