Основные параметры и характеристики дифференциальной защиты АТ в шкафу ШЭ2607 042

• 1. Дифференциальная защита АТ в шкафу ШЭ2607 042 имеет три входа для подключения к трем трехфазным группам трансформаторов тока: со стороны ВН, со стороны СН и со стороны НН АТ (рис. 4.5).
• 2. Трансформаторы тока со всех сторон АТ соединяются по схеме звезда независимо от группы и схемы соединения обмоток АТ. Компенсация фазового сдвига и коэффициента схемы при этом осуществляется программно микропроцессорным терминалом.
• 3. В защите используются базисные токи сторон АТ — вторичные номинальные токи сторон АТ, соответствующие номинальной мощности АТ:

где:

• — IБАЗ. ВН, IБАЗ. СН, IБАЗ. НН — базисные токи сторон АТ, А.
• — IВ. НОМ, IС. НОМ, IН. НОМ — первичные номинальные токи сторон АТ, А.
• — КТТ. ВН, КТТ. СН, КТТ. НН — коэффициенты трансформации ТТ на сторонах АТ.

При этом для расчета базисных токов дифференциальной защиты АТ используются не реальные номинальные первичные токи, соответствующие номинальным мощностям обмоток АТ (которые могут быть разными), а условные номинальные токи сторон АТ, соответствующие номинальной мощности АТ (номинальной мощности наиболее мощной обмотки АТ).

• 4. Допустимый диапазон базисных токов дифференциальной защиты АТ в шкафу ШЭ2607 042 — от 0,25 А до 16 А. Следовательно, коэффициенты трансформации ТТ на сторонах АТ для дифференциальной защиты должны быть выбраны таким образом, чтобы базисные токи со всех сторон АТ находились в данном диапазоне.
• 5. При расчете и настройке установок дифференциальной защиты АТ используются относительные вторичные токи (относительные токи сторон АТ, относительный дифференциальный ток защиты и др.), равные отношению вторичных токов к базисным токам соответствующих сторон АТ, которые далее в целях упрощения будут называться просто токами без слова «относительные» :

6. Защита срабатывает при превышении дифференциальным током тока срабатывания защиты:

IД? IСЗ.

7. Величина дифференциального тока защиты равна модулю геометрической суммы токов со всех сторон защищаемого АТ:

• 8. Погрешность выравнивания токов сторон АТ (небаланс) в терминале БЭ2704 V042 не превышает 3%.
• 9. Для отстройки от достаточно больших токов небаланса и обеспечения при этом чувствительности к достаточно малым токам КЗ дифференциальная защита АТ имеет характеристику срабатывания с торможением: дифференциальный ток срабатывания защиты увеличивается при увеличении тормозного тока.

Упрощенная характеристика защиты (зависимость дифференциального тока срабатывания защиты от тормозного тока) приведена на рис. 4.5.

Защита имеет начальный ток срабатывания IД.0 при малых тормозных токах (горизонтальный участок характеристики). При тормозном токе IТ.0 (ток начала торможения) начинается торможение защиты: дифференциальный ток срабатывания защиты увеличивается пропорционально тормозному току. Коэффициентом торможения защиты называется тангенс угла б, равный отношению приращения дифференциального тока срабатывания к приращению тормозного тока:

При этом зависимость дифференциального тока срабатывания защиты от тормозного тока выражается следующей формулой:

I_СР = I_Д.0+К_Т· (I_Т-I_Т.0).

Величина коэффициента торможения должна обеспечить несрабатывание защиты при всех возможных величинах тока небаланса, в том числе — при максимальной величине тока небаланса, имеющейся при максимальном сквозном токе, протекающем через АТ при внешнем КЗ.

10. Тормозной ток в защите определяется следующим образом:

Током называется геометрическая сумма двух оставшихся токов. Следовательно:

где: б — угол между векторами токов и :

При внешнем КЗ угол между токами и примерно равен 180є, следовательно, угол б? 0. Тогда тормозной ток:

Следовательно, при внешних КЗ тормозной ток примерно равен току КЗ, протекающему через АТ. При этом за счет торможения защиты обеспечивается отстройка защиты от токов небаланса: чем больше величина сквозного тока КЗ через АТ, тем больше ток небаланса, но тем больше и тормозной ток и ток срабатывания защиты.

10.3. Если фазы токов и отличаются меньше чем на 90є (при КЗ в защищаемой зоне токи и направлены в сторону АТ и примерно совпадают по фазе), то защита принимает тормозной ток равным нулю. Следовательно, при внутренних КЗ защита работает без торможения, то есть, ток срабатывания защиты равен минимальному значению (начальному току срабатывания защиты I_Д.0), что обеспечивает высокую чувствительность защиты.

• 11. Диапазоны регулирования основных параметров дифференциальной защиты АТ в шкафу ШЭ2607 042:
  • — начальный ток срабатывания защиты I_Д.0 регулируется от 0,2 до 1,0.
  • — ток начала торможения I_Т.0 регулируется от 0,6 до 1,0.
  • — коэффициент торможения К_Т регулируется от 0,2 до 0,7.
• 12. При больших токах внешних КЗ трансформаторы тока могут насыщаться и работать с большими погрешностями. Соответственно ток небаланса в дифференциальной защите АТ при этом резко увеличивается, что может привести к излишнему срабатыванию защиты. Для обеспечения надежной отстройки защиты от токов небаланса при больших токах внешних КЗ защита имеет характеристику не такую простую, как показано на рис. 7.4, а несколько более сложную, показанную на рис. 4.6.

Рисунок 4.6 -Более сложная характеристика дифференциальной защиты АТ

В защите имеется дополнительный параметр IТ. БЛ (тормозной ток блокировки) — тормозной ток, при котором происходит излом характеристики защиты.

При этом в зависимости от величины тормозного тока возможны следующие режимы работы защиты:

• 1. Если тормозной ток меньше IТ. БЛ, то защита, как обычно, срабатывает при дифференциальном токе, большем тока срабатывания защиты с учетом торможения.
• 2. Если тормозной ток больше IТ. БЛ, то возможны два варианта:
  • а) Если один из токов или меньше IТ. БЛ, то защита также срабатывает при дифференциальном токе, большем тока срабатывания защиты с учетом торможения.
  • б) Если оба тока больше IТ. БЛ, то защита не срабатывает (блокируется) независимо от величины дифференциального тока.

При этом возможны следующие режимы работы АТ и защиты:

1. КЗ в защищаемой зоне при работе АТ на холостом ходу (рис. 4.7). При этом со стороны питания АТ протекает ток КЗ, а с двух других сторон АТ ток равен нулю. При этом токи в дифференциальной защите:

I_Д = I_К

I_Т = 0.

Так как тормозной ток равен нулю, то, во-первых, он меньше тормозного тока блокировки I_Т.БЛ (независимо от величины I_Т.БЛ), и, следовательно, защита сработает, если дифференциальный ток будет больше тока срабатывания защиты, а во-вторых, ток срабатывания защиты равен начальному току срабатывания I_Д.0, то есть, защита работает с минимальным током срабатывания (что обеспечивает максимальную чувствительность защиты).

Условие срабатывания защиты при этом:

I_К > I_Д.0

2. КЗ в защищаемой зоне при работе АТ в тупиковом режиме (с односторонним питанием) (рис. 4.8). При этом со стороны питания АТ в сторону АТ протекает сумма тока КЗ и тока нагрузки, а с других сторон АТ могут протекать токи нагрузки в сторону от АТ. При этом токи в дифференциальной защите:

То есть, токи и по величине различны, а по фазе примерно противоположны. Тормозной ток примерно равен среднему геометрическому их значений:

Если тормозной ток окажется меньше I_Т.БЛ, то защита сработает, если дифференциальный ток будет больше тока срабатывания защиты с учетом торможения.

Если тормозной ток окажется больше I_Т.БЛ и при этом ток будет больше I_Т.БЛ, а ток меньше I_Т.БЛ, то защита сработает, если дифференциальный ток будет больше тока срабатывания защиты с учетом торможения.

Если и тормозной ток и оба тока и окажутся больше I_Т.БЛ, то защита не сработает (отказ защиты при КЗ в защищаемой зоне). Для предотвращения отказа защиты в таком режиме необходимо обеспечить выполнение условия:

то есть:

Следовательно, величина тормозного тока блокировки должна приниматься с запасом больше максимального тока нагрузки защищаемого АТ. При этом при КЗ в защищаемой зоне даже если тормозной ток будет больше I_Т.БЛ и ток будет также больше I_Т.БЛ, а ток, равный току нагрузки АТ, будет меньше I_Т.БЛ, то защита сработает, если дифференциальный ток будет больше тока срабатывания защиты с учетом торможения.

Тормозной ток блокировки регулируется от 1,2 до 3,0.

13. Отстройка защиты от броска тока намагничивания защищаемого АТ осуществляется за счет блокировки током второй гармоники.

При КЗ в защищаемой зоне дифференциальный ток равен току КЗ, в котором вторая гармоника практически отсутствует. Защита при этом не блокируется и срабатывает, если дифференциальный ток больше тока срабатывания защиты.

При броске тока намагничивания дифференциальный ток защиты равен броску тока намагничивания АТ. При броске тока намагничивания трехфазного АТ в двух фазах протекает апериодический ток намагничивания с амплитудой броска до 4•I_НОМ (при коэффициенте выгодности равном 2), а в третьей фазе — периодический ток намагничивания с амплитудой броска до 1•I_НОМ (при коэффициенте выгодности равном 2). В апериодическом броске тока намагничивания вторая гармоника составляет около 15% от первой, а в периодическом — не менее 40%. Защита при этом блокируется: не срабатывает независимо от величины дифференциального тока.

В терминале 042 выполнена перекрестная блокировка, при которой блокируется работа дифференциальной защиты во всех трех фазах при появлении тока второй гармоники хотя бы в одной фазе.

Ток второй гармоники, при котором защита блокируется, регулируется от 8% до 20% от тока первой гармоники дифференциального тока.

14. Для обеспечения надежного срабатывания дифференциальной защиты при больших токах КЗ (КЗ на выводах АТ со стороны питания) в защите используется дифференциальная отсечка — дифференциальная защита с большим током срабатывания I_ОТС, не зависящим от тормозного тока и отстроенным от броска тока намагничивания защищаемого АТ и от максимального тока небаланса при внешних КЗ (рис. 4.9).

Ток срабатывания дифференциальной отсечки регулируется от 6,5 до 12.