Защита трансформатора от короткого замыкания

Если честно, многие до сих пор не понимают, что защита трансформатора — это не просто про токовые отсечки. Вот смотрю на схемы некоторых коллег — ставят реле как попало, а потом удивляются, почему горит обмотка при КЗ на стороне 0,4 кВ. Сам когда-то в 2018 году чуть не угробил ТМ-250 из-за такой халатности.

Основные ошибки в проектировании защит

Чаще всего проблемы начинаются с неверного выбора уставок. Помню случай на подстанции в Усть-Илимске — там защита срабатывала при пусковых токах двигателей, хотя КЗ не было. Пришлось пересчитывать всё заново, учитывая реальные параметры кабелей.

Ещё момент — многие забывают про температурную компенсацию. Особенно зимой, когда трансформатор работает на границе нагрузок. Как-то раз в Красноярске при -40°С дифференциальная защита выдала ложное срабатывание именно из-за этого.

И да, никогда не экономьте на трансформаторах тока. Китайские ТТ-0,66 иногда дают погрешность до 12% — это катастрофа для чувствительных защит.

Практические решения от Сутун

В ООО Юэцин Сутун Электрооборудование мы с 2019 года используем микропроцессорные терминалы собственной разработки. Не идеально, конечно — первые партии грелись при длительных перегрузках, но сейчас довели до ума.

На сайте https://www.sutong.ru есть технические отчёты по нашим испытаниям. Например, для трансформаторов 10/0,4 кВ мы рекомендуем комбинированную схему: дифференциальная защита + газовое реле + термосигнализация.

Кстати, в прошлом месяце как раз тестировали новую логику для каскадных КЗ. Оказалось, что стандартные алгоритмы не всегда корректно определяют зону повреждения при одновременных замыканиях на разных участках.

Реальные кейсы из практики

В 2021 году на одном из объектов в Новосибирске случилось интересное КЗ — через дугу в масляном трансформаторе. Газовая защита сработала, но с задержкой 0,8 секунды. После разборки обнаружили, что газовое реле было установлено с отклонением от вертикали всего на 5 градусов — этого хватило для некорректной работы.

А вот на алюминиевом заводе в Братске вообще классика — там релейщики забыли настроить отсечку по току нулевой последовательности. Результат — выгорела цепь 35 кВ при замыкании на землю.

Кстати, про ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — они как раз специализируются на таких промышленных объектах. Основаны в 2016 году в Юэцине, но их оборудование неплохо показывает себя в российских условиях.

Нюансы монтажа и наладки

При монтаже дифференциальной защиты всегда проверяйте полярность ТТ. Самый простой способ — контрольная лампа на 36 В. Как-то видел, как 'специалисты' использовали для этого мегомметр — чуть не спалили обмотку.

Заземление вторичных цепей — отдельная тема. Никогда не заземляйте цепи в двух точках! Видел случай, когда из-за этого на шине защиты появился потенциал 15 В — достаточно для ложных срабатываний.

И да, если используете кабели длиной более 50 метров — обязательно учитывайте их ёмкость. Особенно для цепей напряжения.

Перспективные разработки

Сейчас экспериментируем с адаптивными алгоритмами защиты. Например, для трансформаторов с регулированием под нагрузкой (РПН) классическая дифференциальная защита не всегда эффективна — приходится завышать уставки.

В ООО Юэцин Сутун Электрооборудование тестируют систему на основе БПФ-анализа гармоник. Пока сыровато — при глубоких насыщениях магнитопровода алгоритм иногда 'теряет' вторую гармонику.

Из интересного — недавно начали применять волновые методы диагностики КЗ. Пока только для научных целей, но первые результаты обнадёживают — можно определить место повреждения с точностью до 3 метров.

Выводы и рекомендации

Главное — не слепо доверять расчётным уставкам. Всегда проводите полевые испытания. Я обычно начинаю с проверки ТТ на всех диапазонах токов — от 0,1 до 20 Iном.

Для масляных трансформаторов обязательно контролируйте состояние масла. Помните, что газовая защита не сработает при быстром нарастании давления — только термический расцепитель.

И последнее — никогда не игнорируйте мелочи вроде качества контактов вторичных цепей. Видел как минимум три случая, когда из-за окисления клемм защита не сработала в критический момент.