Сделай Сам Свою Работу на 5

Способы отстройки от тока небаланса при внешнем к. з.





В переходном процессе, возникающем в начальный момент внешнего к. з., кривая тока небаланса в дифференциальной цепи (реле ТД на рис. 6-1, а) аналогична по форме кривой броска тока намагничивания при включении трансформатора (рис. 6-2, а). Поэтому выбранный для защиты способ отстройки от броска тока намагничивания обеспечивает и отстройку от апериодического тока небаланса при внешнем к.з. В этом режиме наибольшую опасность представляет периодическая составляющая тока небаланса, практически прямо пропорциональная периодическому току внешнего к.з. Для выполнения чувствительной дифференциальной защиты необходимо в первую очередь устранить или ограничить ток небаланса, а затем надежно отстроить защиту от максимального значения тока небаланса, которое может иметь место в наиболее неблагоприятных условиях внешнего к. з.
Устранение углового сдвига между вторичными токами в плечах дифференциальной защиты. В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/Д-П имеется угловой сдвиг на 30° между первичными токами соответствующих фаз на сторонах ВН и НН (рис. 1-3). Для устранения подобного сдвига между вторичными токами, который является причиной очень большого тока небаланса [2], принято вторичные обмотки трансформаторов тока ITT, установленных на стороне ВН (рис. 6-3,а), соединять в такой же треугольник, как и обмотка ЯЯ, а вторичные обмотки 2ТТ — в такую же звезду, как и обмотка ВН защищаемого трансформатора. При правильной сборке схемы трансформаторов тока ITT создается сдвиг вторичных токов в плече ВН (12вн на рис. 6-3, в) на такой же угол 30°, как и первичных токов в фазах стороны ЯЯ (Л нн на рис. 6-3, б) и, следовательно, вторичных токов в плече ЯЯ. Этим обеспечивается совпадение по фазе вторичных токов, подводимых к дифференциальным реле (рис. 6-3, в). Поэтому ток в дифференциальных реле всех фаз при отсутствии других причин возникновения тока небаланса

Правильность сборки схемы дифференциальной защиты трансформатора обязательно проверяется перед включением трансформатора и затем после его включения под нагрузку [15].
Устранение неравенства абсолютных значений вторичных токов в плечах дифференциальной защиты. Для того чтобы устранить или свести к минимуму ток небаланса, возникающий по причине неравенства вторичных токов, применяются в основном два способа:
выравнивание вторичных токов, подводимых к дифференциальному реле, с помощью промежуточных трансформаторов тока, включенных в плечи дифференциальной защиты;
выравнивание в самом дифференциальном реле магнитодвижущих сил (м. д. с.), создаваемых неодинаковыми по значению токами плеч дифференциальной защиты.
Первый из способов имеет ряд недостатков и сейчас практически не применяется. Второй способ широко используется благодаря тому, что в типовых дифференциальных реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10 предусмотрены специальные уравнительные обмотки с большим числом ответвлений. Если, например, у двухобмоточного трансформатора имеются два значения вторичных токов: 3 и 5 А (ток небаланса равен 2 А), то, подобрав для стороны с током 3 А число витков уравнительной обмотки, равное 10, а для стороны с током 5 А — число витков, равное 6, получим равенство абсолютных значений м. д. с., представляющих произведение числа витков данной обмотки и проходящего по ней тока:
Поскольку магнитодвижущие силы имеют такие же условные направления, что и создающие их токи, разность этих сил в обеих уравнительных (первичных) обмотках НТТ равна нулю (рис. 6-4), ток в его вторичной обмотке w2 равен нулю и, следовательно, ток небаланса в исполнительном органе ИО также равен нулю.






Рис. 6-3. Схема соединения трансформаторов тока и реле дифференциальной токовой защиты двухобмоточного трансформатора Y/Л-11 (а), векторные диаграммы первичных токов фаз А, В и С на сторонах ВН и НН трансформатора (б) и вторичных токов в плечах ВН и НН дифференциальной защиты (в)




В реле серий РНТ-560 и ДЗТ-10 могут быть установлены лишь целые числа витков уравнительных обмоток, поэтому точного равенства м. д. с. удается добиться далеко не всегда. Оставшееся неравенство (небаланс) м.д. с. приводит к появлению

Рис. 6-4. Выравнивание магнитодвижущих сил с помощью уравнительных обмоток дифференциального реле (для одной фазы)
Wyp! = 10 вит.; 0Уур2=6 вит.
тока небаланса, который должен учитываться при выборе тока срабатывания защиты.
Ограничение тока небаланса, вызванного полной погрешностью трансформаторов тока. Правила [1], требуют, чтобы все трансформаторы тока в схемах релейной защиты работали с полной погрешностью не более 10%. Для дифференциальных защит 10%-ная погрешность должна обеспечиваться при максимальном значении тока внешнего к. з. [2, 3 и 5]. В ряде случаев можно добиться, чтобы погрешность трансформаторов тока была ниже 10%, путем уменьшения сопротивления вторичной нагрузки (главным образом при увеличении сечения соединительных проводов) или последовательного включения двух трансформаторов тока на фазу. Однако полностью устранить ток небаланса, вызванный погрешностью трансформаторов тока, невозможно. Поэтому он должен учитываться при выборе тока срабатывания защиты.
Отстройка от тока небаланса. В дифференциальных защитах трансформаторов отстройка от тока небаланса с целью обеспечения несрабатывания защиты при внешних к.з. осуществляется в основном двумя способами:
путем выбора тока срабатывания большим, чем максимальное расчетное значение тока небаланса /нб, по условию (6-2); этот способ используется для защит с реле серии РНТ-560;
путем торможения (загрубления) дифференциальной защиты вторичным током внешнего к.з., циркулирующим в плечах защиты; этот способ используется для защит с реле серии ДЗТ-10.
И в том и в другом случаях необходимо определить максимальное расчетное значение тока небаланса при внешнем к. з.
Расчетное значение тока небаланса. Расчетный ток небаланса в дифференциальных защитах трансформаторов принято представлять в виде суммы трех составляющих [2, 3, 5, 21—23]:

(6-4)
где /нб — составляющая, обусловленная разностью намагничивающих токов трансформаторов тока в плечах дифференциальной защиты; в практических расчетах ее принято считать равной току намагничивания или полной погрешности е худшего из трансформаторов тока защиты; /нб — составляющая, обусловленная регулированием напряжения и, следовательно, изменением первичного тока только на регулируемой стороне трансформатора; Гн'в — составляющая, вызванная неточностью выравнивания м. д. с. с помощью уравнительных обмоток реле с НТТ.
Первая из составляющих, характерная для дифференциальной защиты любого из элементов электроустановок,

/(3)
где /к. макс. вн ~ периодическая составляющая тока при расчетном внешнем трехфазном металлическом к. з.; е — относительное значение тока намагничивания, равное полной погрешности трансформаторов тока; при проектировании принимается равным 0,1 при обязательном выборе трансформаторов тока и сопротивления их вторичной нагрузки по кривым предельных кратностей [5]; в условиях эксплуатации может быть определено по фактическим вольт-амперным характеристикам трансформаторов тока; &апер — коэффициент апериодичности, учитывающий переходный режим; для реле с НТТ может быть принят равным 1, учитывая способность НТТ насыщаться при переходном однополярном токе с формой кривой, аналогичной кривой на рис. 6-2, а; &0Дн — коэффициент однотипности, принимается равным 1; может приниматься равным 0,5, если трансформатор присоединен к сети через два выключателя с одинаковыми трансформаторами тока (но только при рассмотрении внешнего к. з. на этой стороне).
Вторая составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора и характерная только для дифференциальных защит силовых трансформаторов,

(6-6)
где /а к. макс. вн и /к. макс. вн периодические составляющие ТОКОВ, проходящих при расчетном внешнем к.з. на сторонах, где производится регулирование напряжения (токи приведены к напряжению какой-то одной из сторон трансформатора); ДUma и Д£/*3 — относительные погрешности, обусловленные регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора, соответствуют половине суммарного (полного) диапазона регулирования напряжения на соответствующей стороне трансформатора.
Третья составляющая, обусловленная неточностью выравнивания м. д. с. с помощью уравнительных обмоток,
(6-7)
где w\ расч и шц расч — расчетные числа витков уравнительных обмоток; /ik. макс. вн и /п к. макс. вн — периодические составляющие токов к. з., проходящих при расчетном внешнем к. з. на сторонах, где используются соответственно целые числа витков w\ и w\u
Выражения (6-6) и (6-7) составлены применительно к трехобмоточному трансформатору; при двухобмоточном трансформаторе в правой части этих выражений исключаются вторые члены.
Оценка реальных значений тока небаланса. У современных понижающих трансформаторов 110 кВ предусматривается регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН в пределах ±16%, а на стороне СН (35 кВ)—регулирование напряжения на отключенном трансформаторе (ПБВ) в пределах ±5%. Таким образом наибольшие значения ДU*a и Д£/*& в выражении (6-6) равны 0,16 и 0,05 соответственно, а составляющая /нб равна 0,21/к. макс. вн (при к.з. на стороне СН). Принимая 1'иб — 0,I/к. макс. вн и условно считая 1'нб « 0,04/
к. макс. ВН»
с помощью выражения (6-4) получаем максимальное, но вполне реальное значение тока небаланса

При стандартном значении напряжения к. з. между обмотками ВН и СН трехобмоточного трансформатора иквн-сн ж 10% ориентировочное значение /к.макс.вн» 10/НомтР (§2-2). Следовательно, /нб » 3,5/ном Гр.
Если используются реле серии РНТ-560, то ток срабатывания дифференциальной защиты должен быть выбран по условию отстройки от тока небаланса (6-2), а именно:

Дифференциальная защита с такой уставкой считается чрезвычайно грубой и, следовательно, малоэффективной даже в том случае, если для нее будет получен по выражению (6-3) предусмотренный Правилами [1] минимальный коэффициент чувствительности, равный 1,5. Поэтому для трансформаторов 110 кВ, выпускаемых преимущественно с РПН (AU = ±16%), как правило, целесообразнее применять реле серии ДЗТ-10, которые обеспечивают отстройку (несрабатывание) дифференциальной защиты от токов небаланса при внешних к. з. с помощью торможения циркулирующим в плечах защиты током к. з. Такая защита практически всегда может иметь ток срабатывания не более 1,5/ном Тр (§ 6-6).
Для двухобмоточных трансформаторов 35 и 110 кВ в ряде случаев обеспечивается достаточная чувствительность защиты и при использовании реле РНТ, особенно при выполнении расчета уставок не при среднем положении регулятора РПН, как рекомендуется в [23], а при так называемом «оптимальном» положении РПН [5]. Поэтому реле серии РНТ-560 продолжают находить применение наряду с реле серии ДЗТ-10.
5. Дифференциальная защита с реле серии РНТ-560 (без торможения)

Рис. 6-5. Упрощенная схема дифференциальной защиты трансформатора на реле с НТТ серии РНТ-560 (для одной фазы) wji ю2; о>к —первичная, вторичная и короткозамкнутая обмотки НТТ; //О —исполнительный орган (электромагнитное реле РТ-40)
Устройство реле серии РНТ-560 и схема его включения. Упрощенная схема дифференциальной защиты с реле серии РНТ-560 (для одной фазы) приведена на рис. 6-5. Все реле этой серии состоят из НТТ с трехстержневым магнитопроводом, первичной, вторичной и короткозамкнутой обмотками, а также исполнительного органа #0. Реле отличаются друг от друга только количеством рабочих и уравнительных обмоток, составляющих первичную обмотку НТТ [19, 22].
Широко применяемые в распределительных сетях реле РНТ-565 имеют первичную обмотку, состоящую из рабочей обмотки wv и уравнительных ШУР1 И Wyp2 с большим числом ответвлений для наиболее точного выравнивания магнитодвижущих сил, создаваемых неодинаковыми вторичными токами защиты, а также для выполнения уставки срабатывания защиты.
Варианты включения первичной обмотки реле РНТ-565 приведены на рис. 6-6. Для двухобмоточного трансформатора (рис. 6-6, а\ достаточно использовать только уравнительные обмотки. В этом случае зажимы 2 и 6 реле соединяются, а перемычка 2—4 размыкается, т. е. обмотка wP остается разомкнутой. Для трехобмоточного трансформатора используются все три секции первичной обмотки (рис. 6-6, б).
Вторичная обмотка расположена на другом стержне магнитопровода НТТ, к ней подключен исполнительный орган (реле РТ-40) и резистор для подрегулировки его тока срабатывания.
Имеется разъем (накладка) 11—12 для измерения тока небаланса в исполнительном органе (рис. 6-5).
Короткозамкнутая обмотка wK предназначена для эффективной отстройки защиты от апериодической составляющей броска тока намагничивания при включении силового трансформатора, а регулируемый резистор /?к служит для усиления или ослабления этой отстройки. При использовании реле РНТ-565 для защиты трансформаторов устанавливается RK « 3 Ч- 4 Ом (для старых реле РНТ-562 это соответствует положению штепсельных винтов Б—Б). При предельной загрузке трансформаторов

Рис. 6-6. Принципиальная схема включения первичной обмотки НТТ реле РНТ-565 (для одной фазы) на двухобмоточном (а) и трехобмоточном (б) трансформаторе
тока дифференциальной защиты рекомендуется установить /?к« « 0,8-т- 1 Ом, что улучшает отстройку от бросков тока намагничивания. Надежность отстройки дифференциальной защиты от бросков тока намагничивания проверяется опытным путем: пятикратным включением трансформатора под напряжение со стороны основного питания.
Ток срабатывания дифференциальной защиты трансформаторов, выполненной на реле РНТ-565, как правило, определяется в соответствии с формулой (6-2), его значение практически всегда больше, чем ток, выбранный по условию отстройки от броска тока намагничивания трансформатора (1,3/номгр). Ток срабатывания реле определяется по выражению (5-2). Для того чтобы обеспечить этот ток срабатывания, необходимо на рабочей обмотке реле РНТ-565 установить число витков, определяемое по выражению:
(6-8)
где Fc. р — магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле, А; для реле РНТ-565 равна 100 ±5 А; для реле РНТ-562 (снятых с производства) 60 ± 4 А.
Указания и примеры расчета уставок дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены в работах [5 и 23].
Полные схемы дифференциальной защиты трансформаторов с реле серии РТН-565. Типовые схемы дифференциальных защит понижающих трансформаторов разработаны в Руководящих указаниях [23]. Однако в некоторые из этих схем в последние годы были внесены изменения. Во-первых, не должна применяться схема защиты трехобмоточного трансформатора на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов управления, в которой в плечо дифференциальной защиты со стороны НН включены последовательно токовые реле максимальной защиты и зашунтированные контактами промежуточных реле этой защиты электромагниты отключения выключателя НН. Это объясняется тем, что после дешунтирования электромагнитов отключения резко увеличивается нагрузка на трансформаторы тока на стороне ЯЯ, возрастает их ток намагничивания и уменьшается вторичный ток, т. е. ток в одном плече дифференциальной защиты. При этом возникает повышенный ток небаланса, который может вызвать излишнее (неселективное) действие дифференциальной защиты при к. з. вне ее зоны. Поэтому реле максимальной защиты и дешунтируемые ЭО должны быть изъяты из цепей дифференциальной защиты и включены на отдельные обмотки трансформаторов тока на стороне НН трансформатора. Это указание относится и к двухобмоточным трансформаторам.


Рис. 6-7. Принципиальная схема включения реле РНТ-565 (ТДА> ТДС) дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора Y/А-11
Во-вторых, не должны применяться на трехобмоточных трансформаторах схемы дифференциальной защиты с реле РНТ, в которых в плече НН установлено только два трансформатора тока, включенные по схеме неполной звезды. При этом на одно из трех реле РНТ со стороны НН подается обратный провод неполной звезды. Известно, что в нормальном нагрузочном режиме в обратном проводе неполной звезды проходит ток, равный по значению фазному току тех фаз, где установлены трансформаторы тока, но имеющий обратное направление. Казалось, что условия для работы всех трех реле одинаковы. Однако в процессе эксплуатации выявилась возможность излишнего срабатывания защиты при внешних к.з. за счет срабатывания именно того реле, на которое со стороны НН подан обратный провод неполной звезды. Исследования показали, что в переходном режиме внешнего к. з. в реле тех двух фаз, где есть трансформаторы тока, проходят однополярные токи небаланса, от которых реле с НТТ хорошо отстроены. В том реле, на которое подан обратный провод, ток небаланса может не иметь апериодической составляющей и реле может сработать при внешнем к.з.
Таким образом схема дифференциальной защиты с реле РНТ с двумя трансформаторами тока на стороне НН может применяться только на двухобмоточных трансформаторах и при условии, что установлено только два реле РНТ (рис. 6-7). В случае применения реле РНТ на трехобмоточных трансформаторах на стороне НН должны быть обязательно установлены три трансформатора тока, а в схеме защиты — три реле. Последнее требование объясняется тем, что на трехобмоточных трансформаторах со схемами соединения обмоток У/У/А или у/Л/У трехрелейная схема имеет в два раза более высокую чувствительность, чем двухрелейная при двухфазных к.з. на стороне НН или С#, где обмотка трансформатора соединена в у. Для трансформаторов У/А двухрелейная и трехрелейная схемы защиты имеют одинаковую чувствительность при к.з. на стороне, где обмотка трансформатора соединена в А (гл. 8).

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.