Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики

3.Ознакомиться со схемой подключения аналоговых входов к испытательной аппаратуре (см. рис. 10.1).

4.Включить на стенде автоматические выключатели SF1 и SF2.

5.Включить питание ПК и запустить «Уникон».

6.Рассчитать уставки ступеней дифференциальной токовой защиты (ДТЗ) для силового трансформатора заданной мощности (лабораторная работа № 11).

7.Выбрать пункт меню «Конфигурация», задать параметры рассчитанной тормозной характеристики, для сигнализации срабатывания ступенидифференциальнойтоковой защитысторможением назначить реле Р1 и индикатор 1, тип реле и индикатора-повторителя. Для дифференциальной отсечки без торможения назначить реле Р2 и индикатор 2, тип реле и индикатора-повторителя.

8.Подключить ЛАТР1 и ЛАТР2 к сети 220 В. Предварительно надо убедиться, чтобы движки ЛАТРов были повернуты до упора против часовой стрелки.

9.Исследовать работу ступеней ДТЗ при внутренних КЗ. Для имитации КЗ в зоне зажимы «5» трансформаторов TL1 и TL2 должны быть подключены на стенде к гнездам «Ia» и «Ia». Увеличивать

значения тока Iвн (Iнн) до срабатывания ступеней «I д >» и «Iд >>». Результаты занести в табл. 10.2.

При Iвн = 0 увеличивать значение тока Iнн до срабатывания ступеней. Результаты занести в табл. 10.2.

10. Исследовать работу ступеней ДТЗ при внешних КЗ. Для имитации внешнего КЗ нужно поменять полярность одного из токов Iвн, Iнн. Для этого зажимы «5» одного из трансформаторов следует подключать к гнезду «Ia» и «Ia». По амперметрам установить одинаковые значения токов Iвн, Iнн. Результаты занести в табл. 10.3.

70

Таблица 10.3

Результаты измерений

Содержание отчета

1.Расчет уставок дифференциальной защиты трансформатора заданной мощности.

2.Тормозные характеристики, соответствующие расчету (см.

табл. 10.1, 10.2, рис. 10.1).

Лабораторная работа № 11

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСТАВОК ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РЕЛЕ МР 801

Цель работы: ознакомиться с принципом расчета уставок дифференциальной защиты серии МР 801.

Общие сведения дифференциальных токовых защитах МР 801

Принцип действия дифференциальной защиты основывается на том, что общая сумма всех токов, протекающих через защищаемый объект (рис. 11.1), в нормальном режиме равна нулю; при повреждениивзащищаемойзоне– току повреждения.

Рис. 11.1 Условное направление протекания токов

71

Дифференциальный ток рассчитывается по формуле

Iдиф Iвн Iсн Iнн ,

где Iвн , Iсн и Iнн – соответственно токи на сторонах высшего,

среднего и низшего напряжений.

При внешнем повреждении, обеспечивающем протекание большого тока через защищаемую зону, может произойти насыщение трансформаторов тока, и за счёт разности их магнитныххарактеристик может появиться дифференциальный ток. Для предотвращения ложных срабатываний в таких случаях применяется торможение дифференциальнойзащитытоком:

Iторм Iвн Iсн Iнн .

Если трансформатор имеет заземлённую нейтраль, то при внешних КЗ составляющая нулевой последовательности тока КЗ может попасть в защищаемую зону (через нейтраль). Для отстройки от ложной работы при внешних КЗ устройство МР 801 автоматически осуществляет компенсацию токов нулевой последовательности для сторон со схемой соединения «звезда с нейтральным проводом». Если по данной стороне задано измерение тока в нейтрали трасформатора (обязательно наличие ТТ в нейтрали), то компенсация производится с учётом реально измеренного тока. Если по данной стороне не задано измерение тока нейтрали (например, если нет ТТ в нейтрали), то компенсацияпроизводитсярасчётнымпутём.

Для отстройки от ложных срабатываний при броске тока намагничивания при включении трансформатора на холостой ход необходимо рассчитывать уставку блокировки по второй гармонике I2/I1. Если величина второй гармоники неизвестна, то рекомендуется принимать уставку 14 %.

Для отстройки от ложных срабатываний при перевозбуждении железа трансформатора нужно выставить следующее из значений уставки блокировки по пятой гармонике I5/I1:

I5 / I1 36 % для силовых трансформаторов распределитель-

ных сетей;

I5 / I1 25 % для трансформаторов на электростанциях.

72

Рекомендуется применять перекрёстную блокировку по второй и пятой гармоникам.

Когда величина дифференциальных токов исключает возможность внешнего повреждения, трансформатор может быть отключен мгновенно без учета величины тока торможения. Для этого случая в МР 801 предусмотрена ступень быстрого отключения – дифференциальная токовая отсечка. Ступень оценивает как действующие, так и мгновенные величины. Обработка мгновенного значения обеспечивает быстрое отключение в случае, когда основная гармоника тока сильно уменьшена из-за насыщения трансформатора тока. Ступень, работающая по мгновенным значениям, срабатывает при превышении уставки в два раза.

Тормозная характеристика дифференциальной защиты (рис. 11.2) имеет три участка: АВ, ВС, СD (четвёртый участок DE обусловлен действием дифференциальной отсечки), ограниченных двумя значениями уставок по току:

– Iд > – уставка ступени дифференциальной защиты с торможе-

нием;

– Iд >> – уставка ступени дифференциальной отсечки.

Рис. 1.2. Тормозная характеристика

Для задания тормозной характеристики применяются следующие параметры:

Iб1 начальная точка участка ВС;

f1 угол наклона участка ВС;

Iб2 начальная точка участка CD;

73

f2 угол наклона участка CD.

Перед расчетом тормозного и дифференциального токов необходимо выполнить приведение токов по амплитуде к выбранному базисномутоку.

Подготовка к расчету уставок

Для каждой стороны рассчитывается первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, который соответствует его номинальной мощности:

Iном,Si 3SUном,i ,

ном,i

где Iном,Si номинальный ток обмотки i-й стороны силового тран-

сформатора;

Sном,i номинальная мощность обмотки i-й стороны силового

трансформатора;

Uном,i номинальное напряжение обмотки i-й стороны силового

трансформатора.

Определяем вторичные токи в плечах защиты, которые соответствуютноминальноймощностизащищаемоготрансформатора:

Iном.прив.,Si IKном,Si ,

ттi

где Iном.прив.,Si вторичный ток обмотки i-й стороны силового тран-

сформатора соответственно;

Kттi коэффициент трансформации ТТ i-й стороны силового трансформатора соответственно.

Расчет уставки ДЗТ

Расчет IД > производится по формуле

Iд > Kотс(KперKоднε U fвыр)Iном* .нагр, IД> 0,2,

74

где Kотс – коэффициент отстройки, который учитывает погрешности терминала защиты; принимается равным 1,1–1,5;

Kпер – коэффициент, учитывающий переходный режим; рекомендуется принимать Kпер = 1;

Kодн – коэффициент однотипности трансформатора тока (0,5 – трансформаторы тока одинаково нагружены; 1 – во всех остальных случаях);

ε – относительное значение полной погрешности трансформатора тока (0,05–5 от Р или 0,1–10 от Р);

U относительная погрешность, обусловленная регулиро-

ванием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора;fвыр коэффициент, учитывающий погрешность цифрового вы-

равнивания (0,03 при наибольшей кратности Iтт/Iном от 1 до 2; 0,04 – при наибольшей кратности Iтт/Iном от 2 до 3,5; 0,05 – при наибольшей кратности Iтт/Iном свыше 3,5);

Iном* .нагр номинальныйтокнагрузки(вотносительныхединицах). Рекомендуется принимать минимальную уставку IД > не менее

200 мА при ТТ с Iном = 5 А, 40 мА – при ТТ с Iном = 1 А.

Угол наклона f1 должен обеспечить несрабатывание ступени при сквозных токах, соответствующих участку ВС на рис. 11.2. Такие токи возникают при действии устройств АВР трансформаторов и АПВ линий.

Расчет параметров тормозной характеристики

Точка второго перегиба рассчитывается следующим образом:

IБ2 2Iнорм* .перегр 2 1,5 3 ,

так как второй участок учитывает погрешности в зоне допустимой перегрузки трансформатора (при токе нагрузки, равном 1,5 от Iном).

IД2 Kотс(KперKоднε U fвыр)Iном* .перегр ,

где Kпер 1 ;

ε – относительное значение полной погрешности ТТ при сквозных токах; рекомендуется принимать ε = 0,1.

75

Наклон участка BC

f 1 arctg Iд2 ..

Iб2

Рекомендуется принимать f1 ≥ 12°. Точка первого перегиба

При Kпер = 2,5 более 50 % нагрузки трансформатора составляет двигательная, Kпер = 2 – двигательная нагрузка менее 50 %.

Рекомендуется принимать f2 > 19°.

Расчет уставки ДТО

Если дифференциальный ток защиты превышает уставку токовой отсечки Iд >> , устройство срабатывает без учета тормо-

жения и блокировок по второй и пятой гармоникам.

Первичный ток срабатывания определяется отстройкой от максимального первичного тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора.

По условию отстройки от броска тока намагничивания

Iд >> (5...10)Iном,

Iном – номинальный ток силового трансформатора.

76

Ток срабатывания отсечки определяется отстройкой от максимального первичного тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ:

Iд >> KотсKнебIвнеш* .кз ,

где Kотс – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности терминала, ошибки расчета и необходимый запас, принимается равным 1,1–1,2;

Kнеб – коэффициент небаланса: Kнеб = 1 в случае, если по сторонам трансформатора используются ТТ с номинальными токами 5 и 1 А; Kнеб = равен 0,7 в случае, если ТТ имеют одинаковый вторичный ток5 А.

Пример расчета

Пусть требуется рассчитать уставки ДЗТ и ДТО для трансформатора 110/10 кВ мощностью 6,3 МВ·А с РПН, Uнв = 115 кВ, Uнн = 11 кВ. Имеющиеся трансформаторы тока: 150/5 на стороне 110 кВ; 600/5 на стороне 10 кВ. Ток внешнего КЗ на стороне 10 кВ, приведенный к стороне 110 кВ, равен 345 А.

Расчёт номинальных токов обмоток трансформатора

Первичный ток на высшей и низшей сторонах защищаемого трансформатора

Коэффициенты кратности

77

Расчет уставки дифференциальной защиты и углов наклона

Уставка Iд > ступени дифференциальной защиты с торможением

78