УДК 622.817.5:331.45:622.012.2

ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

Нагорный М.А., Грушко В.М., Чернов И.Я.
Украинский НИИ взрывозащищенного электрооборудования
Шевченко О.А, Сорочка Л.А
Донецкий национальный технический университет

Статья опубликована в сборнике научных трудов ДонНТУ, серия "Электротехника и энергетика", Выпуск 7, Донецк 2007, с 271-274

Актуальность. В подстанциях ТСВП-Х/6 и КТПВ-Х/6 [1] при увеличении температуры обмотки трансформатора до недопустимого по условиям его эксплуатации значения срабатывает дифференциальный датчик температуры (ДТР-1)-7, нормально замкнутые контакты которого заведены в цепь соленоида отключения ЛВ-10 (рис.1а). При срабатываний ДТР-1 сигнал поступает на катушку расцепителя минимального напряжения АВ, что приводит к его отключению.
В существующих подстанциях в тепловой защите задействован только расцепитель минимального напряжения. При его неисправности (неправильная регулировка, обрыв цепи и т.д.) и случайном перегрузе трансформатора (температура обмотки увеличилась до температуры срабатывания тепловой защиты) возможно появление в обмотках трансформатора витковых дуговых замыканий. При дуговых витковых замыканиях в обмотках трансформатора максимальная токовая защита в фидерных КРУ-6 кВ, питающих подстанцию, не отключает такое повреждение, так как она не обладает необходимой для этого случая чувствительностью.
Для повышения надежности и безопасности трансформаторных подстанций УкрНИИВЭ совместно с ДонНТУ разработали техническое решение [2] (рис. 16).

Цель статьи. Обосновать эффективность разработанного технического решения.

Результаты исследования.
В предложенной схеме КТП [2,3] для предотвращения выхода из строя изоляции трансформатора принята следующая система построения тепловой защиты: при появлении перегрузки 8 трансформатора 9 (рис. 16) сигналы от дискретных датчиков 2 и 3 поступают на блок тепловой защиты 6 от которого сигнал на отключение подается на расцепитель минимального напряжения 4 АВ10 и на катушку отключения его независимого расцепителя 5. Кроме этого сигнал на отключение подается на расцепитель минимального напряжения 1 высоковольтного выключателя 11.
Обозначим через  следующие события:
- отказала в срабатывании система отключения высоковольтного выключателя (расцепитель митга-
- отказал основной дискретный датчик температуры;
- отказал резервный дискретный датчик температуры;
- отказал в срабатывания расцепитель минимального напряжения автоматического выключателя 10;
- отказал в срабатывании независимый расцепитель автоматического выключателя 10;
- отказало в передачи сигнала на отключение устройство тепловой защиты (учитывается и блок питания);
- отказало в передаче сигнала термосопротивление;
- случайное увеличение нагрузки на трансформатор (температура обмоток увеличилась до температуры срабатывания тепловой защиты).
Используя события , рис. 1б, строим дерево отказов и схему минимальных сечений.

Обозначим через интервалы времени между проверками соответствующих устройств.
- интервал времени между проверками системы отключения выключателя 11;
- интервал времени между проверками работоспособности дискретного датчика температуры (основного) 2;
- интервал времени между проверками работоспособности дискретного датчика температуры (резервного) 3;
- интервал времени между проверками расцепителя 4 минимального напряжения автоматического выключателя 10;
- интервал времени между проверками независимого расцепителя 5 автоматического выключателя 10;
- интервал времени между проверками устройства тепловой защиты 6 вместе с блоком его питания;
- интервал времени между проверками работоспособности термосопротивления 7.

Рисунок 2 — а) дерево, объясняющее выход из строя обмотки трансформатора в предлагаемой схеме тепловой защиты;
б) схема минимальных сечений.

Обозначим через параметр потока отказов в срабатывании i-того устройства:
- параметр потока отказов в срабатывании системы отключения выключателя 11;
- параметр потока отказов в срабатывании дискретного (основного) датчика температуры 2:
- параметр потока отказов в срабатывании дискретного (резервного) датчика температуры 3;
- параметр потока отказов в срабатывании расцепителя 4 минимального напряжения автоматичес кого выключателя 10;
- параметр потока отказов в срабатывании независимого расцепителя 5 автоматического выключателя 10;
- параметр потока отказов в срабатывании устройства тепловой защиты 6;
- параметр потока отказов в срабатывании термосопротивления 7;
- параметр потока появления перегрузок трансформатора, при которых действие тепловой защиты обязательно.

Параметр H1 потока повреждения изоляции обмоток трансформатора (от тепловых нагрузок) с использованием тепловой защиты по варианту (рис. 1.а) и H2 - параметр потока повреждения изоляции обмоток трансформатора с использованием предлагаемого варианта выполнения тепловой защиты (рис. 1.6) можно определить, пользуясь схемами минимальных сечений (рис.2.б и рис.3.б) и формулой для оценки живучести узла нагрузки [4]:

где n - число опасных факторов, действующих на обмотку трансформатора (перегруз, короткие замыкания, замыкания на заземляющий контур);
m - число элементов, участвующих в отключении коммутационных аппаратов;

Формула (1) справедлива при выполнении условий, когда интервалы времени между появлениями перегрузок трансформатора и интервалы времени между отказами i-тых элементов трансформаторной подстанции не противоречат экспоненциальным функциям распределения вероятностей:

Эффективность разработанных технических мероприятий по повышению надежности трансформаторной подстанции можно оценить с помощью коэффициента эффективности:

где З1 - экономические затраты на создание системы тепловой защиты по первому варианту (рис. 1.а);
З2 - экономические затраты на создание системы тепловой защиты по второму варианту (рис. 1.6).
В том случае, если в результате расчетов получится, что К > 1, то следует принимать к использованию второй вариант системы защиты.

Список литературы:
1. Подстанции трансформаторные взрывобезопасные серии ТСШВП. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОАШ. 140.324. Донецк, 1977,-31 с.
2. Пат. 2 299 506 RU МПК Н02В 13/00. Рудничная взрывобезопасная трансформаторная подстанция /
М.А. Нагорный, Г.Л.Локтионов, И.Я. Чернов, В.М.Грушко, А.П.Ковалев (UA). 2006-8с: ил.
3. Декларацшний патент № 11624 Україна. Рудникова вибухобезпечна трансформаторна підстанціяанщя/ М.О.Нагорний, Г.Л.Локтюнов, Т.Я.Чернов, В.М.Грушко, О.П.Ковальов. Пріоритет від 03.02.2005р. м.Київ, опубл. в бюл.№1, 16.01.2006.
4. Ковалев А.П. Якимишипа В.В. О живучести объектов энергетики,-Промышленная энергетика, 2006, №1, С. 20-26.