Определение коэффициента чувствительности защиты

Определение коэффициента чувствительности защиты по первичному току короткого замыкания дает завышенные результаты.

При определении чувствительности защиты необходимо учитывать токовую погрешность трансформатора тока.

Коэффициент чувствительности токовых реле определяется по выражению:

где:

• Iк.мин — минимальный первичный ток короткого замыкания (КЗ) в конце зоны действия защиты, определяемый расчетом в реально возможном минимальном режиме;
• Ic.p. — ток срабатывания реле;
• nт — коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ);
• Iвтк.мин. — минимальный вторичный ток К3, Iвтк.мин. = Iк.мин/nт;

При КЗ значение тока Iк.мин может в несколько раз превышать то значение расчетного тока, при котором производилось проверка трансформаторов тока (ТТ) на 10%-ую погрешность [Л1]. В связи с этим весьма вероятно увеличение токовой погрешности свыше 10%. Таким образом, основной недостаток защит заключается в том, что трансформаторы тока не могут обеспечить во всех режимах трансформацию достаточно близкую к идеальной, хотя в основу работы защиты положена идеальная трансформация тока. Это обстоятельство не учитывается при определении коэффициента чувствительности в соответствии с выражением (1).

Определение коэффициента чувствительности по выражению (1) дает завышенное значение, так как известно, что вторичный ток трансформаторов тока при погрешности выше 10% существенно отличается от его идеального значения Iвтк.мин.

Завышение коэффициента чувствительности может привести к ошибочным выводам относительно фактического значения коэффициента чувствительности. Он может оказаться меньше минимально допустимого коэффициента чувствительности. Обеспечение 10%-ной погрешности при токе К3 Iк.мин уменьшит погрешность ТТ, увеличивая тем самым коэффициент чувствительности.

Проверка ТТ на 10% погрешность при КЗ определяется по кривым предельных кратностей, а при их отсутствии — по значению номинальной предельной кратности.

В тех случаях, когда 10%-ная погрешность при токе КЗ, равном Iк.мин, не обеспечивается, для её обеспечения необходимо увеличить номинальный ток трансформаторов тока, соединить последовательно две обмотки и/(или) уменьшить сопротивление вторичной нагрузки Zн.

В тех случаях, когда это невозможно, чувствительность реле необходимо определять графически в соответствии с рис. 1.

Рис.1 — Графическое определение вторичного тока КЗ в реле по расчетному значению при погрешности трансформатора выше 10%

Для определения чувствительности по действительному вторичному току в реле, необходимо:

1. Определить сопротивление нагрузки Zн трансформатора тока и вторичный ток КЗ Iвтк.мин.;

2. Построить характеристику намагничивания Е2=f(I’нам), где: Е2 — электродвижущая сила (ЭДС);

I’нам = Iнам/ nт — ток намагничивания, приведенный к вторичной стороне.

3. На графике характеристики намагничивания построить прямую зависимости ЭДС от вторичной нагрузки Zн.

где:

• Z₂ — сопротивление трансформатора тока;
• І₂ — вторичный ток.

4. Построить зависимость ЭДС от тока первичной обмотки, для чего в нескольких выбранных точках при соответствующем одном значении Е2 определить I’₁ как сумма токов І₂ (абсцисса построенной прямой) и I’нам — абсцисса характеристики намагничивания).

5. Определить вторичный ток в реле Iвт, соответствующий Iвтк.мин., пользуясь кривой Е=f/( I’₁) и прямой Е2=(I₂), как показано на рис.1.

6. Определить коэффициент чувствительности:

Из рисунка следует, что фактический коэффициент чувствительности реле будет в Iвтк.мин./Iвт меньше, определенного в соответствии с выражением (1).

Приближенное значение вторичного тока КЗ с учетом токовой погрешности может быть определено по выражению:

где:

• f — токовая погрешность ТТ [Л1];
• Кн — коэффициент надежности (Кн=1,2-1,3).

Вывод:

1.В тех случаях, когда 10%-ная погрешность ТТ при КЗ не обеспечивается, для её обеспечения необходимо увеличить номинальный ток трансформаторов тока, соединить последовательно две обмотки и/(или) уменьшить сопротивление вторичной нагрузки.

В тех случаях, когда это невозможно, коэффициент чувствительности реле необходимо определять графически по действительному вторичному току.

Литература:

1.Шабад МЛ. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — Л.: Энергоатомиздат, 1985 — 296 е., ил.