Приложение г Требования к трансформаторам тока в схемах дифференциальной токовой защиты

Г.1 Требования к трансформаторам тока в схемах дифференциальной защиты устройств RET 521 и RET 670

Как известно, полная погрешность ТТ ε в установившемся режиме не должна превышать 10 % при максимальном токе внешнего КЗ (или при максимальном сквозном токе) [3]. В переходных режимах КЗ часто происходит насыщение ТТ, которое приводит к увеличению их погрешностей и искажению формы кривой вторичного тока. Возрастание погрешностей ТТ приводит к появлению значительных токов небаланса дифференциальной защиты.

При анализе функционирования ТТ целесообразно использовать обобщенные параметры. Основным таким параметром является предельная кратность K_пр – наибольшая кратность первичного тока, при которой полная погрешность ε в установившемся режиме при заданной нагрузке не превышает 5 или 10 % (соответственно K₅ и K₁₀) [2].

Примечание. Для устройства RET 521 используется только K₁₀.

Однако для выбора ТТ, используемых в схемах дифференциальной защиты, рекомендуется использовать приведенную предельную кратность K'_пр:

, (Г.1.1)

где I_{ном,тт,перв,n} – первичный номинальный ток ТТ со стороны n защищаемого объекта;

n – сторона защищаемого объекта, на которой установлен рассматриваемый трансформатор тока;

I_ном,n – первичный номинальный ток стороны n защищаемого объекта (трансформатора, автотрансформатора, шунтирующего реактора).

Обоснование применения величины приведенной предельной кратности для проверки обеспечения требований к ТТ дано в [1].

Значение приведенной предельной кратности K'_пр должно удовлетворять условию:

; (Г.1.2)

где  – относительный максимальный ток при расчетном КЗ;

I_{кз,макс} – максимальный ток при расчетном коротком замыкании, приведенный к стороне n. Для защит трансформаторов и автотрансформаторов в качестве расчетного рассматривается внешнее КЗ, для защит шунтирующего реактора – внутреннее КЗ со стороны линейного ввода.

Значение параметра K'_пр может быть получено одним из следующих способов:

1. По кривым предельной кратности. Для этого по кривым предельной кратности [3] определяют предельную кратность K_пр по следующим известным параметрам:

– тип ТТ;

– класс обмотки;

– сопротивление нагрузки ТТ Z_нг.

А затем рассчитывают значение приведенной предельной кратности по выражению (Г.1.1).

2. По известным параметрам нагрузки ТТ и сопротивлениям обмотки значение предельной кратности может быть рассчитано по выражению

, (Г.1.3)

где K_пр,ном – номинальная предельная кратность для рассматриваемого типа ТТ;

R_обм2 – сопротивление вторичной обмотки ТТ постоянному току;

– номинальное сопротивление нагрузки ТТ при cos(φ_нг,ном) = 0,8;

R_нг – сопротивление нагрузки, определяемое активным сопротивлением соединительных проводов между ТТ и устройством.

При использовании устройств RET 521 и RET 670 можно полагать, что входные сопротивления их токовых аналоговых цепей пренебрежимо малы по сравнению с сопротивлениями соединительных проводов между ТТ и устройствами.

Затем рассчитывается значение приведенной предельной кратности по выражению (Г.1.1)

Схемы функционирования устройств RET 521 и RET 670 предполагают использование групп ТТ звезда с нулевым проводом со всех сторон защищаемого трансформатора. Применение групп ТТ звезда с нулевым проводом приводит к снижению расчетной нагрузки ТТ при трехфазных КЗ (по сравнению с группой ТТ треугольник) и, соответственно, к возрастанию параметра K'_пр (при прочих равных условиях).

Для обеспечения быстродействия чувствительного органа дифференциальной защиты в переходных режимах КЗ в защищаемой зоне следует принимать со стороны ВН K'_пр ≥ 35 и K'_пр ≥ 30 для устройств RET 521 и RET 670 соответственно. С учетом этого и выражения (Г.1.2), при использовании со стороны ВН встроенных ТТ необходимо выбирать максимальный первичный номинальный ток для данного типа ТТ. Для устройства RET 670 при использовании ТТ с вторичным номинальным током 1 А со стороны ВН и/или СН следует для соответствующей стороны принимать K'_пр ≥ 45.

Данные требования к трансформаторам тока сформулированы на базе основных положений ГОСТ 7746-2001 и учитывают все основные факторы влияния ТТ на переходные токи небаланса.

Г.2 Требования к промежуточным трансформаторам тока

С целью снижения нагрузки на вторичную обмотку промежуточных ТТ последние следует устанавливать вблизи от устройства защиты (RET 521 или RET 670), желательно в том же шкафу.

Промежуточные трансформаторы тока должны удовлетворять следующим требованиям:

– относительная полная погрешность ε_ПТТ* при токе вторичной обмотки равном 0,1 А не должна превышать 5 %;

– приведенная предельная кратность K'₁₀ в общем виде должна быть не менее 40 по отношению к базисному току вторичной обмотки равному 0,1 А, а для защиты шунтирующих реакторов – не менее 80;

– магнитопровод дополнительного ТТ должен быть выполнен из какой-либо марки стали, используемой при производстве высоковольтных (защитных) ТТ.

Г.3 Требования к трансформаторам тока в схемах дифференциальной защиты устройств RED 521 и REB 670

В алгоритме работы дифференциальной защиты устройств RED 521 и REB 670 используется манипуляция дифференциального тока по критерию мгновенного дифференциального тока (явление запаздывания увеличения дифференциального тока по отношению к увеличению тормозного/входного тока). Алгоритм обеспечивает несрабатывание защиты при внешних КЗ с насыщением ТТ при условии, что ТТ обеспечивает линейную трансформацию тока (не насыщается) в течение не менее 2 мс с момента начала повреждения. Это условие должно учитываться при выборе ТТ. При этом проверка используемых ТТ при максимальных сквозных токах не требуется.

В условиях российской эксплуатации применяются, как правило, ТТ, не имеющие зазоров в магнитопроводе. Для таких ТТ следует считаться с влиянием остаточной намагниченности.

Теоретический анализ и испытания устройств RED 521 и REB 670 показали, что надежная отстройка при максимальных токах внешних КЗ обеспечивается при максимально возможном значении относительной остаточной индукции B_r* = 0,75 и выполнении условия:

K_пр ≥ 0,5I_{кз,макс*}, (Г.3.1.)

где K_пр – расчетное значение предельной кратности;

I_{кз,макс*} = I_{кз,макс}/I_{ном,тт,перв} – относительный максимальный ток КЗ;

I_{кз,макс} – максимальный ток КЗ;

I_{ном,тт,перв} – наименьший из первичных номинальных токов ТТ присоединений.

Значение предельной кратности K_пр может быть определено по кривым предельных кратностей [3]. При отсутствии кривых предельных кратностей можно использовать приближенную формулу:

, (Г.3.2)

где K_пр,ном – номинальная предельная кратность;

– номинальное сопротивление нагрузки ТТ при cosφ₂ = 0,8;

R_обм2 – сопротивление вторичной обмотки ТТ на постоянном токе;

R_нг – сопротивление нагрузки, определяемое активным сопротивлением соединительных проводов между ТТ и устройством.

При расчетах нагрузок на ТТ защиты можно полагать, что входное сопротивление его токовых аналоговых цепей RED 521 и REB 670 пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением соединительных проводов между ТТ и устройством.

В сетях с глухозаземленной нейтралью в качестве расчетного должен приниматься максимальный ток однофазного КЗ. При этом расчетное сопротивление нагрузки ТТ равно сумме сопротивлений фазного и нулевого проводов.

В сетях с изолированной нейтралью в качестве расчетного должен приниматься режим трехфазного КЗ. При этом расчетное сопротивление нагрузки ТТ равно сопротивлению фазного провода.