ООО НПФ "Квазар"

Проекты

Расчёт времени до насыщения трансформаторов тока

Актуальность работ по расчёту времени до насыщения трансформаторов тока (ТТ) подтверждается следующими документами:
– Правила технологического функционирования электроэнергетических систем. Утверждены Постановлением правительства Российской Федерации от 13 августа 2018 г. Пункт 128. Технические характеристики трансформаторов тока и подключенных к ним устройств релейной защиты в совокупности должны обеспечивать правильную работу устройств релейной защиты при коротких замыканиях, в том числе при возникновении апериодической составляющей тока;
– Приказ Министра энергетики Российской Федерации №101 от 13.02. 2019 г. «Об утверждении требований к оснащению линий электропередачи и оборудования объектов электроэнергетики классом напряжения 110 кВ и выше устройствами и комплексами релейной защиты и автоматики, а также к принципам функционирования устройств и комплексов релейной защиты и автоматики» и Приложение к нему;
– Письмо Заместителя министра энергетики А.В. Черезова от 02.04.2019 за №ЧА3440/10.

Специалисты ООО НПФ «Квазар» имеют большой опыт выполнения расчётов времени до насыщения ТТ различными методами, в том числе:
1) Аналитический расчёт времени до насыщения ТТ, описанный в проекте национального стандарта ПНСТ 283-2018 «Трансформаторы измерительные. Часть 2. Технические условия на трансформаторы тока».
2) Расчёта времени до насыщения ТТ с использованием только паспортных данных ТТ. Данный метод целесообразно использовать при проектировании, когда известны только вышеуказанные данные.
3) Расчёта времени до насыщения ТТ с использованием паспортных данных ТТ и их вольтамперных характеристик. Этот вариант целесообразно использовать в эксплуатации, так как изготовитель ТТ предоставляет указанную характеристику по запросу покупателя.
4) Расчёта времени до насыщения ТТ с использованием паспортных данных ТТ и их характеристик намагничивания. Этот вариант целесообразно использовать в эксплуатации, если изготовитель ТТ предоставит характеристику намагничивания и дополнительные параметры ТТ (числа витков обмоток, поперечное сечение магнитопровода и среднюю длину магнитной силовой линии в магнитопроводе). Получение такого набора данных затруднено тем, что изготовители ТТ считают дополнительные параметры ТТ своей коммерческой тайной.
В реальных условиях на электростанциях и подстанциях в суммарном токе КЗ содержатся токи, имеющие разные постоянные времени затухания апериодических составляющих. Расчёт коэффициента переходного процесса Kп.р(t) в этом случае часто производят с использованием одной, эквивалентной постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.
Эквивалентной постоянной времени Tp.экв называют постоянную времени затухания апериодической составляющей тока, изменяющейся по экспоненциальному закону, которой заменяют сумму апериодических составляющих, имеющих неодинаковые начальные значения и постоянные времени затухания.

Выполняем расчет величины эквивалентной постоянной времени затухания тока КЗ (далее - величина Tp.экв ). Величина Tp.экв является результатом расчета мгновенных значений токов электромагнитного переходного процесса при КЗ. Такой расчет выполняться с использованием специализированных программных комплексов и созданных в них моделей сети, предназначенных для расчета электромагнитных переходных процессов.
Расчёт с использованием эквивалентной постоянной времени затухания Tp.экв требует меньших затрат времени, чем расчёт по сумме воздействий апериодических составляющих токов КЗ в отдельных ветвях, питающих точку КЗ. Однако в первом случае получается меньшее время до насыщения, чем во втором. По этой причине рекомендуется вначале выполнить расчёт времени до насыщения ТТ с использованием эквивалентной постоянной времени. Затем, если полученное время недостаточно для правильного функционирования защиты, следует выполнить расчёт по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях.

Разработка рекомендаций по обеспечению правильной работы устройств релейной защиты в переходных режимах с насыщением трансформаторов тока

Релейная защита и автоматика ЭЭС должна с высоким быстродействием правильно функционировать при максимально возможных токах КЗ. Первичный ток трансформаторов тока при КЗ может превышать номинальный в десятки раз. В этих условиях при синусоидальном первичном токе полная (для дифференциальных защит) и токовая (для дистанционных защит) погрешности не должны превышать 10%, что обеспечивают выбором нагрузки на ТТ. Однако в переходных режимах КЗ с наличием значительной апериодической составляющей в первичном токе и остаточной магнитной индукции магнитопроводы исключительно широко используемых в ЭЭС России ТТ класса P, выбранных по условию 10%-ной погрешности, насыщаются. Их погрешности могут составлять 80% и более.
Насыщение магнитопроводов ТТ класса P в переходных режимах КЗ может приводить к замедлениям в срабатывании основных быстродействующих защит и быстродействующих ступеней резервных защит оборудования высокого и сверхвысокого напряжения, а также к неправильным срабатываниям указанных устройств релейной защиты на крупных электростанциях (ЭС) и подстанциях (ПС). В связи с этим актуальны две задачи:
1. Обеспечение правильной работы основных защит и быстродействующих ступеней устройств релейной защиты в переходных режимах при наличии в первичных токах ТТ апериодической составляющей.
2. Выбор ТТ для основных защит и быстродействующих ступеней устройств релейной защиты по техническим характеристикам указанных устройств и ступеней.


Актуальность темы подтверждена следующими документами:
– Стандарт ФСК ЕЭС РФ Технические требования к устройствам РЗА. СТО 56947007-29.120.241-2017, п. 6.1.17. Требования к технической документации на МП устройств РЗА: Техническая документация на МП устройства РЗА должна содержать: Требования производителя к трансформаторам тока, при которых обеспечивается правильное функционирование защит, с примером расчета;
– Правила технологического функционирования электроэнергетических систем. Утверждены Постановлением правительства Российской Федерации от 13 августа 2018 г. Пункт 128. Технические характеристики трансформаторов тока и подключенных к ним устройств релейной защиты в совокупности должны обеспечивать правильную работу устройств релейной защиты при коротких замыканиях, в том числе при возникновении апериодической составляющей тока;
– Приказ министра энергетики Российской Федерации А. В. Новака от 13.02.2019 г. № 101 «Об утверждении требований к оснащению линий электропередачи и оборудования объектов электроэнергетики классом напряжения 110 кВ и выше устройствами и комплексами релейной защиты и автоматики, а также к принципам функционирования устройств и комплексов релейной защиты и автоматики»;
– Письмо заместителя министра энергетики Российской Федерации А.В. Черезова от 02.04.2019 г. №ЧА-3440/10 «О мерах по недопущению неправильной работы устройств релейной защиты и автоматики».
Специалисты ООО НПФ «Квазар» имеют большой опыт выполнения работ в данной области. В том числе:
– исследование влияния насыщения ТТ класса Р в переходных режимах на работу основных быстродействующих защит и быстродействующих ступеней резервных защит оборудования высокого и сверхвысокого напряжения;
– анализ влияния схемы подключения ТТ к реле устройствам РЗ;
– проверка и разработка методик проверки соответствия характеристик ТТ условиям функционирования указанных защит;
– разработка мероприятий, исключающих риски неправильной работы устройств РЗ в переходных режимах, сопровождающихся насыщением ТТ.