Продольные дифференциальные защиты линий с проводными каналами связи - Сравнение способов блокирования ПДЗ блока линия-трансформатор при БТН

Сравнительная оценка способов блокирования ПДЗ блока линия —трансформатор при БТН
Для блокирования ПДЗ при БТН к настоящему времени разработано много способов. Не касаясь наиболее простых (отстройка по току или (и) по времени, которые сейчас просто неприемлемы), отметим наиболее интересные из них: а) выделение апериодической составляющей с помощью специальных фильтров [52]; б) использование выпрямления БТН [53]; в) сравнение положительных и отрицательных полуволн тока намагничивания [54]; г) использование факта отличия реагирования магнитоэлектрических систем на переменную и постоянную слагающие [51]; д) использование ваттметровых блокировок и некоторых других [55]; е) прямое и косвенное торможение с помощью постоянной слагающей или высших гармонических тока броска [44, 56]; ж) использование так называемых бестоковых пауз в токе броска [57]; з) непосредственный контроль магнитного состояния защищаемого СТ [58]; и) комбинированные на основе сочетания нескольких способов [59, 60].
Способы по п. а—д построены на основе «слабых» отличий КЗ и БТН (только факта появления в токе броска значительных апериодических составляющих). Поскольку в токе КЗ также имеются апериодические составляющие, то такой подход обусловливает потерю быстродействия ПДЗ. Заметим, что в связи с ростом энергосистем, протяженности линий, увеличением рабочих напряжений и т. д. постоянные времени первичных цепей возрастают. Кроме того, эти способы не дают отстройки при периодических БТН. Не менее важным является и то, что при разработке этих способов не учитывалась возможность искажения входной информации за счет насыщения ТТ. В этих условиях они могут приводить к отказу защит при КЗ.
Наибольшее распространение на практике получили способы по п. е.
В отечественных защитах преимущественно используется апериодическая составляющая Iа, с помощью которой обеспечивается косвенное торможение ПДЗ [44], а в зарубежной — торможение токами высших гармоник, выделяемых с помощью частотных фильтров [56].
Косвенное торможение с помощью Iа обычно достигается путем подмагничивания магнитопровода промежуточного трансформатора (ПТ), параметры которого выбираются на основе рекомендаций, описанных, например, в [44]. С целью устранения затягивания времени срабатывания при большой кратности КЗ ПТ проектируются таким образом, что электромагнитная связь между первичными и вторичными обмотками при большой кратности тока КЗ поддерживается за счет потоков рассеяния. На базе этого способа построены реле серии РНТ и ДЗТ, которые серийно выпускаются нашей промышленностью. Принцип действия и технические параметры этих реле подробно освещены в научно-технической литературе, например в [61].
С учетом выполненных исследований можно утверждать, что способ торможения высшими гармоническими обладает значительным недостатком: с увеличением БТН процентный состав высших гармоник уменьшается и, таким образом, снижается степень отстройки.
Гармонические составляющие эффективнее применять для косвенного торможения, используя факт их усиления в сигнале после трансформации. В реле серии РНТ и ДЗТ это достигается естественным путем, так как выходное реле обладает значительным индуктивным сопротивлением. Поэтому при разработке устройства блокировки ПДЗ с ЛС исполнительное реле было подключено ко вторичным обмоткам ТТ через частотные фильтры и выпрямители [62].
Как показали результаты теоретических исследований, событие, которое характеризуется наличием периодических БТН во всех трех фазах, является маловероятным и при практическом проектировании может не учитываться. Как правило, периодический бросок имеет место в одной фазе, в двух других протекают токи с апериодическими составляющими. Следовательно, степень отстройки будет обеспечена, если выходной сигнал будет являться результатом обработки выходных сигналов всех трех фаз, как это, например, предложено в [44], что, по существу, означает реализацию логической функции:
Потери быстродействия ПДЗ при большой кратности тока КЗ можно избежать, если воспользоваться способами выполнения токовых защит с ограниченно зависимыми временными характеристиками, как это, например, осуществлено в реле тока типа РТ-80. При большой кратности тока КЗ (4—8Iсp) вступает в действие отсечка, действующая без выдержки времени. Этим свойством обладают и реле серии РНТ и ДЗТ, что отмечалось выше.
Поглощение Iа ТТ происходит не сразу, а через два и более периода [44] и, как правило, не полностью. Поэтому блокирующие устройства должны обладать свойством усиления действия информационного признака. Этот способ реализуется в реле РНТ и ДЗТ с помощью специального исполнения КЗ витков.
Все рассмотренные способы отстройки ПДЗ при БТН в настоящее время строятся на основе использования признаков, которые не позволяют принципиально отличить режим КЗ от БТН и наоборот, что в конечном итоге ведет к потере чувствительности и быстродействия ПДЗ, а в ряде случаев и к снижению надежности их функционирования. Поскольку БТН является следствием глубокого насыщения магнитопровода СТ, чего никогда не бывает при КЗ, то принципиальное отличие этих режимов следует искать на этом пути. Такое предложение было сделано в [58]. Суть его заключается в следующем. Непосредственно на магнитопроводе защищаемого СТ устанавливаются датчики магнитных величин. Могут контролироваться, например, индукции или потоки рассеяния, которые резко увеличиваются при БТН. Датчики контроля индукции могут быть выполнены на основе, например, датчиков Холла, а потоки рассеяния контролироваться с помощью герконов. Экспериментальная проверка данного способа при подготовке предложения показала его высокую эффективность как в режиме трехфазных, так и несимметричных КЗ, а также в режимах БТН. Однако своего практического применения способ не получил, так как его использование требует существенного изменения самого принципа сбора и переработки информации о состоянии контролируемых объектов. Эти проблемы в настоящее время только разрабатываются.
С учетом изложенного при разработке ПДЗ блока линия— трансформатор типа ДЗЛТ-1 предпочтение было отдано способу отстройки с использованием апериодической составляющей БТН. Описание защиты дано в гл. 7.