автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Времяимпульсные дифференциальные защиты элементов энергосистем

РГ6 од

^ ^ ^рС&^Зсякенный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе

На правах рукописи

ДЛШТРЕНКО Александр Михайлович УДК 621.316.925

Времякмпульсные дифференциальные защиты элементов энергосистем

Специальность 05.14.02 — «Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими»

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада

НОВОЧЕРКАССК 1993

Диссертационная работа выполнена па кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий» Чувашского государственного университета им. И- II. Ульянова.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация —

доктор технических паук, профессор Гельфанд Я. С., доктор технических наук, профессор Подгорный Э. В., доктор технических паук, профессор Ульяницкий Е. М.

Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей «Энергосеть-проект», г. Москва

Защита диссертации состоится « » ¿^»¿»ч."¡/¿Г 1993 г. в 10 часов в ауд. 107 главного корпуса на заседании специ-ализированиого совета Д 063.30.01 при Новочеркасскомчорде-на Трудового Красного Знамени политехническом институте им. Серго Орджоникидзе по адресу: 346400, г- Новочеркасск Ростовской обл., ГСП-1, ул- Просвещения, 132.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в библиотеке института.

Научный доклад разослан « 1993 г.

Отзыв па диссертацию в виде научного доклада, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета института.

Ученый секретарь специализированного совета

Д 063.30.01 Н. А. ЗОЛОТАРЕВ

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации, представленной в форме научного доклада, кратко изложены, теоретически обоснованы и проанализированы полученные и опубликованные в течение 196Р-19У2 гг. результаты исследований и практической реализации крупной научной и народнохозяйственной проблемы по разработке и созданию времяимпульсних дифференциальных защит элементов энергосистем.

Актуальность проблемы. Надежность раооты электроэнергетических систем в значительной мере определяется техническим совершенством релейной защиты генераторов, трансформаторов и шин электроустановок. Основными защитами указанных элементов энергосистема, а также мощных электродвигателей напряжением выше I кВ являются дифференциальные защиты (ДЗ). Для их выполнения к нашей стране широко применялись дифференциальные реле (ДР) с промежуточныли насыщающимися трансформаторами серий РНТ-;.>бО ч ДЗТ-10. Однако эти реле не обеспечивают чувствительность и быстродействие на современном уровне. Повышение чувствительности ДЗ позволяет уменьшить затраты на ремонт трансформаторов (автотрансформаторов) из-за уменьшения объема разрушений и сократить оремя ремонта. Значительный экономический эффект достигается при выполнении ДЗ трансформаторов с начальным током срабатывания 0,3 номинального.

Для ДЗ автотрансформаторов класса напряжения эОО кВ и более считается необходимым [31] иметь начальный ток срабатывания в пределах (0,15-0,3) номинального тока.

При коротких замыканиях (КЗ) на выводах силового трансформатора (автотрансформатора), ошиновке и шинах, присоединенных к электропередаче сверхвысокого напряжения, требуется иметь время . срабатывания не более Ь-10 мс. Это позволяет увеличить пропускную способность линии электропередачи, а также уменьшить размер повреждений шин и ошиновок при КЗ через электрическую дугу.

Работы по повышению технического совершенства ДЗ, выполненные в ряде организаций, не полностью удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым энергетикой и электротехнической промышленностью £13, 26, 403 .

. На основании изложенного научно-техническая проблема, обобщению и решению которой посвящена диссертационная работа, сострит в создании ДЗ с повышенным техническим соверпенством и является актуальной.

Цель работы» Повыщендаа технического совершенства ДЗ сосредоточенных элементов энергосистем на основе теоретического обобщения результатов исследований переходных процессов в системе: защищаемый элемент - группы трансформаторов тока (ГТТ) - ДР и разработки новых принципов функционирования ДЗ.

При этом используются- особенности формы кривой токов на выходах ГТТ путем преобразования непрерывных величин в дискретные по * времени и контроль временных параметров получаемых сигналов.

Метопы исследований.. Поставленная в работе проблема решается методами теоретической электротехники, прикладной математики, физического и математического моделирования, а также экспериментальных исследований.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна.

1. Новые времяимпульсные принципы функционирования, их обоснование и способы реализации-ДЗ-трансформаторов (автотрансформаторов), шин, генераторов и мощных электродвигателей напряжением выше I кВ, обеспечивающие значительное' повышение технического совершенства

[4, 13, 18, 25, 26, 30, 35,. 40}..

2. Методы коррекции формы кривой токов во вторичных цепях ДЗ с целью повышения устойчивости функционирования [Ю, 41, 42].

3. Методы учета переходных процессов при выборе параметров времяимпульсных да [40, 41].

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

соответствием результатов теоретических к экспериментальных исследований, результатов расчета, физического и математического моделирования (расхождение результатов в большинстве случаев не превышает 10% [40,-41], достигая в некоторых случаях 20% [10,18]);

работоспособностью и-, эффективностью устройств ДЗ, созданных на базе разработанных научных положений,, выводов и рекомендаций [13, 19 , 25 , 26 , 30 , 35 , 40.,. 4Х],;

внедрением разработанных, устройств и основных рекомендаций и выводов [19, 26, 35, 4йь

Научное значение работы состоит в обобщении параметров переходных режимов работы ДЗ сосредоточенных элементов энергосистем и разработке на этой основе новых принципов функционирования, позволивших обеспечить значительное повышение технического совершенства [13, 18, 40, 41].

Практическое значение работы заключается:

в разработке на общей принципиальной осноес устройств ДЗ тралсформатсров, генераторов, шин и мощных электродвигателей напряжением выше I кВ, что облегчает их изучение, производство и эксплуатацию [19, 25, 35, 40J;

во внедрении в промышленное производство и эксплуатацию разработанных устройств [ 19, 25, 33, 35, 40];

в снижении ущерба от повреждений защищаемого электрооборудования и повышении запасов устройчивости электроэнергетических систем.

Реализация результатов работы.

1. На Чебоксарском электроаппаратном заводе освоено серийное производство следующих устройств:

дифференциальных реле типов ДЗТ-21, ДЗТ-23, предназначенных для выполнения ДЗ мощных трансформаторов и автотрансформаторов 'в том числе Слоков генератор - трансформатор) с 1976 г. [I9J;

ДЗ автотрансформаторов с высшим напряжением 500 кЗ к белее и ДЗ осимовок в составе Шкафов Ш2101 и Ш2ЮЗ с 1985 г. (Sbj;

дифференциальных реле в сейсмостойком исполнении типов • ГС?-!5, FCT-I5 (па 60 Гц) с 1939 г. Г2о].

2. В производственном объединении "Искра", г. Запорожье с 1992г. освоено серийное производство блоков-дифференциальных селе типов ДОЗЮ, Д0320, ТОЗЮ, T03II и др. п составе комплектного устройства ЯРЭ 2201, предназначенных для исполнения ДЗ трансформаторов распределительных сетей и мерных электродвигателей напряжением выше i кВ [26].

3. Ка Чебоксарском электроаппаратном заводе осваивается производство указанных блоков в составе комплектного'устройства ЯЮ 2201. ?ам же в 1S9I г. выпущена опытно-прскыаленная партия дифференциальных реле серии РСТ23 в унифицированных корпусах устройств реле :: автоматики. Реле серии ГСТ23 имеют исполнения с торможением о? двух сторон и без ториоаения; предназначенные для использования на постоянном я пэремзгшоы. оперативном тока/

4. Во ЕШИРо освоены производство к гшпуск с 1591 г. шкафов-.

ДЗ шин напряжением 500 кВ и более типа ШЭ2303 [41].

о. Материалы разработок дифференциальных реле типов ДЗТ-21, ДЭТ-23 использованы в Руководящих указаниях по релейной защите. Выпуск 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Расчеты. 1985.

Дифференциальные реле ДЗТ-21, ДЭТ-23 эксплуатируются в большинстве энергосистем страны.

6. Рад результатов работы используется в учебном процессе в Чувашском государственном университете, Новочеркасском политехническом институте, Московском энергетическом институте, Ленинградском государственном техническом университете и др.

7. Результаты работы используются в научно-исследовательской работе БНИИР " института "Энергосетьпроект", г. Москва. ■

Исследования по теме диссертации выполнялись в соответствии с Государственными научно-техническими программами, целевой комплексной научно-технической программой ГКНТ СССР 0.Ц.003 (задание 03.04), предусматривающей разработку и освоение производства ДЗ автотрансформаторов с высшим напряжением 500 кВ и более, постановлением Совмина СССР К 412 от 30.04.81 (приложение 5) и отраслевыми научно-техническими программами.

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы докладывались, обсувдались и получили одобрение." • на заседаниях "Научно-технической комиссии по разработке предложений о создании и внедрении новых устройств релейной защиты в энергетических системах" при ГКНТ СССР (Москва, 1971, 1984 гг.); на Международной конференции по большим электрическим системам (Париж, 1978 г.); на ежегодных научно-технических конференциях ЧувГУ, начиная с 1960 г.; на научно-технической конференции ВНИИР (Чебоксары, 1985 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Современная релейная защита электроэнергетических объектов" (Чебоксары, 1991 г.);-

на научных семинарах кафедр: "Электроснабжение промышленных предприятий" ЧувГУ (Чебоксары, 1992 г.), "Автоматизация и релейная защита" 1.ЕИ (Москва, 1992 г.), "Электрические станции" ЛГТУ (Санкт-Петербург, 1992 г.)> "Электрические станции" НПИ (Новочеркасск, 1992 г.);

на научно-технических советах: ВНИИР (Чебоксары, 1992 г.), института "Энергосетьгроект" (Ыссква, 1992 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 42 научных работах, в том числе в 20 авторских свидетельствах. Структура и объем диссертации - форма научного доклада.

В диссертации дамтся-ссылки на источники и авторов, вместе с которыми были написаны научные работы или совместно проводились исследования. Вклад автора состоит в разработке идеологии и концепции решаемой проблемы.

Автор выражает признательность за помощь, оказанную ири выполнении экспериментальных исследований и внедрении результатов диссертационной работы в электротехническую промышленность и энергетику канд. техн. наук М.Г.Линту и В.С.^рашову.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Значительный вклад в изучение режимов работы ДЗ сосредоточенных элементов энергосистем, исследование переходных процессов в ТТ и поиск эффективных алгоритмов функционирования ДЗ внесли ученые: Л.В.Багинский, А.Д.Дроздов, А.С.Засыпкин, С.Л.Куг.еков, В.И.Новая, В.В.Платонов, Э.В.Подгорный, И.М.Сирота, Б.С.Стогний, Е.М.Ульяницкий и ряд других ведущих специалистов. Работы этих ученых явились исходной базой при проведении настоящих исследований и создании новых времякмпульсных принципов функционирования п-э

I. Общие принципы построения времяимпульеных ДЗ сосредоточенных элементов энергосистем. В общем виде ДЗ содержит ГТТ со всех сторон защищаемого элемента; промежуточные преобразователи токов СППТ) и дифференциальные" реле [41]. Обобщенная структурная схема премяимпульсного ДР (рис. I) Еключает схемы формирования . дифференциального С1ДТ и тормозного С ИТ токоз, схемы преобразования дифференциального СВДТ1, СГЩТ2 и тормозного СПТТ токов, двухполупериодные выпрямители ДВ1 и ДВ2, схему сглаживания СС, элемент сложения "+" и реагирующий орган ГО [13, 41]."

Дифференциальный 1д и тормозной I т токи в общем виде определяются из выражений

8 + Ы + ■/• *}гп • (1)

где I , ¿^ ¿2Я - вторичные токи ППТ.

б

Рис. {. Qso&uiZH/icj струхтирная cxtxa -

UMnyjbSHßiO ДР

Pue, «2. Торяе&м&е язрахтёристи&и

В основном канале î F0 осуществляется преобразование непрерывной величины

Чх s Lp " LCH, ~L:«z (3>

в дискретную по Бремени.

Дополнительный капал 2 обработки информации в ГО [16] применяется в ДЗ им; и ошиновок напряжением 500 кВ и более.

Ток L должен иметь небольшие пульсации и быть примерно пропорциональным максимальному в течение периода Т промышленной частоты значению тормозного тока, что позволяет в установи саемся режиме сохранять неизменным соотношение максимальных

значений рабочего тока ¿. и тока смещения i,,^. при КЗ в за-

р LnZ «

щищеемпя зоне и сдвиге фаз токов присоединений до 90 . Благодаря этому могло применять значения коэффициента торможения примерно на -'tC?{ больше по сравнению со способом тормогения, в котором тормозной сигнал пропорционален среднему значению тормозного ■ггка [3, 13, ыО]. СПТТ реализована в виде амплитудного детектора. Она содержит также нелинейный элемент для получения горизонтального участка тормозной характеристики [13].

(Статическая тормозная характеристика (рис. 2), определяемая на си"усонд.'1льном тг-i-e по выходу основного канала РЭ (характс-т.;'л-ти/а I]. s относительных единицах (за базу принимается приведенный номинальный то;: 1 защищаемого элемента или соответ-cti'-'с::;::; e;/v номннпльнге токи ответвлений от обмоток ПЛТ) имеет

Т -"7 <■ k (I -I ■ ) , (Ч)

~z.cz* "¿.на»* г' т. не*/ '

начальный ток срабатывания; к„= Л 1.

1де ^д.меч» . -

коэффициент тогмежения; Г - ток начала торможения.

• т. и й * *

Наиболее тяжелыми расчетными режимами ДЗ являются режим

броска намагничивающего тока (БНГ) защищаемого трансформатора и

переходные режимы КЗ (в том числе переходные режимы сквозных

то ко п.

НгТ однофазного трансформатора при отсутствии затухания представляет ряд однополярных отрезков синусоиды с основаниями В, между которыми имеются паузы

- (1 - э/гх )т . С5;

При работе ТТ без погрешностей длительность больших в течение периода Т пауз в токах на выходах ГТТд можно находить из выражений [13]

в случав однополярного тока

1 Дл Т . (5)

ЬпА~ " Н% ) '

в случае разнополярного тока

*пв и чх )

где , , - основания импульсов расчетных токов в фазах А, В и С соответственно.

Отношение амплитуд второй и первой гармоник в однополярном

БНТ

т - ' д

~(г)т* д-ИпВ

В качестве расчетных обычно принимают режимы, в которых основания импульсов и , входящие в выражение (6) или (7), примерно равны. В так:« режимах при разношлярном токе на выходе ГТТд выражение (8) можно использовать непосредственно, а при однополярном токе - его правую часть следует делить на Цз [13].

С учетом изложенного, при = 5 мс в расчетном токе на выходе ГТТЛ имеем: -(¿¡т1&~ ^,17 при однополярном токе и ~С)т# " РалнополяРном токе- Поскольку амплитуда одно-

полярного тока значительно больше чем разнополярного, то в качестве основного "информативного признака целесообразно использовать длительность бестоковой паузы, а в качестве дополнительного -параметр 1{г)тш [5, 13].

Рассматриваемые б диссертации ДР имеют относительно малые входные сопротивления. Поэтому можно полагать сопротивление нагрузки ТГ активным, а сопротивление дифференциальной цепи равным нулю. Индуктивностяыи вторичных обмоток ТТ в первом приближении тахяв можно пренебречь, поскольку, во-первых, они малы, а во-вторых, при этом создаются' более тяжелые режимы для времяиыпульс-кых ДЗ. Исходя из этого, процессы в ГТТ можно описывать уравне-

киями

ТГ~ - и

СИ

о >

# ♦ * I •

Зс * с +с + I

10 Ьхв ЛС '

где ^ = кЗ, 5 5; - потокосцепление со' вторично? обмоткой;

, Ну - индукция и напряженность магнитного поля;

Ну " ¿0- -и.%/; ¿'. ( ¿.., £ . - приведешшй первичгай,

вторичный и намагничивающий токи; £ & £ & - активные

___ вот ' нгу* о сопротивления вторичной обметки ТТ, нагрузки и нулевого проводя;

5 , £м - сечение и средняя длина магчитопровода.

Для анализа и модели ровен и я работы ПТд

уравнения (3) используется уравнение

вместо первого

(10)

Система равнений (9) в общем виде может резаться численными методами с применением ЭВМ. Для оценки принципов функционирования ДЗ приходится рассматривать очень много режимов, поэтому целесообразно использовать обобщение параметры.

Токи небаланса в значительной мере зависят от времен насыщения ТТ. Индукцию насыщения , необходимую для вычисления , целесообразно определить как такую индукцию, которая

получается при приведенной предельной кратности Кв установившемся режиме. Обобщенный параметр к[ ражения [41]

ю

ю

определяется из вы-

10

К I 10 1НСМ

.„л

нем

(Ю

где

ЧНОМ. ТТ

- первичный номинальный ток ТТ. В качестве обоб-

щенного параметра режима целесообразно использовать также величину -Г* а/ Г _ , что позволяет оценивать на осно-

*Р ' ггОгг

вании выражения (4) снижение тормозного действия за счет влия-

ния I„

V.KB4W I

Во.многих расчетных режимах значение в первом приб-

лижении достаточно находить с точностью до периода 7 • В таких случаях при вычислении tfi можно учитывать только первое слагаемое в правой части выражения для тока КЗ

к/г<

Ч -- fi - c°s (loi + , <iZ)

где - фаза напряжения в момент КЗ; Т^ - постоянная времени первичной цепи.

Выражение (12) обеспечивает приемлемую точность при 7( $ ZT. С учетом изложенного•имеем [41]

UT.i«^: №)

(14)

р= (1-Br#)

где = Ь„/ Ь с 5 6- - остаточная индукция;

Тс-, пе ГI Л ~

Параметр г можно рассматривать как обобщенный параметр режима ГТТ (при условии, что К'1В определяется при трехфазном КЗ). При р ">/ I можно полагать, что ТТ не насыщается в переходном режиме. При анализе работы ГТТ непосредственно из выражения (13) можно находить того ТТ, который насыщается первым.

Процессы в ТТ зависят от напряженности магнитного поля в сердзчнике ТТ, поэтому целесообразно ввести в качестве обобщенного параметра амплитуду удельного первичного тока в номинальном режиме [41].

В качестве расчетной зависимости а [Ну магнитопровода ТТ использовалась амплитудная динамическая характеристика намагничивания (АДХН), снятая на синусоидальном напряаении частотой ¿С Гц [42]. В большинстве расчетных режимов работы ДЗ наблюдается однополярное намагничивание магнитопровода ТТ. В этих условиях и при напряженности магнитного поля Н} 100 А/м младо не учитывать явление гистерезиса. При изменении Н ' в диапазоне от 100 до 10000 А/и АДХН холоднокатаних электротехки-

ческих сталей можно с высокой точностью аппроксимировать выражением

где Вр , Н» - базисные значения индукции и напряженности магнитного поля.

Параметр 5 может приниматься равным примерно 0,09 Тл для витых ленточных магнитопроЕодов из стали 3413 и 0,32 Тл для шихтованных магнитопроводов из Ш-образных пластин, применяемых в релестроении.

С использованием выражения (15) выполнено интегрирование системы уравнений (9) для одиночного ТТ ( &0 = 0) при - О (в течение бестоковой паузи однополярпого БИТ) и показано, что вторичный ток 7Г в это!- случае затухает по кривой, которая является отрезком гиперболы. На основании этого сформулировано следующее граничное условие, при котором мгновенные значения тока I, (или тска с ) в любой точке бестокоьой паузы тока ¿^ не отличаются от отрезка экспоненты более чем на 10%: разность максимального к минимального значений напряженности магнитного поля з течение периода I не должна превышать полусуммы указанных значений.

■ Указанное граничное условие может быть распространено и на режим КЗ. При его выполнении вторичный контур ТТ в переходном режиме можно рассматривать как квазилинейный, т.е. полагать, что в течение периода / индуктивность ветви намагничивания ТТ и постоянная времени Т. указанного контура неизменны, а от периода к периоду изменяют свое значение.

В режиме квазилинеаризации расчетное значение в

переходном токе намагничивания ТТ при КЗ равно примерно 0,12.

В системе обобщенных параметров граничное условие удобно представить в следующем виде

в расчетном режиме однополярного БНТ при В - 160°

в режиме КЗ ' ...

В режиме квазилинеаризации при однополярном положительном ЕНТ, D « 180° и полном поглощении апериодической составляющей первичного тока ветвью намагничивания ТГ максимальное значение отрицательной полуволны тока с. равно [Ю]

,(-) 0,S sin Z Уд

Ha основании выражений (15), (16) и (18) выявлено, что наиболее тяжелые условия для отстройки времяимпульсных ДЗ от трансформированных однополярных БНТ возникают на границе режима квазилинеаризации.^ В этом случае при D = 160° имеем: litbís 0,ó; ^„акс**0.46-

При малых F может происходить значительное уменьшение длительности пауз в токах небаланса.при внешних трехфазных и двухфазных КЗ на землю. Для ДЗ трансформаторов (автотрансформаторов) весьма тяжелый режим может возникать при внешнем трехфазном КЗ и ¿а = 0 для тока КЗ особой фазы А со стороны высшего ("Ш или среднего (СН) напряжений в случае, если токи небаланса определяются насыщением ТТ в одной ГТТд . В указанном режиме в ряде периодов в фазах В и С реле могут появляться токи небаланса, имеющие длительность бестоковых пауз менее 5 мс. Причем в фазе В пеле (отстающей от особой на 120°) появляется разнополярный ток небаланса, а п фазе С реле (опережающей особую на 120°) появляется однсполярный ток небаланса. Выявлены пределы изменения расчетного сопротивления нагрузки ТТ фаз В и С,для апериодической составляющей тока при z > к показано, что эквивалентное сопротивление вторичной,цепи указанных ТТ при д £ ^^oSmz можно находить из- выражения [41 ]

С учетом изложенного, разработана следующая методика расчета íiepEHx моментов насыщения ТТ в -ИТ А при «4^ = 0 [41].

Г:г-шсляем Я- и с. ; неодим к' с учетом (19) и

Б-« я®»*

т ~ подставляем указанные значения в .выражение (14) и вычисляем r¡p¡¡C4- « ; из выражения (13) находим д s ñ , каждое из которых затем складываем со

значением . .

В качестве аргумента функциональных зависимостей для токов небаланса целесообразно использовать параметр р в особой фазе (при оС = 0).

Проверка предложенной методики проводилась путем математического моделирования. Численное интегрирование систем уравнений вида (9) с учетом (10) осуществлялось методом Р^нге-Кутта при шаге йЬ = 0,05 мс. Зависимость Н(В) принималась в виде АДХН с использованием выражения (15). Рассматриваемая методика расчета позволяет задавать остаточную индукцию &г и при использовании ЛДХН [42]. Возникающая при этом абсолютная погрешность не превосходит тока намагничивания, соответствующего заданной Вг , и учитывалась при анализе результатов моделирования.

Математическое моделирование показало, что .приемлемая точность расчета наблюдается при Р £ 0,08 и только с того момента времени, когда в фагз В реле возникает разнойолярныЛ ток небаланса с примерно одинаковыми амплитудами положительной и отрицательной полуволн. До указанного момента времени в фазе В реле может возникать ток небаланса с относительно большими паузами, отстройка от которого не представляет трудностей.

При Р = 0,09 (например, « „/)!х,= 4,2; к' = Т4;

В Л Т т НГА • 13

г«Г 0; -ЧЗ*- ^ Т<# = 5) » ¿«рас?90 МС Д'™тель-

ность пауз в токе небаланса фазы В реле не менее 9 мс на уровне

замера = / ^ ^ '<т • рапном 0,1. Приуменьшении

Р до 0,055 длительность пауз уменьшается до о мс при }амх# = ОД. а ±и)тн£# з худшем случае равна 0,2. Относительное значение амплитуды первой гармоники Г^^ (по отношению к амплитуде периодической составляющей тока плеча ДЗ) достигает 0,С2.

Длительность паузы в токе небаланса фазы С за счет взаимного влияния ТТ может уменьшаться в первом периоде до 3,5 мс ПРИ ,г» = р = °>°22 и = 10 ■

Таким образом, с целью эффективного использования признака длительности пауз следует с некоторым запасом принимать обобщенный параметр р для ГТТд не менее 0,0Ь.

2. Дифференциальные защиты мощных трансформаторов и автотрансформаторов. • Снижение уровне замера пауз в режиме трансформированного однополярного ВНТ' целесообразно осуществлять с помощью реального дифференцирующего звена (РДЗ), имеющего переда-

точную функцию [ЮЗ

где ' - постоянная времени.

Использование передаточной функции (20) обеспечивает также увеличение уровня замера .пауз в переходном режиме КЗ в защищаемой зоне.

Эффективность коррекции формы кривой дифференциального тока с помощью РДЗ в режиме квазилинеаризации при однополярном БНТ и V = 180° (рис. 3) определяется выражением [10]

= & , и

где £ ~ 1>*>с«е . т . т /Т.

< л-) д ' и» 'л/1;

Ц г ток на выходе РДЗ; А^ор - модуль коэффициента передачи РДЗ на синусоидальном токе.

Оптимальное значение находится в пределах 0,05-0,05.

На границе режима квазилинеаризации при I) = 180° и

= 0,5 необходимый уровень замера пауз в относитель-

ных единицах (за базу принята амплитуда первой гармоники тока ) примерно равен к при - 0,06 составляет 0,18.

Если условие (16) не выполняется, то, как показали экспериментальные исследования, отношение ^ ¡амз ! ^(Отй маЛ0 -отлича~ ется от 0,18.

При КЗ в защищаемой зоне параметры тока на выходе РДЗ определялись с -использованием математического моделирования. Принимая ток 1д (или ¿д.) в виде ступенчатой функции, ток на выходе РДЗ можно определять по рекуррентной формуле [41]

^паЫпч,ё 1А(п-<) . с«;

где - интервал дискретизации тока ¿д , раышй шагу

численного кнтегрироваиия систем уравнений (9) или (10); , токи на ВЫУОде № в начале П-го и ( л -I) интерва-

\

с

ЛН2Я1

V V V V

Рис.2. Кривые тскаВ при однопол^риом ВИТ

1 I & Ч 5 6 7 &

Рис. Н. Относительные значения переходных токоВ при К5 6 юне

лов времени.

При оценке быстродействия ДЗ трансформаторов целесообразно '• учитывать вероятност:ше характеристики переходных режимов, например, сопротивление электрической дуги в месте КЗ и др. С учетом этого при моделировании принято Т)Л, = 5. Другие параметры режима приняты следующими: = 8; <'1д - 30; 5Г# = 0; =0; Р = 0,12; 1#уд.ивмт- 200 А/и;. ¡> = 0,09 Тл; Т^ = 0,06.

Результаты расчетов для токов с. и в режиме однофаз-

ного или двухфазного КЗ в зависимости от номера периода N ■ приведены на рис. 4. Значения (за базу принималась амп-

литуда I}т , которая получается при синусоидальном токе на входе ТТ с амплитудой I )гп ) определялись при ± п = 5 мс. Параметр 2,.._ представляет отношение амплитуды первой

('? »п АЬШ ■ г I ' I

гармоники к постоянной составляющей в выпрямленном токе |

При использовании в качестве информативного признака параметра (или 1а)тш ) замедление составит Т^ (без учета процентного торможения). Отношение ^юмз/^Мпи в течение всего переходного процесса существенно превышает его значение, необходимое для отстройки от трансформированных одно-полярных ШТ. Это позволяет а условиях моделирования,.результаты которого приведены на рис. 4, обеспечить работу без ¡замедления при кг 4 0,9.

На базе предложенных принципов и результатов исследований разработаны дифференциальные реле серии ДЗТ-20, предназначенные, главным образом, для выполнения ДЗ мощных трансформаторов (автотрансформаторов) со схемами ГТТД - ГТТУ [19]. РО реле содержит последовательно соединенные компаратор К ., элемент выдержки времени на возврат ЗВ с управляемой выдержкой и элемент выдержки времени В [5, 13]. Уставка по длительности паузы принята 5 мс; выдержка времени элемента'В - 22 мс. После срабатывания ГО выдержка на возврат элемента ВВ увеличивается.

Для обеспечения отстройки от разнополярных ЕНТ и повышения отстройки в переходных режимах внешних КЗ в качестве СПДТ2 (рис. I) используется фильтр высших частот (ФЗЧ), выполненный в виде колебательного звена с передаточной функцией второго порядка. Круговая частота свободных колебаний 13д (при отсутствии затуха-н.я) принята близкой к частоте второй гармоники. Отношение амплитуд второй и первой гармоник на. выходе ФЗЧ при 0 $ 1,5 имеет вид 0

где & - коэффициент, учитывающий увеличение второй гармоники на выходе РДЗ; 6 = 1,7 при Т^ = 0,05; Яд - добротность, определяемая как модуль коэффициента передачи £34 на частоте сОв .

Б качестве расчетных параметров разнополярного ЕНТ с некоторым запасом принято: £ = 4 мс; = 0,6. Отстройка от указанного БНТ обеспечивается при 00 >,

Для уменьшения замедления в переходном режиме КЗ в з"¿чаемой зоне [15] осуществляется ограничение тока в схеме ДЕ2 (рис. I) с помощью стабилитронов с относительно низким номинальным напряжением стабилизации, что позволило обеспечить практическую линейность тормозных характеристик до

Ограничение тока I :м1 начинается при расчетном разно-полярном ЕНТ, амплитуда которого превышает амплитуду номинального тока примерно в 1,5 раза.

Экспериментальные исследования с учетом влияния промежуточна ТТ (ПТТ), имеющих £ =0,32, показали, что реле серии ДЗТ-20 не замедляются.при 5; ^20 и ^><0,6 [2с].

Для повышения быстродействия и надежности срабатывания при больших кратностях токов КЗ в реле ДЗТ-20 применена дифференциальная отсечка (ДО), имеющая уставки срабатывания и

^ гт ^ НОМ

нам • Схема ДО содержит реальное интегрирующее звено, которое подключается к выходу ДВЕ и определяет зависимость времени срабатывания от кратности тока. При двукратном синусоидальном токе время срабатывания равно примерно Т [13].

Основные параметры реле серии ДЗТ-20 в относительных едпни-

• цах

Начальный ток срабатывания 0,3-0,7

Коэффициент торможения • 0,3-0,9

Ток начала .торможения 0,6; 1,0-

Для мощных автотрансформаторов целесообразно принимать начальный ток срабатывания (0,15-0,3) Iндн [20]. В сетях с высшем напряжением 500 кВ и более к точке внутреннего КЗ от протяженной линии электропередачи с распределенными параметрами могут подтекать токи, содержащие свободные колебательные составляющие с частотами близкими к частоте 100 Гц. С учетом изложенного, предложено использовать ПТУ со всех сторон защищаемого авто-

трансформатора (со стороны ПН реле ДЗ автотрансформатора (ДЗАТ) подключаются к встроенным ТТ), что позволило принимать уставку по длительности паузы равной 6 мс, а в качестве СЦЦТ2 использо-еать пропорциональное звено [30]. Защита ошиновок БН, СН и НН осуществляется при этом другими ДЗ. Для реле ДЗАТ разработан РО [17, 30} с временем срабатывания менее Т (рис. 5, а). Выдержка Бремени на возврат элемента ВВ принята б мс; Еидержко времени элемента В - мс.

Испытания опытного образца реле ДЗАТ на электродинамической модели линии электропередачи показали, что оно не замедляется под воздействием свободных колебательных составляющих тока КЗ и его время срабатывания находится в пределах 16-16 мс (по бесконтактному выходу) £¿0].

Для получения времени срабатывания З-о мс при Xк разработана быстродействующая ДО [22]. Принцип действия ДО основан на сравнении рабочего сигнала, в качестве которогс используется выпрямленный дифференциальный ток, и тормозного сигнала, ь качестве которого используются максимальные значения положительных полуволн производной (дифференцирование осуществляется с помощью РДЗ) тока I ¡-¿I ~ ^^г • Отстройка от П1Т осуществляется с помощью быстродействующего органа тока, имеющего ток срабатывания Ч1Н0„ ..

С целью увеличения длительности пауз и переходных токах небаланса целесообразна коррекция формы кривой токов на входах ДР с помощью нелинейных корректирующих звеньев (НКЗ), которые можно выполнять на базе ПТГ [41]. ЮТ включаются в каждую фазу ДР и работают практически независимо друг от друга. Оптимальное значение к'40 ПТТ находится в пределах 20-2о при £ £ 0,32 [41].

При внеанем КЗ со стороны СИ автотрансформатора встроенные ТТ со стороны ЕН могут работать с малыми погреашостями в течение нескольких периодов даже при максимальном токе КЗ. Токи небаланса на указанном интервале времени будут определяться практически схемой ГПТТУ - ПТУ со стороны СН. После насыщения ТТ в ГТТУ со стороны СН и до насыщения ТТ в ПТУ со стороны ЕН появляются повышенные токи небаланса, обусловленные, в основном, разными значениями я * У ГПТТУ и

ГТГУ . Для ГЯТТУ можно принимать ~ 0В качестве расчетного рассмотрим.режим двухфазного КЗ АВ на землю при еб = 0. В этом режиме при максимальных токах

аз

и

С

Н

о)

Л

&)

Рис. Структурные схемы'. РО Да транссроряато-раЗ(а); упрошенного ДР ($) и РО Д5 шин (В)

данного гида КЗ уровень замер?, пауз длительностью б мс (реле ДЗАТ) ьгавдо определять из выражения [41]

Для снижения * целесообразно выполнять условие

Б схемах ДЗ с использованием ГТТд со сторон БН и СН гоки неСсланса в ряде периодов могут определяться схемой ГПТТУ -ГТТД со стороны С13. Одним из расчетных^режимов для такой схемы является режим двухфазного КЗ АВ на землю при = 0. наиболее тяжелые условия для отстройки возникают в фазе С ДР. Для уменьшения I¡амщ в отпм случае следует приникать к'(0 П7Л более 30 [41].

С целью повышения быстродействия реле серии ДЗТ-20 ь переходных режимах целесообразно усилить корректирующие свойства ''.17, например, путем введения с его вторичную цепь источника ОДС, пропорциональной току ¿г на его входе [42]. Тогда первое уравнение (Г-) при Я0 = 0 принимает вид

где - ток во вторичной цепи ПТТ (выходная величина НКЗ);

- ток ь ,.приведенный к числу витков вторичной обмотки ПТТ; ^КОр~ коэффициент коррекции.(положительное число).

Использование уравнения (25) приводит к уменьшению тока намагничивания 1-с< ПТТ и увеличению его предельной кратности Кю. С точки зрения анализа поведения ДЗ удобно понятие предельной кратности К10 применять к схеме НКЗ в целом. Тогда при к пор ^ 0,25 граничные условия режима квазилинеаризации (10) и (17) остается практически без изменения. Наибольший корректирующий эффект наблюдается в интервале глубокого насыщения кагнито-проьода ПТТ, когда йУ/¿Ь & 0. В указанном интервале времени происходит заполнение бестоковых пауз в токе ■ , поскольку

на основании (2о) имеем

кксР1\ ■ . №

В расчетных режимах внешних трехфазных КЗ, сопровождающихся глубоким насыщением магнитопровода TT в особой фазе, рслсматривае— мое НКЗ способствует снижению уровня замера пауз при <^-$0,23 [41J. При однофазных и двухфазных КЗ в защищаемой зоне HKL, значительно повышает эффективность работы РДЗ, особенно при использовании магнитопровода П'ГГ, имеющего ^»0,3.

НКЗ реализовано в виде повышающего автотрансформатора тока AT-bl, который применяется совместно с реле серии ДЗТ-20 и подключается со сторон ВН и СН при использовании IT с вторичным номинальным током 1 А. Коэффициент коррекции можно находить из выражения f 41J

к--^ Р- OSmi.___(Z7)

где (v$t * tt?« )J u?z - коэффициент приведения тока ка входе AT-3I к числу витков его вторичной обмотки.

Обычно отношение iif. / и?, не менее 2 и при Я „~0,5$.г

* » * с ИГ CSU

имеем Кхдр 4 0,22. Экспериментальные исследование при

0,1*0,2 показали, что реле ДЗТ-21 не замедляется при КЗ в защищаемой зоне, = 0 и 0,9 [41].

3. Дифференциальная защита элементов распределительных сетей.

Область применения таких ДЗ ограничивается, главным образом, защитами понижающих трансформаторов, установленных на подстанциях распределительных сетей напряжением 110 и 220 кВ, на подстанциях промышленных предприятий и других, а также защитами мощных электродвигателей напряжением выше L кЗ. Чувствительность и быстродействие указанных ДЗ могут быть меньше, чем рассмотренных выше ДЗ мощных трансформаторов. Кроме того, заметную роль играют требования экономичности принимаемых решений и упрощения обслуживания. С учетом изложенного разработана [II, 10, 26] структурная схема упрощенного времяимпульсного ДР (рис. о, б). Согласующее и корректирующее звено СКЗ выполнено на базе трансреактора с активной нагрузкой вторичной обмотки и имеет передаточную функцию (20). Зильтр низших частот (ЖЧ) представляет колебательное звено с передаточной функцией второго порядка. Частота ь>а принята близкой к частоте первой гармоники; добротность Qg ~ 2,2. Указанный ®Ч пропускает постоянную составляющую без изменения,

усиливает первую гармонику и ослабляет в определенной степени вторую и другие высшие гармоники. Выдержка времени элемента В принимается несколько больше Т. В рассматриваемой структурной схеме (без учета процентного торможения и порога срабатывания компаратора К) происходит сравнение в одном канале постоянной составляющей к максимального в течение периода Т значения отрицательной полуволны переменной составляющей тока (или напряжения) на выходе 4НЧ. Достаточную для практических целей точность можно получить, учитывая при анализе только первую, вторую и в ряде случаев третье гармоники.

В ренине "трансформированного" однополярного ЕНТ при 00

и Т —- 0 переменную составляющую выпрямленного тока 1 1,1 можно представить в виде суммы косинусоид (при условии, что ось ординат проходит через максимум положительной полуволны тока I. ). Амплитуды указанных косинусоид в относительных единицах (за базу принята постоянная составляющая) можно находить из выражений [Ю]

!

CO« ~ - ~ - Т COi 4 2 I

з д * . f

(i)m ttmn , т)

/ - COS ~

(ZS)

I ■

' l n v

CDS J)[j+COS j)

Е качестве расчетного удобно принимать режим однополярного

БИТ при D = 240°. Экспериментальная проверка при = 0,G

и 7Jff = 0,06 показала [lüj, что реальные амплитуды гармоник

I.-'сколько меньше расчетных.и равны: 1,„ = С,43:

г _п <у Ч)т ibirtft '

¿итвып* ** -о.7'.

На основе выражений (2В) может &ть проведен анализ и в режиме разнополярного ЕНТ на выходе ГТГд [16]. Экспериментальные исследования в указанном режиме при £ « 180° и - 0,06

дали следующие результаты: 1,. = 0,49: Т =0,29;

Т n -7Q Мтъып* U)m£»nv

В режиме "трансформированного" однополярного ЕНТ максимальное значение отрицательной полуволны переменной составляющей напряжения на выходе ШЧ при О У 2 примерно равно сумме амплитуд пер-

0

вой и второй гармоник, что способствует повышения отстройки. Предложенное реле в режиме однополярного БНТ отстроено при ■ D = 240° и Ißj т # =0,17, а в режиме разнополярного ЕНТ -при D = 180° и tn = 3,3 мс.

' Начальный ток срабатывания реле определяется, в основном, отстройкой от переходных токов небаланса и принимается не менее 0,5 1нс„ [26].'

В установившемся режиме КЗ в защищаемой зоне при 1 к i ^ ? К значение зьт ^ не может превышать 2 [IöJ, что обес-

печивает надежную работу реле без применения ДО. Ток смещения ьсм цепи процентного торможения ограничивается на уровне, соответствующем тормозному току 7-Х или I4JM0M .

В переходном режиме однофазного или двухфазного КЗ в защищаемой зоне при <о ~ «i = 0 и j> ~ 0,0'j замедление реле составляет примерно 1,4 Ту (без учета процентного торможения).

Структурная схема на рис. 5, б реализована с применением операционных усилителей [2SJ. Конструктивно реле имеет два основных исполнения: на базе блочно-унифицировакной конструкции в составе комплектных устройств ЯРЭ2201 и на базе унифицированных корпусов устройств реле и автоматики.

Путем изменения набора блоков типов Д0320, ДЗЗГО, ТОЗИ и др. в ЯР3220Г можно осуществлять двухрелейное или трехрелейное исполнение ДЗ, а также выполнять реле без торможения или с торможением от одной или нескольких сторон. В унифицированных корпусах выполнены реле типов PCTIG, PCTIb в сейсмостойком исполнении и реле серии РСТ23. Последние млеют исполнения без торможения (для выполнения упрощенной ДЗ шин) и с торможением от двух сторон. Реле серии FCT23 имеют исполнения для.использования на постоянном и переменном оперативном токе.

Коэффициент торможения при торможении от двух сторон может принимать значения 0,6; 0,9 и 1,2; при тормозении от одной стороны - 0,3; 0,45; 0,0.

Время срабатывания при двукратном синусоидальном токе срабатывания не превышает 0,035 с.

4. Дифференциальная защита шин. Основным критерием выбора принципа выполнения ДЗ шин и ошиновок напряжением 500 кВ и более в современных условиях считается быстродействие. Целесообразно выбирать такой принцип функционирования,.при котором при умень-

шении начального значения апериодической составляющей тока КЗ время срабатывания по основному каналу стремилось бы к пределу порядка 0,5Т. Необходимо обеспечить также достаточное быстродействие РО при КЗ в зоне и сдвиге фаз токов присоединений. Указанны.) требованиям соответствует двухка;:альная обработка сигналов в ГО [4, 16, 21, 2L, 4С]. Компаратор KI (рис. 5, ъ) первого (основного канала) подключается к выходу элемента сложения "+" нъ рис. 1. В качестве СЦДТ1 в Д2 шин используется пропорциональное звено; цепь дополнительного тормзкения не применяется.

Длительность импульсов на ьыходе KI, при которой ГО срабатывает по пepiоку каналу в установившемся режиме

i г с,5 т - ¿ад;. (¿э;

имп. ср '

При вногнем КЗ и глубоком насыщен:« 7Г повреудгнного присоединения R3 не срабатывает по первому каналу при выполнении услс-tun [40]: iH ^ 2,Ъ«е; 3; кт* f,0.

При уьеличении t Kf1f) ер до Ъ ыс F0 не сработает при

¿«¿Л«,*«« V*'5-'8-'

В переходном режиме внешнего 1С при одном импульсе в течение периода на выходе KI услсьие отстройки имеет еид: i } где £ од - максимально возмозеная длительность кыпульса на вы-, ходе ограничителя длительности импу^ьсОЕ ОД.

Длс До шин и огакновох напряженней сСО кБ и более принято:

5 переходном pbz.iue К2 в зеие на выходе элементе. Iii возникает импульс при выполнении услоьия

¿и, + .

где , tHi - длительность импульсов ни вжоде ОД, пауза между которыми £ менее t... • При тех фазах включения, когда скапала возникьет меньшая полуволна тока КЗ, а затем - боль-шал, в определенном диапазоне начальных значений апериодической состаьлнющэй время срабатывания К) разно t , т.е. 7,Ь мс. При трехфазных КЗ время срабатывания F0 по первому каналу не превышает 10 мс при кт 4 1,1. При однофазных и двухфазных КЗ в'земя замедления не превышает 0,6 Т( при =9;

IKii¥r 20; кт - 0,9 [40].

С целы уменьшения времени срабатывания применен второй

(дополнительный) канал ГО [16], в котором блокирование при внешних КЗ осуществляется за счет опережающего появления тормозного тока по огношению к дифференциальному. Еход К2 подключается параллельно входу К1, а вход КЗ - к выходу СПТТ на рис. I. Запаздывание сигнала на выходе К2 по отношению к сигналу на выходе КЗ зависит от момента насыщения ТТ поврежденного присоединения. Расчетным является режим при * - 0. В этих условиях, принимая } 10, значения и 1ер компаратора КЗ можно нахо-

дить из приближенных выражений [40]

^- 0,3Т ; (¿о)

где I» хч - действующее значение тормозного тока, при котором з устаковившемся режиме срабатывает КЗ.

Выражения (30) и (31) соблюдаются с погрешностью не солеэ соответственно при 0~&г*)кю/х.1 * * * и Т / Т , ^ 0,с;5. Используя выражения (30) и (31), можно

~ т.ел >* / ~ я.» * II I ' __ _

определить разность = 15 ~ z . дЗ шин напряжением сОО кд и более охватывает обычно не более чем восемь присоединений. 3 этом случае максимальное значение не превышает 4,5.

т, о л * 4 '

Наиболее тяжелые условия возникают а режиме неуспешного АПЗ при внешнем КЗ, когда может быть раЕНой 0,5. В этом случае

Л1. 2 мс при К 5. 18 и 27. При тех же услови-

ях и ,'< 10 = 20 получаем, что & £ 5, 2,5 мс при - % -

Порог срабатывания компаратора 1{2 выбирается таким образом, чтобы начальный ток срабатывания по ПТ°?0МУ "-на-

лу был несколько больше тока + по первому каналу. Яри

этом (рис. 2) тормозные характеристики (I - по первому каналу'и 2 - по эторсму каналу) не пересекаются.

Для создания запаса по длительности сигнала на выходе элемента И2 используется элемент В2, имеющий выдержку времени около I мс. Время срабатывания ГО по второму каналу при одностороннем питании КЗ в зоне находится в пределах 2-5 мс.

При КЗ з зоне и сдвиге фаз токов присоединений на угол около 60°, причем для одного .из токов еС{ . = 15°, а для другого тока Л, = -45°, возможно блокирование работы РО' по.второму

кинолу. Зтст какал РС нирует только в начале первого пе-

риода, в затем блокируйте?.. Зремя замедления. ГО по первом;/ каналу в данном режиме не а,ч.- ыглаег 0,2 Т^ при к. «= 1 и

. /-к > 1 [40]. Таким образом, наиболее тякельге условия

работы одного из каналов Р0 являются облегченным»: для другого и наогорст.

Указанные приникни функционирования положен:: в основу ДЗ одиночной.системы шин напряжением ^00-7о0 кВ, конструктивно выполненной в ~-вде шкафл типа И321ЮЗ. Испытания опытных образцов ДЗ шин на однофазной физической и трехфазной электродинамической моделях [40] подтвердили ее высокое техническое соьс-рщенстг-с. Результаты опытной эксплуатации шкаф" ШЭЯоСЗ на подстанции "Азот" Сакораэнерго с 1566 г. по настоящее время положительны.

Основные параметры ДЗ в относительных единицах [/,о] Печальный тек, срабатывания С.4-1,2

Коэффициент тормох-ениг. О,С-1,2

Тон начала торможен /л: . - ,С

Тормпзн-ф ток блокировки дополнительного канале í3,0

Структурная с::ема РС не рис. в положена также с-сно:-у разработанного во К'ЦЫРе реле ДЗ мощны/ генераторов и синхронных компеясатсрсь.

о. ¿'чет переходных пгхлкссог при выборе гаии/.еугов сг-абе-тывяяия ДЗ. Перехг.днке режккн определим, ь основном, »ыСор коэффициента торможения и тока- ьичала торможения. Расчеты и

1" удобно выполнять на основе формулы

Т. ИСК *

К

L _ квтс ив. вс.-'Мг- i n.j » * ¿с.с.^дч"

7 ~ * * т - I ' У

Си.т—Tt, f.HSVfi

к

1,3-1,5; - коэффициент, учитывающий снижение

тормозного тока в переходком режиме.

При определении относительного расчетного тока небаланса (за базу принимается действующее значение приведенной ко вторичной цещ; ТТ (ГОТ; периодической составляющей тока внешнего КЗ) используется выражение

•^{T.fMVi!- е К пер ~ " ¿нс.рсг « ~ ^tiS.mp # ..

где £ -0,1; - коэффициент, учитывающий переходный

режим; 1и&рег¥. , Хнйаыр»- составлявшие тока небаланса,

обусловленные регулированием напряжения трансформатора и неточностью выравнивания токов.

' Для ДЗ трансформаторов и автотрансформаторов з режиме максимального тока внешнего КЗ (при Г , ^ v 6) можно принимать Кпгз = I при выполнении следующих условий [4IJ

м

ГТТУ со стороны НИ: к' •> 10.

Условие (34) справедливо при ZXT19 ,» i. Параметр

Ficn принимается не менее 0,06.

Для ДЗ шин при числе присоединений не более 3 и максимальном токе внешнего КЗ = 3 при к<0 ПТ (ИТ) не менее 20 и коэффициенте /4 0,32 [34, 40j. Б схемах ГТТй - ПТа или ГТТД - ГТТУ наибольшее снижение тормозного сигнала наблюдается при трехфазных КЗ в фазе реле, опережающей особую фазу на 120° (при этом сС = 0 в первичном токе особой фазы со стороны ГТТл ). При максимальное з течение триода значение тока на выходе ГТТд а указанной фазе в течение ряда периодов может составлять примерно 50% от амплитуды тока в установившемся режиме. С учетом этого, а также снижения тока на выходе ГТТЛ или ПТУ в другом плече ДЗ, можно принимать

= Такое :ке значение 7 следует принимать к

для ДЗ шин. В необходимых случаях, для уточнения значений К ^ целесообразно использовать математическое моделирование с учетом вероятных значений угла d в особой фазе при трехфазных или двухфазных КЗ на землю.

Особенностью ДЗ блочных трансформаторов и резервных трансформаторов собственных нужд (ТСН) является возможность возникновения значительных токов небаланса при Хс<?:}<? h 4.' Если со стороны ВН используются ТГ с вторичным номинальным током £ А, то условие (34) выполняется обычно со значительным запасом. При этом расчетные токи небаланса практически определяются схемой Г ПТТУ AT-3I и ПТУ со стороны НН [41].

При относительно малых сквозных токах режимы работы ТТ (ПТТ) близки к режиму к вазилинеаризации. Для нахождения расчетных зна-

гттд: к 1S.7 F г

(О ' ' I* азп " х.}. &н. такс >

чений *сн.т в таких режимах целесообразно на основании (17) .ввести обобщенный параметр режима

А-тг- ' (35>

о ^

где Dm - амплитуда синусоидальной индукции в магнитопроводе TT, которая получается при учете только второго слагаемого в правой части «¡ыраженкя (12).

Как показали результаты математического моделирования, при J># £ 0,2о для ГГГУ со стороны НН и торможении с двух сторон можно принимать г ■* 1. Для блочных трансформаторов в бочь-

синстве случаев это соответствует режимам, когда %Kift. 4 £ •

Если для ПТУ со стороны НН выполняется условие 0,17 <■ 0,2Ъ, то расчетное значение t-£/kjaiiC# можно при-

нимать равным примерно 0,6. Для автотрансформаторов тока AT-3I при JK '4 расчетное значение LZMaKZ # равно I. С учетом атого кси.т с

Для ДЗ резервных ТСН следует принимать %CKii расч *• = При этом для ГТГУ со стороны НН обычно ß^ <. 0,17, поэтому кси.т - 0^7 [AI]. При f>b <■ 0,ü расчетным для нахождения Кп£р является режим трехфазного скеоэного тока, при котором происходит увеличение уровня замера пауз и снижение параметра Zßjniz # sa счет взаимного влияния TT в ГТГУ [41]. При

£ 0,b возникают токи небаланса с формой кривой колебательной составляющей близкой к синусоидальной.

Е первом случае можно полагать К пер с и0 ЗТ0~

ром - Кяер » 3. С учетом изложенного, а схемах ДЗ блочных трансформаторов к резервных ТСН следует выполнять торможение не менее чем с двух сторон и принимать 1Т

В защищаемую зону ДЗ резервных ТСЬ и блочных трансформаторов входят значительные участки закрытых токопроведоь. Опыт эксплуатации реле ДЗТ-21 на резервных ICH при XTWat/#= 0.f> и - te.,, - 0,9 выявил его правильное функционирование б режиме, возникающем после ABF и сопровождающемся неустойчивыми двойными замыканиями на землю в закрытом токопроводе напряжением б кВ. С учетом наложенного, в зону поиска мест повреждения после срабатывание чувствительной ДЗ следует включать ,й закрытые токопро-воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представленной в форме научного доклада, кратко изложены, теоретически обоснованы и проанализированы полученные и опубликованные в течение 1969-19^1 гг. результаты исследований и практической реализации крупной научной и народнохозяйственной проблемы по развития теории и разработке времяимпульс-ных дифференциальных защит элементов энергосистем.

1. Предложено и обосновано использование в качестве основного информативного признака в быстродействующих ДЗ трансформаторов (автотрансформаторов) длительности интервалов времзни, в течение которых абсолютные значения дифференциального тока (или его производной) не достигают определенным образом сформированного уровня. Показано, что в качестве дополнительного информативного признака целесообразно использовать вторую гармонику дифференциального тока.

2. Предложена система обобщенных параметров ГТГ в схемах ДЗ, на базе которой сформулировано граничное условие режима квазилпнеаризации работы ТТ и разработана методика расчета допустимой приведенной предельной кратности ГТТд с учетом постоянной времени затухания' апериодической составляющей тока КЗ.

3. Выявлено, что эффективным путем повышения технического совершенства-зремяимпульсных ДЗ трансформаторов является коррекция форш кривой дифференциального тока и токов на входах Д?; сформулированы требования к линейным и нелинейным корректирующим звеньям и найдены способы их реализации.

4. На основе сочетания гармонических и временных признаков 'разработан способ функционирования ДЗ трансформаторов распределительных сетей и мощных электродвигателей, удовлетворяющий требования?.! экономичности и упрощения обслуживания.

5. Предложены принципы функционирования времяимпульсной ДЗ шин с увеличенным числом информативных признаков, включая апериодические составляющие токов на входах ДЗ. Обосновано комплексное использование следующих методов идентификации режимов: сравнение длительности импульсов с заданным временем; ограничение длительности импульсов; определение числа импульсов.э течение периода и длительности пауз между ними; контроль временного интервала между достижением абсолютными значениями дифференциального тока и преобразованным тормозным током определенных уровней.

6. Проведено исследование предложенных принципов функционирования в переходных режимах с помощью физического и математического моделирования и на основе этого предложена методика учета переходных процессов при выборе параметров срабатывания ДЗ. Показано, что значительное влияние ни выбор тока качала торможения и коэффлщиента торможения оказывает снижение тормозного тока в переходном режиме.

7. На основе полученных научных результатов, предложенных И обоснованных времяимгульсных принципов функционирования разработана и освоена в серийном и опытном производстве на Чебоксарском электроаппаретноы заводе, в производственном объединении "Искра", г. Запорожье и во ЕНИИРе гамма дифференциальных реле и защит генераторов, трансформатор«в (автотрансформаторов), шин и ошиноьок напряжением 5С0 кВ и более и мощных электродвигателей напряжением ьцше * кВ.

Основное сосспу.ание диссертации изложено в следующих работах:

ДйТРEHKD A.U. Быстродействусцеа дифференциальное реле для аащиты генераторов и трансформаторов .// новые устройства защиты и противоаварийной автоматики. : Ич^ормэлектро. Вып. 2. 19ог. С. 29-35.

Z. ДЭТРЕНКО Л.Li. Анализ погрешностей схем выраьниазння токов дифференциальной защиты, выполненных на трекереакторах // НоЕые устройства защиты г. лрэтисоаиарийкоГ! автоматики. М.: Информ-оле.чтро. Вып. 2. 19о9. С. 25-3?.

3. ДМИТРЕНКО h.\L Полупроводниковое сремяимпульсное дифференциальное реле с торможением // Изе. вузов. Электромеханика. 1970. i" 2. С. 335-339.

4. Д1£ИТР511К0 А.15. Анализ работы схем i-ремяиу.пулъеных дифференциальных реле с торможением // Новые устройства защиты и протиьоаварийной автоматики. М.: Игк'ормэлектро. Вып. 3. 1970.

С. 35-48.

5. А.с. 256S09 СССР.И.Кл.Н02Н 3/26. Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора /A.M. Дмитренко (СССР). Опубл. 01.04.70. Еюл. Jf 12.

6. А.с. 278827 СССР. Ы.Кл.НОШ 13/20. Трехфазное дифференциальное реле защиты /A.M. Дмитренко LСССР). Опубл. 21.08.70. Бюл. If 26.

7. А,с. 3IS02I СССР. li.Ita.H02H 3/40. Трехфазное дифференциальное реле /А.Ы. Дмитренко (СССР). Опубл. 28.10.71. Бюл. Я 32.

о. A.c. 384173 СССР. М.Кл.п02Н 3/23. Устройство для дифференциальной защиты силоеого трансформатора /A.M. Дмитренко (СССР). ' Опубл. 23.05.73. Еюл. I." 24.

S. ДМИТРЕНКО А.!.!.. Применение корректирующих звеньев для повышения чувствительности времяимпульсных дифференциальных реле // Груды ЕНИИР. Устройства релейной защиты и автоматики энергосистем. Вып. I» Чебоксары. IS73. С. 69-79.

10. ДМИТРЕНЮ A.M. Исследование работы корректирующего звена времяимпульсных дифференциальных реле // Изв. вузов. Электромеханика. 1974. J," 6. С. 854-360.

11. A.c. 45S876 СССР. М.Кл.Н02Н 3/28. Реле дифференциальной защиты /A.M. Дмитренко (СССР). Опубл. IG.05.74. Еюл. -V ЗС.

12. A.c. 485415 СССР. М.Кл.Н02Н 3/28. Устройство для дифференциальной защиты генератора /A.M. Дмитренко (СССР). Опубл. 30.OS.75. Еюл. ?."■ 36.

13. ДМИТРЕНКО A.M. Дифференциальная защита трансформаторов и автотрансформаторов // Электричество. 1975. 2. С. 1-9.

14. ¿MKTFEHKO A.M. Влияние переходных процессов на поведение времяимпульсных дифференциальных реле при коротких замыканиях

в зоне защиты // Тр. ВНШР. Устройства релейной защиты и автоматики энергосистем. 1976. Еып. 5. С. 3-19.

15. Д»ЙТРЕпКи A.M., ЛИНТ М.Г. Исследование поведения дифференциальной защиты типа ДЗТ-21 при переходных процессах коротких замыканий в защищаемой зоне // Тр. ВНИИР. Устройства релейной защиты и автоматики энергосистем. 1978. Вып. 9. С. 79-85.

16. A.c. 625283 СССР. М.Кл.КОЗД 3/28. Реле дифференциальной защиты шин /A.M. Дмитренко (СССР). Опубл. 25.09.78. Еюл. " 35.

•17. A.c. 629585 СССР. М.Кл.Н02Н 3/28. Устройство для диффе-. ренциальной защиты силового трансформатора /A.M. Дмитренко, М.Г.Линт (СССР). Опубл.. 25.10.78. Бюл. № 39.

IS. ДМИТРЕНКО А .Ii. Об использовании пауз 'для отстройки дифференциальных защит от переходных токов' небаланса // Электричество.. 1979.. № Г.. С. 55-53» , ' ' •

19. ДМИТРЕНКО A.M..„ ЛИНТ М.Г. Дифференциальная защита трансформаторов ДЗТ-21 // Электротехническая промышленность. Аппараты низкого напряжения-. Е79. I," 3 (79). С. 7-101

20.. iL.е.. 720608 СЕЛЕ. М;Кл.Н02Н 3/28. Реле дифференциальной защиты /А.Ii.Дмитренкст,. М'_Г.Линт (СССР). Опубл. 05.03.80. Еюл. tf 9.

21. А„с. 88826Q CCCF., М.Кл.И02Н 3/28. Реле дифференциальной защиты трансформатора /А.Дмитренко (СССР). Опубл. 07.12.31.

Бал. ü 'о.

22. A.c. SISG05 СССР. Ы.Кл.Н02Н 3/2d. Устройство для дифференциальной защиты электроустановки /U.V. Линт, A.M. Дмитренко (СССР). Опубл. 07.04.c2. Бол. .V 13.

23. A.c. &43С70 СССР. М.Кл.Н02Н 3/P.C. Устройство для дифференциальной защиты трансформатора /A.M. Дмитренко, .'.'.Г. Линт (СССР). Опубл. Ь.07.62. Бал. К 2G.

24. даТРШЮ A.M., НЕЩЕВ Г.А. Статическая дифференциальная защите генераторов автономных энергосистем // Надежность и оптимизация систем электроснабжения промышленных предприятия /Чуваш, ун-т. Чебоксары. Ис2. С. 81-Ьо.

23. ДЖТРЕНКО АЛ-., JU51T Я.Г. Влияние переходных процессов на быстродействие дифференциальной защиты ДЗТ-21 // Электрические станции. IC'£2. J." 6. С. l?-ü7.

2и. ДМГГРиШО A.M. Реле дифференциальной защиты высоковольтных электродвигателей и лонп.г.о.сщих трансформаторов // Электрические станции. 1М:3. К 12. С. .

27. A.c. 1033216 СССР. М.Нл.ЮШ 3/2Б."Реле дифференциальной . защиты шин /A.M. Дмитренко (СССР). Опубл. 07.11.33. Бол. -V 41.

2с. A.c. 1704612 СССР. Ц.Кл.Н02Н 3/26. Устройство для дифференциальной защиты шик /Д.Ii. Дмитренко (СССР). Опубл. 23.07.о4. Гол. Г 27.

• 2?. A.c. 1I4I477 СССР. М.Кл. Ü02H 3/&.. Устройство для дифференциальной защиты шин с торможением Д!.!'. Линт, B.C. Мурашов, А.К. Дмитренко {СССР). Спубл. 23.02.Hb. Г;,л. if 7.

30. даТРЕЧКО A.M., LHT LI.Г. Поведение дифференциальной защиты мощного автотрансформатора при коротких замыканиях в энергосистеме // Электротехника. I9oo. К 8. С. 45-50.

31. A.c. I2C52I9 СССР. К'..Кл.К02Н S/28. Устройство для дифференциальной защиты еин с торможением /А.К. Дмитренко, К.Г. Линт, ^..С. 1урааов (СССР). Опубл. 15.01.со. Бол. К Р.

32. A.c. 1274054 СССР. К.Кя.Н02Н 3/28. Устройство для дифференциальной защиты трансформатора /A.M. Дмитренко (СССР). Спубл. 30.11.86. Бюл. К 44.

33. ЛИНТ Ы.Г., ФУРАШВ B.C., даПРЕНКО A.M. Совершенствование дифференциальной токовой защиты шин, трансформаторов и электродвигателей // Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной двадцатипятилетию Всесоюзного научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института реле-строения. Чебоксары. IS86. С. 11-12.

34. ДЛШТРЕНКО А. М., ЛИНТ М. Г., ФУРЛШОВ В. С. Влияние преобразующей части па поведение врсмяимпульснои дифференциальной защиты шин при внешних коротких замыканиях //Оптимизация и автоматизация систем электроснабжения. Чебоксары: Чуваш, ун-т. 1987. С. 16-22.

35. ДЛШТРЕНКО Л. М., ЛИНТ Л\. Г., ФУРЛШОВ В. С. Дифференциальная защита ошиновок присоединении трансформаторов и автотрансформаторов //Электрические станции. 1987. Л° 2. С. 61—65.

36. А. с. 1387092 СССР. М. К л. Н02Н 3/28. Устройство для дифференциальной защиты трансформатора /А. М. Дмнтренко, М. Г. Лннт. Опубл. 07.04.88. Бтол. № 13.

37. А. с. 1410167 СССР. М. Кл. H02II 3/28. Устройство для дифференциальной защиты генератора /А. М. Дмитренко (СССР). Опубл. 15.07.88. Бюл. № 26.

38. А. с. 1453506 СССР. Ai. Кл. Н02Н 3/28. Реле дифференциальной защиты шин /Л. М. Дмитренко (СССР). Опубл. 23.01.89. Бюл. Л1» 3.

39. ДМИТРЕНКО А. Л\., САПОГОВ В. В. Некоторые вопросы выполнения торможения дифференциальных защит шип //Пути повышения эффективности систем электроснабжения. Чуваш, ун-т. Чебоксары. 1990. С. 82—89.

40. ДМИТРЕНКО А. М., ЛИНТ М. Г. Прппцппы выполнения измерительных органов дифференциальной защиты шин //Электричество. 1991. ЛЬ 1. С. 18—24.

41. ДЛШТРЕНКО А. М. Отстройка дифференциальных защит трансформаторов от переходных токов небаланса при внешних коротких замыканиях //Электричество. 1991. ЛЬ 12. С. 21—26.

42. ДЛШТРЕНКО Л. Л1. Вопросы математического моделирования переходных режимов дифференциальных защит //Материалы Всесоюзной научпо-чехническон конференции. Современная релейная защита электроэнергетических объектов. Чебоксары: ВНИИР. 1991. С. 114—115.

Подписано в печать 21.05.93. Объем 2 п. л. Зак. 757. Тир. 100 экз.

34G400 г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132. Типография НПИ