Методические указания к лабораторной работе для студентов 4, 5 курсов фэн всех специальностей и всех форм обучения новосибирск
|
Скачать 209.59 Kb.
|
|
Министерство образования Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИСПЫТАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА С РЕЛЕ ТИПА ДЗТ-11 Методические указания к лабораторной работе для студентов 4, 5 курсов ФЭН всех специальностей и всех форм обучения НОВОСИБИРСК 2001 Составили: к.т.н., доцент В.А. Давыдов, д.т.н., профессор Л.В. Багинский, ст. преподаватель Л.Б. Быкова. Рецензент: к.т.н., доцент А.И. Щеглов Работа подготовлена на кафедре Электрических станций Н  овосибирский государственныйтехнический университет, 2001 г. ИСПЫТАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА С РЕЛЕ ТИПА ДЗТ - 11
Принцип действия дифференциальной защиты основан на непосредственном сравнении токов в каждой фазе в начале и в конце защищаемого элемента (ЗЭ). Для этого по концам ЗЭ устанавливаются трансформаторы тока ТА1 и ТА2 (рис.1.1).  Полярность включения вторичных обмоток ТА выбирается такой, чтобы при коротких замыканиях внутри зоны, ограниченной ТА1 и ТА2, по реле КА протекал ток, равный геометрической сумме вторичных токов.  (1.1)Если ток реле больше или равен току срабатывания  , реле срабатывает и происходит отключение выключателей в цепи ЗЭ.При нормальной работе, качаниях и внешних КЗ (на рис. 1.1а - точка К2) первичные токи  и  сдвинуты на  ( протекает внутрь защищаемой зоны, - вытекает из защищаемой зоны). При равенстве первичных токов, одинаковых коэффициентах трансформации и отсутствии погрешностей у ТА1 и ТА2  ,  и реле не срабатывает.Однако практически всегда в реле существует некоторый ток небаланса  , достигающий значительных величин при переходных режимах внешних КЗ. Для исключения излишнего срабатывания защиты ток срабатывания реле выбирается больше тока небаланса  (1.2)
Дифференциальная защита трансформаторов имеет ряд особенностей по сравнению с аналогичными защитами других элементов электрической системы, требующих учета при ее выполнении и настройки.
 Бросок намагничивающего тока (БТН) может возникнуть при подаче напряжения на защищаемый трансформатор с одной из сторон или при восстановлении напряжения после отключения внешнего КЗ. Величина БТН может достигнуть десятикратного значения номинального тока и характеризуется, как правило, медленным затуханием апериодической слагающей, обуславливающей однополярность тока (рис. 1.2а). При нормальной работе значения намагничивающих токов при современных марках трансформаторной стали обычно не превосходят 0,02  , т.е. БТН возрастает на два порядка /1/. БТН воспринимается защитой как КЗ в зоне ее действия при одностороннем питании (рис. 1.3). Поэтому дифференциальная защита должна быть отстроена от БТН. Однако отстройка от них путем увеличения тока срабатывания защиты ( ) делает защиту малочувствительной.Одним из способов отстройки от однополярных БТН является применение промежуточных насыщающихся трансформаторов тока (НТТ).  Принципиальная схема простейшего НТТ приведена на рис. 1.4. Первичная обмотка (  ) включается в дифференциальную цепь, вторичная ( ) питает электромагнитное или другое реле. Ток в реле зависит однозначно от величины ЭДС на зажимах вторичной обмотки НТТ. Среднее значение ЭДС определяется по выражению , (1.3)где  - число витков вторичной обмотки НТТ;  - сечение магнитопровода НТТ, м2;  - период промышленной частоты, с;  - абсолютное приращение индукции за период, Тл.Определим при разных по величине и форме токах в первичной обмотке НТТ, учитывая, что НТТ могут иметь значительную остаточную индукцию (  ) любого знака ( рис. 1.5). При однополярных токах максимально возможной величины и остаточной индукции неблагоприятного знака абсолютное приращение индукции за период  , (1.4)где  - индукция насыщения.При благоприятной остаточной индукции, а также в каждый последующий период, величина будет меньше (1.5)При протекании в первичной обмотке НТТ синусоидального тока, равного току срабатывания ( на рис. 1.5б -  ), приращение индукции за период равно , (1.6)где  - индукция срабатывания.Таким образом, отстройка от однополярного БТН обеспечивается, если  , (1.7)При этом обеспечивается отстройка и от тока небаланса в переходных режимах внешних КЗ, т.к. он несмотря на значительную величину, соизмеримую с однополярным БТН, полностью смещен относительно оси времени. Максимально возможное приращение индукции при синусоидальном токе внутреннего КЗ составляет (рис. 1.5б)  (1.8)Поэтому вторичный коэффициент чувствительности  всегда меньше 2, что является серьезным недостатком всех реле с НТТ.Кроме того, наличие апериодической составляющей в токе внутреннего КЗ может вызвать задержку в срабатывании защиты. Величина задержки может достигать 150 мс. Однако НТТ не способен полностью отстроить защиту от БТН по следующим причинам.
  .
Он обусловлен различием в схемах соединения обмоток защищаемого трансформатора. В отечественной практике обычно применяется одиннадцатая группа соединения обмоток, при которой сдвиг по фазе равен  (рис. 1.6). Для компенсации фазового сдвига ТА со стороны звезды силового трансформатора соединяются в треугольник, а со стороны треугольника - в звезду ( или в неполную звезду ).
Токи сторон защищаемого трансформатора не равны из-за наличия коэффициента трансформации его. Поэтому трансформаторы тока ТА1 и ТА2 (рис. 1.6) выбирают с разными коэффициентами трансформации (соответственно  и  ). Равенство токов плеч по модулю будет обеспечено, если выполнить следующее условие , (1.9)где  - коэффициент схемы соединения трансформаторов тока стороны 1 защищаемого трансформатора;  - то же, но стороны 2. Однако, как правило, номинальные токи силовых трансформаторов не соответствуют номинальным токам ТА, что и приводит к неравенству токов плеч, т.е. к появлению тока небаланса. Для компенсации этой составляющей тока небаланса в реле с НТТ применяют уравнительные обмотки. Так как рассматриваемая составляющая тока небаланса вызвана постоянно действующими конструктивными факторами, соотношение между токами плеч  и  ( при отсутствии КЗ в зоне защиты и постоянном  ) сохраняется неизменным. Чтобы при этих условиях неодинаковые токи плеч оказывали одинаковое влияние на реле КА, необходимо выровнять МДС, пропорциональные этим токам, с помощью  . Для этого больший из токов (на рис. 1.7) пропускают по меньшему числу витков первичной обмотки НТТ  , а меньший ток - по большему числу витков первичных обмоток НТТ  .( ) (1.10)В неповрежденном трансформаторе эти МДС действуют в противоположных направлениях, поэтому результирующая МДС первичных обмоток равна нулю. Выражение (1.10) является расчетным для определения числа витков уравнительной обмотки (  ). Равенство МДС и, как следствие, отсутствие тока в реле КА будет обеспечено только в том случае, если число витков уравнительной обмотки, фактически выставленное (  ), будет точно соответствовать , найденное в соответствии с выражением (1.10). Если число витков по расчету получилось дробным, а может быть выставлено лишь целое число витков, в реле появится составляющая тока небаланса за счет округления числа витков уравнительной обмотки.
Все трансформаторы за исключением блочных имеют РПН. Поэтому действительный коэффициент трансформации может меняться в пределах  ,где  - номинальный коэффициент трансформации трансформатора (при среднем положении регулятора напряжения);  - относительное изменение коэффициента трансформации.Выбор числа витков обмоток НТТ для выравнивания МДС производится при  . При автоматическом изменении в процессе эксплуатации изменяется соотношение токов плеч защиты, что приводит к появлению дополнительного тока небаланса, пропорционального величине .
трансформатора с реле ДЗТ-11
Изложенное выше показывает, что в дифференциальных защитах трансформаторов токи небаланса определяются большим числом факторов, чем в аналогичных защитах других ЗЭ (например, генераторов), и имеют соответственно повышенное значение. В общем случае расчетный ток небаланса (  ) состоит из трех слагаемых, которые для упрощения складываются арифметически. , (2.1)где  - слагаемая расчетного тока небаланса, обусловленная погрешностью ТА;  - слагаемая, обусловленная регулированием коэффициента трансформации;  - слагаемая, обусловленная округлением числа витков уравнительной обмотки.Ток определяется по выражению , (2.2)где  - полная погрешность ТА, при выборе ТА по кривым предельных кратностей принимается равной 0,1;  - коэффициент однотипности ТА, принимается равным 1;  - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока КЗ (переходный режим), для реле с НТТ принимается равным 1;  - действующее значение периодической составляющей тока, протекающего через трансформатор при максимальном внешнем трехфазном металлическом КЗ.Ток можно определить по выражению (2.3)Расчетное выражение для определения тока получено на основании (1.10) (2.4) Ток небаланса является периодическим, поэтому с помощью НТТ от него отстроиться невозможно. Вместе с тем, ток небаланса может достигать значительной величины, превышающей  . Если отстроить защиту от периодических токов небаланса путем увеличения тока срабатывания (), это может привести к недопустимому снижению ее чувствительности. Чтобы обеспечить достаточную чувствительность в минимальных режимах и высокий уровень отстроенности от периодических токов небаланса при внешних КЗ в максимальных режимах, защиту выполняют с торможением. Дифференциальной защитой с торможением называется защита, ток срабатывания которой автоматически возрастает с увеличением специально сформированного тормозного сигнала. Тормозной сигнал формируется из токов в плечах защиты, следовательно, является функцией тока КЗ. Ток срабатывания защиты с торможением можно определить по выражению  (2.5)где  - начальный ток срабатывания защиты (при полном отсутствии торможения);  - коэффициент торможения, который характеризует степень использования тормозного сигнала.Необходимо так выбрать , чтобы в возможном диапазоне токов при КЗ вне зоны защиты. Изложенное можно проиллюстрировать рис. 2.1.При внутреннем КЗ определяется точкой пересечения кривых 2 и 3. При этом  .
В реле ДЗТ-11 удачно сочетаются свойства НТТ в переходных режимах и принцип торможения в установившемся режиме. НТТ выполнен трехстержневым. На среднем стержне размещены рабочие обмотки ( и  ). На крайних стержнях и размещены одинаковые части тормозной обмотки  и  и вторичной обмотки НТТ  и  ( рис.2.2). Реле КА присоединяется к и по схеме равновесия ЭДС. Обмотка  подключается к дифференциальной цепи защиты, а обмотка  - в одно из плеч защиты, где, как известно, при внешнем КЗ (точка К на рис. 2.2 ) протекает ток, пропорциональный току КЗ. Ток, протекающий по  , создает магнитный поток  , циркулирующий только по крайним и стержням. Поток наводит в частях вторичной обмотки и ЭДС, равные по величине и противоположные по направлению; результирующая ЭДС от действия тормозного тока равна нулю.При внешнем КЗ одновременно с протеканием по рабочей ( на рис. 2.2 - ) обмотке НТТ периодических токов небаланса тормозная обмотка обтекается полным током того плеча защиты, на стороне которого предусмотрено торможение ( на рис. 2.2 -  ). Ток рабочей обмотки  создает в сердечнике НТТ рабочий магнитный поток   , направляющийся из среднего сердечника в крайние и стержни. Поэтому поток наводит в частях вторичной обмотки и ЭДС, совпадающие по фазе и обуславливающие ток реле. Величина и направление ЭДС в частях вторичной обмотки и зависит от величины и знака МДС стержней и ( и  ). Если токи  и совпадают по фазе , то при выбранном условном направлении этих токов ( рис. 2.2) МДС стержней определяются по выражениям (2.6) (2.7) МДС тормозной обмотки такова, что крайние стержни насыщаются (рис. 2.3). Поэтому, если  значительно больше  , то ЭДС в частях вторичной обмотки и мало отличаются по величине и остаются противоположными по направлению.Таким образом, подмагничивание крайних стержней НТТ тормозным током ухудшает условие трансформации тока из первичной (рабочей) обмотки во вторичную и приводит к автоматическому увеличению тока срабатывания, т.е. происходит торможение (магнитное) срабатывания реле. Условием срабатывания реле является примерное равенство МДС рабочей и тормозной обмоток  (2.8) В условиях срабатывания  , поэтому (2.9)Следовательно, реле ДЗТ-11 действительно имеет тормозную характеристику. Следует отметить, что угол сдвига фаз ( ) между рабочим и тормозным токами при внешнем КЗ зависит от соотношения составляющих расчетного тока небаланса. При неполном выравнивании токов плеч защиты и  ток совпадает по фазе с током и угол = 0. Ток , который обусловлен различием токов намагничивания трансформаторов тока, сдвинут по отношению к току на угол, близкий  . В зависимости от угла можно построить семейство тормозных характеристик.В справочниках на реле ДЗТ приводятся две тормозные характеристики (рис. 2.4). Верхняя соответствует случаю наибольшего торможения и является расчетной по чувствительности при внутренних КЗ и наличии торможения. Нижняя соответствует случаю наименьшего торможения ( = ) и является расчетной по селективности для отстройки от периодических токов небаланса при внешних КЗ.
Таблица 2.1.
|
и коэффициентов схемы 
(см. табл. 2.1).
Похожие:
 |
Базовый курс elementary (A2) часть 2 Методические указания для студентов... Методические указания предназначены для студентов I курса всех технических специальностей нгту, изучающих английский язык (уровень... |
 |
Методические указания к лабораторной работе «испытание материалов.... З. С. Техническая механика: методические указания к лабораторной работе «Испытание материалов. Растяжение стального образца с измерением... |
|
Российской Федерации Алтайский государственный технический университет Методические указания предназначены для студентов экономи-ческих специальностей всех форм обучения |
|
Методические указания по проведению семинарских занятий и самостоятельной... Новосиб гос аграр ун-т. Экон фак.; сост. Н. В. Савченко. – Новосибирск : Изд-во нгау, 2015. – 45 с |
|
Методические указания к деловой игре для студентов всех форм обучения... Северный филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения |
|
Методические указания по дипломному проектированию для студентов... Методические указания по дипломному проектированию для студентов всех форм обучения специальности 270115 -"Экспертиза и управление... |
|
Методические указания для студентов всех экономических специальностей заочного отделения Данное пособие адресовано студентам I курса всех экономических специальностей, изучающим английский язык на заочном отделении нгту,... |
|
Методические указания по изучению пм 04 мдк 04. 01: «Технология составления... Методические указания и задания к контрольной работе для обучающихся заочной формы обучения |
|
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения,... Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения, содержит краткое изложение теоретических основ управления знаниями... |
|
Методические указания по дипломному проектированию и выполнению выпускных... Методические указания по дипломному проектированию и выполнению выпускных квалификационных работ для студентов всех форм обучения... |
|
«Основы грамматики английского языка» ставит своей задачей систематизировать... Методические указания предназначены для студентов 1 курса всех специальностей заочной формы обучения |
|
Методические указания по выполнению контрольной работы по учебной... «Русский язык и культура речи» разработаны в соответствии с учебной дисциплиной «Русский язык и культура речи» и Федеральными государственными... |
|
Методические указания для студентов 1 и II курсов дневного и заочного отделений Методические указания предназначены для студентов I и II курсов экономических специальностей дневного и заочного отделений. Методические... |
|
Методические указания для практических работ студентов всех форм... Етодические указания для практических работ студентов всех форм обучения направлений «Наземные транспортно-технологические комплексы»... |
|
Методические указания по практическим занятиям и самостоятельной... Миронова Е. А. Договорная работа: Методические указания по практическим занятиям и самостоятельной работе для направления подготовки... |
|
Методическое руководство к лабораторным работам для студентов 2,... Настоящее методическое руководство включает в себя введение с изложением некоторых важных метрологических понятий, используемых в... |