4.10.3. Особливості розрахунку диференційної струмової відсічки

Відсічка - найбільш простий з ДСЗ ТФ. Вона виконується за допомогою максимальних реле струму типу РТМ або РТ-40. При цьому відстройка захисту від піку струму намагнічування здійснюється за допомогою невеликої витримки. Справа в тому, що пік миттєвого значення струму намагнічування швидко знижується від початкового рівня (6...8) до (2...3) усього через 0,04...0,06 с. Приблизно такий самий час потрібен для спрацювання реле прямої дії типу РТМ. Реле побічної дії типу РТ-40 спрацьовує швидше, і, щоб затягнути час до 0,04...0,06 с, його доповнюють проміжним реле. В результаті приблизно з запасом 1,5 разів приймається

. (3.1)

В розрахунках КР у формулі (3.1) з рекомендуємого діапазона відстроєчних коефіцієнтів беремо для надійності найбільше його значення - 4,5.

Вибір такого великого струму , як завжди, забезпечує також відстройку і від режиму зовнішнього КЗ.

Маючи , визначають за (2.9). Якщо > 2, то диференційну струмову відсічку (далі ДСВ) застосовують у якості основного захисту ТФ. Якщо ж < 2, то ДСВ неприйнятна і необхідне застосування більш складного захисту.

Перевагою ДСВ є її простота. однак через великий струм вона може виявитися недостатньо чутливою.

УВАГА ! У КР ДСВ ні в одному з варіантів не повинна проходити за чутливістю (у формулі (3.1) в усіх випадках треба брати коефіцієнт 4,5). Тому після наведення у записці КР розрахунків ДСВ, які засвідчують її недостатню чутливість, слід розглянути можливість застосування більш складного ДСЗ по якому у записці КР також слід представити детальні розрахунки.

Після висновків по чутливості ДСВ слід обов’язково (незважаючи на те, що вона не застосовується для захисту ТФ в зв’язку з її заниженою чутливістю) визначити за (2.10) значення .

4.10.4. Захист двообмоткового трансформатора із застосуванням реле типу рнт-565 (з трансформатором струму, що насичується)

Якщо чутливість ДСВ недостатня, намагаються підвищити чутливість захисту шляхом використання реле з HТС - реле типу РНТ-565. Схема такого захисту показана на рис. 6.

1. Завдяки НТС захист відстроюється від стрибка струму намагнічування, діючи, як і у випадку захисту генератора. При цьому для виключення помилкового спрацювання захисту достатньо виконати умову

(4.1)

замість (3…4,5) без НТС.

2. При зовнішніх КЗ струм небалансу також знижений і тепер складається, в основному, тільки з двох компонентів.

По-перше, за рахунок похибок ТС

, (4.2)

що одержано з (2.3) при ε = 0,1, =1 і =1, а не за рахунок HТС.

По-друге, як і раніше, за рахунок регулювання коефіцієнту трансформації (2.4).

Рис. 6. Принципова схема диференційного підключення захисту

з реле типу РНТ-565 до двообмоткового ТФ

Третій компонент струму небалансу, пов’язаний із дискретністю шкал коефіцієнтів трансформації ТС, при застосуванні реле типу РНТ-565 в першому наближенні дорівнює нулю завдяки використанню зрівняльних обмоток.

Таким чином, приймається

. (4.3)

Відповідно струм спрацювання захисту

. (4.4)

Після розрахунку (4.1) і (4.4) приймається більше з двох одержаних значень струму спрацовання захисту ( див. (2.8)). Як правило, більше значення дає формула (4.4).

Потім перевіряють критерій чутливості (2.9). Якщо 2, то розрахунок захисту продовжують. Якщо ж < 2, то захист з РНТ-565 неприпустимий і необхідне застосування більш складного захисту.

Припустимо, 2. Тоді подальший розрахунок переноситься на кола управління і полягає у визначенні коефіцієнтів трансформації ТС , і числа витків диференційної та зрівняльних обмоток , , реле типу РНТ-565.

У схемі Y/Y- 0

, (4.5)

де 5 А - це найпоширеніший стандарт вторинного струму ТС. У схемі Y/ Δ - 11:

, . (4.6)

За розрахунковим значенням (4.5) або (4.6) вибирають стандартні ТС (див. дод. 1) з такими самими або більшими значеннями К (щоб їх вторинні струми були менші ніж 5 A).

Вибравши реальні , , розраховуємо струми в плечах захисту при проходженні по ТФ, що захищається, наскрізного номінального струму.

У схемі Y/Y - 0:

, , (4.7)

а в схемі Y/ Δ – 11:

, . (4.8)

Плече з більшим вторинним струмом називається основним.

Вибравши основне плече, розраховують струм спрацювання реле за формулою (2.10):

, (4.9)

де , , - струм спрацювання захисту, коефіцієнт схеми та коефіцієнт трансформації ТС на стороні основного плеча. Якщо основною є живляча сторона, то , в противному разі , де К_Т – коефіцієнт трансформації за струмом ТФ.

У звичайному реле величину I_ср забезпечують уставкою струму. На відміну від цього в реле РНТ-565 число витків робочої обмотки реле типу PT - 40 (див. рис. 6) не регулюється, а жорсткість зворотної пружини регулюється в дуже малих межах. Спрацювання цього реле відбувається тільки в тому випадку, якщо інші обмотки (диференційна, зрівняльна) в сумі забезпечують визначене паспортне значення магніторушійної сили в магнітопроводі, що називається магніторушійною силою спрацювання реле F_ср . Для реле РНТ-565 А. При звичайному способі включення реле РНТ-565 (див. рис. 6) величину F_ср забезпечують вибором достатнього числа витків диференційної обмотки (зрівняльні обмотки в цьому разі виявляються маловитковими і їх роллю в забезпеченні необхідної величини F_ср можна знехтувати). Тому

. (4.10)

Число витків , як правило, одержують нецілим. Тому відповідно до наявних відпайок за допомогою штекера встановлюють найближче менше число витків

. (4.11)

Найближче більше до розрахункового числа витків диференційної обмотки брати не слід, оскільки інакше фактично виявиться меншим від розрахункового, тобто не буде забезпечена надійність відстройки захисту від припустимих струмів небалансу при зовнішніх КЗ чи в нормальних робочих режимах при перевантаженнях.

Заокруглення числа витків змінює фактичний струм спрацювання реле порівняно з розрахунковим:

(4.12)

Далі за допомогою зрівняльних обмоток спробуємо зрівняти вклади вторинних струмів двох плечей захисту у формування сумарної магніторушійної сили. Саме завдяки передбаченню можливості такого зрівняння було прийнято .

З схеми захисту (див. рис. 6) з урахуванням напрямків струмів вважаємо

, (4.13)

причому

. (4.14)

Отже,

, (4.15)

або

,

Якщо для стислості позначити

, , (4.16)

то рівність (4.15) можна переписати у вигляді

, (4.17)

або

. (4.18)

Переходячи до абсолютних величин, одержуємо

, (4.19)

причому відношення струмів може бути визначене за формулов (4.7) або (4.8).

Якщо >1 , то для двообмоткового ТФ можна прийняти =0, тобто взагалі не використовувати другу зрівняльну обмотку, і тоді

,

і якщо >1, то =0

,

тобто, в загальному випадку

(4.20)

зрівняльна обмотка включається на неосновну сторону.

Відповідно до відпайок за допомогою штекера встановлюють найближче ціле число витків

≈ , (4.21)

Якщо б вдалося встановити точне розрахункове число витків (див. (4.20)), то відбулося б повне зрівняння плеч. У дійсності через заокруглення (4.21) зрівняння виявляється неповне, внаслідок чого з'являється третя складова струму небалансу, пов’язана з дискретністю шкали коефіцієнтів трансформації ТС і цілочисельністю кількості витків зрівняльних обмоток:

, (4.22)

де використані позначення (4.16), тобто .

Формулу (4.22) можна переписати і так:

. (4.23)

Ця складова зрівнювального струму додається до перших двох, збільшуючи загальний (уточнений) струм небалансу:

. (4.24)

Визначається уточнений струм спрацювання за умовою відстройки від уточненого струму небалансу

(4.25)

і порівнюється з раніше визначеним значенням (див. (2.8)). Якщо , то необхідний ітераційний перерахунок числа витків обмоток реле РНТ-565. У цьому разі приймається нове (уточнене) значення і розрахунок повторюється (перша ітерація) починаючи з перевірки критерія чутливості за формулою (2.9) і далі за формулами (4.9) – (4.12). Якщо в результаті розрахунків за першою ітерацією величина не змінилась, розрахунок зупиняється. Якщо ж величина змінилась, розрахунки за першою ітерацією продовжуються за формулами (4.20), (4.21), (4.23) – (4.25) . В результаті, якщо , то знов проводиться вже друга ітерація. Ітерацій слід проводити стільки, поки величина в останній ітерації не буде такою, як в попередній. Тоді розрахунок зупиняється і його результати приймаються як остаточні.