идз / IDZ5

1. Р ассчитайте и покажите на схеме (рис. 1) стрелками мгновенные направления первичных и вторичных токов в обмотках и в плечах дифференциальной защиты для какого-либо момента времени при заданном повреждении. Замыкание происходит в зоне действия защиты на стороне обмотки ВН или на стороне НН (таблица 1).

Трансформатор имеет питание со стороны той обмотки, где нет КЗ. Предполагается, что вторичные токи с обеих сторон идеально сбалансированы.

2. Рассчитайте тормозной I_Т* и дифференциальный I_Δ* токи в заданных режимах (таблица 2).

3. Рассчитайте параметры характеристики срабатывания цифровой дифференциальной защиты (рис. 2) трансформатора в о.е.:

• I_ср,0 – начальный ток срабатывания,

• В­– точка излома характеристики срабатывания,

• I_отс – ток дифференциальной отсечки,

• I_НТ* – ток начала торможения,

• К = tg(α) – коэффициент торможения.

Рисунок 2 – Характеристика срабатывания цифровой дифференциальной защиты

I_Т*– тормозной ток, I_Δ* – дифференциальный ток,

4. Постройте в масштабе (о.е.) характеристику срабатывания, отметьте на плоскости точки с координатами (I_Δ*;I_Т*), соответствующие заданным в п.2 режимам. Определите, какому режиму соответствует каждая точка: нормальному режиму, внешнему замыканию или внутреннему замыканию.

Таблица 1 – Исходные данные

Вар.	Sт МВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Место КЗ	Вид КЗ	, А
6	125	347	13,8	НН	К(2)АВ	1450

Таблица 2 – Заданные режимы

Вар.	Режим 1		Режим 2		Режим 3
	I1 , А	I2, А	I1 , А	I2, А	I1 , А	I2, А
6	416еj40	9937еj55	395еj-15	10460еj150	135еj12	3660еj158

1. Произошло КЗ между фазами В и С на стороне обмотки НН, тогда, согласно условиям задачи, источник питания (Система 1) подключен со стороны обмотки ВН.

Рисунок 3 – Направления первичных и вторичных токов в обмотках и в плечах дифференциальной защиты при

2. Разные производители цифровых ДЗТ применяют различные алгоритмы расчета тормозного и дифференциального токов. Токи рассчитываются в о.е. относительно номинальных токов обмоток. По методике, разработанной в НПП «ЭКРА», указанные токи определяются по выражениям

– дифференциальный ток,

– тормозной ток при –90º <φ<90 º (I, IV квадранты),

– при 90º <φ< 270º (II, III квадранты).

Режим 1:

I₁=416 е^j40 А, I₂ = 9937 е^j55А.

при

Режим 2:

I₁ = 395е^j-15А, I₂ = 10460е^j150 А

при

Режим 3:

I₁=135е^j12 А, I₂=3660е^j158 А

3. Параметры характеристики срабатывания цифровой дифференциальной защиты (рис. 2) трансформатора принимают согласно рекомендациям разработчика. Все величины определяются в относительных единицах от базисного тока Т с высшей стороны (номинальный ток трансформатора).

• I_ср,0* = 1,1I_нб* ≈ 0,3 – начальный ток срабатывания на первом горизонтальном участке характеристики. Определяется по условию отстройки от тока небаланса I_нб, можно изменять в диапазоне от 0,2 до 1,0. Причины возникновения тока небаланса: погрешности измерительных органов, разнотипные трансформаторы тока на сторонах ВН и НН, наличие РПН и т.д.

• I_НТ* = 1 – уставку тока начала торможения (наклонного участка характеристики) примем равной единице.

• В­= 2 – ток торможения блокировки, определяет переключение характеристики срабатывания ДТЗ с наклонного участка на вертикальный. Определяется исходя из отстройки от максимально возможного сквозного тока.

Если I₁ ≥ В и I₂ ≥ В — ДТЗ блокируется, так как это означает, что имеет место внешнее замыкание, при котором насыщаются трансформаторы тока, из-за чего дифференциальный ток через несколько миллисекунд после КЗ увеличивается, и точка попадает в зону срабатывания.

Если I₁ < В или I₂ < В — ДТЗ срабатывает.

УставкаВ задаётся в диапазоне от 1,5 до 3,0 от I_ном.

• I_отс = 7 – уставка тока дифференциальной отсечки предназначена для исключения замедления работы ДТЗ (около 0,03–0,04 с) при больших токах внутреннего повреждения. Отстраивается от броска тока намагничивания и от тока небаланса при внешнем КЗ.

Уставка задаётся в диапазоне от 6,5 до 12,0 от I_ном.

• К = tg(α) – коэффициент торможения, равный отношению приращения дифференциального тока к приращению тормозного тока. Значение уставки рекомендуется рассчитывать по выражению

,

где К_отс = 1,1 – коэффициент отстройки,

I_Δ* = 0,4I_скв* – расчётный дифференциальный ток, вызванный протеканием по защищаемому Т сквозного тока I_скв*

–  максимальное значение тока внешнего металлического КЗ, приведённое к номинальному току внешнего КЗ. Сторона КЗ (ВН или НН) и ток – заданы в табл 1.

– расчётный тормозной ток.

Уставка К задается в относительных единицах в диапазоне от 0,2 до 0,7 от I_баз с шагом 0,1.

Рисунок 4 – Характеристика срабатывания цифровой дифференциальной защиты

Вывод:

В ходе работы были рассчитаны параметры дифференциальной защиты трансформатора для трех режимов:

1. Режим 1 соответствует внутреннему замыканию, так как дифференциальный ток (3.87 о.е.) превышает уставки срабатывания.

2. Режимы 2 и 3 соответствуют нормальной работе или внешним замыканиям, так как дифференциальные токи (0.52 и 0.4 о.е.) находятся ниже характеристики срабатывания.

Параметры защиты (Iср,0, IНТ, B, Iотс, K) выбраны с учетом отстройки от токов небаланса, бросков намагничивания и внешних КЗ. Характеристика обеспечивает надежное срабатывание при внутренних повреждениях и блокировку при внешних.