94
Предотвращение некорректного
срабатывания дифференциальной
защиты при пуске двигателя
Излишнее
действие
дифференциальной
защиты
при
пуске
двигателя
,
вызванное
насы
-
щением
трансформаторов
тока
,
приводит
к
нарушениям
в
технологическом
процессе
,
простою
оборудования
на
время
анализа
причин
отключения
и
охлаждения
двигателя
.
В
статье
рассмотрены
возможные
причины
излишнего
действия
дифференциальной
за
-
щиты
при
пуске
двигателей
и
методы
их
предотвращения
.
В
о
время
пуска
синхронных
и
асинхронных
дви
-
гателей
6–10
кВ
ток
превышает
номинальный
в
5–6
раз
,
для
электромагнитных
трансформа
-
торов
тока
(
ТТ
)
это
является
допустимым
,
но
апериодическая
составляющая
в
токах
создает
небла
-
гоприятные
условия
для
работы
ТТ
.
На
рисунке
1
пред
-
ставлена
осциллограмма
пуска
двигателя
10
кВ
мощно
-
стью
8
МВт
.
На
осциллограмме
зафиксировано
сильное
искаже
-
ние
вторичного
тока
со
стороны
нейтрали
двигателя
.
Выполним
анализ
работы
пускового
органа
дифферен
-
циальной
защиты
с
торможением
(
ДЗТ
).
Для
этого
рас
-
считаем
дифференциальный
ток
I
диф
и
ток
торможения
I
торм
.
Рассчитанные
точки
построим
на
одном
графике
с
характеристикой
торможения
дифференциальной
за
-
щиты
(
рисунок
2).
Расчет
уставок
дифференциальной
защиты
выполнен
согласно
требованиям
[1].
Анализ
характеристики
торможения
показывает
,
что
при
пуске
двигателя
происходит
кратковременное
срабатывание
пускового
органа
ДЗТ
на
время
около
100
мс
,
после
чего
происходит
возврат
в
зону
блокиро
-
вания
.
Для
выяснения
причин
срабатывания
пускового
органа
ДЗТ
необходимо
выполнить
анализ
положения
расчетных
точек
во
всех
возможных
режимах
.
На
рисунке
3
приведены
возможные
положения
рас
-
четных
точек
на
характеристике
торможения
в
нормаль
-
ном
режиме
,
при
пуске
двигателя
,
при
внешних
и
внут
-
ренних
КЗ
.
Анализ
работы
дифференциальной
защиты
при
вну
-
тренних
КЗ
приведен
в
[2].
Расчетные
точки
могут
распо
-
лагаться
в
зоне
между
прямыми
,
исходящими
из
начала
координат
,
с
коэффициентами
наклона
2
и
1,5 (
для
мак
-
симального
угла
между
ЭДС
системы
и
двигателя
90°).
При
построении
дополнительно
учтено
наличие
пере
-
ходного
сопротивления
дуги
в
месте
КЗ
.
В
нормальном
режиме
,
при
пуске
двигателя
и
при
внешнем
КЗ
дифференциальный
ток
в
основном
опре
-
деляется
погрешностью
ТТ
.
Согласно
[3]
при
токах
от
0,5
до
1,2
I
ТТ
ном
погрешность
обмотки
ТТ
класса
10
Р
не
превышает
3%.
При
токе
номинальной
предельной
кратности
— 10%.
При
выборе
ТТ
выполняют
проверку
погрешности
ТТ
при
максимальном
токе
внешнего
КЗ
таким
образом
,
чтобы
погрешность
не
превышала
до
-
пустимую
.
При
этом
следует
учитывать
,
что
в
[3]
нормируются
погрешности
ТТ
при
синусоидальных
первичных
токах
.
Рис
. 1.
Осциллограмма
пуска
двигателя
10
кВ
мощно
-
стью
8
МВт
—
токи
со
стороны
выводов
к
шинам
—
токи
со
стороны
нейтрали
Рис
. 2.
Работа
дифференциальной
защиты
при
пуске
двигателя
Рис
. 3.
Положение
расчетных
точек
на
характерис
-
тике
торможения
в
различных
режимах
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА
В
переходных
процессах
при
наличии
апериоди
-
ческой
составляющей
погрешность
существенно
возрастает
из
-
за
насыщения
ТТ
.
В
соответствии
95
с
[2, 4, 5]
построена
зона
переходных
процессов
при
наличии
апериодической
составляющей
.
Анализ
взаимного
расположения
зон
показывает
,
что
использование
принципа
торможения
в
диффе
-
ренциальной
защите
позволит
эффективно
разде
-
лить
зону
внутренних
КЗ
и
зону
внешних
КЗ
после
затухания
апериодической
составляющей
тока
КЗ
.
В
переходных
процессах
при
наличии
аперио
-
дической
составляющей
в
токе
КЗ
возможно
пере
-
сечение
зон
внутренних
и
внешних
КЗ
.
Поэтому
не
-
возможно
,
используя
только
принцип
торможения
,
обеспечить
селективную
работу
дифференциальной
защиты
.
Для
предотвращения
срабатывания
диффе
-
ренциальной
защиты
при
внешних
КЗ
и
пуске
дви
-
гателя
из
-
за
насыщения
ТТ
апериодической
со
-
ставляющей
необходим
контроль
дополнительных
критериев
.
Практически
находят
применение
сле
-
дующие
методы
:
1.
Повышение
коэффициента
торможения
Часто
не
эффективный
метод
,
так
как
зоны
вну
-
тренних
и
внешних
КЗ
пересекаются
.
Но
повышение
коэффициента
торможения
позволяет
уменьшить
вероятность
отключения
при
пуске
двигателя
.
2.
Торможение
апериодической
составляющей
дифференциального
тока
Данный
метод
был
широко
распространен
при
выполнении
дифференциальной
защиты
на
элек
-
тромеханических
реле
.
Для
отстройки
от
токов
не
-
баланса
реле
тока
подключалось
через
промежуточ
-
ные
насыщающиеся
ТТ
.
Таким
образом
выполнено
реле
РНТ
-565.
В
[6]
отмечено
,
что
при
внутренних
КЗ
возможно
замедление
срабатывания
реле
РНТ
-565
на
время
от
0,06
до
0,1
с
.
3.
Блокировка
по
второй
гармонике
дифференциального
тока
При
насыщении
ТТ
в
дифференциальном
токе
доля
второй
гармоники
значительна
и
составляет
бо
-
лее
15%.
Для
данного
метода
характерно
замедле
-
ние
срабатывания
ДЗТ
при
внутренних
КЗ
на
время
от
0,02
с
до
2·
T
a
,
где
T
a
—
постоянная
времени
апе
-
риодической
составляющей
в
токе
КЗ
,
с
.
Кроме
того
,
при
значительном
насыщении
ТТ
при
внешних
КЗ
и
пуске
двигателя
возможно
снижении
доли
второй
гармоники
и
излишнее
срабатывание
защиты
.
4.
Контроль
угла
между
токами
сторон
Угловая
погрешность
ТТ
не
превышает
90°,
на
основе
этого
возможно
разделение
зон
внутренних
и
внешних
КЗ
.
Контроль
угла
между
токами
сторон
используется
в
дифференциально
-
фазной
защите
.
Но
данный
метод
может
отказать
при
КЗ
с
большим
переходным
сопротивлением
,
когда
ток
в
месте
КЗ
не
оказывает
существенного
влияния
на
фазы
токов
сторон
.
5.
Фиксация
вида
КЗ
в
начальный
момент
Данный
метод
лишен
недостатков
предыдущих
и
представлен
в
интеллектуальных
устройствах
про
-
изводства
НТЦ
«
Механотроника
».
Рассмотрим
реа
-
лизацию
данного
метода
в
устройстве
релейной
за
-
щиты
БМРЗ
-
УЗД
.
Работа
метода
основана
на
том
,
что
перед
на
-
сыщением
ТТ
всегда
есть
участок
точной
трансфор
-
мации
тока
ТТ
.
На
рисунке
1
участок
точной
транс
-
формации
составляет
около
40
мс
.
Для
работы
дифференциальной
защиты
в
интеллектуальном
устройстве
БМРЗ
-
УЗД
-02
достаточно
точной
транс
-
формации
тока
ТТ
в
течение
4
мс
.
Вычисление
логи
-
ческих
признаков
ведется
по
мгновенным
значениям
токов
каждые
0,5
мс
.
В
первые
4
мс
после
увеличения
тока
,
вызванного
пуском
двигателя
или
внешним
КЗ
,
происходит
фик
-
сация
вида
КЗ
на
участке
точной
трансформации
.
Если
зафиксировано
внешнее
КЗ
или
пуск
двигате
-
ля
,
то
ДЗТ
блокируется
на
время
затухания
аперио
-
дической
составляющей
,
которая
может
вызвать
на
-
сыщение
ТТ
и
излишнее
срабатывание
ДЗТ
.
При
фиксации
внутреннего
КЗ
происходит
сра
-
батывание
ДЗТ
.
При
возникновении
внутреннего
КЗ
в
режиме
пуска
двигателя
или
при
переходе
внешне
-
го
КЗ
во
внутреннее
блокировка
снимается
с
задерж
-
кой
не
более
20
мс
.
Алгоритм
не
требует
расчета
дополнительных
уставок
,
так
как
работа
функции
основана
на
анали
-
зе
дифференциального
тока
и
тока
торможения
.
ВЫВОДЫ
Характеристика
торможения
является
эффективным
методом
разграничения
внутренних
КЗ
и
внешних
КЗ
в
установившемся
режиме
.
В
переходных
режимах
необходимо
использовать
дополнительные
критерии
для
предотвращения
срабатывания
ДЗТ
при
пуске
и
самозапуске
двигателя
.
Эффективным
способом
является
фиксация
вида
КЗ
в
начальный
момент
времени
КЗ
по
участку
точной
трансформации
.
Дан
-
ный
способ
успешно
реализован
в
интеллектуаль
-
ном
устройстве
БМРЗ
-
УЗД
.
Р
ЛИТЕРАТУРА
1.
СТО
ДИВГ
-046-2017.
Термина
-
лы
релейной
защиты
синхронных
и
асинхронных
электродвигателей
6–10
кВ
.
Расчет
уставок
.
Методиче
-
ские
указания
.
Введ
. 13.04.2017
г
.
2.
Шнеерсон
Э
.
М
.
Цифровая
релей
-
ная
защита
.
М
.:
Энергоатомиздат
,
2007. 549
с
.
3.
ГОСТ
7746-2015
Трансформаторы
тока
.
Общие
технические
условия
.
Введ
. 03.01.2017
г
.
4.
Королев
Е
.
П
.,
Либерзон
Э
.
М
.
Рас
-
четы
допустимых
нагрузок
в
токо
-
вых
цепях
релейной
защиты
.
М
.:
Энергия
, 1980. 208
с
.
5.
Циглер
Г
.
Цифровая
дифферен
-
циальная
защита
.
Принципы
и
об
-
ласть
применения
.
Перевод
с
англ
.
/
Под
ред
.
А
.
Ф
.
Дьякова
.
М
.:
Знак
,
2008. 216
с
.
6.
Чернобровов
Н
.
В
.,
Семенов
В
.
А
.
Релейная
защита
энергетических
систем
:
Учебное
пособие
для
техникумов
.
М
.:
Энергатомиздат
,
1998. 800
с
.
ООО
«
НТЦ
«
Механотроника
»
г
.
Санкт
-
Петербург
,
тел
. 8-800-250-63-60
www.mtrele.ru
№
5 (50) 2018
Оригинал статьи: Предотвращение некорректного срабатывания дифференциальной защиты при пуске двигателя
Излишнее действие дифференциальной защиты при пуске двигателя, вызванное насыщением трансформаторов тока, приводит к нарушениям в технологическом процессе, простою оборудования на время анализа причин отключения и охлаждения двигателя. В статье рассмотрены возможные причины излишнего действия дифференциальной защиты при пуске двигателей и методы их предотвращения.
