© 2015-2023 ООО «РЗА-Энерго»
220015, г. Минск, ул. Пономаренко, 35а-506
Свидетельство о государственной регистрации №691800526 от 05 ноября 2015 г. выдано Минским районным исполкомом
Интернет-магазин, направленный на поддержку потребителей релейной защиты, rza.by зарегистрирован в торговом реестре «Свидетельство о регистрации №691800526 выдано Минским районным исполкомом » 05 ноября 2015 г.
Режим работы интернет-магазина: с 10.00 до 17.30 ежедневно.
Заказы, которые оформлены в нерабочее время, принимаются в работу на следующий день после оформления заказа.
Добавил:
Upload
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:
Скачиваний:
78
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
1.28 Mб
Скачать
Техническая коллекция Schneider Electric
Выпуск № 9
Методика расчета уставок дифференциальной защиты трансформаторов
(Sepam T87)
Компания Schneider Electric приступила к выпуску «Технической коллекции Schneider Electric» на русском языке.
Техническая коллекция представляет собой серию отдельных выпусков для специалистов, которые хотели бы получить более подробную техническую информацию о продукции Schneider Electric и ее применении, в дополнение к тому, что содержится в каталогах.
В Технической коллекции будут публиковаться материалы, которые позволят лучше понять технические и экономические проблемы и явления, возникающие при использовании электрооборудования и средств автоматизации Schneider Electric.
Техническая коллекция предназначена для инженеров и специалистов, работающих в электротехнической промышленности и в проектных организациях, занимающихся разработкой, монтажом и эксплуатацией электроустановок, распределительных электрических сетей, средств и систем автоматизации.
Техническая коллекция будет также полезна студентам и преподавателям ВУЗов. В ней они найдут сведения о новых технологиях и современных тенденциях в мире Электричества и Автоматики.
В каждом выпуске Технической коллекции будет углубленно рассматриваться конкретная тема из области электрических сетей, релейной защиты и управления, промышленного контроля и автоматизации технологических процессов.
Валерий Саженков,
Технический директор ЗАО «Шнейдер Электрик», Кандидат технических наук
Выпуск № 9
Методика расчета уставок дифференциальной защиты трансформаторов
(Sepam T87)
А. М. Александров
Петербургский Энергетический Институт повышения квалификации (ПЭИпк)
Выпуск № 9, август 2007 г.
|
Выпуск № 9 |
Schneider Electric |
1 |
1. Описание дифференциальной защиты SEPAM Т87
Дифференциальная защита терминала SEPAM Т87 выполнена пофазной. Она включает дифференциальную отсечку и чувствительную дифференциальную защиту с процентной тормозной характеристикой и блокировками по второй и пятой гармоникам. Тормозная характеристика имеет три участка: горизонтальный и два наклонных, проходящих через начало координат. Горизонтальный участок, крутизна наклонных частей и точка изменения крутизны регулируются. В качестве тормозного тока используется абсолютное значение наибольшего тока двух сторон силового трансформатора (рис. 1).
Зона регулировки точки изменения крутизны
макс.
мин.
макс.
Зона срабатывания защиты
макс.
мин.
,
мин. 
Точка изменения крутизны
Рис. 1 Тормозная характеристика дифференциальной защиты трансформатора SEPAM Т 87.
Вычисление дифференциального и тормозного токов производится после выравнивания вторичных токов трансформаторов тока по величине и по углу (в зависимости от группы соединения обмоток силового трансформатора). Со всех сторон силового трансформатора трансформаторы тока должны соединяться по схеме полной «звезды». Выравнивание вторичных токов выполняется программно согласно выставленным в окне «Специальные характеристики» параметров силового трансформатора (номинальной мощности, номинальных напряжений обмоток, векторной группы) и номинальных значений первичных обмоток трансформаторов тока с обеих сторон трансформатора. Единственным условием возможности выравнивания токов по величине является требование, чтобы номинальные токи трансформаторов тока находились в диапазоне (0,1’2,5) номинального тока силового трансформатора.
Следует отметить, что тормозная характеристика приведена в осях Id/In1 и It/ In1, т.е. в относительных единицах, приведенных к номинальному току первой обмотки силового трансформатора.
Для предотвращения излишней работы дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании на землю производится корректировка токов с целью исключения токов нулевой последовательности. Для первой обмотки она выражается вычитанием из фазного тока тока нулевой последовательности вне зависимости от схемы соединения первичной обмотки трансформатора как показано в формуле (х) для фазы «А», (аналогично для остальных фаз).
, (х)
где Iam ‘ откорректированный ток первой обмотки фазы А; IА, IВ, IС ‘ токи фаз А, В, С на входе устройства.
|
2 |
Schneider Electric |
Выпуск № 9 |
Корректировка фазного тока второй обмотки зависит от группы соединения обмоток силового трансформатора:
‘ для четных групп корректировка аналогична первой обмотке:
,
‘ для нечетных групп корректировка заключается в получении разности соответствующих фазных токов, деленной на 3, например, для группы соединения силового трансформатора Y/∆’11 для фазы:
При включении силового трансформатора под напряжение происходит бросок тока намагничивания, величина которого может достигать 8’10 кратного значения номинального тока трансформатора. Для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты в этом режиме фирмой Schneider Electric использован способ замера в дифференциальном токе величины 2 гармоники, которая появляется при включении трансформатора под напряжение.
Вустройстве предусмотрена возможность дополнительной блокировки по 2 гармонике при включении трансформатора. Дополнительная блокировка используется тогда, когда содержание гармоник в токе включения незначительное.
Блокировка дифференциальной защиты в режиме перевозбуждения силового трансформатора выполнена путем фиксации в дифференциальном токе пятой гармоники.
Для предотвращения ложной работы дифференциальной защиты при неисправности токовых цепей предусмотрена специальная блокировка, выявляющая обрыв в цепи какой’либо фазы трансформаторов тока сторон силового трансформатора.
Вработе устройства Т87 предусмотрен режим тестирования, который позволяет облегчить проверку функции дифференциальной защиты. Данный режим автоматически выставляет группу соединения силового трансформатора в 0, а номинальные напряжения сторон силового трансформатора рассчитываются по формулам:
Uном1 = S / (3 * I ном тт1), Uном2 = S / (3 * I ном тт2),
где: Iном тт 1 – номинальный ток трансформатора тока первой обмотки трансформатора Iном тт 2 – номинальный ток трансформатора тока второй обмотки трансформатора Uном1 – измененное напряжение первичной обмотки силового трансформатора Uном2 – измененное напряжение вторичной обмотки силового трансформатора
S ‘ полная мощность силового трансформатора
|
Выпуск № 9 |
Schneider Electric |
3 |
Этот режим включается с помощью программного обеспечения SFT 2841 в разделе «Настройка защит» и требует обязательного вывода защиты из работы для предотвращения ложного отключения силового трансформатора.
Наряду с традиционной отстройкой от включения трансформатора под напряжение и от токов небаланса режимов путем задания пользователем определенной тормозной характеристики, уставки токовой отсечки и уставок 2 и 5 гармоник фирма Schneider Electric предлагает новое направление в создании цифровых реле – самоадаптирующихся устройств на основе искусственной нейронной сети.
Традиционный алгоритм предполагает попарное сравнение входных параметров, необходимых для работы дифференциальной защиты, с заданными пороговыми значениями (уставками). Пороговые значения определяются на основе опыта эксплуатации и в ряде случаев не являются оптимальными, т.к. часто принимаются с большим запасом и не учитывают влияние остальных параметров. Например, блокировка дифференциальной защиты по 2 гармоники может замедлить работу защиты из’за насыщения трансформаторов тока при внутреннем повреждении с большими токами короткого замыкания. Замедление действия защиты приведет к увеличению размеров повреждения и увеличению стоимости ремонта. Данный недостаток отсутствует в методе нейронной сети, который определяет необходимость действия на отключение или блокировку на основании комплексного анализа всех входных величин, который нарабатывается в процессе обучения в реальных и модулированных условиях.
Опыт применения искусственного интеллекта в дифференциальных защитах трансформаторов показал высокую эффективность этих защит. Schneider Electric установил с 2000 г около 1500 самоадаптирующихся дифференциальных защит и при многочисленных внешних коротких замыканиях дифференциальная защита не работала излишне, а при повреждении трансформатора в Light SESA Company (Бразилия) дифференциальная защита сработала через 0,5 периода, что значительно уменьшило размеры повреждения [2] [3].
Итак, в терминале Sepam Т87 предлагается выбрать вид торможения: традиционное или самоадаптирующееся. При традиционном торможении необходимо задать вид тормозной характеристики, уставки дифференциальной отсечки и уставки 2 и 5 гармоник. При использовании самоадаптирующегося торможения требуется задать только тормозную характеристику, причем, только горизонтальную часть (Ids) и первую наклонную часть (Id/It). Все остальные характеристики не устанавливаются. Единственное ограничение, вводимое фирмой, ‘ применение искусственной нейронной схемы возможно на тех трансформаторах, для которых амплитудное значение броска тока намагничивания не превышает 8’кратного действующего значения номинального тока силового трансформатора.
Алгоритм работы дифференциальной защиты показан на рис. 2.
|
4 |
Schneider Electric |
Выпуск № 9 |
|
Режим |
Векторная группа = 0 |
|||
|
тестирования |
Режим тестирования |
|||
|
Дифференц. отсечка, фаза 1 |
Дифференц. отсечка |
|||
|
Дифференц. отсечка, фаза 2 |
||||
|
Дифференц. отсечка, фаза 3 |
||||
|
Корректировка |
Процентная тормозная |
|||
|
по амплитуде |
||||
|
характеристика |
||||
|
и фазе |
||||
|
Срабатывание |
||||
|
Торможение по гармоникам |
защиты |
|||
|
(традиционная или самоадапт.) |
||||
|
Фаза 1 |
||||
|
Срабатывание |
||||
|
Фаза 2 |
процентной |
|||
|
характеристики |
||||
|
Фаза 3 |
||||
|
Блокировка |
||||
|
при включении |
||||
|
Блокировка при включении |
||||
|
Обнаружение |
||||
|
потери ТТ |
Потеря ТТ |
|||
Рис. 2. Алгоритм работы дифференциальной защиты трансформатора Sepam Т87
|
Выпуск № 9 |
Schneider Electric |
5 |
2. Методика выбора уставок срабатывания дифференциальной защиты трансформатора
Выбор уставок срабатывания дифференциальной защиты заключается в определении следующих параметров ( в скобках указаны пределы регулировки):
‘минимальной уставки Ids (30% In1‘100%In1);
‘крутизны тормозной характеристики первого наклонного участка Id/It (15%’50%); ‘крутизны тормозной характеристики второго наклонного участка Id/It2(50%’100%); ‘точки изменения крутизны SLP (нет, In1’18 In1);
‘тока срабатывания дифференциальной отсечки Idмакс. (3’18 In1); ‘уставки по второй гармонике (нет, 5%’40%); ‘уставки по пятой гармонике (нет, 5%’40%).
Тормозная характеристика должна обеспечить высокую чувствительность защиты при малых токах повреждения (ток срабатывания меньше номинального тока трансформатора) с одной стороны, а с другой стороны, несрабатывания от токов небаланса : в нагрузочном режиме, в режиме внешнего максимального установившего тока короткого замыкания и в переходных режимах внешнего повреждения, когда информационный признак насыщения трансформаторов тока ( вторая гармоника, используемая в реле Sepam) недостаточен для блокировки защиты. Поэтому ток срабатывания дифференциальной защиты тормозной характеристики выбирается по условию отстройки от соответствующего расчетного тока небаланса по выражению:
|
Icз > Котс.Iнб расч., |
( 1 ) |
где: Котс’коэффициент отстройки, учитывающий погрешности реле, ошибки расчетов,
запас.
Для дифференциальной защиты Sepam Т 87 Котс можно принять Котс= 1,1.
Расчетный ток небаланса Iнб расч. определяется как сумма абсолютных значений трех составляющих по формуле:
|
Iнб расч.Σ = | Iнб ε | + | Iнб рег.| + | Iнб f |, |
( 2 ) |
где: Iнб ε’ составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;
Iнб рег.’ составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения; Iнб f’ составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью выравнивания плеч, погрешностью преобразования АЦП и т.п.
Составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока определяется по формуле:
|
Iнб ε = Кпер.•Кодн.•ε•I кз, |
( 3 ) |
где: Кпер ‘ коэффициент, учитывающий переходный режим; Кодн. ‘ коэффициент однотипности ТТ. Коэффициент однотипности ТТ для
дифференциальной защиты трансформаторов следует принимать Кодн.= 1,0. т.к. возможен режим, когда с одной стороны силового трансформатора ТТ имеют погрешность равную допустимой, а с другой стороны, ТТ работают без погрешности. Это обусловлено тем, что ТТ сторон имеют разные коэффициенты трансформации, разные типы, разные условия работы; ε ‘ полная погрешность ТТ.
|
6 |
Schneider Electric |
Выпуск № 9 |
Составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения определяется по формуле:
|
Iнб рег = ∆Uрег./ (1′ ∆Uрег.) I кз., |
( 4 ) |
где: ∆Uрег.’ максимальное относительное изменение напряжения на стороне регулирования по отношению к напряжению, при котором выравнивались вторичные токи. Как правило, выравнивание выполняется при номинальном коэффициенте трансформации.
Составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностями выравнивания, погрешностью преобразования АЦП и т.п.
Iнб f=0,02′ по данным фирмы Schneider Electric.
Общая формула для определения тока срабатывания дифференциальной защиты терминала Sepam Т 87 по условию отстройки от тока небаланса:
|
Icз > 1,1 (Кпер.•ε + (∆Uрег. / ( 1′ ∆Uрег. )) + 0,02) I кз |
( 5 ) |
Полную погрешность ТТ для определенности для всех режимов будем принимать равной предельной допустимой, принятой в России ε = 0,1.
Минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты выбираем из следующих соображений. При небольших размерах повреждения напряжение на шинах потребителя не будет уменьшаться, и ток нагрузки также не изменится. Ток нагрузки, являясь тормозным, будет увеличивать ток срабатывания защиты. Поэтому переход с горизонтального участка тормозной характеристики на наклонный желательно производить при токе нагрузки (тормозном токе), равном номинальному току трансформатора. Согласно [4] ТТ могут насыщаться даже при небольших кратностях тока. В таких режимах информационный параметр насыщения ( вторая гармоника), используемый для отстройки от тока небаланса, как правило, невелик, и отстройка может быть осуществлена только за счет соответствующего выбора параметров тормозной характеристики.
Увеличение погрешности ТТ учитывается введением коэффициента Кпер., который зависит от многих факторов таких как : постоянная времени затухания апериодической составляющей, остаточной намагниченности магнитопровода, нагрузки и типа ТТ и т.п. Кроме того, как показано в [4] переходные токи небаланса зависят от приведенной предельной кратности, т.е. от отношения допустимого тока, при котором погрешность ТТ не превышает 10%, к номинальному току силового трансформатора:
|
К’ = I1ном тт К10/ I1ном т, |
( 6 ) |
где: I1ном тт’ первичный номинальный ток ТТ;
I1ном т’ первичный номинальный ток силового трансформатора;
К10‘ предельная кратность ТТ, при которой полная погрешность ТТ при заданной вторичной нагрузке не превышала 10%.
Минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты (Ids) выбираем по (5), принимая Кпер.=1,0.
Тормозные характеристики терминала проходят через начало координат и отсекают горизонтальную часть вблизи номинального тока. При таких токах ТТ не должны насыщаться и погрешность ТТ должна быть меньше 10%.Принятая погрешность ТТ, равная 10%, обеспечивает надежную отстройку от тока небаланса при токах нагрузки.
|
Выпуск № 9 |
Schneider Electric |
7 |
При максимальном диапазоне регулирования напряжения трансформатора, равном ±16%, минимальный ток срабатывания защиты будет равен:
Ids=1,1•( 1,0•0,1 + 0,16/( 1′ 0,16) + 0,02)= 0,34
Принимаем к установке: Ids=34%.
При меньшем диапазоне регулирования напряжения минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты принимаем равным 30%, т.е. наименьшей уставке предела регулирования Ids.
Уставка крутизны первого наклонного участка тормозной характеристики определяется из следующих соображений.
Крутизна тормозной характеристики определяется как отношение желаемого тока срабатывания к тормозному току. Ток срабатывания – это произведение относительного тока небаланса на тот же тормозной ток. Поэтому наклон тормозной характеристики равен относительному току срабатывания дифференциальной защиты при данном тормозном токе.
Id/It = Котс.Iнб расч/Iторм. = 1,2 (Кпер.•ε + ∆Uрег./ (1′ ∆Uрег.) + 0,02) Iторм./ Iторм.=
|
= 1,2 (Кпер.•ε + ∆Uрег./ (1′ ∆Uрег.) + 0,02) |
( 8 ) |
Как указывалось выше, ТТ могут насыщаться притоках (2’3)• Iном. Особенно большая вероятность насыщения ТТ возможна при питании силовым трансформатором двигательной нагрузки. Это объясняется большой апериодической составляющей и составляющей низкой частоты в токе пуска и самозапуска электродвигателей. Поэтому даже при небольших сквозных токах следует принимать Кпер.=2,0 для трансформаторов с двигательной нагрузкой, составляющей менее 50% от номинальной мощности трансформатора и Кпер.=2,5 для трансформаторов с двигательной нагрузкой, составляющей более 50% от номинальной мощности трансформатора.
Таким образом, крутизна первого наклонного участка тормозной характеристики определяется:
|
Id/It= 1.1•( Кпер.•0,1 + ∆Uрег./ (1′ ∆Uрег.) + 0,02 ), |
( 9 ) |
где: Кпер.=2’2,5.
Точка изменения крутизны характеристики (SLP) и уставка крутизны второго наклонного участка тормозной характеристики (Id/It2) выбираются из следующих положений.
Для отстройки от броска тока намагничивания фирма использует тот факт, что в броске содержится большая доля второй гармоники. Но в переходном токе внутреннего короткого замыкания тоже существует вторая гармоника, что может привести к замедлению действия защиты.
Испытания, проведенные фирмой, показали, что для отстройки от броска тока намагничивания необходимо уставку по второй гармонике принимать меньше 30%, в то время как для отстройки от тока второй гармоники вызванного насыщением трансформаторов тока при внутренних повреждениях ее рекомендуется выставлять 15%. Учитывая малую разницу в требованиях к уставке по второй гармонике для того, чтобы не увеличивать время срабатывания защиты с одной стороны и ложно не работать при значительных токах внешних КЗ, влекущих за собой насыщение ТТ с другой стороны фирма предлагает совместное использование второй гармоники и увеличение тока срабатывания защиты за счет торможения на втором участке тормозной характеристики.
|
8 |
Schneider Electric |
Выпуск № 9 |
Соседние файлы в папке 6,11, РЗиА
- #
16.02.201614.99 Mб110593 Релейная защита и автоматизация.pdf
- #
- #
- #
- #
Фирмой «Schneider Electric» с 2000 г. налажен выпуск трех серий цифровых реле SEPAM 1000 + 20, SEPAM 1000 + 40, SEPAM 1000 + 80 [43], предназначенных для выполнения функций защиты, управления и контроля установок энергетических и промышленных предприятий напряжением до 110 кВ. Каждая серия включает отдельные устройства для защиты трансформаторов, двигателей, генераторов, шин подстанций.
- Серия SEPAM 1000 + 20 предназначена для присоединений, которые могут защищаться простыми токовыми защитами или защитами по снижению (повышению) напряжения. Терминал имеет четыре токовых аналоговых входов или четыре аналоговых входа напряжения. Терминал предусматривает возможность использования до 16 типов времятоковых характеристик максимальных токовых защит [44].
- Серия SEPAM 1000 + 40 имеет четыре токовых аналоговых входа и три аналоговых входов напряжения, что позволяет токовые защиты, как в серии 20, выполнить направленными.
- Серия SEPAM 1000 + 80 имеет шесть токовых аналоговых входов, два аналоговых входа нулевой последовательности, три аналоговых входа напряжения и один аналоговый вход напряжения нулевой последовательности. Наличие двух трехфазных токовых входов дает возможность дополнительно к максимальным токовым защитам применить дифференциальную защиту.
- Серия SEPAM 1000 + помимо функций защит обеспечивает большой объем функций измерения текущих значений тока, напряжения, мощности, частоты, функций диагностики сети и электрических машин, самодиагностики, записи осциллограмм аварийных режимов, передачи информации с помощью двух портов по интерфейсу RS-485 с открытым протоколом MODBUS.
Особенностью серии является модульное исполнение устройств.
Добавление к базисному устройству модуля входов/выходов MES… позволяет увеличить количество выходов до 23 и ввести до 42 логических входов. С помощью логических входов и логических операций, заложенных в программу SEPAM, можно реализовать ряд функций управления, автоматики, блокировки. Модуль МЕТ148-2 дает возможность подключить до восьми температурных датчиков. С помощью разъема ССА.670 можно подключать торы Роговского типа LPCT, модуль MSA 141 преобразует измерения, полученные программами SEPAM, в аналоговые выходные сигналы.
Передняя панель SEPAM 1000 + имеет два варианта исполнения интерфейса: только с сигнальными лампами (без местного управления) и с жидкокристаллическим дисплеем, с сигнальными лампами, кнопочной клавиатурой для выполнения управления, регулировки и параметрирования устройства на месте установки аппаратуры.
Предусмотрен вариант выносного интерфейса. В этом случае базовое устройство без интерфейса можно устанавливать внутри шкафа, а выносную переднюю панель с дисплеем, сигнальными лампами и клавиатурой устанавливать в удобном для пользователя месте. Соединение с базовым устройством производится с помощью кабеля, поставляемого фирмой.
В устройстве SEPAM 1000 +80 может быть предусмотрен графический дисплей для отображения положение выключателя и местного управления выключателем дополнительно к стандартному набору кнопок диагностики и измерения.
Данные параметрирования и настроек хранятся в специальном картридже, что позволяет сохранить настройки при повреждении устройства и ускорить восстановления функций защит путем установки картриджа с настройками в резервное устройство SEPAM.
С помощью программного обеспечения SET2841 в среде Windows можно получить доступ с персонального компьютера ко всем функциям SEPAM.
Рассмотрим терминал Т87, являющийся одним из 12 типов устройств SEPAM серии 80, так как в состав функций Т87 включена дифференциальная защита трансформатора. Предварительно перечислим функции, заложенные в Т87.
В терминал Т87 входят следующие функции защит:
- восемь комплектов максимальных токовых защит с двумя группами уставок и с возможностью выполнения одной из 16 времятоковых характеристик [44];
- восемь комплектов максимальных токовых защит от замыкания на землю с двумя группами уставок, с возможностью выполнения 16 времятоковых характеристик и с возможностью блокировки по второй гармонике для обеспечения несрабатывания при включении силового трансформатора;
- два комплекта максимальной токовой защиты обратной последовательности;
- два комплекта тепловой защиты с двумя группами уставок, время срабатывания которых зависит не только от величины тока, но и от предыдущего теплового состояния (времени охлаждения, времени нагрева до текущего запуска функции), защита имеет две уставки (аварийную сигнализацию, отключение);
- два комплекта максимальных направленных защит активной мощности;
- дифференциальная защита двухобмоточного трансформатора; два комплекта дифференциальной защиты от замыкания на землю (ограниченная земляная защита);
- два комплекта защиты от перевозбуждения;
- два комплекта защит минимального напряжения прямой последовательности, нулевой последовательности, линейных (фазных) напряжений; два комплекта аналоговых защит повышения напряжения;
- два комплекта защит максимальной частоты; четыре комплекта защит минимальной частоты.
В функции измерения устройства Т87 входят следующие возможности:
- измерение фазных токов, среднего значения токов, максиметров тока, токов нулевой последовательности;
- измерение фазных и линейных напряжений, напряжений обратной и нулевой последовательности;
- активной, реактивной и полной мощностей, максиметров мощностей;
- коэффициента мощности;
- частоты.
Функция диагностики предусматривает контроль трансформаторов тока, напряжения, токов отключения, числа аварийных отключений, сдвига фаз, выполняет запись осциллограмм аварийных режимов, коэффициента несимметрии, измерения дифференциальных, сквозных токов, фазовых сдвигов между токами сторон трансформатора.
Функция дифференциальной защиты
Дифференциальная защита терминала SEPAM Т87 выполнена пофазной, включает дифференциальную отсечку и чувствительную дифференциальную защиту с процентной тормозной характеристикой и блокировками второй и пятой гармониками. Тормозная характеристика имеет три участка: горизонтальный и два наклонных, проходящих через начало координат. Горизонтальный участок, крутизна наклонных частей и точка изменения крутизны регулируется. В качестве тормозного тока используется абсолютное значение наибольшего тока двух сторон силового трансформатора (рис. 12.1).
Рис. 12.1. Тормозная характеристика дифференциальной защиты трансформатора Т 87 SEPAM 1000 + 80
Вычисление дифференциального и тормозного токов производится после выравнивания вторичных токов трансформаторов тока по величине и по углу (в зависимости от группы соединения обмоток силового трансформатора).
Предполагается, что со всех сторон силового трансформатора трансформаторы тока соединены по схеме «звезда».
Выравнивание вторичных токов выполняется программно после выставления в окне «Специальные характеристики» параметров силового трансформатора (номинальной мощности номинальных напряжений обмоток, векторной группы) и номинальных значений первичных обмоток трансформаторов тока с обеих сторон трансформатора. Единственным условием возможности выравнивания токов по величине является требование, чтобы номинальные токи трансформаторов тока находились в диапазоне (0,1-2,5) номинального тока силового трансформатора.
Для предотвращения излишней работы дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании на землю производится корректировка токов с целью исключения токов нулевой последовательности.
Для первой обмотки она выражается вычитанием из фазного тока тока нулевой последовательности вне зависимости от схемы соединения первичной обмотки трансформатора как показано в формуле (12.1) для фазы А, (аналогично для остальных фаз).
 |
(12 – 1) |
Iam — откорректированный ток первой обмотки фазы А;
IA, IB, IC, — токи фаз А, В, С на входе устройства.
Корректировка фазного тока второй обмотки зависит от группы соединения обмоток силового трансформатора:
— для четных групп корректировка аналогична первой обмотке:
 |
(12 – 2) |
− для нечетных групп корректировка заключается в получении разности соответствующих фазных токов, деленной на √3, например для группы соединения силового трансформатора Y/Δ−11 для фазы:
При включении силового трансформатора под напряжение происходит бросок тока намагничивания, величина которого может достигать 8−10 − кратного значения номинального тока трансформатора.
Для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты в этом режиме фирмой «Schneider Electric» использован способ относительного замера в дифференциальном токе второй гармоники, которая появляется при включении трансформатора под напряжение.
В устройстве предусмотрена возможность дополнительной блокировки при включении трансформатора. Для этого в схему блокировки должен быть подан логический сигнал включения и ток в одной из фаз должен быть больше заданного Isinr. В этом случае чувствительный комплект дифференциальной защиты будет выведен на заданное пользователем время.
Блокировка дифференциальной защиты в режиме перевозбуждения выполнена путем фиксации в дифференциальном токе пятой гармоники.
Для предотвращения ложной работы дифференциальной защиты при неисправности токовых цепей предусмотрена специальная блокировка, алгоритм которой показан на рис. 12.2 и не требует дополнительного пояснения.
Рис. 12.2 Алгоритм работы устройства контроля исправности токовых цепей (обнаружение потери ТТ)
В работе устройства Т87 предусмотрен режим тестирования, который позволяет произвести экспресс-проверку работоспособности функции. Этот режим возможен только с помощью программного обеспечения SET 2841 в разделе «Настройка защит» и требует обязательного вывода защиты из работы для предотвращения ложного отключения силового трансформатора.
Наряду с традиционной отстройкой от включения трансформатора под напряжением и от токов небаланса режимов путем задания пользователем определенной тормозной характеристики, уставки токовой отсечки и уставок второй и пятой гармоник фирма «Schneider Electric» начала разрабатывать новое направление в создании цифровых реле — самоадаптирующихся устройств на основе искусственной нейронной сети.
Обычный алгоритм предполагает попарное сравнение входных параметров, необходимых для работы дифференциальной защиты, с заданными пороговыми значениями (уставками). Пороговые значения определяются на основе опыта эксплуатации и в ряде случаев не являются оптимальными, так как часто принимаются с большим запасом и не учитывают влияние остальных параметров. Например, блокировка дифференциальной защиты второй гармоникой может замедлить работу защиты из-за насыщения трансформаторов тока при внутреннем повреждении с большими токами короткого замыкания.
Замедление действия защиты приведет к увеличению размеров повреждения и увеличению стоимости ремонта.
Нейронная сеть определяет необходимость действия на отключение или блокировку на основании комплексного анализа всех входных величин, который нарабатывается в процессе обучения в реальных и модулированных условиях.
Опыт применения искусственного интеллекта в дифференциальных защитах трансформаторов показал высокую эффективность этих защит.
Schneider Electric установил с 2000 г. около 1500 самоадаптирующихся дифференциальных защит, и при многочисленных внешних коротких замыканиях дифференциальная защита не работала излишне, а при повреждении трансформатора в Light SESA Company (Бразилия) дифференциальная защита сработала через 0,5 периода, что значительно уменьшило размеры повреждения [46].
В терминале Т87 предлагается выбрать вид торможения: традиционное или самоадаптирующиеся.
При традиционном торможении необходимо задать вид тормозной характеристики, уставки дифотсечки и уставки второй и пятой гармоник. При использовании самоадаптирующегося торможения требуется задать только тормозную характеристику, причем только горизонтальную часть и первую наклонную части. Все остальные характеристики не устанавливаются. Единственное ограничение, вводимое фирмой, — применение искусственной нейронной схемы — возможно на тех трансформаторах, для которых амплитудное значение броска тока намагничивания не превышает 8-кратного действующего значения номинального тока силового трансформатора.
Алгоритм работы дифференциальной защиты показан на рис. 12.3. Выбор уставок срабатывания дифференциальной защиты терминала Т87 приведен в отдельной брошюре.
Рис. 12.3. Алгоритм работы дифференциальной защиты трансформатора Т87 SEPAM 1000 + 80
Предложите, как улучшить StudyLib
(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте
другую форму
)
Ваш е-мэйл
Заполните, если хотите получить ответ
Оцените наш проект
1
2
3
4
5
Терминалы серии SEPAM 1000 + Т87 фирмы «Шнайдер Электрик»: принцип работы и устройство
Фирмой «Schneider Electric» с 2000 г. налажен выпуск трех серий цифровых реле SEPAM 1000 + 20, SEPAM 1000 + 40, SEPAM 1000 + 80 [43], предназначенных для выполнения функций защиты, управления и контроля установок энергетических и промышленных предприятий напряжением до 110 кВ. Каждая серия включает отдельные устройства для защиты трансформаторов, двигателей, генераторов, шин подстанций.
- Серия SEPAM 1000 + 20 предназначена для присоединений, которые могут защищаться простыми токовыми защитами или защитами по снижению (повышению) напряжения. Терминал имеет четыре токовых аналоговых входов или четыре аналоговых входа напряжения. Терминал предусматривает возможность использования до 16 типов времятоковых характеристик максимальных токовых защит [44].
- Серия SEPAM 1000 + 40 имеет четыре токовых аналоговых входа и три аналоговых входов напряжения, что позволяет токовые защиты, как в серии 20, выполнить направленными.
- Серия SEPAM 1000 + 80 имеет шесть токовых аналоговых входов, два аналоговых входа нулевой последовательности, три аналоговых входа напряжения и один аналоговый вход напряжения нулевой последовательности. Наличие двух трехфазных токовых входов дает возможность дополнительно к максимальным токовым защитам применить дифференциальную защиту.
- Серия SEPAM 1000 + помимо функций защит обеспечивает большой объем функций измерения текущих значений тока, напряжения, мощности, частоты, функций диагностики сети и электрических машин, самодиагностики, записи осциллограмм аварийных режимов, передачи информации с помощью двух портов по интерфейсу RS-485 с открытым протоколом MODBUS.
Особенностью серии является модульное исполнение устройств.
Добавление к базисному устройству модуля входов/выходов MES… позволяет увеличить количество выходов до 23 и ввести до 42 логических входов. С помощью логических входов и логических операций, заложенных в программу SEPAM, можно реализовать ряд функций управления, автоматики, блокировки. Модуль МЕТ148-2 дает возможность подключить до восьми температурных датчиков. С помощью разъема ССА.670 можно подключать торы Роговского типа LPCT, модуль MSA 141 преобразует измерения, полученные программами SEPAM, в аналоговые выходные сигналы.
Передняя панель SEPAM 1000 + имеет два варианта исполнения интерфейса: только с сигнальными лампами (без местного управления) и с жидкокристаллическим дисплеем, с сигнальными лампами, кнопочной клавиатурой для выполнения управления, регулировки и параметрирования устройства на месте установки аппаратуры.
Предусмотрен вариант выносного интерфейса. В этом случае базовое устройство без интерфейса можно устанавливать внутри шкафа, а выносную переднюю панель с дисплеем, сигнальными лампами и клавиатурой устанавливать в удобном для пользователя месте. Соединение с базовым устройством производится с помощью кабеля, поставляемого фирмой.
В устройстве SEPAM 1000 +80 может быть предусмотрен графический дисплей для отображения положение выключателя и местного управления выключателем дополнительно к стандартному набору кнопок диагностики и измерения.
Данные параметрирования и настроек хранятся в специальном картридже, что позволяет сохранить настройки при повреждении устройства и ускорить восстановления функций защит путем установки картриджа с настройками в резервное устройство SEPAM.
С помощью программного обеспечения SET2841 в среде Windows можно получить доступ с персонального компьютера ко всем функциям SEPAM.
Рассмотрим терминал Т87, являющийся одним из 12 типов устройств SEPAM серии 80, так как в состав функций Т87 включена дифференциальная защита трансформатора. Предварительно перечислим функции, заложенные в Т87.
В терминал Т87 входят следующие функции защит:
- восемь комплектов максимальных токовых защит с двумя группами уставок и с возможностью выполнения одной из 16 времятоковых характеристик [44];
- восемь комплектов максимальных токовых защит от замыкания на землю с двумя группами уставок, с возможностью выполнения 16 времятоковых характеристик и с возможностью блокировки по второй гармонике для обеспечения несрабатывания при включении силового трансформатора;
- два комплекта максимальной токовой защиты обратной последовательности;
- два комплекта тепловой защиты с двумя группами уставок, время срабатывания которых зависит не только от величины тока, но и от предыдущего теплового состояния (времени охлаждения, времени нагрева до текущего запуска функции), защита имеет две уставки (аварийную сигнализацию, отключение);
- два комплекта максимальных направленных защит активной мощности;
- дифференциальная защита двухобмоточного трансформатора; два комплекта дифференциальной защиты от замыкания на землю (ограниченная земляная защита);
- два комплекта защиты от перевозбуждения;
- два комплекта защит минимального напряжения прямой последовательности, нулевой последовательности, линейных (фазных) напряжений; два комплекта аналоговых защит повышения напряжения;
- два комплекта защит максимальной частоты; четыре комплекта защит минимальной частоты.
В функции измерения устройства Т87 входят следующие возможности:
- измерение фазных токов, среднего значения токов, максиметров тока, токов нулевой последовательности;
- измерение фазных и линейных напряжений, напряжений обратной и нулевой последовательности;
- активной, реактивной и полной мощностей, максиметров мощностей;
- коэффициента мощности;
- частоты.
Функция диагностики предусматривает контроль трансформаторов тока, напряжения, токов отключения, числа аварийных отключений, сдвига фаз, выполняет запись осциллограмм аварийных режимов, коэффициента несимметрии, измерения дифференциальных, сквозных токов, фазовых сдвигов между токами сторон трансформатора.
Функция дифференциальной защиты
Дифференциальная защита терминала SEPAM Т87 выполнена пофазной, включает дифференциальную отсечку и чувствительную дифференциальную защиту с процентной тормозной характеристикой и блокировками второй и пятой гармониками. Тормозная характеристика имеет три участка: горизонтальный и два наклонных, проходящих через начало координат. Горизонтальный участок, крутизна наклонных частей и точка изменения крутизны регулируется. В качестве тормозного тока используется абсолютное значение наибольшего тока двух сторон силового трансформатора (рис. 12.1).
Рис. 12.1. Тормозная характеристика дифференциальной защиты трансформатора Т 87 SEPAM 1000 + 80
Вычисление дифференциального и тормозного токов производится после выравнивания вторичных токов трансформаторов тока по величине и по углу (в зависимости от группы соединения обмоток силового трансформатора).
Предполагается, что со всех сторон силового трансформатора трансформаторы тока соединены по схеме «звезда».
Выравнивание вторичных токов выполняется программно после выставления в окне «Специальные характеристики» параметров силового трансформатора (номинальной мощности номинальных напряжений обмоток, векторной группы) и номинальных значений первичных обмоток трансформаторов тока с обеих сторон трансформатора. Единственным условием возможности выравнивания токов по величине является требование, чтобы номинальные токи трансформаторов тока находились в диапазоне (0,1-2,5) номинального тока силового трансформатора.
Для предотвращения излишней работы дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании на землю производится корректировка токов с целью исключения токов нулевой последовательности.
Для первой обмотки она выражается вычитанием из фазного тока тока нулевой последовательности вне зависимости от схемы соединения первичной обмотки трансформатора как показано в формуле (12.1) для фазы А, (аналогично для остальных фаз).
|
(12 – 1) |
Iam — откорректированный ток первой обмотки фазы А;
IA, IB, IC, — токи фаз А, В, С на входе устройства.
Корректировка фазного тока второй обмотки зависит от группы соединения обмоток силового трансформатора:
— для четных групп корректировка аналогична первой обмотке:
|
(12 – 2) |
− для нечетных групп корректировка заключается в получении разности соответствующих фазных токов, деленной на √3, например для группы соединения силового трансформатора Y/Δ−11 для фазы:
При включении силового трансформатора под напряжение происходит бросок тока намагничивания, величина которого может достигать 8−10 − кратного значения номинального тока трансформатора.
Для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты в этом режиме фирмой «Schneider Electric» использован способ относительного замера в дифференциальном токе второй гармоники, которая появляется при включении трансформатора под напряжение.
В устройстве предусмотрена возможность дополнительной блокировки при включении трансформатора. Для этого в схему блокировки должен быть подан логический сигнал включения и ток в одной из фаз должен быть больше заданного Isinr. В этом случае чувствительный комплект дифференциальной защиты будет выведен на заданное пользователем время.
Блокировка дифференциальной защиты в режиме перевозбуждения выполнена путем фиксации в дифференциальном токе пятой гармоники.
Для предотвращения ложной работы дифференциальной защиты при неисправности токовых цепей предусмотрена специальная блокировка, алгоритм которой показан на рис. 12.2 и не требует дополнительного пояснения.
Рис. 12.2 Алгоритм работы устройства контроля исправности токовых цепей (обнаружение потери ТТ)
В работе устройства Т87 предусмотрен режим тестирования, который позволяет произвести экспресс-проверку работоспособности функции. Этот режим возможен только с помощью программного обеспечения SET 2841 в разделе «Настройка защит» и требует обязательного вывода защиты из работы для предотвращения ложного отключения силового трансформатора.
Наряду с традиционной отстройкой от включения трансформатора под напряжением и от токов небаланса режимов путем задания пользователем определенной тормозной характеристики, уставки токовой отсечки и уставок второй и пятой гармоник фирма «Schneider Electric» начала разрабатывать новое направление в создании цифровых реле — самоадаптирующихся устройств на основе искусственной нейронной сети.
Обычный алгоритм предполагает попарное сравнение входных параметров, необходимых для работы дифференциальной защиты, с заданными пороговыми значениями (уставками). Пороговые значения определяются на основе опыта эксплуатации и в ряде случаев не являются оптимальными, так как часто принимаются с большим запасом и не учитывают влияние остальных параметров. Например, блокировка дифференциальной защиты второй гармоникой может замедлить работу защиты из-за насыщения трансформаторов тока при внутреннем повреждении с большими токами короткого замыкания.
Замедление действия защиты приведет к увеличению размеров повреждения и увеличению стоимости ремонта.
Нейронная сеть определяет необходимость действия на отключение или блокировку на основании комплексного анализа всех входных величин, который нарабатывается в процессе обучения в реальных и модулированных условиях.
Опыт применения искусственного интеллекта в дифференциальных защитах трансформаторов показал высокую эффективность этих защит.
Schneider Electric установил с 2000 г. около 1500 самоадаптирующихся дифференциальных защит, и при многочисленных внешних коротких замыканиях дифференциальная защита не работала излишне, а при повреждении трансформатора в Light SESA Company (Бразилия) дифференциальная защита сработала через 0,5 периода, что значительно уменьшило размеры повреждения [46].
В терминале Т87 предлагается выбрать вид торможения: традиционное или самоадаптирующиеся.
При традиционном торможении необходимо задать вид тормозной характеристики, уставки дифотсечки и уставки второй и пятой гармоник. При использовании самоадаптирующегося торможения требуется задать только тормозную характеристику, причем только горизонтальную часть и первую наклонную части. Все остальные характеристики не устанавливаются. Единственное ограничение, вводимое фирмой, — применение искусственной нейронной схемы — возможно на тех трансформаторах, для которых амплитудное значение броска тока намагничивания не превышает 8-кратного действующего значения номинального тока силового трансформатора.
Алгоритм работы дифференциальной защиты показан на рис. 12.3. Выбор уставок срабатывания дифференциальной защиты терминала Т87 приведен в отдельной брошюре.
Рис. 12.3. Алгоритм работы дифференциальной защиты трансформатора Т87 SEPAM 1000 + 80
Источник
Объявления
Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал
Методика проверки диф.защиты для Sepam T87
 |
|
Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться
Сообщений 10
1 Тема от Александр Сергеевич 2016-04-16 10:29:31 (2016-04-16 10:30:45 отредактировано Александр Сергеевич)
- Александр Сергеевич
- Пользователь
- Неактивен
- Зарегистрирован: 2011-11-05
- Сообщений: 51
- Репутация : [ 0 | 0 ]
Тема: Методика проверки диф.защиты для Sepam T87
Доброго времени суток, коллеги! Есть необходимость проверить в скором времени диф.защиту на микропроцессорном устройстве Sepam T87. Руководство по терминалу есть, а вот самой методики нет. Проверял данную защиту на Сириусах, Экрах, БМРЗ. У всех есть методики проверки данного устройства и у всех у этих устройствах проверка (методика и что за чем и куда) отличается. А на сепам методику не нашел. Люди добрые, скиньте кому не жалко методику проверки. Могу взамен поделиться наработками по трем устройствам, проверенные мной ранее (делаю протокол проверки с описанием проверки в сами протоколы).
Добавлено: 2016-04-16 13:29:31
Приветствую коллеги! В общем нашел я чей-то протокол. Остались вопросы по нему.
1) Во первых, почему при проверке грубой устовки (тут они подразумевают диф.отсечку) и выставленной группе соединения «0» (звезда-звезда) у меня она странно работает (может я чего не понимаю). При проверке по одной фазе появляется коэффициент 1,5. Т.е. если я выставляю уставку на сработку 1А, то фактически срабатывает при 1,5А. Все остальные терминалы проверяемые мной (механотроника, сириус, экра) работает все четко по каждой фазе. А вот если я даю ток в две фазы или в три, то все работает четко. Для чего этот коэффициет вводят?
2) Странно они считают тормозной ток (прилагаю рисунок схемы подключения и соответственно углы ВН и НН развожу на 180 градусов). Знаю, что во первых — диф.ток расчитывается по формуле: IДИФ = | IВН.ПР + (–IНН.ПР)|;, а тормозной ток: IТОРМ = 0,5 ∙ | IВН.ПР – (–IНН.ПР) | (используется «- -» потому что развернуто на 180 градусов). то в сепаме считают по другому. Поясню:
Тормозной. ток сработки:
Подаем 0,5Iном в верх и в низ. Уменьшаю Iвн до сработки диф.защиты с торможением. И сепам считает тормозной ток как 0,5 (Так как плело НН не изменилось). По факту должно быть 0,5*|(Iвн сраб/Iвн номинала+0,5Iнн номинала)|
Как это понимать? Подскажите люди добрые.
2 Ответ от Topo 2016-04-16 12:07:39 (2016-04-16 12:15:24 отредактировано Topo)
- Topo
- Пользователь
- Неактивен
- Зарегистрирован: 2013-12-02
- Сообщений: 62
- Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Методика проверки диф.защиты для Sepam T87
«появляется коэффициент 1,5»
Это «проделки» функции фильтрации тока нулевой последовательности. Для I=1,5А I0=I1=I2=0,5А, поэтому Iдиф=I-I0=1А. Функцию фильтрации токов нулевой последовательности обязательно надо вводить для заземляемых сторон тр-ра, иначе ДЗТ отработает на внешнее КЗ с подпиткой от заземленного нуля.
3 Ответ от suncov_di 2016-04-16 14:21:33 (2016-04-16 14:22:50 отредактировано suncov_di)
- suncov_di
- Пользователь
- Неактивен
- Откуда: Н-Уренгой ООО Энерготехсервис
- Зарегистрирован: 2015-10-26
- Сообщений: 758
- Репутация : [ 1 | 0 ]
Re: Методика проверки диф.защиты для Sepam T87
При проверке по одной фазе появляется коэффициент 1,5. Т.е. если я выставляю уставку на сработку 1А, то фактически срабатывает при 1,5А. Все остальные терминалы проверяемые мной (механотроника, сириус, экра) работает все четко по каждой фазе.
До проверки Сепам Т87 еще не добрался, предстоит в будущем.
А вот в Сириус-Т при соединении У/Д (тр-р 35/10) при проверке фазным током этот коэффициент получается 1,73. При прогрузке АВ, ВС, СА — 1:1.
Хорошо помню.
В принципе при повреждении такого транса в только в одной фазе ток не может появится.
4 Ответ от Александр Сергеевич 2016-04-17 09:07:13 (2016-04-17 09:06:32 отредактировано Александр Сергеевич)
- Александр Сергеевич
- Пользователь
- Неактивен
- Зарегистрирован: 2011-11-05
- Сообщений: 51
- Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Методика проверки диф.защиты для Sepam T87
До проверки Сепам Т87 еще не добрался, предстоит в будущем.
А вот в Сириус-Т при соединении У/Д (тр-р 35/10) при проверке фазным током этот коэффициент получается 1,73. При прогрузке АВ, ВС, СА — 1:1.
Хорошо помню.
В принципе при повреждении такого транса в только в одной фазе ток не может появится.
Если выставить звезда-звезда — то все нормально там. 1,73 — потому что он воссаздает внутри у себя виртуальную схему соединения треугольник по верху. И да, в ноябре я Сириус-Т проверял и сдавал.. Выставляешь там группа «0» на время проверки чтобы не пересчитывать разного рода коэффициенты. Они мне методику проверки сбрасывали, помоему там так и прописано.
Добавлено: 2016-04-17 12:07:13
Остается вопрос: «Почему сепам так странно считает тормозной ток».
Источник