книги из ГПНТБ / Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения

Рис. 126. Схема замещения (а) и векторная диаграмма напряжений и токов (б) при расположении поврежденного и подпитывающего трансформаторов на одной подстанции

расположенного на той же подстанции, или от трансформаторов соседней подстанции.

Если трансформатор, подпитывающий место к. з., расположен на одной подстанции с поврежденным (рис. 126), то

Угол ф0 отклонения первичного тока поврежденного и вторичного тока подпитывающего трансформатора от синфазного состояния бу­ дет близок к нулю, т. е. величина угла фсзс совпадения токов в си­ ловых цепях относительно защищаемой зоны незначительно отли­ чается от 180°, так как фсзс = 180°—ф0.

При подпитке к. з. от соседней подстанции (рис. 127) сопротив­ ление линии составляет значительную величину и режим работы подпитывающего трансформатора отличается от режима работы поврежденного трансформатора (рис. 127, обозначения с двумя штрихами). Из векторной диаграммы видно, что угол у"2 между первичным напряжением и вторичным током равен сумме двух со­ ставляющих:

Приняв за начало отсчета вектор общего для обоих трансформа­ торов питающего напряжения, можно выразить

<?0 = ? к — 72 •

Подставив сюда значения углов, определяемые выражениями (297), (298), получим

211

го состояния в пределах реальных значений <р"к 3 = 50 -е 85° не пре­ вышает 34°.

Трансформаторы тока в установившемся режиме к. з. в защи­ щаемой зоне и в режиме внешнего к. з. на работу защиты влияют

где 6i и 6и — угловая погрешность трансформаторов тока, уста­ новленных соответственно на первичной и вторичной стороне.

Из-за влияния трансформаторов тока о0с может увеличиваться и уменьшаться в зависимости от cos <р2и вторичных нагрузок. Считая, что нагрузки трансформаторов тока в дифференциальной защите (ин­ дуктивные), могут иметь различный только по величине cos<p2n, рас­ смотрим крайний случай, когда cos©'H= 1, a cos <р”и = 0. При этом

Рис. 127. Схема замещения (а), векторная диаграмма напряжений и токов в плечах дифференциаль­ ной защиты (б) и зависимости угла ф0 от различных сочетаний Ск, <гк', фкзя при расположении поврежденного и подпитывающе­ го трансформаторов на соседних подстанциях (в)

212

максимальные значения оп = 8°, а о( = 0. Следовательно, из-за вли­ яния трансформаторов тока в установившемся режиме к. з. в защи­ щаемой зоне ср00 будет возрастать не больше чем до 42°.

Условия работы электронной дифференциальной защиты при коротком замыкании в защищаемой зоне во время переходного процесса в силовой цепи и в цепях измерительных трансформато­ ров тока, очевидно, будут более тяжелыми. В переходном режиме существенно увеличится угол ср00 из-за присутствия в токах апери­ одических составляющих, разных по величине.

Если место к. з. подпитывается от трансформатора той же под­ станции, то согласно схеме замещений (см. рис. 127, а) понижающие трансформаторы будут работать в одинаковых условиях. Аперио­ дические составляющие в их токах будут практически одинаковы, а угол ср0 существенно меньше, чем в режиме подпитки места к. з. от трансформатора, расположенного на соседней подстанции. В по­ следнем случае апериодическая составляющая в токе поврежден­ ного трансформатора может быть очень большой, а в токе от даль­ него трансформатора равной нулю.

При расчете переходных процессов в цепях к. з. поврежден­ ного и подпитывающего трансформаторов все элементы схем за­ мещения силовых контуров следует считать линейными. Токами на­ магничивания трансформаторов вследствие их малости можно пре­ небречь.

Чтобы апериодическая составляющая этого тока была наиболь­ шей, необходимо иметь начальный угол включения а. = 90’+ ^ .

Кривая тока, поступающего к месту к. з. от трансформатора со­ седней подстанции, будет удовлетворять следующему уравнению:

213.

ляющей и находим форму кривой тока, а затем и величины углов, соответствующие положительному и отрицательному направлениям тока (/.

Как видно из рис. 128, минимальные углы фсзс отрицательных и положительных полуволн совпадают соответственно со значениями начальных углов включения (начальные углы короткого замы­ кания) а в =Фк.з. + 90° и ссв = фк.з—90°.

При а в = 177°5' предельное значение угла ф СЗс положительных полуволн равно 83° для первого периода переходного процесса (сплошная линия) и 112° для второго (штриховая). При /со^ 0 ана­ логичная картина получается для углов совпадения отрицательных полуволн. Остальные кривые лежат выше и ниже предельных, зна­ чит все режимы включения, отличающиеся от режимов при а в = = ф/к.з.±90°, по условиям отстройки от ложных углов совпадения, будут легче.

Величина угла ф 'к также определяет значение ф сзс полжительных и отрицательных полуволн токов в плечах диффзащиты (на рис. 129). Кривые ф СЗс — F { k 0 ) , соответствующие любым значениям

Рис. 128. зависимость угла фсзс от коэффициента к0 при фиксированных значе­ ниях фк = 87 о и фкз" = 87°о и при изменении начального угла короткого замыкания а в пределах 180°

2 1 5

начальных углов ав будут изменяться также. Предельное поло­ жение для положительных углов совпадения будет иметь кривая, построенная для случая а в=177°5/, ср/ = 8705', фкз" = в 7 05', а для ■отрицательных — а = — 2°55/, фк/ =87°5/, фкз" = 3 7 ° 5 ' .

При изменении угла <рк.з. (рис. 130) наименьшие углы совпа­ дения полуволн токов / / и i2" получаются при значениях <р/

и Тк.з. близких к 90°, т. е. при медленном затухании переходного процесса.

Исследования зависимости величины угла совпадения полуволн

и нулю. Это значит, что при сравнении фаз токов во всем диапазо­ не изменения коэффициента к0возможно замедление срабатывания защиты на один период или больше. Полного отказа в срабатыва­ нии защиты не может быть, так как процесс затухает в течение 4—5 периодов и угол совпадения становится равным 180°.

Как видно из рис. 127 и 128, надежность выявления к. з. в зоне ухудшается с ростом коэффициента к0. При известном токе i"2(o)

коэффициент к0 возрастает с уменьшением тока к. з., но одновре­ менно уменьшаются погрешности трансформаторов тока и стано­ вится возможным выявить к. з. в зоне или вне зоны защиты, кон­ тролируя только величину тока небаланса. Это позволяет устра-

216

нить замедление защиты во время переходного процесса путем правильного выбора диапазона только контроля тока небаланса, а с увеличением токов к. з. одновременного контроля тока неба­ ланса и направления токов в плечах диффзащиты.

Кроме процессов, происходящих в силовой цепи, на величину углов совпадения влияют и явления в цепях измерительных транс­ форматоров тока. Большие кратности насыщения стали трансфор­ маторов тока могут получаться только при малых значениях к0Предположим, начальный ток был равен 2/тн защищаемого тран­

Следовательно, для определения влияния трансформаторов тока на углы срез нужно задаться максимально возможным значением тока i"2(о) и исследовать переходный процесс трансформатора тока в диапазоне изменения к0 от — 0,5 до +0,5. Нагрузка трансформа­ тора тока чисто активная.

■Рис. 130. Зависимость функции <рСэе = f(K0) от угла сркз' при фиксированных

значениях углов а = —2°55Ли фк' = 87°5'

217

<Рсзс = F(k0). Максимальный угол отклонения кривых срСз= [(к 0) от исходных составляет 10°, причем влияние переходного процесса в трансформаторах тока приводит к уменьшению, углов совпаде­ ния, превышающих 180°, и увеличивает углы совпадения, которые меньше 180°. Из-за влияния переходных процессов в трансформа­ торах тока отстройка защиты от ложных углов совпадения улуч­ шается. Однако основная погрешность определяется углами сов­ падения, получающимися при. переходных процессах в силовой цепи. Поэтому учет фазовой погрешности трансформаторов тока дает количественные результаты, соизмеримые с погрешностями, получаемыми при приближенном решении трансцендентных урав­ нений (303) и (304).

Максимальное значение ложного угла совпадения токов в цепях

мента начала к. з. вне защищаемой зоны, составляет 27°. При за­ тухании переходного процесса этот угол постепенно уменьшается и в установившемся режиме и наихудшем случае может остаться равным 17°101. Принимать какие-либо меры, для уменьшения при­ ращения ложного угла совпадения из-за переходного процесса, оче­ видно, нет необходимости. При коротком замыкании в защищаемой зоне в начале переходного процесса из-за влияния начальных ус­ ловий угол совпадения может быть равен нулю. По мере затуха-

Рис. 131. Влияние переходных процессов в трансформаторах тока на величину

углов совпадения направлений токов в плечах дифференциальной защиты при к. з. в защищаемой зоне

218

ния переходного процесса для наиболее неблагоприятного сочета­

емой зоне, можно использовать это условие для отстройки диффзащиты от внешних коротких замыканий.

В случае неблагоприятных сочетаний начальных условий в си­ ловой цепи при внутренних к. з. потребуется некоторый промежу­ ток времени для того, чтобы угол фсз возрос от 0 до величины, превышающей 27°, т. е. из-за переходного процесса возможно за­ медление срабатывания защиты. Время замедления можно изме­ нить, выбрав значение к0, начиная с которого целесообразно вво­ дить дополнительно к контролю тока небаланса контроль напря­ жения токов в плечах диффзащиты.

§ 42. Электронное устройство защиты, автоматики и управления понижающего трансформатора тяговой подстанции

Устройство автоматического отключения отделителя БО в бестоковую паузу (рис. 132) выполнено с применением модуля ДТ-ЗК. В нормальном режиме работы подстанции короткозамыкатель КЗ отключен, контакты повторителя отключенного положения ПКО замкнуты, на вход 27 схемы И-НЕ-1К поступает положительный потенциал. Транзистор схемы заперт, и отрицательный потенциал на входе 18 реле времени удерживает его в исходном состоянии. После включения КЗ контакты ПКВ замыкаются и подают потен­ циал— Еб на схему совпадения, а контакты ПКО размыкаются и снимают запрет с входа 27 схемы И-НЕ-1К. Однако в это время через включенные отделитель и короткозамыкатель протекает ток. На входе промежуточного трансформатора тока ПТТ появляется сигнал, пропорциональный первичному току, протекающему в цепи к. з. Максимальное токовое реле срабатывает и удерживает тран­ зистор схемы И-НЕ-1К закрытым.

После срабатывания защиты ЛЭП ток в шине КЗ исчезает, ре­ ле токовой блокировки сбрасывается. Отрицательный потенциал на входах 27 и 15 открывает транзистор схемы И-НЕ-1К; реле времени запускается. По истечение выдержки времени на вход 18 выходного усилителя поступает положительный потенциал, а с вы­ хода 7 ВУ на диод Д 1 — отрицательный, в результате открывают­ ся тиристоры блока ВТ и отключается отделитель. Выключение тиристоров происходит при разрыве блок-контактов БО. После отключения БО замыкается контакт повторителя ПБО, а триггер фиксации остается в положении «Включено», так как на входы 14 и 27 модуля ТФ от кнопки и от входа телеуправления команд не поступало, т. е. наблюдается положение несоответствия. При этом включается сирена и зеленая лампа ЛЗ горит мигающим

219