Уставки спрацювання за струмом окремих захистів задають у відносних одиницях, зведених до номінальних вторинних струмів трансформаторів струму – 5А або 1А.
Для роботи цифрового пристрою необхідно ввести ряд констант. Вони можуть вводитись з клавіатури, розміщено на лицевій панелі або з комп'ютера через спеціальний інтерфейс (на рис. 8.39 “Інтерфейс ПК”). До цієї інформації належать:
· номінальна частота системи (50 Гц, 60Гц);
· номінальні струми силового трансформатора для всіх сторін;
· номінальна потужність кожної сторони силового трансформатора;
· номінальні первинні та вторинні струми всіх трансформаторів струму, як фазних, так і трансформатора струму нульової послідовності;
· базові струми для кожної сторони силового трансформатора, які визначають як відношення номінального струму силового трансформатора до номінального первинного струму трансформатора струму відповідної сторони.
Розрахунок параметрів спрацювання окремих захистів, виконаних на цифровому пристрої R3IPT має ряд особливостей у порівнянні з розрахунком параметрів спрацювання захистів, реалізованих з використанням електромеханічної та напівпровідникової базі, які були розглянуті у попередніх розділах. Розглянемо розрахунок параметрів спрацювання основних захистів, виконаних із використанням пристрою R3IPT для триобмоткового трансформатора, який живиться зі сторони високої напруги. У формулах розрахунку використовуються деякі умовні позначення, які прийняті за кордоном.
Рис. 4.1. Схема під’єднання цифрового пристрою R3IPT Цифровий диференційний захист трансформатора
4.2 Диференціцйний захист трансформатора
Для розрахунку диференційного захисту розраховують його характеристику гальмування, наведену на рис. 4.2. Ця характеристика є подібною до характеристики гальмування реле серії ДЗТ-20.
Рис. 4.2. Характеристика гальмування реле R3IPT
Характеристику будують в осях , де – диференційний струм; . – струм гальмування, що дорівнює найбільшому струмові з усіх вторинних струмів трансформаторів струму.
Характеристика складається з 4-х ділянок.
1-а ділянка АВ. Її ще називають першим ступенем захисту. Згідно рекомендацій фірми ALSTOM, струм спрацювання першої ступені доцільно приймати
; (4.1)
2-а ділянка ВС. Для цієї ділянки необхідно задати нахил характеристики, тобто коефіцієнт гальмування . Його розраховують у відсотках за виразом
(4.2)
де – коефіцієнт відлагодження; – похибка трансформатора струму, яка для малих струмів дорівнює 5%; – діапазон регулювання коефіцієнта трансформації трансформатора в %.
Передбачена можливість змінювати коефіцієнт гальмування Р1 у межах 20 ¸50 %.
3-а ділянка СD. Для цієї ділянки, як і для ділянки ВС, необхідно розрахувати коефіцієнт нахилу
(4.3)
де – коефіцієнт відлагодження; – коефіцієнт, який враховує похибку від аперіодичної складової, ; – похибка трансформаторів струму, для великих струмів ця похибка складає ; – діапазон регулювання коефіцієнта трансформації в %.
Величина може змінюватись в межах 40% ¸ 100%.
Ділянка DE відповідає струмові диференційної відсічки . Струм спрацювання диференційної відсічки вибирають із наступних умов:
· з умови неспрацювання під час зовнішнього к.з. (відлагодження від струму небалансу, який виникає під час зовнішнього к.з.)
(4.4)
де – коефіцієнт відлагодження; – коефіцієнт, що враховує похибку від аперіодичної складової; – похибка трансформаторів струму для великих струмів; – діапазон регулювання коефіцієнта трансформації в %; – струм, який протікає через сторону високої напруги трансформатора під час к.з. на стороні низької або середньої напруги в режимі найбільших струмів к.з. (вибирають більше значення);
· з умови відлагодження від кидка струму намагнічення під час увімкнення ненавантаженого трансформатора на номінальну напругу
(4.5)
де – номінальний струм сторони високої напруги трансформатора.
З двох струмів, отриманих за (4.4), (4.5) вибирають більше значення.
Розрахований струм спрацювання струмової відсічки необхідно перерахувати у відносні одиниці. Для цього необхідно поділити на номінальний первинний струм трансформатора струму, встановленого на стороні живлення силового трансформатора
(4.6)
де – номінальний первинний струм трансформатора струму, встановленого на стороні високої напруги силового трансформатора.
Передбачена можливість регулювати в межах 1 ¸ 30.
Крім розрахунку характеристики гальмування диференційного захисту, необхідно вибрати уставку блокування роботи захисту струмом другої гармоніки. Це необхідно для блокування роботи захисту під час увімкнення ненавантаженого трансформатора на номінальну напругу. Саме в цьому режимі в кривій фазного струму рівень другої гармоніки є найвищим. Ця уставка може задаватись в межах 10 ¸ 50%. Оскільки відсутня методика розрахунку цієї уставки, рекомендують виставляти заводську уставку 12%.
У пристрої також передбачена можливість блокування роботи захисту від струму 5-ї гармоніки. Оскільки на трансформаторах енергосистем України це блокування не потрібне, розрахунок його не проводять і в захисті цю функцію не використовують.
Перевірка чутливості захисту.
Як правило, диференційний захист забезпечує необхідну чутливість і перевіряти її нема потреби. Проте, за необхідності, чутливість диференційного захисту перевіряють наступним чином.
Для першого ступеня коефіцієнт чутливості визначають за виразом
(4.7)
де – струм к.з., який протікає через обмотку живлення трансформатора під час двофазного к.з. на стороні середньої або низької напруги (вибирають менше значення) в режимі мінімальних струмів к.з.; – уставка спрацювання першої ступені диференційного захисту, визначена за (4.1); – коефіцієнт трансформації трансформатора струму, встановленого на стороні живлення трансформатора. Коефіцієнт чутливості як для основного захисту повинен задовільняти умову .
Для диференційної відсічки чутливість перевіряють за виразом
(4.8)
де – струм двофазного к.з. на стороні високої напруги трансформатора в режимі мінімальних струмів к.з.; – струм спрацювання диференційної відсічки, обчислений за (4.5); – коефіцієнт трансформації трансформатора струму, встановленого на стороні високої напруги силового трансформатора.
4.3 Максимальний струмовий захист від надструмів зовнішніх к.з.
У пристрої передбачена можливість встановити три ступені максимального струмового захисту на всіх трьох сторонах трансформатора. Перша ступінь може мати як залежну, так і незалежну характеристику витримки часу. Для трансформаторів, які експлуатують в енергосистемах України, достатньо використовувати лише першу ступінь із незалежною витримкою часу.
Вибір струму спрацювання здійснюють подібно як для максимальних струмових захистів трансформаторів, розглянутих у розділі “Захист трансформаторів та автотрансформаторів від надструмів зовнішніх к.з.”, тобто струм спрацювання захисту вибирають з наступних умов:
· відлагодження від максимального струму навантаження після вимикання зовнішнього к.з., з врахуванням самозапуску двигунів;
· узгодження із захистами суміжних елементів.
Під час розрахунку уставок спрацювання необхідно враховувати, що коефіцієнти повернення цифрових захистів є суттєво вищими, ніж для захистів, виконаних із використанням електромеханічних реле. Для захисту R3IPT .
Узгодження максимального струмового захисту із захистами суміжних елементів за часом здійснюють за ступеневим принципом. Час спрацювання МСЗ трансформатора вибирають на ступінь селективності більшим від часу спрацювання МСЗ попередніх суміжних елементів. Ступінь селективності для цифрових захистів є меншим, ніж для захистів, виконаних із використанням електромеханічних реле. Ступінь селективності визначається за виразом
(4.9)
де . – час вимикання вимикача, для сучасних вимикачів, наприклад, елегазових, вакуумних цей час можна приймати 0,05 с; – похибки за часом даного захисту та захисту попереднього елемента, з яким проводиться узгодження. Для процесорних захистів часова похибка реле складає 5%. Якщо уставка за часом складає до 2с., то абсолютна похибка є 0,1 с, якщо уставка за часом не перевищує 1с., то абсолютна похибка є 0,05 с.; – час запасу, приймають 0,1 с.
Таким чином, ступінь селективності за часом для цифрових захистів можна приймати:
· с для уставок захистів за часом до 2 с;
· с для уставок захистів за часом 2 с та більше.
У пристроях, як наприклад R31RT, уставки задають у відносних одиницях. Тому уставки спрацювання, розраховані за первинним струмом для кожної сторони силового трансформатора, необхідно звести до відносних величин. Для цього значення, розраховані для первинного струму трансформатора, необхідно розділити на первинний струм трансформатора струму тієї сторони, де цей захист встановлюють. Діапазон уставок у цифровому пристрої R3IPT складає 0,1 ¸ 5,0 відносних одиниць.
За часом кожна ступінь має дві витримки часу: для дії на сигнал та для дії на вимикання. Діапазон уставок на вимикання складає 0,02 ¸ 600 с, діапазон уставок на сигнал – 0,0 ¸ 9,99 с.
Чутливість цифрового максимального струмового захисту від надструмів зовнішнього к.з. визначають згідно (4.7), (4.8).
В разі, коли МСЗ від надструмів зовнішніх к.з. не задовільняє вимоги чутливості, застосовують МСЗ із блокуванням за напругою. У пристрої R3IPT не передбачені реле напруги. Тому потрібно додатково встановлювати реле напруги, бажано теж цифрове і на один із дискретних входів пристрою R3IPT, наприклад, “вхід 1” на рис. 4.1, подати дискретний сигнал “спрацювання” від зовнішнього цифрового реле напруги. Оскільки всі входи та виходи цифрового пристрою програмують, не викликає труднощів реалізувати алгоритмічно максимальний струмовий захист трансформатора від надструмів зовнішніх к.з. з блокуванням за напругою.
В деяких випадках живлення триобмоткового трансформатора зі сторони високої напруги може здійснюватись від одного з двох джерел живлення: від потужного джерела або менш потужного. Під час живлення від менш потужного джерела чутливість МСЗ може бути недостатньою. Тому в пристрої задають дві групи уставок: з однією захищається трансформатор для випадку його живлення від потужного джерела, із другою – в разі живлення трансформатора від менш потужного джерела. Ці дві групи уставок обчислюють з врахуванням особливостей режимів, вводять у пристрій і перемикають після зміни режиму живлення трансформатора через дискретний вхід пристрою. Таке перемикання можна здійснювати автоматично.
У пристрої R3IPT передбачена можливість організовувати захист від перевантажень із залежною від кратності перевантаження витримкою часу. Але в Україні захисти з такими характеристиками поки що не використовують. Для захисту від перевантажень застосовують одну ступінь із трьох, які передбачені на кожній стороні трансформатора.
Струм спрацювання захисту від перевантажень розраховують як для захистів, виконаних не на цифровому принципі. Тільки значення коефіцієнта повернення необхідно приймати . Після цього цей струм перераховують у відносне значення шляхом ділення первинного струму спрацювання, розрахованого для відповідної сторони силового трансформатора, на номінальний первинний струм трансформатора струму цієї сторони.
Захист від перевантажень рекомендують встановлювати зі всіх сторін трансформатора незалежно від особливостей режимів роботи та живлення трансформатора, оскільки це не вимагає встановлення додаткової апаратури.
4.5 Функція резервування відмови вимикача
Після спрацювання захистів R3IPT формуються сигнали на вимикання вимикача середньої напруги (робота МСЗ середньої напруги трансформатора), вимикача низької напруги (робота відповідного МСЗ), вимикання всіх вимикачів – наприклад, робота диференційного захисту трансформатора. Деколи можлива відмова вимикача, на вимикання якого діє пристрій. Якщо відмовляють вимикачі сторони середньої чи низької напруги, то пристрій R3IPT із витримкою часу формує сигнал на вимикання вимикача зі сторони високої напруги трансформатора.
Витримку часу пристрою резервування відмови вимикача (ПРВВ) визначають за виразом
(4.10)
де – час вимикання вимикача, для сучасних вимикачів, наприклад, елегазових, цей час можна приймати 0,05 с; . – час повернення пристрою у вихідний стан; – запас, обумовлений можливим збільшенням часу вимкнення вимикача. Враховуючи числові значення величин, які входять у вираз (4.10), час роботи ПРВВ знаходиться у межах 0,15 ¸ 0,2 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4
