Предотвращение некорректного срабатывания дифференциальной защиты при пуске двигателя

Page 1
background image

Page 2
background image

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

 


Page 3
background image

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


Читать онлайн

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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Релейная защита и автоматика
Удинцев Д.Н. Милованов П.К. Зуев А.И.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(68), сентябрь-октябрь 2021

Внедрение цифрового дистанционного управления оборудованием и МП устройствами РЗА на подстанциях 110–220 кВ ПАО «Россети Московский регион»

Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Грибков М.А. Бороздин А.А. Рыбаков А.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»