ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

6.3. ДИффереицвальные защиты с торможением от расчетнойпоrрешиости

Основным недостатком защит с торможением от сравнивае­ мых токов (см. §6.2) является недостаточная чувствительность при внуrренних КЗ, сопровождающихся расхождением по фазе сравниваемых токов. Это обусломено самим принципом тор­ можения, при котором тормозная величина 5 пропорциональ­ на току К3 независимо от того, имеется небаланс токов, могу­ щий привести к срабатыванию при внешних КЗ, или нет (см. рис. 6.2). Указанное приводит к существенному загрублению дифференциальной защиты.

Принцип выполнения дифференциальной защиты с торможе­ нием от расчетной погрешности [9], используя дифференциаль­ ной ток Id, не использует торможение, пропорциональное сум­ ме абсолютных значений сравниваемых токов или максималь­ ному из них. Он основан на возможности цифровой защиты рас­

из сравниваемых токов 11, 12 , ••• , In с учетом нелинейности ха­ рактеристик измерительных трансформаторов и других факто­

ров, например, текущего отклонения частоты, неточности изме­ рения и т.п.

Все рассчитанные погрешности складываются, образуя мак­ симально возможный расчетный небаланс Лlр (максимально возможный дифференциальный ток), и формируется тормозная величина, соответствующая расчетному небалансу, т.е. уставка

251

ln

14 ycr 1----------'

Рис. 6.12. Структура алгоритма цифровой дифференциальной эащиrы с торможением от расчетной погреnmости

теристик трансформаторов тока, обеспечив существенно боль­ шую чувствительносrь дифференциальной защиты. Увеличение

чувсrвительности происходит благодаря введению сущесrвенно меньшей тормозной величины, соответствующей лишь макси­ мальному небалансу при внешнем К3 с текущими значениями подводимых токов.

Структура алгоритма с торможением от расчетной погрешно­

сrи приведена на рис. 6.12.

Из сравниваемых==ltiтоковl l1 , l2 , ••• , Li

циальный ток Jd n

можные расчетные погрешносrи д/1 , д/2 , • • • , дlп соответсrвен­

но для каждого тока. Каждая из указанных погрешносrей, на­ пример д/1 для тока 11, определяется как сумма отдельных по­

грешносrей, зависящих от различных факторов

252

б)

(6.11)

При этом Fт1 (1( (, ) максимально возможная погрешность, вно­

симая нелинейностью характеристики трансформатора тока Т1 при текущем значении тока 11 (рис. 1../,1(.1Данная погрешность определяется на основе измеряемого защитой текущего значе­

ния тока 1), и аппроксимируемой в сторону увеличения расчет­

ной погрешности характеристики FпCl1) трансформатора тока (характеристика 2 на рис. 1..1,1).1

Эта характеристика таюке рассчитывается самим алгоритмом защиты на основе вводимых в защиту параметров, характери­ зующих трансформатор тока и, прежде всего, предельную крат­ ность тока kn и ток kп lном, при котором достигается заданная по­

грешность трансформатора тока (см. п. 4.1.2). Погрешность F1 в выражении (6.11) характеризует максимально возможные от­ клонения замера тока 1,, при отклонении частоты/ от номиналь­ ной и таюке рассчитывается самим алгоритмом защиты на ос­ нове измеряемых текущих значений 1,, и )(, Погрешность F5 со­ ответствует другим возможным погрешностям, например, по­

грешностям синхронизации при передаче цифрового значения

вектора тока на другой конец объекта с помощью цифровых ко­ дов.

(,),

6.4. Особенности выполнения цифровых дифференциальных защит трансформаторов

Необходимым условием для правильного функционирова­ ния дифференциальной защиты является баланс сравнивае­ мых токов в режиме нагрузки и при повреждениях вне защи­ щаемого объекта. Для некоторых объектов, прежде всего, си­ ловых трансформаторов, при выполнении дифференциальной защиты требуется предварительное преобразование токов от­ дельных сторон. Указанное обусловлено следующими факто­ рами:

1)различием номинальных напряжений отдельных сторон трансформатора и номинальных мощностей обмоток (для транс­ форматоров с тремя и более обмотками);

2)неидентичностью номинального тока силового трансфор­ матора и номинального тока измерительного трансформатора тока, установленного на соответствующей стороне;

3)фазовым сдвигом между токами отдельных сторон силово­ го трансформатора, обусловленным схемой соединения его об­

моток, например У/Л-11; 4) необходимостью компенсации составляющей тока нулевой

последовательности на стороне трансформатора с заземленной нейтралью для исключения неправильного действия дифферен­ циальной защиты при внешних однофазных КЗ.

Существенным преимуществом цифровых дифференциальных защит является возможность практически полной корректиров­ ки коэффициентов передачи при измерении токов на отдельных сторонах программным путем - умножением рассчитанных векторов входных токов отдельных сторон на соответствующие комплексные коэффициенты. При этом указанные коэффициен­ ты определяются и устанавливаются автоматически самой за­ щитой на основе ввода данных о параметрах силового транс­ форматора (номинальная мощность, номинальное напряжение, . группа соединений обмоток) и о параметрах соответствующего

измерительного трансформатора тока (номинальные первИЧНЫЙ и вторичный токи).

В защитах с аналоговой обработкой сигналов указанные про­ блемы решаются подбором коэффициентов передачи измеритель­ ных трансформаторов тока, испальзованием различных схем вклю­ чения вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока

256

ф

Gl

Рис. 6.15. Токораспределенне в дифференциальной цепи без компенсации 10

при внешнем однофазном КЗ

и введением дополнительных (выравнивающих) трансформаторов (автотрансформаторов).

Необходимость исключения составляющих тока нулевой после­ довательности из фазных значений сравниваемых токов для сто­ рон трансформаторов с заземленной нулевой точкой поясняет рис. 6.15 [8].

Обмотки измерительных трансформаторов тока TAl и ТА2 включены по дифференциальной схеме, образуя пофазную диф­ ференциальную защиту силового трансформатора Т1 с реагиру­ ющими элементами D. При внешнем однофазном К3 (фаза С) на стороне 2 трансформатора с заземленной нейтралью с тока­ ми lл2 = О, 182 = О, Ie2 = 3 (в относительных единицах) токи К3

содержат составляющие нулевой последовательности, которые не могут протекать на питающей стороне трансформатора вви­ ду отсутствия заземления нейтрали. Указанные токи замыкают­ ся в обмотке трансформатора, соединенной в треугольник. То­ ки в плечах дифференциальной защиты на стороне Iл1 = 1, 181 = 1, le2 = -2 образуют систему, не содержащую нулевой по­

следовательности. Как видно из рис. 6.15, в результате несоот­ ветствия фазных токов на первичной и вторичной стороне трансформатора при внешних однофазных К3 в каждом фазном

257

I

Рис. 6.16. Цифровая корректировка измеряемых фазных токов в днффереJЩИалъной защите

измерительном элементе D возникает дифференциальный ток ЛI = 1, т.е. необходимый баланс токов при внешних К3 наруша­ ется.

Небаланс дифференциальной защиты вызывают и другие фак­ торы, например, 1), 2), 3), приведенные выше. Устранение в.ли­ яния указанных факторов в цифровых дифференциальных за­ щитах путем использования программных средств поясняет рис. 6.16 [8, 9]. Перед сравнением измеряемые вторичные токи

по обеим сторонам умножаются на соответствующие корректи­ рующие действительные коэффициенты kном, генерируемые бло­

ками корректировки номинальных токов «Корр. Iном».

При этом для каждой из сторон трансформатора коэффици­ енты kномI и kном2 соответственно равны:

где IномТАI• 1номтА2 - номинальные первичные токи измеритель­

ных трансформаторов тока на отдельных сторонах силового

258

В результате с использованием вводимых в защиту парамет­

ров IномТАl• IномТА2• sиом• Ииомl• Ином2 устраняется составляю­ щая небаланса, вызываемая неодинаковостью номинальных то­

ков силового и измерительных трансформаторов.

Блок «Корр. 10» обеспечивает устранение описанного выше (рис. 6.15) небаланса в дифференциальной цепи при внешних однофазных КЗ. При этом, используя измеряемые фазные токи, защита рассчитывает составляющие нулевой последовательнос­ ти на стороне обмотки с заземленной нейтралью

l.o = 31 (Iл1 +!в1 +lc1)

и вычитает их из фазных токов 1.41 , Lн, lc1 , т.е.

После указанного преобразования небаланс токов, обуслов­ ленный протеканием токов нулевой последовательности, устра­ няется. В частности, для случая однофазного КЗ (см. рис. 6.15) имеем lo = Ь/3 = 1 и скорректированные значения токов на

стороне с заземленной нейтралью равны:

1;.1 = о - 1 = -1: lв1 = о - 1 = -1: Ic1 = з - 1 = 2.

Таким образом после корректировки имеем:

1.41= - lл1; Lн = - lв1: lc1 = - lc1,

идифференциальные токи небаланса в фазах

Лiл = Лlв = Лlс = О.

Блок «Корр. сх.» на рис. 6.16 учитывает сдвиг по фазе и изме­ нения по модулю сравниваемых токов, вносимые ра3ЛИчием схем включения обмоток силового трансформатора.

В данном случае применение этого блока необходимо на сто­ роне 2 дифференциальной защиты, где обмотки силового транс­ форматора соединены в треугольник. Виды соединений обмо­ ток на каждой из сторон трансформатора вводятся в защиту как соответствующие параметры [9], и все необходимые преобра­ зования токов осуществляются программным пуrем без вмеша­ тельства пользователя.

259

Подобным образом в соответствии с рис. 6.16 в необходимым случаях осуществляется автоматическая цифровая корректиров­ ка сравниваемых токов при построении дифференциальной за­ щиты:. Сама дифференциальная функция обеспечивается в соот­ ветствии с принятым алгоритмом защиты, например, см.

рис. 6.2, рис. 6.7 или рис. 6.12.

6.5.Продольные дифференциальные защиты ВЛ

6.5.1.Защиты линий с непосредственным

сравнением токов

В рассматриваемых защитах непосредственное сравнение то­ ков по концам линии обеспечивается пуrем соединения цепей трансформаторов токов, для чего могуr быть использованы жи­ лы телефонного кабеля. Возможный вариант соединения цепей с использованием схемы сравнения напряжений для дифферен­ циальной защиты линий 7SD60 [9] приведен на рис. 6.17.

Защита содержит два полукомплекта и по концам ли­ нии W, к каждому из которых подведены цепи трансформато­

ров тока, соответственно, через суммирующие трансформаторы СП, СГ2 (например, см. рис. 6.6) при трехфазном исполнении защиты.

Комплекты соединены между собой двумя проводами, каж­ дый из которых имеет сопротивление Rn/2. Соединения с цепя­ ми промежуточных трансформаторов СП и СГ2 обеспечивают­ ся резисторами R1, R2• Так как схема включения симметрична,

то в режиме нагрузки или внешнего КЗ ток в соединительных проводах практически отсутствует (при отсутствии искажения сигналов от трансформаторов тока). Каждый полукомплект вы­ полнен таким образом, что обеспечиваются измерения векто­

260