 |
РНТ-560 апериодическим током внешнего КЗ или БНТ
|
|
|
|
Поведение реле РНТ-560 в схемах дифференциальной защиты при внешних КЗ и при воздействии БНТ косвенно оценивается по характеристикам зависимости относительного тока срабатывания реле от коэффициента смещения Ксм
,
где Icp.пер – синусоидальный ток Ip, протекающий по дифференциальной обмотке реле (без апериодической слагающей) и создающий в сердечнике НТТ индукцию срабатывания Вср = 1,2 ÷ 1.3 Тл.
Icp.пер(+а) – периодическая слагающая тока Ip, подводимого к зажимам реле и содержащего в своём составе помимо периодического тока также апериодическую слагающую, при которой создаются условия для срабатывания реле, когда индукция в сердечнике НТТ, создаваемая периодическим током при наличии апериодической слагающей достигает величины
Вср = 1,2 – 1,3 Тл.
Поскольку апериодический ток Ip,a, подмагничивая сердечник НТТ, увеличивает его магнитное сопротивление, то наличие Ip,a ухудшает трансформацию периодической слагающей Ip.пер из обмотки Wp в обмотку W2. Другими словами, при наличии апериодической слагающей Ip,a для достижения в сердечнике НТТ Вср = 1,2 ÷ 1.3 Тл требуется больший периодический ток. Очевидно, что чем больше Ip,a, тем больший периодический ток требуется для срабатывания реле.
Количественно соотношение периодического и апериодического токов в полном токе Ip, оценивают коэффициентом смещения Ксм
,
где Ip,a – текущее значение апериодической слагающей;
- действующее значение периодической слагающей тока Ip в рабочей обмотке реле (рисунок 7).
Рисунок 7. Физический смысл коэффициента смещения.
Для примера рассмотрим ток небаланса в обмотке дифференциального реле при внешнем коротком замыкании (рисунок 8).
|
|
|
 |
Рисунок 8. Кривая тока небаланса в дифференциальной обмотке реле
при внешнем КЗ
Из рисунка 8 следует, что через 2 ÷ 3 периода промышленной частоты с момента возникновения КЗ коэффициент смещения достигает максимальной величины, затем по мере уменьшения апериодического тока Ксм уменьшается до 0.
При воздействии на дифференциальное реле вторичного тока БНТ имеем следующую временную диаграмму.
Рисунок 9. Кривая вторичного тока БНТ, возникающего в цепях дифференциальной
защиты при включении силового трансформатора под напряжение
Рисунок 9 показывает, что кривая тока i2 БНТ смещена относительно оси времени и коэффициент Ксм изменяется от 1.4 до 0.
В зависимости от соотношений токов ip,пер и ip,a (т.е от Ксм) поведение реле РТН различно. Оно обусловлено зависимостью относительного тока срабатывания реле от величины Ксм. На рисунке 10 в общем виде приведена характеристика загрубления чувствительности реле РНТ-560.
Крутизна кривой на рисунке 10 и, следовательно, степень отстройки реле от тока небаланса, во многом зависит от величины сопротивления Rкз в короткозамкнутом контуре.
 |
Рисунок 10. Характеристика загрубления чувствительности реле РНТ-560.
Так, при заводских (лабораторных) испытаниях реле РНТ зависимость относительного тока срабатывания 
от величины Ксм определяют в следующем порядке:
1. Собирается (схема) установка, с помощью которой в рабочую обмотку реле подаются два тока от двух источников тока Ip,a и Ip,пер. Апериодический ток в этом случае заменяют постоянным (рисунок11). В указанной схеме дроссель L и конденсатор С обеспечивают необходимую развязку по постоянному и переменному токам. С помощью реостата R1 задаётся то или иное значение постоянного тока, поступающего в рабочую обмотку и имитирующего апериодический ток. Реостат R2 необходим для плавной регулировки переменного тока от нуля до значения, при котором происходит срабатывание реле КА. Контроль за величинами токов осуществляется с помощью измерительных приборов А2, А3, а также А1.
|
|
|
Рисунок 11. Упрощённая принципиальная схема лабораторной установки
для исследования зависимости относительного тока срабатывания реле РНТ-560
от величины коэффициента смещения
2. Проводится первая серия опытов при значении Rкз равном 10 Ом:
а) ключ К1 разомкнут, - Ip,a равен нулю; реостат R2 полностью введён, ключ К2 замкнут, по обмотке Wp протекает переменный ток минимальной величины;
б) плавно увеличивая периодический ток ip,пер реостатом R2, добиваются срабатывания исполнительного реле КА;
в) рассчитывают относительный ток срабатывания реле, используя показания амперметров А2 и А3, а также определяют Ксм.
.
В первом опыте относительный ток срабатывания реле равен единице. Для определения Ксм необходимо показание амперметра А2 разделить на показание амперметра А3 (Амперметр А3 показывает действующее значение периодического тока).
В первом опыте
;
г) уменьшают периодический ток до минимума (до нуля), при этом реле КА возвращается.
На этом первый опыт первой серии заканчивается.
3. Проводится второй опыт первой серии:
а) замыкают ключ К1 и с помощью реостата R1 в обмотку Wp подают ток Ip,a от источника постоянного тока небольшой величины, который подмагничивает сердечник НТТ постоянным магнитным потоком; при этом амперметр А2 фиксирует значение тока 
;
б) вновь подают в обмотку Wp переменный ток, плавно увеличивая его от минимального уровня до значения, при котором реле КА сработает;
в) снимают показания амперметров А2 и А3 и рассчитывают 
и 
; во втором опыте показание амперметра А3 будет несколько больше, чем в первом; поэтому относительный ток срабатывания реле 
при наличии в обмотке Wp тока будет несколько больше единицы; коэффициент смещения
4. В третьем опыте проделывают те же операции, что и в первом и во втором опытах, с той лишь разницей, что значение постоянного тока Ip,a увеличивают по сравнению с предыдущим опытом.
Так проделывается первая серия из восьми - десяти опытов. Результаты расчётов сводят в таблицу.
|
|
|
Таблица 1
 № опыта
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | 1,2 | 1,5 | 1,9 | 2.3 | 2,9 | 3,5 | 4,0 | 5,1 | 6 |
| Ксм | 0 | 0,11 | 0,23 | 0,34 | 0,45 | 0,56 | 0,64 | 0,75 | 0,9 | 1,1 |
Затем в осях 
выстраивают характеристику загрубления чувствительности реле РНТ-560 в зависимости от величины Ксм (рисунок12).
 |
Рисунок 12. Характеристика загрубления чувствительности реле РНТ-560
в зависимости от коэффициента смещения
Рисунок 12 наглядно показывает, что значение тока срабатывания реле зависит от степени смещения кривой тока Ip относительно оси времени. Реле срабатывает при наименьшем периодическом токе Ip,пер, если Ксм = 0. При большем Ксм (0,8 ÷ 1,2…) для срабатывания реле требуется и больший периодический ток. В этом заключается эффект загрубления чувствительности реле РНТ апериодической слагающей тока Ip.
По окончании первой серии опытов выполняют вторую серию, которая проводится в том же порядке. Разница заключается лишь в том, что вторую серию опытов проводят при Rкз равном нулю.
Вторая серия опытов заканчивается построением характеристики загрубления чувствительности реле при Rкз равном нулю (кривая 2 на рисунке13).
Рисунок 13показывает, что при Rкз= 0 Ом загрубляющее действие короткозамкнутой обмотки выражено более ярко, - при коэффициенте смещения, например, равном 0,6 (рисунок 13) для срабатывания реле требуется периодический относительный ток:
- при Rкз = 10 Ом I*ср ≈ 2,9;
- при Rкз = 0 Ом I*ср ≈ 6,0.
 |
Рисунок 13. Характеристики загрубления чувствительности реле РНТ-560
при значениях сопротивления Rкз = 0 Ом (кривая 2) и 10 Ом (кривая 1)
Другими словами, апериодический магнитный поток, возникающий в сердечнике НТТ во время переходного процесса, загрубляет чувствительность реле в большей степени, если сопротивление Rкз равно нулю и, соответственно, в меньшей степени, если сопротивление Rкз равно 10 Ом.
В заключении можно отметить, что реле серии РНТ хорошо отстраивают дифференциальную защиту от токов небаланса переходного режима при внешних КЗ или при включении защищаемого трансформатора под напряжение, когда апериодическая слагающая Iр,а ухудшает условия трансформации периодической слагающей тока небаланса в НТТ. По окончании переходного процесса, когда Iр,а уменьшается до нуля, чувствительность реле РНТ восстанавливается, и ток небаланса установившегося режима при внешних КЗ беспрепятственно трансформируется из дифференциальной обмотки во вторичную. В случае неверного расчета уставок дифференциальной защиты по току срабатывания, реле РНТ-560 может ложно сработать от тока небаланса установившегося режима при внешнем КЗ.
|
|
|
Отсутствие торможения в реле серии РНТ при воздействии на него тока небаланса установившегося режима внешнего КЗ является существенным недостатком данного типа реле. Чтобы не допустить ложного срабатывания реле необходимо увеличивать ток срабатывания реле путем уменьшения числа витков в дифференциальной обмотке. Это, однако, ведёт к уменьшению чувствительности защиты к внутренним КЗ.
|
|
|
