Совершенствование микропроцессорных защит трансформаторов на основе опыта эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Широкин Максим Юрьевич

• Широкин Максим Юрьевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Широкин Максим Юрьевич

Введение

1 Обзор случаев из эксплаутации цифровой дифференциальной токовой защиты трансформаторов

1.1 Краткие сведения из истории дифференциальной защиты трансформатора

1.2 Излишние срабатывания

1.3 Ложные срабатывания

1.4 Отказ в срабатывании

1.5 Выводы к разделу

2 Быстрое распознавание броска намагничивающего тока

2.1 Обзор способов

2.2 Приложение метода локализации к задаче выявления БНТ

2.3 Выявление БНТ в однофазном трансформаторе

2.4 Выводы к разделу

3 Приложения методов цифровой обработки сигналов к задачам релейной защиты

3.1 Постановка задачи

3.2 Быстрое оценивание периодической составляющей тока короткого замыкания

3.3 Интервальный анализ наблюдаемого процесса короткого замыкания

3.4 Выводы к разделу

4 Обеспечение селективности быстродействующей защиты трансформаторов

4.1 Приложение метода локализации к РЗА энергообъекта

4.2 Моделирование поврежденной обмотки силового трансформатора

4.3 Приложение метода локализации к распознаванию виткового КЗ

4.4 Выводы к разделу

5 Разработка и внедрение модуля защиты ненагруженного трансформатора

5.1 Разработка защиты ненагруженного трансформатора

5.2 Выводы к разделу

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Годографы локальных и нормальных токов при повреждениях вне защищаемого трансформатора

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование микропроцессорных защит трансформаторов на основе опыта эксплуатации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы работы. Силовой трансформатор является важным звеном в передаче и распределении электроэнергии, несвоевременная ликвидация аварии которого может привести к разрушительным последствиям системного характера.

В ходе эксплуатации терминалов микропроцессорной релейной защиты и автоматики (РЗА) трансформаторов были выявлены режимы, которые не рассматривались в качестве расчетных при разработке и проектировании. Указанные режимы приводили либо к ложному срабатыванию РЗА, ухудшая условия электроснабжения потребителей, либо к её отказу, тем самым подвергая защищаемый объект и устойчивость энергосистемы в целом потенциальной опасности.

К ложному срабатыванию дифференциальной токовой защиты (ДТЗ) приводили непредусмотренные обстоятельства и выходящие за принятые рамки процессы броска намагничивающего тока (БНТ). Отказ ДТЗ был зафиксирован при внутреннем коротком замыкании (КЗ), возникшем на фоне неликвидированного внешнего КЗ.

Нормативная документация [62] предусматривает для защиты от КЗ в баке трансформатора дополнение ДТЗ газовой защитой, тем самым отмечая, что среди повреждений, происходящих в баке силового трансформатора, особое место занимают витковые замыкания. Во-первых, данный вид повреждения по статистке является наиболее распространенным, а во-вторых, ДТЗ не всегда способна распознать и, как следствие, ликвидировать подобные повреждения. При этом в силу характера физических процессов, происходящих внутри бака силового трансформатора, время срабатывания газовой защиты может достигать 100-150 мс [2, 76].

В отличие от линий электропередачи применительно к трансформаторам осталась нерешенной задача определения места повреждения [30], что приводит к затратным мероприятиям по восстановлению поврежденного трансформатора [17, 25].

Особое внимание в диссертации уделено разработке новых алгоритмов, повышающих чувствительность защиты к режимам, создавшим в процессе эксплуатации сложности в распознавании, например, витковых КЗ в обмотках трансформатора.

Значительный вклад в развитие алгоритмов защит внесли и продолжают вносить отечественные научные школы, сложившиеся в Москве, Санкт-Петербурге, Новочеркасске, Томске, Иванове.

В диссертации представлены результаты исследований, выполненных в Чебоксарах. Особое внимание уделялось методу локализации, способному повысить быстродействие и чувствительность устройств релейной защиты, моделированию. Результаты теоретических исследований использованы в разработках устройств РЗА, выполненных при участии автора.

В ходе исследований автор обращался за консультациями к кандидату технических наук А.А. Белянину.

Степень разработанности темы исследования. За последние несколько лет опубликован ряд работ и нормативных документов, посвященных проблеме обеспечения правильного действия устройств РЗА в случае насыщения индуктивных измерительных трансформаторов тока с замкнутым магнитопроводом, к которым она подключена, при КЗ в том числе при возникновении апериодической составляющей тока. В качестве основной задачи теоретических исследований при этом рассматривается повышение надежности существующих алгоритмов РЗА в условиях увеличенной погрешности измерений. Однако в то же время недостаточное внимание уделяется анализу реальных случаев неправильной работы устройств РЗА, находящихся в эксплуатации, вследствие имеющихся недостатков их алгоритмов.

Целью диссертации является модернизация применяемых способов защиты трансформатора.

Основные задачи, решаемые в работе. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Анализ случаев отказов и ложного срабатывания микропроцессорной РЗА трансформаторов.

2. Подготовка имитационных моделей электрической сети, воспроизводящих переходные и установившееся процессы витковых коротких замыканий в обмотках силового трансформатора, короткие замыканиях в сети высшего и низшего напряжения, БНТ.

3. Разработка способа распознавания режима БНТ при включении силовых трансформаторов.

4. Разработка алгоритма релейной защиты трансформатора на основе метода локализации альтернативных режимов и метода алгоритмических моделей трансформаторов.

Методология и методы исследования. Исследования проводились с использованием положений теоретических основ электротехники, теоретических основ релейной защиты, методов математического моделирования. Моделирование процессов производилось в среде имитационного моделирования Simulink. Разработка программных модулей велась в среде программирования MATLAB.

Степень достоверности полученных в диссертационной работе результатов обеспечивается использованием обоснованных методов исследования, обсуждением основных результатов работы со специалистами, совпадением результатов математического и экспериментального моделирования, опытом эксплуатации разработанного устройства.

Соответствие паспорту специальности. Соответствие диссертации формуле специальности: в соответствии с формулой специальности 05.14.02 -«электрические станции и электроэнергетические системы» (технические науки): в диссертационной работе целью исследования является совершенствование теоретической и технической базы одной из областей электроэнергетики с целью обеспечения надёжной передачи электроэнергии, предметом исследования является алгоритмическая база релейной защиты и автоматики, а именно алгоритм

распознавания БНТ при включении силового трансформатора, алгоритм локализации альтернативных режимов, алгоритмы цифровой обработки сигналов.

Соответствие диссертации области исследования специальности: отражённые в диссертации научные положения соответствуют области исследования специальности 05.14.02, а именно:

- к п.9 «Разработка методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики и релейной защиты в электроэнергетике» относятся алгоритм распознавания БНТ при включении силового трансформатора, алгоритм локализации альтернативных режимов, алгоритмы цифровой обработки сигналов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Необходимость совершенствования микропроцессорных устройств РЗА трансформаторов на основе анализа опыта эксплуатации.

2. Способ выявления БНТ при включении трансформаторов.

3. Цифровые фильтры ортогональных составляющих с нарастающим окном наблюдения, способствующие повышению быстродействия защит трансформаторов.

4. Метод локализации альтернативных режимов и его реализация в защите трансформаторов.

Научную новизну работы представляют:

1. Выявленные в ходе эксплуатации аварийные режимы, способные привести к некорректной работе ДТЗ.

2. Способ распознавания режима БНТ, основанный на применении модели неповрежденного защищаемого трансформатора.

3. Структура фильтров ортогональных составляющих нарастающего порядка.

4. Разработанный способ защиты силового трансформатора с использованием алгоритмического моделирования и критерия адекватности алгоритмической модели неповрежденному объекту.

Теоретическую значимость диссертации представляют:

1. Теоретически обоснованная необходимость совершенствования применяемых алгоритмов микропроцессорных защит трансформаторов.

2. Разработанные алгоритмы цифровых фильтров ортогональных составляющих с нарастающим окном наблюдения, время установления которых не превышает 10 мс.

3. Разработанный алгоритм выявления БНТ при включении трансформатора, не требующий фильтрации входных электрических величин.

Практическую значимость диссертации представляют разработанные в

ней:

1. Рекомендации по повышению надежности, чувствительности и быстродействия защит трансформатора.

2. Способ распознавания БНТ, примененный в разработке модуля защиты ненагруженного трансформатора.

3. Алгоритм локализации альтернативных режимов с использованием модели неповрежденного энергообъекта реализованный в защите трансформатора.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты выполненных исследований и разработок использованы в научно-исследовательской и опытно-конструкторской работе на предприятии ООО «Релематика» и приняты ко внедрению в терминалах релейной защиты типа «ТОР 300».

Личный вклад автора заключается в разработке методики построения имитационных моделей процессов БНТ, виткового короткого замыкания в обмотках трехфазного силового трансформатора, в применении теории локальных режимов к силовому трансформатору.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и республиканских конференциях: VI международная молодёжная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи» (г. Иваново, 2015 г.), VII международная молодёжная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи» (г. Казань, 2016 г.),

«Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» (ДНДС, г. Чебоксары, 2011 г., 2015 г., 2017 г., 2019 г., 2021 г.), «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (ИТЭЭ, г. Чебоксары, 2016 г., 2018 г., 2020 г.).

Публикации. Содержание диссертационной работы нашло отражение в 38 научных работах, среди которых 5 статей в изданиях из перечня ВАК, 6 патентах на изобретение и 1 патенте на полезную модель.

1 ОБЗОР СЛУЧАЕВ ИЗ ЭКСПЛАУТАЦИИ ЦИФРОВОЙ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.1 Краткие сведения из истории дифференциальной защиты трансформатора

В 1898 г в журнале «Elektrotechnische Zeitschrift» («ETZ») была впервые предложена идея использования дифференциальной схемы с целью выявления нарушения баланса токов, которую предлагалось применять только в целях сигнализации [96].

Дифференциальная защита, принцип работы которой основывается на определении модуля геометрической суммы измеренных по сторонам защищаемого элемента токов, была в предложена Чарльзом Хестерман Мерцом и Бернхардом Прайсом. Основные направления модернизации предложенного метода и способа его реализации применительно к системам переменного тока были сформулированы 16 февраля 1904 года в британском патенте 3896 и 31 мая 1904 года в немецком (DRP 166224), поэтому год 1904 принято считать годом рождения дифференциальной защиты.

Впервые дифференциальный токовый принцип был использован в для выполнения функции РЗА силового оборудования графства Дарем в северной Англии (1906 - 1907 г.). Компания «Allgemeine Elektricitäts Gesellschaft» (AEG) приобрела патент Мерца и Прайса в 1907 году, вскоре применила ДТЗ для электроэнергетического оборудования шахт Луизенталь (Саар) и электростанции в Вестфалии. Другими известными случаями применения стали: электростанции Рошервиль (1911 г.); а также генераторы и трансформаторы, эксплуатируемые компанией «Виктория Фоллс и Трансвааль» (1911 - 1912 гг.).

В 1920 году сотрудник «AEG» Вальдемар Петерсен обнаружил, что ДТЗ может излишне срабатывать при коротких замыканиях вне защищаемой зоны, вследствие различного проявления явления насыщения магнитопроводов используемых трансформаторов тока (ТТ), обусловленного повышенными уровня периодической и апериодической составляющей токов КЗ. Вместе с тем массовое внедрение в технику применения силовых трансформаторах устройств,

осуществляющих изменение коэффициента трансформации, т.е регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), затрудняло реализацию выравнивания токов плеч ДТЗ: для сохранения баланса в дифференциальной цепи при переключениях РПН необходимо было производить соответствующие переключения в промежуточных ТТ, что в силу объективных причин было невозможно осуществить.

В 1930 году «AEG» осуществила выпуск специального реле, которое срабатывало не только по факту превышения уровня тока в дифференциальной цепи, но и по дополнительному критерию его сопоставления с уровнем «сквозного тока» КЗ. Конструкция такого реле содержала помимо дифференциальной схемы дополнительную трехфазную систему, которая противодействовала срабатыванию в условиях внешнего КЗ, создавая тормозной момент. В техническом решении, предложенном компанией «SIEMENS», примененном в реле «RW10», действие на отключение запрещалось, если фиксировалось превышение величины сквозного тока более полутора крат от максимального нагрузочного тока.

В 1917 году во избежание излишних отключений Альберт Эдвард МакКол предложил использовать тормозную обмотку [97]. Суть идеи заключалась в том, что два электромагнита воздействуют на балансный рычаг (коромысло), при этом по одному из электромагнитов протекает геометрическая сумма токов для обеспечения торможения (тормозное реле), а по другому - геометрическая разность для формирования воздействия на отключение. Таким образом, чтобы произошло отключение, ток второго электромагнита, должен быть пропорционально большим «сквозного тока», поэтому реле и получило название «процентное реле».

В 1932 году Британский патент 104571 и инженер «SIEMENS» Гейзе дополнили конструкцию традиционного реле дифференциального тока тормозной обмоткой. Оно получило распространение в Германии как «стабилизированное реле дифференциальное тока», также широкое распространение получили следующие названия подобного реле: «пропорциональное дифференциальное реле» («AEG»); «процентное дифференциальное реле» («Brown Bovery

Corporation») и «реле с тормозной обмоткой» («SIEMENS»). Влияние медленно затухающих бросков намагничивающего тока устранялось использованием элементов выдержки времени (0-5...2сек), что в свою очередь подталкивало развитие идеи разработки «гармонического торможения» в качестве альтернативы. Но только в 1950-ых годах развитие элементной базы привело к появлению выпрямителей и необходимых фильтров, позволяющих, с одной стороны, заблокировать защиту при включении ненагруженного трансформатора, с другой стороны, осуществить быстрое отключение повреждения (50 - 100 мс) в случае повреждения. Инженер «SIEMENS» Гейзе применил быстро насыщающиеся трансформаторы, которые обеспечивали торможение апериодической составляющей в режиме БНТ.

Отстройка от БНТ, возникающего при включении силового трансформатора, посредством реле времени приводила к недопустимому замедлению защиты. В качестве решения была предложена обходная цепь, исключающая реле времени при условии пуска дополнительного реле тока. Однако внедрение в технологию изготовления сердечников силовых трансформаторов процесса шихтования сделал указанную обходную цепь неэффективной.

В 1943 году компания «AEG» представила комплект быстродействующей релейной защиты трансформатора, которое конструктивно состояло из двух реле дифференциального тока: одно реле являлось пусковым, второе - осуществляло отключение. Недействие при БНТ обеспечивалось за счет того, что амплитуда третьего пика при БНТ, согласно эмпирическим данным, не превосходит 40% от величины первого пика. Предложенная конструкция была вполне работоспособной, вместе с тем предусматривала больших капиталовложений. Существенного снижения себестоимости удалось добиться лишь в 1950 году применением простой дополнительной схемы, где был исключен второй комплект дифференциального реле, при этом оставшееся дифференциальное реле использовалось дважды. В 1944 году компанией «AEG» было разработано быстродействующее дифференциальное реле «QS2».

В 1938 году Кеннеди и Хайуордом было предложено осуществлять блокировку ДТЗ составляющей второй гармоники (гармоническое торможение) дифференциального тока. В серийно выпускаемых компанией «BBC» устройствах ДТЗ, начиная с 1961 году, отстройка от режимов БНТ осуществлялась посредством контактной системы, механически настроенной на частоту основной гармоники измеряемого тока.

В начале 1960 -х годов в СССР на кафедре РЗА МЭИ (Н.И. Овчеренко, М.Х. Салех - Египет, Х.Л. Дмитриев, В.Г. Дорогунцев) было предложено оригинальное решение проблемы необходимости отстройки ДТЗ от БНТ, которое предполагало выпрямление мгновенного дифференциального тока с последующим выделением из него апериодической составляющей и гармонической составляющей промышленной частоты [76]. На основе исследований и разработок, проведенных в ЧГУ (А.М. Дмитренко), была создана получившая промышленную реализацию в реле серии ДЗТ-21 время-импульсная схема, в которой использовалась выпрямленная производная дифференциального тока [13, 14].

Со времени появления на мировом рынке первых серийных микропроцессорных устройств РЗА прошло более 30 лет [98]. На начальном этапе внедрения микропроцессорных устройств РЗА их главными преимуществами считались: компактность, а именно, возможность выполнения нескольких функций в одном устройстве, и наличие цифрового осциллографа. С одной стороны, микропроцессорная РЗА должна была быть не хуже предшествующих элементных баз, с другой стороны, она должна была обеспечивать корректную совместную работу с ними. По мере становления, к микропроцессорной РЗА стали предъявляться требования по повышению быстродействия и чувствительности, что привело к усложнению принципов реализации. На сегодняшний день на рынке представлены серийные устройства РЗА, в которых используются приложения теории нейронных сетей, теории вейвлетов, волновые принципы [1, 3, 16, 94]. Что касается современной дифференциальной токовой защиты (ДТЗ) трансформатора, то стоит отметить, что некоторые устройства РЗА способны учитывать положение устройства РПН) снижая тем самым ток небаланса в нагрузочном режиме и

позволяя использовать более чувствительные уставки. Вместе с тем в эксплуатации проявляются режимы, анализ поведения ДТЗ в которых требует проведения серьезных исследований. Дальнейшему рассмотрению подлежат режимы, в которых наблюдались ложные срабатывания или отказ ДТЗ, при этом следует отметить, что из всего многообразия были выбраны режимы, в которых проявились недостатки ДТЗ в части принципов реализации, а не аппаратной части микропроцессорных устройств РЗА.

Результаты классификации по критерию срабатывания [63] отобранных для анализа осциллограмм, записанных в условиях эксплуатации микропроцессорными устройствами РЗА, выполняющими функцию ДТЗ, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты анализа осциллограмм

Причина Количество, штук Доля, %

Срабатывания при внутренних КЗ 63 8,5

Излишние срабатывания 25 3,4

Ложные срабатывания 8 1,1

Отказ 3 0,5

Ложные срабатывания предотвращены блокировками, выполнение которых снижает быстродействие ДТЗ 463 62,8

Излишние срабатывания при внешних КЗ предотвращены блокировками, выполнение которых снижает быстродействие ДТЗ 175 23,7

Всего 738 100

1.2 Излишние срабатывания

К излишним срабатываниям ДТЗ были отнесены случаи, в которых не было выявлено повреждений защищаемого оборудования. Самой распространенной причиной излишнего срабатывания цифровой ДТЗ в условиях внешнего КЗ является некорректная наладка, проявляющаяся в ошибках монтажа

измерительных цепей РЗА [69], под которыми подразумеваются подключения ко вторичным обмоткам ТТ, предназначенных для выполнения учета электроэнергии, а также подключения к маркированным выводам микропроцессорного устройства ДТЗ несоответствующих вторичных цепей измерительных трансформаторов тока. Основным критерием наличия указанных ошибок служит значительный уровень небаланса, фиксируемого ДТЗ, в условиях нагрузочного режима работы защищаемого трансформатора.

Для корректной работы ДТЗ необходимо подключить измерительные цепи таким образом, чтобы при любых повреждениях в контролируемой зоне защита действовала на отключение, а при любых внешних коротких замыканиях не срабатывала [17, 88]. Однако при анализе случаев излишнего действия релейной защиты значительная часть случаев относится к ошибкам в монтаже токовых цепей. Несмотря на то, что большая часть ошибок при подключении токовых цепей определяется на этапе наладки в соответствии с принципом работы ДТЗ: некорректный монтаж сопровождается высоким уровнем дифференциального тока. Однако даже при правильном включении токовых цепей, в нормальном режиме работы могут наблюдаться токи небаланса, наличие которых определяется погрешностью ТТ, намагничивающим током силового трансформатора, влиянием РПН и т.п. Следовательно, контроль уровня дифференциального тока при наладке устройств РЗА не является достаточным критерием корректности подключения измерительных цепей.

На рисунке 1 представлены замеры ДТЗ на тормозной характеристике в режиме проверки рабочим током, на рисунке 2 - режиме внешнего КЗ. Из представленных графиков видно, что ошибка в монтаже может быть не обнаружена на этапе наладки без специальных средств и проверок, и устройство будет введено в работу, что в дальнейшем приведёт к некорректному действию защиты. В качестве иллюстрации излишней работы ДТЗ по причине допущенных ошибок при монтаже измерительных токовых цепей рассмотрим случай срабатывания ДТЗ трансформатора при внешнем трехфазном коротком замыкании на стороне НН. Схема подключения измерительных цепей для защищаемого трансформатора

изображена на рисунке 3, а соответствующая правильному монтажу токовых цепей ДТЗ векторная диаграмма измеренных токов приведена на рисунке 4.

0

1

Рисунок 1 - Замеры ДТЗ в режиме проверки рабочим током

0

1

Рисунок 2 - Замеры ДТЗ при внешнем КЗ

/вн

У0/Э-11 ^

/нн

ДТЗ

Рисунок 3 - Схема подключения измерительных цепей ДТЗ

А 1а

I

Iв

/а

Рисунок 4 - Векторная диаграмма измеренных токов

Важным критерием является разность аргументов векторов измеренных токов одноименных фаз. Для рассматриваемого случая при правильно выполненной наладке РЗА векторы токов, измеренных на вводах низшего напряжения (НН) отстают от измеренных на вводах высшего напряжения (ВН), на 1500.

Анализ осциллограммы действия терминала микропроцессорной ДТЗ при аварийном отключении трансформатора показал, что в предаварийном режиме (рисунок 5) во всех фазах фиксируется высокий уровень дифференциального тока промышленной частоты, практически равный току торможения: «1а диф» = 0,0924 о.е., «1Ь диф» = 0,0952 о.е., «1с диф» = 0,098 о.е, «1торм» = 0,1 о.е.

Рисунок 5 - Предаварийный режим

На рисунке 7 приведена осциллограмма токов при внешнем трехфазном КЗ, на которой фиксируется пуск тормозной характеристики фазы А (рисунок 6) по факту превышения уставки 1днач=40 % от базисного тока (0,4 о.е.), при этом уровень дифференциального тока промышленной частоты в фазе А составил «1а диф» = 0,403 о.е. ДТЗ срабатывает только после возврата БВГ для фазы А, при этом величина дифференциального тока не уменьшилась ниже уставки возврата измерительного органа тормозной характеристики.

Рисунок 6 - Пуск тормозной характеристики ДТЗ при возникновении внешнего трехфазного КЗ

Рисунок 7 - Срабатывание ДТЗ в режиме внешнего трехфазное КЗ

Годограф замера тормозной характеристики фазы А приведен на рисунке 8.

В предаварийном режиме на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора наблюдается прямое чередование фаз, на рисунке 9 приведено взаимное соотношение векторов токов [л и 1а. Следует обратить внимание на то, что вектор тока фазы А стороны НН (1а) опережает вектор тока фазы А стороны ВН (Ц) на угол 1500, что противоречит указанному выше критерию корректности монтажа измерительных цепей ДТЗ.

Рисунок 8 - Годограф замера тормозной характеристики

Сделанное на основании изложенного предположение о том, что на стороне НН токовые цепи подключены с нарушением полярности при несоблюдении фазировки (на канал фазы А заведен канал фазы В, на канал фазы В - канал фазы С, на канал фазы С - канал фазы А), подтвердилось в результате осмотра токовых цепей.

Также распространенной причиной излишнего срабатывания ДТЗ являются повреждения измерительный цепей тока, как правило, проявляющиеся в режимах коротких замыканий.

Рисунок 9 - Векторная диаграмма измеренных в предаварийном

режиме токов ДТЗ

Указанное объясняется тем, что при коротком замыкании резко повышается уровень тока, протекающего по измерительному кабелю, тем самым увеличивая напряжение, прикладываемое к его изоляции. Заслуживает упоминания случай излишнего срабатывания ДТЗ при внешнем однофазном КЗ на отходящей линии электропередачи ^1), подключенной к шинам распределительного устройства ВН, в условиях обрыва нейтрали [7] измерительных токовых цепей стороны ВН (рисунок 10).

На записанной устройством ДТЗ осциллограмме измеренных (рисунок 11) видно, что на стороне СН фиксируется двойное замыкание на землю, однако токи стороны ВН не содержат нулевой составляющей, что позволяет сделать вывод о наличии обрыва нейтрального провода измерительных цепей тока стороны ВН. В свою очередь, обрыв нейтрального провода приводит к насыщению измерительных ТТ [28, 67, 68] стороны ВН и появлению значительного уровня токов небаланса, что послужило причиной излишнего срабатывания ДТЗ (рисунок 12, 13).

Рисунок 11 - Осциллограмма измеренных токов ДТЗ

В целях обеспечения верификации выполненного монтажа измерительных цепей в качестве основополагающего критерия выбрано соотношения векторов токов, используемых в ДТЗ. Важным этапом любого исследования является выбор математического аппарата и соответствующего базиса, которые позволят использовать более простые выражения или получить более наглядное представление результатов. В то же время применение нового базиса к ранее рассмотренным явлениям может способствовать рациональному решению существующих задач.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Широкин Максим Юрьевич, 2022 год

// Ом

0

10 20 30 40 50

' I, кА

набл

-^лок лок

у/ Я/ Ом ^

3 2.5 2 1.5 1

0.5 0

I

25 20 15 10 5 0

•I, кА

-^^набл

лок

Я, Ом

0

10 20 30 40 50

I, кА

-^набл

1Ьлок

Яр Ом ^

3 2.5 2 1.5 1

0.5 0

|

25 20 15 10 5 0

I, кА

-^Снабл

1С

// Я, Ом

0 10 20 30 40 50

I, кА

-^набл

¡С лок

Я, Ом

0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50

Рисунок А.9 - Годограф токов /набл, /лок, во вводах фаз А, В, С обмоток ВН и НН в зависимости от величины И/ при двухфазном КЗ на землю фаз В и С

в точке К2

3 2.5 2 1.5 1

0.5 0

25 20 15 10 5 О

I, кА

¡A набл

.У ^

// Я,, Ом

О

10 20 30 40

50

Iaнабл Iaлок

Я/, Ом

10 20 30 40

50

3 2.5 2 1.5 1

0.5 О

25 20 15 10 5 О

I, кА

¡Bнабл

¡Bлок /

О

Я/, Ом

10 20 30 40

50

^набл

лок

Я/, Ом

3 2.5 2 1.5 1

0.5 О

|

25 20 15 10 5 О

I, кА

I, кА

ICнабл

10 20 30 40

^набл

10 20 30 40 50

Рисунок А. 10 - Годограф токов /набл, /лок, во вводах фаз А, В, С обмоток ВН и НН в зависимости от величины Я/ при трехфазном КЗ в точке К2