9.2.4. Токи небаланса в дифференциальной защите

9.2.4.1. Общие сведенья

При внешних КЗ и нагрузке обеспечить полный баланс вторичных токов, поступающих в реле не удается:

I_нб = I₁ – I₂ (9.5.)

В общем случае ток небаланса можно разложить на ряд составляющих:

I_нб = I_нб.ТА + I_нб.рег+ I_нб.ком+ I_нб.нам(9.6.)

где: I_нб.ТА– ток небаланса из-за погрешностей трансформаторов тока;

I_нб.рег– погрешность при изменении коэффициента трансформацииNсилового трансформатора;

I_нб.ком– ток небаланса из-за неточности компенсации токов в плечах защиты;

I_нб.нам– составляющая, вызванная наличием тока намагничиванияI_наму силового трансформатора.

Составляющая I_нб.ТАимеет наибольшую величину и является основной:

I_нб.ТА = I_IIнам – I_Iнам (9.7.)

где: I_Iнам, I_IIнам- токи намагничивания трансформаторов тока.

I_нб.рег- Компенсация неравенства первичных токов, осуществляемая с помощью компенсирующего трансформатора или вспомогательного автотрансформатора, обеспечивается при определенном значении коэффициента трансформации силового трансформатораN. Этот коэффициент может изменяться, особенно значительно у силовых трансформаторов оснащенных РПН. Обычно параметры компенсирующих устройств подбираются для среднего значенияN. При отклонении от него наNпоявляется ток небаланса:

(9.8.)

где: I_скв- сквозной ток, протекающий через трансформатор.

I_нб.ком- Появляется в тех случаях, когда регулирующие возможности компенсирующих устройств не позволяют подобрать расчетные значения_yилиn_a, необходимые для полной компенсации.

I_нб.нам- Ток намагничиванияI_намсилового трансформатора нарушает расчетное соотношение между первичным и вторичным токами силового трансформатора:

I_нб.нам = I_нам(9.9.)

В нормальном режиме I_намсоставляет 1–5% отI_ном. Ток намагничивания резко возрастает при увеличении напряжения на трансформаторе, при КЗ ток намагничивания резко уменьшается.

9.2.4.2. Причины повышенного тока небаланса в дифференциальной защите трансформаторов и автотрансформаторов

Величина тока небаланса достигает значительной величины у трансформаторов с РПН, из-за составляющей -I_нб.рег.

Из-за конструктивных ограничений часто бывает значительна составляющая I_нб.ком.

Особенна велика составляющая I_нб.ТА– причины этого:

1. Конструктивная разнотипность трансформаторов тока, применяемых на стороне высшего и низшего напряжения силовых трансформаторов. Особенно резко отличаются характеристики трансформаторов тока, встраиваемых в вводы масляных выключателей (U_НОМ= 35 кВ и выше), от характеристик выносных трансформаторов тока, применяемых на напряжении 10 и 6 кВ.

2. Большое сопротивление нагрузки, присоединенной ко вторичным обмоткам трансформаторов тока и значительным различием сопротивлений плеч.

3. У трех обмоточных трансформаторов, кратность токов при внешних КЗ для различных групп трансформаторов тока получаются неодинаковыми. Через одну группу протекает суммарный ток КЗ, через две другие лишь часть этого тока. В результате группа ТА3 (см. рис. 9.2.6.) будет намагничиваться сильнее, токи намагничивания этих трансформаторов увеличатся.

Рис. 9.2.6.

9.2.4.3. Расчет тока небаланса

Ток небаланса оценивается по приближенной формуле, исходя из предположения, что при максимальном токе короткого замыкания, погрешность трансформаторов тока не превышает 10%:

I_нб.ТА = k_одн 0,1 I_к.макс(9.10.)

где: k_одн- коэффициент однотипности, учитывающий различие в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему;k_одн= 0,5–1. При существенном различии условий работы и конструкций трансформаторов тока -k_одн= 1.

Значение полного тока небаланса:

(9.11.)