ГОСТ Р 58669-2019
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА. ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНДУКТИВНЫЕ С ЗАМКНУТЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ
Методические указания по определению времени до насыщения при коротких замыканиях
United power system and isolated power systems. Relay protection. Inductive measuring current transformers for protection with a closed magnetic circuit. Methodology guidelines for determination of time to saturation during short circuits
ОКС 27.010
Дата введения 2020-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Системный оператор Единой энергетической системы" (АО "СО ЕЭС")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 "Электроэнергетика"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2019 г. N 1195-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 6-7, 2020 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
Введение
Положения настоящего стандарта направлены на обеспечение выполнения требований правил [1] (пункт 128), в соответствии с которыми 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.
Определение времени до насыщения трансформаторов тока необходимо для:
- выбора трансформаторов тока с учетом требований производителей устройств релейной защиты при новом строительстве, реконструкции и техническом перевооружении объектов электроэнергетики;
- выбора устройств релейной защиты при создании новых или модернизации существующих устройств релейной защиты на существующих трансформаторах тока;
- проверки правильности функционирования устройств релейной защиты в переходных режимах при коротких замыканиях на существующих трансформаторах тока.
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает методы расчета времени до насыщения измерительных индуктивных трансформаторов тока для защиты с замкнутым магнитопроводом при коротких замыканиях (классов точности Р, РХ и ТРХ), определяет исходные данные, необходимые для применения каждого из методов, устанавливает требования по подготовке к проведению расчетов времени до насыщения измерительных индуктивных трансформаторов тока и порядок выполнения указанных расчетов с использованием каждого из установленных методов.
1.2 Настоящий стандарт предназначен для применения собственниками и иными законными владельцами объектов электроэнергетики, субъектами оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, проектными организациями, организациями, осуществляющими создание новых или модернизацию существующих устройств релейной защиты.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 18685 Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения
ГОСТ 19693 Материалы магнитные. Термины и определения
ГОСТ 22483 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров
ГОСТ 26522 Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения
ГОСТ Р 52735 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины, определения и сокращения
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 18685, ГОСТ 26522, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 ветвь вторичного тока трансформатора тока: Цепь, образуемая вторичной обмоткой и присоединенной к ней вторичной цепью трансформатора тока.
3.1.2 вольтамперная характеристика; ВАХ: Выраженная графически или табличным способом зависимость между действующими значениями тока и напряжения на вторичной обмотке при приложении к последней синусоидального напряжения, причем первичная и все остальные обмотки разомкнуты.
3.1.3 время до насыщения трансформатора тока: Время до насыщения вторичной обмотки для защиты измерительного индуктивного трансформатора тока с замкнутым магнитопроводом при коротких замыканиях.
3.1.4 коэффициент остаточной намагниченности
Примечание - Коэффициент остаточной намагниченности можно также выразить в виде отношения
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
3.1.5 коэффициент переходного режима (переходный коэффициент)
Примечание - Переходный коэффициент численно равен отношению мгновенного значения тока погрешности при наличии апериодической составляющей к амплитудному значению тока погрешности при токе номинальной предельной кратности, не содержащем апериодической составляющей.
3.1.6 номинальная мощность вторичной нагрузки трансформатора тока (номинальная мощность трансформатора тока)
Примечание - Номинальная мощность трансформатора тока является номинальной нагрузкой, выраженной в вольт-амперах при установленном коэффициенте мощности.
3.1.7 номинальный вторичный ток трансформатора тока
3.1.8 номинальный первичный ток трансформатора тока
3.1.9 номинальная предельная кратность трансформатора тока
3.1.10 остаточная (начальная) магнитная индукция
3.1.11 остаточное потокосцепление
Примечание - Остаточная магнитная индукция
3.1.12 параметр режима
3.1.13 постоянная времени вторичного контура трансформатора тока
3.1.14 потокосцепление насыщения обмотки трансформатора тока
Примечание - Магнитная индукция насыщения
3.1.15 трансформатор тока для защиты класса точности Р (трансформатор тока класса Р): Трансформатор тока для защиты, для которого не задается требование ограничения остаточного потокосцепления, а уровень насыщения определяется в установившемся режиме короткого замыкания действующим значением периодического тока при значениях всех прочих параметров, соответствующих номинальным данным.
3.1.16 трансформатор тока для защиты класса точности РХ (трансформатор тока класса РХ): Трансформатор тока для защиты с пренебрежимо малым реактивным сопротивлением рассеяния, для которого не задано требование ограничения остаточного потокосцепления и известны характеристика намагничивания, активное сопротивление вторичной обмотки, сопротивление вторичной нагрузки и коэффициент трансформации.
3.1.17 трансформатор тока для защиты класса точности ТРХ (трансформатор тока класса ТРХ): Трансформатор тока для защиты, для которого не задается требование ограничения остаточного потокосцепления, а уровень насыщения определяется в переходном режиме короткого замыкания максимальным значением мгновенной погрешности при значениях всех прочих параметров, соответствующих номинальным данным.
3.1.18 фактическая кратность первичного тока трансформатора тока
3.1.19 характеристика намагничивания трансформатора тока
3.1.20 эквивалентная постоянная времени
3.2 Сокращения
В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ВАХ - вольтамперная характеристика трансформатора тока;
КЗ - короткое замыкание;
ЛЭП - линия электропередачи;
ОРУ - открытое распределительное устройство;
ПХН - прямоугольная характеристика намагничивания;
ТТ - трансформатор тока;
ЭДС - электродвижущая сила.
4 Общие положения
4.1 В зависимости от объема сведений о ТТ, имеющихся у собственников и иных законных владельцев объектов электроэнергетики, субъектов оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, проектных организаций, организаций, осуществляющих создание новых или модернизацию существующих устройств релейной защиты, следует использовать один или несколько из следующих методов расчета времени до насыщения измерительных индуктивных трансформаторов тока для защиты с замкнутым магнитопроводом при КЗ (далее - время до насыщения ТТ,
- аналитический метод;
- графический метод по паспортным данным;
- графический метод с использованием ВАХ ТТ;
- графический метод с использованием характеристики намагничивания ТТ.
4.2 При использовании каждого из методов расчета времени до насыщения ТТ для определения его величины (
4.2.1 К исходным данным для расчетов относятся:
Значения сопротивлений приводят к нормальной температуре в соответствии с ГОСТ 15150.
4.2.2 Расчетная схема электрической станции должна содержать все питающие элементы [генераторы, трансформаторы и (или) автотрансформаторы блоков], трансформаторы и (или) автотрансформаторы связи, а также линии связи с системными эквивалентами, соответствующими максимальному режиму работы системы. В состав расчетной схемы подстанции должны входить питающие линии и силовые трансформаторы (автотрансформаторы). Расчетная схема должна содержать эквиваленты систем, соответствующие максимальному режиму их работы.
4.2.3 Схемно-режимные условия и расчетную точку КЗ необходимо выбирать таким образом, чтобы через проверяемый ТТ при КЗ проходил наибольший ток
4.2.4 Для определения значения
4.2.5 При осуществлении подготовительных расчетов необходимо определить величину нагрузки во вторичных цепях ТТ и
4.2.6 Расчет нагрузок во вторичных цепях ТТ, используемых в схемах защит, должен осуществляться с использованием расчетных формул в соответствии с приложением А.
4.2.7 Эквивалентную постоянную времени
При приближенных расчетах эквивалентную постоянную времени
где
Постоянную времени затухания апериодической составляющей тока в каждой
4.2.7.1 Рассчитывать по формуле
где
4.2.7.2 При наличии осциллограмм токов КЗ соответствующих ЛЭП и оборудования
4.3 Расчеты времени до насыщения ТТ следует выполнять при отсутствии в сердечниках ТТ остаточной магнитной индукции и при наличии в сердечниках ТТ предельных значений остаточной магнитной индукции
5 Определение времени до насыщения трансформаторов тока
5.1 Определение времени до насыщения трансформаторов тока аналитическим методом
5.1.1 При применении аналитического метода следует использовать исходные данные в соответствии с 4.2.1.
5.1.2 При применении аналитического метода при отсутствии в сердечниках ТТ остаточной магнитной индукции время до насыщения ТТ необходимо рассчитывать по 5.1.4, при наличии в сердечниках ТТ остаточной магнитной индукции время до насыщения ТТ необходимо рассчитывать по 5.1.5.
5.1.3 При расчете времени до насыщения ТТ аналитическим методом:
- параметр режима А необходимо определять в соответствии с 5.1.6;
- коэффициент остаточной намагниченности сердечника ТТ
5.1.4 При отсутствии в сердечниках ТТ остаточной магнитной индукции время до насыщения ТТ
Расчет по формуле (3) допустим при соблюдении условий (4) и (5):
Невыполнение условия (4) означает, что насыщение магнитопровода отсутствует, и время до насыщения ТТ равно бесконечности.
Невыполнение условия (5) означает, что эксплуатация ТТ в таких условиях недопустима, т.к. ток предельной кратности меньше действующего значения тока КЗ.
5.1.5 При наличии в сердечниках ТТ остаточной магнитной индукции время до насыщения ТТ необходимо рассчитывать по формуле
Расчет по формуле (6) допустим при соблюдении условий (7) и (8):
Невыполнение условия (7) означает, что насыщение магнитопровода отсутствует и время до насыщения ТТ равно бесконечности.
В случае, если условие (8) не выполняется, значение
5.1.6 Параметр режима
где
Номинальное полное сопротивление вторичной нагрузки ТТ
где
Полное сопротивление ветви вторичного тока
где
5.1.7 Если значение
5.2 Определение времени до насыщения трансформаторов тока графическим методом по паспортным данным
5.2.1 При применении графического метода по паспортным данным следует использовать исходные данные в соответствии с 4.2.1.
5.2.2 При применении графического метода по паспортным данным время до насыщения ТТ необходимо определять графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
Для выбора универсальных характеристик необходимо рассчитать косинус угла сопротивления ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле
5.2.2.1 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.2.2.2 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
где
5.2.3 В целях уточнения расчетов времени до насыщения ТТ допускается выполнить расчет по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
5.2.3.1 Необходимо построить временные диаграммы по формуле
где
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
5.2.3.2 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.2.3.3 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.3 Определение времени до насыщения трансформаторов тока графическим методом с использованием вольтамперной характеристики трансформаторов тока
5.3.1 При применении графического метода с использованием ВАХ ТТ следует использовать исходные данные в соответствии с 4.2.1 и ВАХ ТТ. ВАХ ТТ должна быть снята до значений тока намагничивания, соответствующих полной погрешности ТТ
5.3.2 Графический метод с использованием ВАХ ТТ допускается использовать, если выполняется условие:
где
Ток намагничивания
где
Фактическую кратность первичного тока КЗ
где
5.3.3 При применении графического метода с использованием ВАХ ТТ время до насыщения ТТ необходимо определять графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
Для выбора универсальных характеристик необходимо рассчитать косинус угла сопротивления ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12).
5.3.3.1 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.3.3.2 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.3.4 Параметр режима А необходимо вычислять по формуле
где
Напряжение
где
5.3.5 В целях уточнения расчетов времени до насыщения ТТ допускается выполнить расчет по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
5.3.5.1 Необходимо построить временные диаграммы по формуле (15).
5.3.5.2 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.3.5.3 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.4 Определение времени до насыщения трансформаторов тока графическим методом с использованием характеристики намагничивания трансформаторов тока
5.4.1 При применении графического метода с использованием характеристики намагничивания ТТ следует использовать исходные данные в соответствии с 4.2.1, а также:
- дополнительные данные ТТ (число витков вторичной обмотки ТТ
- характеристику намагничивания ТТ
где
5.4.2 Графический метод с использованием характеристики намагничивания ТТ допускается использовать, если выполняется условие:
где
Действующее значение напряженности магнитного поля
где
5.4.3 При применении графического метода с использованием характеристики намагничивания ТТ время до насыщения ТТ необходимо определять графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
Для выбора универсальных характеристик необходимо рассчитать косинус угла сопротивления ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12).
5.4.3.1 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.4.3.2 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.4.4 Параметр режима А необходимо определять по формуле
где
Значение амплитуды магнитной индукции
где
Напряжение
5.4.5 В целях уточнения расчетов времени до насыщения ТТ допускается выполнить расчет по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
5.4.5.1 Необходимо построить временные диаграммы по формуле (15).
5.4.5.2 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.4.5.3 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
5.5 Примеры выполнения расчетов времени до насыщения ТТ приведены в приложении В. Теоретические основы моделирования и расчета режимов работы ТТ приведены в приложении Г.
Приложение А
(обязательное)
Формулы для расчета сопротивления нагрузки
А.1 Контрольные кабели необходимо моделировать активным сопротивлением
где
А.2 Для схемы соединения группы ТТ "полная звезда" сопротивление нагрузки необходимо определять следующим образом:
- при трехфазном КЗ - по формуле
- при однофазном КЗ - по формуле
где
А.3 Для схемы соединения группы ТТ "неполная звезда" сопротивление нагрузки необходимо определять при трехфазном КЗ по формуле
А.4 Для схемы соединения группы ТТ "треугольник" сопротивление нагрузки необходимо определять следующим образом:
- при трехфазном КЗ - по формуле
- при однофазном КЗ - по формуле
Приложение Б
(обязательное)
Универсальные характеристики для определения минимального значения времени до насыщения трансформаторов тока
а)
Рисунок Б.1 - Универсальные характеристики ТТ при
б)
Рисунок Б.1, лист 2
в)
Рисунок Б.1, лист 3
а)
Рисунок Б.2 - Универсальные характеристики ТТ при
б)
Рисунок Б.2, лист 2
в)
Рисунок Б.2, лист 3
а)
Рисунок Б.3 - Универсальные характеристики ТТ при
б)
Рисунок Б.3, лист 2
в)
Рисунок Б.3, лист 3
а)
Рисунок Б.4 - Универсальные характеристики ТТ при
б)
Рисунок Б.4, лист 2
в)
Рисунок Б.4, лист 3
а)
Рисунок Б.5 - Универсальные характеристики ТТ при
б)
Рисунок Б.5, лист 2
в)
Рисунок Б.5, лист 3
Приложение В
(справочное)
Примеры выполнения расчетов времени до насыщения трансформаторов тока
В.1 Примеры расчетов времени до насыщения трансформаторов тока аналитическим методом
В.1.1 Расчет времени до насыщения ТТ типа SAS 550/5G 2000/1
В.1.1.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа SAS 500/5G 2000/1):
В.1.1.2 Расчетная схема электрической станции приведена на рисунке В.1.
В.1.1.3 В качестве схемно-режимного условия и расчетного места КЗ выбрана точка К (см. рисунок В.1) при отключенном выключателе Q14, при этом через проверяемый ТТ при КЗ проходит наибольший ток. Значения токов в ветвях, питающих точку КЗ, и постоянные времени затухания апериодических составляющих токов в ветвях приведены в таблице В.1.
Таблица В.1 - Токи трехфазного и однофазного КЗ и постоянные времени затухания апериодических составляющих
N ветви | Наименование ветви | ||||
1 | Блок генератор-трансформатор 1 | 283 | 2899 | 217 | 7226 |
2 | Блок генератор-трансформатор 2 | 283 | 2882 | 217 | 6980 |
3 | Блок генератор-трансформатор 3 | 283 | 2861 | 217 | 6948 |
4 | Автотрансформатор связи | 60 | 1766 | 60 | 2366 |
5 | ВЛ1 | 32,4 | 3248 | 32,4 | 832 |
6 | ВЛ2 | 32,2 | 3172 | 32,2 | 797 |
7 | ВЛ3 | 32,8 | 1642 | 32,8 | 401 |
8 | ВЛ4 | 32,4 | 1328 | 32,4 | 441 |
9 | ВЛ5 | 32,2 | 1684 | 32,2 | 458 |
10 | ВЛ6 | 32,6 | 1663 | 32,6 | 451 |
Суммарные токи | - | 23145 | - | 26900 |
В качестве максимальных значений токов в первичных обмотках ТТ, используемых в цепях основных (быстродействующих) защит и быстродействующих ступеней резервных защит, приняты следующие значения:
- ток однофазного близкого КЗ - 26900 А;
- ток трехфазного близкого КЗ - 23145 А.
Расчет постоянных времени затухания апериодических составляющих токов КЗ
В.1.1.4 Определение величины нагрузки во вторичных цепях ТТ
Поперечное сечение жилы контрольного кабеля марки КВВГЭнг-LS
В примерах при расчете нагрузки во вторичных цепях ТТ входное сопротивление микропроцессорного устройства релейной защиты не учитывается, так как оно незначительно.
В соответствии с формулой (А.2) величина нагрузки во вторичных цепях ТТ при трехфазных КЗ:
В соответствии с формулой (А.3) величина нагрузки во вторичных цепях ТТ при однофазных КЗ:
Рисунок В.1 - Пример схемы электрических соединений ОРУ-500 кВ
В.1.1.5 Определение
Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ в соответствии с формулой (9):
В.1.1.6 Выполнение проверки по условиям (7), (8) для трехфазного КЗ:
- по условию (7):
при
при
- по условию (8):
при
при
В.1.1.7 Выполнение проверки по условиям (7), (8) для однофазного КЗ:
- по условию (7):
при
при
- по условию (8):
при
при
В.1.1.8 Определение времени до насыщения ТТ при трехфазном КЗ:
- без учета остаточной индукции по формуле (3):
- расчет по формуле (6) с учетом остаточной индукции невозможен, т.к. не выполняется условие (8).
В.1.1.9 Определение времени до насыщения ТТ при однофазном КЗ:
- без учета остаточной индукции по формуле (3):
- расчет по формуле (6) с учетом остаточной индукции невозможен, т.к. не выполняется условие (8).
В.1.2 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1
В.1.2.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1):
Данный ТТ имеет каскадное исполнение. Магнитопровод верхнего каскада имеет сечение, превышающее сечение каждого из магнитопроводов нижнего каскада в 4,5 раза. По этой причине расчет выполняют для нижнего каскада.
В.1.2.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.1.2.3 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ в соответствии с формулой (9):
- для режима трехфазного КЗ:
- для режима однофазного КЗ:
В.1.2.4 Выполнение проверки по условиям (7), (8) для трехфазного КЗ:
- по условию (7):
при
при
- по условию (8):
при
при
8.1.2.5 Выполнение проверки по условиям (7), (8) для однофазного КЗ:
- по условию (7):
при
при
- по условию (8):
при
при
В.1.2.6 Определение времени до насыщения ТТ при трехфазном КЗ:
- без учета остаточной индукции по формуле (3):
- расчет по формуле (6) с учетом остаточной индукции невозможен, т.к. не выполняется условие (8).
В.1.2.7 Определение времени до насыщения ТТ при однофазном КЗ:
- без учета остаточной индукции по формуле (3):
- расчет по формуле (6) с учетом остаточной индукции невозможен, т.к. не выполняется условие (8).
В.1.3 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа JK ELK CB3 4000/1
В.1.3.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа JK ELK CB3 4000/1):
В.1.3.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.1.3.3 Определение параметра режима
- для режима трехфазного КЗ:
- для режима однофазного КЗ:
В.1.3.4 Выполнение проверки по условиям (7), (8) для трехфазного КЗ:
- по условию (7):
при
при
- по условию (8):
при
при
В.1.3.5 Выполнение проверки по условиям (7), (8) для однофазного КЗ:
- по условию (7):
при
при
- по условию (8):
при
при
В.1.3.6 Определение времени до насыщения ТТ при трехфазном КЗ:
- без учета остаточной индукции по формуле (3):
- с учетом остаточной индукции по формуле (6):
В.1.3.7 Определение времени до насыщения ТТ при однофазном КЗ:
- без учета остаточной индукции по формуле (3):
- расчет по формуле (6) с учетом остаточной индукции невозможен, т.к. не выполняется условие (8).
В.2 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока графическим методом по паспортным данным
В.2.1 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа SAS 550/5G 2000/1
В.2.1.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа SAS 500/5G 2000/1):
В.2.1.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.2.1.3 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (9):
- для режима трехфазного КЗ:
- для режима однофазного КЗ:
В.2.1.4 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.2.1.5 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.1.6 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.1.7 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.1.8 Определение времени до насыщения ТТ по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
Согласно формуле (15) строят временные диаграммы
Рисунок В.2 - Временные диаграммы коэффициента
Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.2 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1
В.2.2.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1):
В.2.2.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
Данный ТТ имеет каскадное исполнение. Магнитопровод верхнего каскада имеет сечение, превышающее сечение каждого из магнитопроводов нижнего каскада в 4,5 раза. По этой причине расчет произведен для нижнего каскада.
В.2.2.3 Определение параметра режима
- для режима трехфазного КЗ:
- для режима однофазного КЗ:
В.2.2.4 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.2.2.5 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.2.6 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.2.7 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.2.8 Определение времени до насыщения ТТ по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
Согласно формуле (15) строят временные диаграммы
Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.3 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа JK ELK CB3 4000/1
В.2.3.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа JK ELK CB3 4000/1):
В.2.3.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.2.3.3 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (9):
- для режима трехфазного КЗ:
- для режима однофазного КЗ:
В.2.3.4 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.2.3.5 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.3.6 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.3.7 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.2.3.8 Определение времени до насыщения ТТ по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
Согласно формуле (15) строят временные диаграммы
Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока графическим методом с использованием вольтамперной характеристики трансформаторов тока
В.3.1 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа SAS 550/5G 2000/1
В.3.1.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа SAS 550/5G 2000/1):
ВАХ ТТ приведена на рисунке В.3.
В.3.1.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
Рисунок В.3 - Вольтамперная характеристика ТТ SAS 550/5G 2000/1
В.3.1.3 Выполнение проверки допустимости использования метода
Определение фактической кратности тока КЗ:
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение тока намагничивания, соответствующего классу точности ТТ, по формуле (17):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
По ВАХ ТТ (см. рисунок В.3) определить значения напряжений, соответствующие рассчитанным значениям
По ВАХ ТТ (см. рисунок В.3) определить параметры середины линейного участка ВАХ:
Проверка выполнения условия (16):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.1.4 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (19):
- для трехфазного КЗ:
где
- для однофазного КЗ:
где
В.3.1.5 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.3.1.6 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.1.7 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.1.8 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.1.9 Определение времени до насыщения ТТ по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
Согласно формуле (15) строят временные диаграммы
Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.2 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1
В.3.2.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1):
ВАХ ТТ приведена на рисунке В.4.
В.3.2.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
Данный ТТ имеет каскадное исполнение. Магнитопровод верхнего каскада имеет сечение, превышающее сечение каждого из магнитопроводов нижнего каскада в 4,5 раза. По этой причине расчет произведен для нижнего каскада.
В.3.2.3 Выполнение проверки допустимости использования метода
Определение фактической кратности тока КЗ:
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение тока намагничивания, соответствующего классу точности ТТ, по формуле (17):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
По ВАХ ТТ (см. рисунок В.4) определить значения напряжений, соответствующие рассчитанным значениям
По ВАХ ТТ (см. рисунок В.4) определить параметры середины линейного участка ВАХ:
Проверка выполнения условия (16):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Рисунок В.4 - Вольтамперная характеристика ТТ ТФЗМ-500Б-2000/1
В.3.2.4 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (19):
- для трехфазного КЗ:
где
- для однофазного КЗ:
где
В.3.2.5 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.3.2.6 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.2.7 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.2.8 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.2.9 Определение времени до насыщения ТТ по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
Согласно формуле (15) строят временные диаграммы
Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.3 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа JK ELK CB3-780 4000/1
В.3.3.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа JK ELK CB3 4000/1):
ВАХ ТТ приведена на рисунке В.5.
В.3.3.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.3.3.3 Выполнение проверки допустимости использования метода
Определение фактической кратности тока КЗ:
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение тока намагничивания, соответствующего классу точности ТТ, по формуле (17):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение по ВАХ ТТ (см. рисунок В.5) значения напряжений, соответствующие рассчитанным значениям
Рисунок В.5 - Вольтамперная характеристика ТТ JK ELK СВ3-780 с
Определение по ВАХ ТТ (см. рисунок В.5) параметров середины линейного участка ВАХ:
Проверка выполнения условия (16):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.3.4 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (19):
- для трехфазного КЗ:
где
- для однофазного КЗ:
где
В.3.3.5 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.3.3.6 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.3.7 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.3.8 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.3.3.9 Определение времени до насыщения ТТ по сумме воздействий апериодических составляющих токов в отдельных ветвях (без использования
Согласно формуле (15) строят временные диаграммы
Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока графическим методом с использованием характеристики намагничивания трансформаторов тока
В.4.1 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа SAS 550/5G 2000/1
В.4.1.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа SAS 550/5G 2000/1):
Характеристика намагничивания ТТ приведена на рисунке В.6.
Рисунок В.6 - Зависимость
________________
* Поз.[2], [3] см. раздел Библиография. - .
В.4.1.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.4.1.3 Выполнение проверки допустимости использования метода
Определение фактической кратности тока КЗ:
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение тока намагничивания, соответствующего классу точности ТТ, по формуле (17):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение действующего значения напряженности магнитного поля
Определение по характеристике намагничивания ТТ
Проверка выполнения условия (21):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.1.4 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (23):
- для трехфазного КЗ:
где
где
- для однофазного КЗ:
где
где
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
В.4.1.5 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.4.1.6 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.1.7 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.1.8 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.2 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1
В.4.2.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа ТФЗМ-500Б-IV 2000/1):
Характеристика намагничивания ТТ приведена на рисунке В.6.
В.4.2.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
Данный ТТ имеет каскадное исполнение. Магнитопровод верхнего каскада имеет сечение, превышающее сечение каждого из магнитопроводов нижнего каскада в 4,5 раза. По этой причине расчет произведен для нижнего каскада.
В.4.2.3 Выполнение проверки допустимости использования метода
Определение фактической кратности тока КЗ:
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение тока намагничивания, соответствующего классу точности ТТ, по формуле (17):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение действующего значения напряженности магнитного поля
Определение по характеристике намагничивания ТТ
Проверка выполнения условия (21):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.2.4 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (23):
- для трехфазного КЗ:
где
где
- для однофазного КЗ:
где
где
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
В.4.2.5 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.4.2.6 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.2.7 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.2.8 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.3 Расчет времени до насыщения трансформаторов тока типа JK ELK CB3-780 4000/1
В.4.3.1 Исходные данные (номинальные параметры ТТ типа JK ELK CB3 4000/1):
Характеристика намагничивания ТТ приведена на рисунке В.6.
В.4.3.2 Расчетная схема электрической станции, схемно-режимные условия и расчетное место КЗ, величина нагрузки во вторичных цепях ТТ и
В.4.3.3 Выполнение проверки допустимости использования метода
Определение фактической кратности тока КЗ:
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение тока намагничивания, соответствующего классу точности ТТ, по формуле (17):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
Определение действующего значения напряженности магнитного поля
Определение по характеристике намагничивания ТТ
Проверка выполнения условия (21):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
В.4.3.4 Определение параметра режима А для трехфазного и однофазного КЗ по формуле (23):
- для трехфазного КЗ:
где
где
- для однофазного КЗ:
где
где
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
В.4.3.5 Определение времени до насыщения ТТ осуществляют графически в соответствии с универсальными характеристиками (приложение Б).
В.4.3.6 Для выбора универсальной характеристики рассчитывают косинус угла ветви вторичной нагрузки ТТ по формуле (12):
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.3.7 Для определения времени до насыщения ТТ без учета остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.4.3.8 Для определения времени до насыщения ТТ с учетом остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ на оси
- для трехфазного КЗ:
- для однофазного КЗ:
В.5 Сопоставление результатов расчета времени до насыщения по разным методам
Таблица В.2 - Значения времени до насыщения для трехфазного КЗ
Тип ТТ | По аналити- | По графическому методу по паспортным данным | По графическому методу с использованием ВАХ ТТ | По графическому методу с использованием характеристики намагничивания ТТ и | ||
SAS 550/5G 2000/1 | 16,22 | 16,8 | 26,2 | 27,2 | 29,1 | 27,0 |
ТФЗМ-500Б-IV 2000/1 | 15,42 | 15,1 | 25,6 | 27,5 | 29,5 | 27,0 |
JK ELK CB3 4000/1 | 24,5 | 28,9 | 31,0 | 54,6 | 88,6 | 52,3 |
SAS 550/5G 2000/1 | - | 4,2 | 4,2 | 4,7 | 4,7 | 4,6 |
ТФЗМ-500Б-IV 2000/1 | - | 4,1 | 4,1 | 4,7 | 4,8 | 4,6 |
JK ELK CB3 4000/1 | 0,39 | 5,0 | 5,0 | 7,0 | 7,2 | 6,8 |
Таблица В.3 - Значения времени до насыщения для однофазного КЗ
Тип ТТ | По аналити- | По графическому методу по паспортным данным | По графическому методу с использованием ВАХ ТТ | По графическому методу с использованием характеристики намагничивания ТТ и | ||
SAS 550/5G 2000/1 | 7,87 | 9,6 | 9,6 | 11,1 | 11,2 | 11,0 |
ТФЗМ-500Б-IV 2000/1 | 7,98 | 9,6 | 9,7 | 11,9 | 12,0 | 11,5 |
JK ELK CB3 4000/1 | 13,24 | 13,0 | 13,2 | 30,9 | 31,6 | 30,1 |
SAS 550/5G 2000/1 | - | 3,2 | 3,2 | 3,5 | 3,5 | 3,5 |
ТФЗМ-500Б-IV 2000/1 | - | 3,2 | 3,2 | 3,7 | 3,7 | 3,6 |
JK ELK CB3 4000/1 | - | 3,9 | 3,9 | 5,4 | 5,4 | 5,3 |
Приложение Г
(справочное)
Теоретические основы моделирования и расчета режимов работы трансформаторов тока
Г.1 Общие положения
Г.1.1 Допущения при моделировании
Моделирование и расчеты переходных и установившихся режимов работы ТТ выполняют при следующих допущениях:
- рассматривается одиночный одноступенчатый ТТ;
- сложная картина магнитного поля заменяется суммой трех магнитных потоков:
- полагают, что потоки рассеяния
- активные сопротивления потерь на гистерезис и вихревые токи не учитываются или учитываются путем введения эквивалентных активных сопротивлений потерь в стали на гистерезис и вихревые токи, зависящих от магнитной индукции.
Относительно тока в первичной цепи в переходном режиме приняты следующие допущения:
- отсутствуют периодические вынужденные составляющие второй и последующих гармоник;
- не учитывается изменение амплитуды периодической составляющей тока (первой гармоники) в ходе переходного процесса (например, действием автоматических регуляторов возбуждения генераторов и вследствие электромеханических переходных процессов);
- на протяжении всего рассматриваемого переходного процесса свободная периодическая составляющая первичного тока повреждения отсутствует;
- рабочий ток в доаварийном режиме принимается равным нулю;
- ЛЭП представляется схемой с сосредоточенными параметрами, при этом поперечными параметрами (емкостными и активными проводимостями) пренебрегают.
Г.1.2 Схема замещения трансформатора тока и ее параметры
Схема замещения ТТ, приведенная на рисунке Г.1, б), подключена к источнику тока
Так как первичная обмотка ТТ подключена к источнику тока, то для схемы замещения ТТ при активно-индуктивном характере сопротивления его вторичной ветви ТТ справедливы следующие уравнения:
где
В расчетах переходных процессов в ТТ используются следующие обозначения:
где
Рисунок Г.1 - Трансформатор тока, а), и его схема замещения, б)
Г.1.3 Режим работы трансформатора тока при коротком замыкании
Г.1.3.1 Режим работы ТТ при КЗ в первичной сети определяется характеристикой намагничивания сердечника (зависимостью
где
При наличии в токе КЗ одной апериодической составляющей необходимо учитывать постоянную времени ее затухания:
где
Кроме того, на режим работы ТТ влияет постоянная времени вторичного контура ТТ:
и относительное содержание апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени:
где
Приведенный ко вторичной цепи ТТ первичный ток с апериодической составляющей с учетом начальной фазы периодической составляющей описывается уравнением:
где
Г.1.3.2 Сердечники большинства отечественных ТТ изготовлены из холоднокатаной текстурованной электротехнической стали, обладающей высокой прямоугольностью характеристики намагничивания. Для такой стали допустимость замены характеристики намагничивания ПХН при расчете времени до насыщения ТТ объясняется тем, что пренебрежение частными циклами петель гистерезиса и намагничивающим током до колена кривой намагничивания вносит в расчеты времени до насыщения незначительную погрешность, не превышающую 2% от номинального вторичного тока. Однако применение ПХН - аппроксимации характеристики намагничивания в расчетах времени до насыщения ТТ должно быть обосновано, например, с помощью следующего критерия.
Замена реальной характеристики намагничивания прямоугольной допустима, если в условиях 10(5)%-ной погрешности ТТ при заданных значениях кратности синусоидального тока и сопротивления вторичной цепи ТТ рабочая точка последнего находится выше точки перегиба (излома) реальной характеристики намагничивания.
Этому условию соответствует увеличение проводимости ветви намагничивания ТТ при 10(5)%-ной погрешности
Значение проводимости
Если расчет выполняют по ВАХ ТТ, то при токе намагничивания
Условие допустимости расчетов по ПХН при этом имеет вид:
Г.1.3.3 Для современных холоднокатаных сталей условие допустимости расчетов по ПХН выполняется, если амплитуда магнитной индукции в сердечнике при напряженности магнитного поля
Если амплитуда магнитной индукции
Г.1.3.4 В переходных режимах КЗ часто заменяют намагничивающую ветвь ТТ классов Р и ТРХ ключом S, управляемым значениями магнитной индукции насыщения
Схема замещения ТТ с ПХН принимает вид, приведенный на рисунке Г.2 (б), где
Расчет времени до насыщения ТТ может быть значительно упрощен при использовании коэффициента переходного режима
Рисунок Г.2 - Идеальная прямоугольная характеристика ПХН, а), и схема замещения ТТ с ПХН, б), при активном характере сопротивления ветви вторичного тока
Г.2 Коэффициент переходного режима трансформаторов тока с прямоугольной характеристикой намагничивания
Коэффициентом переходного режима
Коэффициент
Г.3 Расчет
Г.3.1 В общем случае при наличии в токе КЗ одной свободной апериодической составляющей, изменяющейся по экспоненциальному закону, выражение первичного тока ТТ при КЗ соответствует уравнению (Г.7).
У ТТ с ПХН индуктивностью намагничивающей ветви пренебрегают, то есть полагают, что
Г.3.2 В случае активно-индуктивного характера сопротивления ветви вторичного тока ТТ с момента возникновения КЗ в первичной сети до момента насыщения сердечника ТТ, то есть в течение времени до насыщения ТТ, справедливо уравнение:
Г.3.3 Амплитуда потокосцепления вторичной обмотки ТТ в установившемся режиме при синусоидальном первичном токе равна:
Г.3.4 После интегрирования уравнения (Г.13) в пределах от 0 до t при токе, описываемом уравнением (Г.7), и деления полученного выражения для изменения потокосцепления вторичной обмотки ТТ во время переходного процесса
где
Г.3.5 У большинства современных ТТ сверхвысокого напряжения класса Р, являющихся источниками информации для микропроцессорных устройств релейной защиты, индуктивность рассеяния вторичной обмотки ТТ
Г.3.6 В частном случае максимального относительного содержания апериодической составляющей в первичном токе (начальная фаза периодической составляющей тока КЗ
- при активно-индуктивном характере сопротивления вторичной цепи ТТ:
- активном характере сопротивления вторичной цепи ТТ:
Г.3.7 Универсальные характеристики ТТ классов Р и ТРХ для определения коэффициента переходного режима
Универсальные характеристики построены для частного случая наличия в первичном токе апериодической составляющей с постоянной времени затухания
Г.4 Расчет
Г.4.1 В реальных условиях на электростанциях и подстанциях в суммарном токе КЗ содержатся токи, имеющие разные постоянные времени затухания апериодических составляющих. Расчет коэффициента переходного режима
Г.4.2 Условием эквивалентности
Г.4.3. Основным допущением в расчете является пренебрежение сдвигом по фазе между периодическими составляющими токов КЗ в ветвях. При этом условии периодическая составляющая суммарного тока КЗ равна арифметической сумме периодических составляющих токов отдельных ветвей:
где
Г.4.4 Постоянную времени затухания апериодической составляющей тока в каждой из i-й ветвей, питающих место КЗ, и эквивалентную постоянную времени
Г.4.5 Расчет с использованием эквивалентной постоянной времени
Г.5 Расчет
Г.5.1 Расчет выполняют в следующей последовательности.
Г.5.2 Выполняют расчет постоянных времени затухания апериодической составляющей тока каждой из i-й ветвей, питающих место КЗ.
Сумма апериодических составляющих имеет вид:
где
Г.5.3 Путем преобразований можно получить уравнение для расчета
где
(Поправка. ИУС N 6-7-2020).
Г.5.4 В частном случае активного характера сопротивления вторичной цепи (
Г.5.5 Если при активном характере сопротивления во вторичной цепи (
Г.6 Методы решения уравнения переходного процесса в трансформаторах тока
Г.6.1 Возможность насыщения ТТ в установившемся режиме КЗ учитывают с помощью параметра режима А, отражающего соотношение между номинальными параметрами ТТ и реальными его параметрами в месте его установки, определяемого как
где
Г.6.2 Время до насыщения ТТ (первый момент насыщения) ТТ с ПХН определяют путем решения трансцендентного уравнения переходного процесса в ТТ:
где
Выражение, стоящее в левой части уравнения (Г.25), показывает, во сколько раз разность потокосцепления насыщения и остаточного потокосцепления больше амплитуды потокосцепления в установившемся режиме при синусоидальном первичном токе, заданном сопротивлении ветви вторичного тока и идеальной трансформации. Выражение, стоящее в правой части уравнения, показывает, во сколько раз потокосцепление (напряжение или магнитная индукция) возрастает при переходном процессе за счет влияния свободных апериодических составляющих. Равенство левой и правой частей уравнения достигается в момент насыщения магнитопровода ТТ.
Г.6.3 Решение уравнения (Г.25) может быть выполнено аналитически, графически или с помощью специализированного программного обеспечения.
Г.6.4 Аналитическое решение уравнения (Г.25) возможно в частных случаях, например, при максимальном содержании апериодической составляющей в первичном токе и активном характере нагрузки ТТ.
Аналитический расчет усложняется при учете возможности возникновения КЗ не в момент перехода периодической составляющей тока КЗ через амплитудное значение. ТТ может насыщаться быстрее при других начальных фазах периодической составляющей первичного тока (см. [3]).
Г.6.5 Графическое решение уравнения (Г.25) с помощью универсальных характеристик, определяемых в соответствии с приложением Б, для ручных расчетов является более приемлемым.
Учет различия начальных значений и постоянных времени затухания апериодических составляющих в токах КЗ в ветвях, питающих точку КЗ, можно производить следующими способами:
1) с использованием в расчете
2) по индивидуальному изменению апериодических составляющих тока в ветвях, питающих точку КЗ [в общем случае по уравнению (Г21)].
Расчет по индивидуальному изменению апериодических составляющих токов КЗ в отдельных ветвях позволяет получить более точные результаты по сравнению с расчетами, выполненными с использованием эквивалентной постоянной времени. Однако затраты времени на расчет по указанной сумме выше, чем по первому способу.
Г.6.6 Анализ универсальных характеристик, определяемых в соответствии с приложением Б, показывает, что при времени до насыщения около 8 мс оно почти не зависит от значения
Библиография
[1] | Правила технологического функционирования электроэнергетических систем (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 13 августа 2018 г. N 937) | |
[2] | ДИН ЕН 10107-2014* | Листы и полосы из электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой, поставляемые в полностью обработанном состоянии (Grain-oriented electrical steel strip and sheet delivered in the fully processed state) |
[3] | МЭК 61869-2:2012* | Трансформаторы измерительные. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока (Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers) |
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .
УДК 621.311:006.354 | ОКС 27.010 | |
Ключевые слова: релейная защита, трансформатор тока для защиты, насыщение, короткое замыкание |
Редакция документа с учетом
изменений и дополнений подготовлена