ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЕТЕВАЯ КОМПАНИЯ ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ»

Методические указания по выбору параметров срабатывания устройств РЗА оборудования подстанций производства компании «GE Multilin»

Дата введения: 09.12.2011

Издание официальное

ОАО «ФСК ЕЭС» 2011

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандарта организации -ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения», общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению межгосударственных стандартов, правил и рекомендаций по межгосударственной стандартизации и изменений к ним - ГОСТ 1.5-2001, правила построения, изложения, оформления и обозначения национальных стандартов Российской Федерации, общие требования к их содержанию, а также правила оформления и изложения изменений к национальным стандартам Российской Федерации -ГОСТ Р 1.5-2004.

Сведения о стандарте

РАЗРАБОТАН:    предприятием    ООО    «Исследовательский центр «Бреслер»,

г. Чебоксары.

ВНЕСЕН:    Департаментом    технологического    развития    и    инноваций.

УТВЕРЖДЁН И ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ:

Приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 09.12.2011 № 759.

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Замечания и предложения по стандарту организации следует направлять в Департамент технологического развития и инноваций ОАО «ФСК ЕЭС» по адресу 117630, Москва, ул. Ак.Челомея, д.5А, электронной почтой по адресу: vaga-na@fsk-ees.ru: smimova-sn@fsk-ees.ru.

Настоящий стандарт организации не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения ОАО «ФСК ЕЭС».

2

Название защиты	Описание защиты
Максимальная токовая защита (МТЗ) ВН и НН с возможностью пуска по напряжению	МТЗ НН резервирует защиты присоединений, отходящих от секции НН, а МТЗ ВН резервирует также основные защиты. Устанавливается на стороне ВН защищаемого трансформатора и на стороне НН в цепи каждого ответвления к выключателю низшего напряжения. Комбинированный пусковой орган (включает НО обратной последовательности и ИО минимального напряжения) подключается к ТН со стороны НН.
Защита от перегрузки (ЗП)	Защищает трансформатор от симметричной перегрузки. Может устанавливаться со стороны ВН, для трансформаторов с расщепленной обмоткой НН - на сторонах НН1, НН2. Защита действует на сигнал. Для исключения неселективного срабатывания защиты при набросе тока при внешних КЗ или кратковременных бросках тока нагрузки защита выполняется с выдержкой времени (7 9) с.
Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) ВН	Обеспечивает отключение трансформатора выключателями смежных элементов в случае отказа его выключателя на стороне ВН.
Дифференциальная токовая защита ошиновки стороны НН	Выполняется с включением в зону ее действия токоограничивающего реактора (при наличии реактора).
Дифференциальная токовая защита ошиновки стороны ВН	Используется при необходимости в зависимости от первичной схемы на стороне ВН, протяженности ошиновки и других факторов.
Пуск автоматики пожаротушения	Предусматривается на трансформаторах 220-330 кВ единичной мощностью 200 MBA и более; на трансформаторах 500 кВ и выше независимо от мощности; на трансформаторах мощностью 63 MBA и более напряжением 110 кВ и выше, устанавливаемых в камерах закрытых подстанций глубокого ввода и в закрытых распределительных установках подстанций.

Таблица 1.2- Перечень защит, устанав ливаемых на трехобмоточных трансформаторах _

Название защиты Описание защиты Г азовые защиты трансформатора и его устройства РПН Используется как чувствительная защита от внутренних повреждений. Выполняется в виде устройства газового реле, сигнал которого принимается микропроцессорной защитой. В устройстве РПН предусматривается отдельное струйное реле или реле давления. Продольная дифференциальная токовая защита Предназначена для защиты от всех видов замыканий в обмотках и на выводах при включении на выносные ТТ.

Название защиты	Описание защиты
Максимальная токовая защита (МТЗ) ВН, СН и НН с возможностью пуска по напряжению	МТЗ СН и НН резервируют защиты присоединений, отходящих от секций СН и НН соответственно, а МТЗ ВН резервирует также основные защиты. Комбинированный пусковой орган (включает ИО обратной последовательности и ИО минимального напряжения) подключается к ТН со стороны СН и НН. Данный орган можно не использовать, если на стороне НН статическая нагрузка.
Токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП)	Резервирует отключение замыканий на землю на шинах и линиях со стороны ВН и СН, если со стороны СН сеть с заземленной нейтралью, а также резервирует основные защиты трансформатора. Используется при наличии питания с других сторон трансформатора. Подключается либо к ТТ со стороны ВН, либо к ТТ в нейтрали трансформатора.
Защита от перегрузки (ЗП)	Защищает трансформатор от симметричной перегрузки. На трехобмоточных трансформаторах с двусторонним питанием устанавливается на обеих питающих сторонах, на трехобмоточных трансформаторах с неравной мощностью обмоток - на всех трех сторонах, во всех остальных случаях - только со стороны ВН. Защита действует на сигнал. Для исключения неселективного срабатывания защиты при набросе тока при внешних КЗ или кратковременных бросках тока нагрузки защита выполняется с выдержкой времени (7 9) с.
Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) ВН (СН)	Обеспечивает отключение трансформатора выключателями смежных элементов в случае отказа срабатывания выключателя на стороне ВН (СН).
Дифференциальная токовая защита ошиновки стороны НН	Выполняется с включением в зону ее действия токоограничивающего реактора (при наличии реактора).
Дифференциальная токовая защита ошиновки стороны ВН (СН)	Используется при необходимости в зависимости от первичной схемы на стороне ВН (СН), протяженности ошиновки и других факторов.
Контроль изоляции цепей НН	Обеспечивает контроль изоляции цепей низшего напряжения при замыканиях на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.
Пуск автоматики пожаротушения	Предусматривается на трансформаторах 220-330 кВ единичной мощностью 200 MBA и более; на трансформаторах 500 кВ и выше независимо от мощности; на трансформаторах мощностью 63 MBA и более напряжением 110 кВ и выше, устанавливаемых в камерах закрытых подстанций глубокого ввода и в закрытых распределительных установках подстанций.

Таблица 1.3 - Перечень защит, устанавливаемых на АТ с высшим напряжением 220 кВ_

Название защиты Описание защиты Г азовая защита Используется как чувствительная защита от повреждений в кожухе АТ. Выполняется в виде устройства газового реле, сигнал которого принимается микропроцессорной защитой. Реле давления устройства РПН Выполняется в виде устройства газового реле, сигнал которого принимается микропроцессорной защитой. Предусматривается струйное реле или реле давления, реагирующее на повреждения в контактном объеме РПН добавочного трансформатора. Продольная дифференциальная токовая защита Предназначена для защиты от всех видов КЗ в обмотках и на выводах при включении на выносные или встроенные ТТ без выдержки времени. Максимальная токовая защита (МТЗ) НН с возможностью пуска по напряжению Предназначена для защиты АТ от внешних КЗ на стороне НН и резервирования основных защит стороны НН (6-10-35 кВ) АТ. Подключается к ТТ ввода стороны НН АТ. Защита от перегрузки (ЗП) Защищает АТ от симметричной перегрузки. Может устанавливаться со сторон ВН и НН, а также со стороны выводов обмоток АТ к нейтрали (общей обмотки АТ). Защита действует на сигнал. Для обеспечения недействия защиты при увеличении тока при внешних КЗ или кратковременных бросках тока нагрузки защита выполняется с выдержкой времени (7 -ь 9) с. Защиты от неполнофазного режима Предназначена для защиты от неполнофазного режима, возникающего при отключении не всеми фазами выключателя АТ стороны ВН или СН в предположении установки выключателей с пофазным приводом. Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) ВН и СН Обеспечивает отключение автотрансформатора выключателями смежных элементов в случае отказа его выключателей на стороне ВН и СН. Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) НН Устанавливается со стороны НН АТ. Обеспечивает отключение АТ выключателями смежных элементов в случае отказа срабатывания выключателя ВН и СН при КЗ за токоограничивающим реактором. Дифференциальная токовая защита цепей стороны НН Предназначена для защиты цепей НН, включая токоограничивающие реакторы и линейные регулировочные трансформаторы. Подключается к ТТ, встроенному во ввод стороны НН АТ, и ТТ в цепи выключателей, питающих секции НН. Действует на отключение АТ со всех сторон с запретом АПВ. Дифференциальная токовая защита ошиновки стороны ВН (СН) Используется при необходимости в зависимости от первичной схемы на стороне ВН (СН), протяженности ошиновки и других факторов.

Название защиты	Описание защиты
Контроль изоляции цепей НН	Обеспечивает контроль изоляции цепей НН при замыканиях на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Осуществляет контроль изоляции цепей стороны НН с помощью реле напряжения, действующего на сигнал с выдержкой времени, и выполняется в виде отдельного устройства, прием сигнала которого должна обеспечивать микропроцессорная защита.
Пуск автоматики пожаротушения	Предусматривается на автотрансформаторах 220 кВ единичной мощностью 200 MBA и более; на автотрансформаторах мощностью 63 MBA и более, устанавливаемых в камерах закрытых подстанций глубокого ввода и в закрытых распределительных установках подстанций.

Таблица 1.4 - Перечень защит, устанавливаемых на АТ с высшим напряжением (330 н- 750) кВ_

Название защиты Описание защиты Г азовая защита Используется как чувствительная защита от повреждений в кожухе АТ. Выполняется в виде устройства газового реле, сигнал которого принимается микропроцессорной защитой. Реле давления устройства РПН Выполняется в виде устройства газового реле, сигнал которого принимается микропроцессорной защитой. Предусматривается струйное реле или реле давления, реагирующее на повреждения в контактном объеме РПН добавочного трансформатора. Продольная дифференциальная токовая защита Предназначена для защиты от всех видов КЗ в обмотках и на выводах при включении на выносные или встроенные ТТ без выдержки времени. Максимальная токовая защита (МТЗ) НН с возможностью пуска по напряжению Предназначена для резервирования основных защит стороны НН (6-10-35 кВ) АТ. Подключается к ТТ ввода стороны НН АТ. Защита от перегрузки (ЗП) Защищает автотрансформатор от симметричной перегрузки. Может устанавливаться со сторон ВН и НН, а также со стороны выводов обмоток АТ к нейтрали (общей обмотки АТ). Защита действует на сигнал. Для обеспечения недействия защиты при увеличении тока при внешних КЗ или кратковременных бросках тока нагрузки защита выполняется с выдержкой времени (7 9) с. Защиты от неполнофазного режима Предназначена для защиты от неполнофазного режима, возникающего при включении и отключении не всеми фазами выключателя АТ стороны ВН или СН в предположении установки выключателей с пофазным приводом. Устройство контроля изоляции вводов (КИВ) Предназначено для контроля состояния изоляции маслонаполненных вводов 500 (750) кВ АТ. Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) ВН и СН Обеспечивает отключение автотрансформатора выключателями смежных элементов в случае отказа его выключателей на стороне ВН и СН.

Название защиты	Описание защиты
Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) нн	Устанавливается со стороны НН АТ. Обеспечивает отключение АТ выключателями смежных элементов в случае отказа срабатывания выключателя ВН и СН при КЗ за токоограничивающим реактором.
Дифференциальная токовая защита цепей стороны НН	Предназначена для защиты цепей НН, включая токоограничивающие реакторы и линейные регулировочные трансформаторы. Подключается к ТТ, встроенному во ввод стороны НН АТ, и ТТ в цепи выключателей, питающих секции НН. Действует на отключение АТ со всех сторон с запретом АПВ.
Дифференциальная токовая защита ошиновки стороны ВН (СН)	Используется при необходимости в зависимости от первичной схемы на стороне ВН (СН), протяженности ошиновки и других факторов.
Контроль изоляции цепей НН	Обеспечивает контроль изоляции цепей низшего напряжения при замыканиях на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Выполняется с помощью реле напряжения, действующего на сигнал с выдержкой времени, в виде отдельного устройства, прием сигнала которого должна обеспечивать микропроцессорная защита.
Пуск автоматики пожаротушения	Предусматривается на автотрансформаторах 500 кВ и выше независимо от мощности.

В данном документе будут рассмотрены защиты трансформаторов (автотрансформаторов) на базе устройств Т60 (Т35) производства фирмы «GE Multilin».

1.1 Краткое описание микропроцессорных устройств защиты трансформаторов и автотрансформаторов производства «GE Multilin»

Устройства защиты Т60 (Т35) могут применяться для защиты двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов.

Рассматриваемые устройства относятся к серии UR (Universal Relay -универсальные реле) и предназначены для построения систем РЗА объектов производства, передачи и распределения электроэнергии на напряжение от 110 до 750 кВ.

Устройства серии UR построены на единой платформе по модульному принципу Модули, из которых построены устройства, максимально унифицированы и могут устанавливаться в различные реле. Устройства обладают следующими основными возможностями:

-    защита и управление;

-    мониторинг и измерение;

-    самодиагностика;

-    программирование функций защиты и управления с использованием гибкой логики FlexLogic™;

-    каналы связи.

15

Устройство Т60 может быть сконфигурировано максимум для четырех групп трехфазных токовых входов и четырех входов для токов нулевого провода и может удовлетворять требованиям применения при подключении обмоток трансформатора через два выключателя, например, в кольцевых или полуторных схемах.

Устройство Т35 доступно с 2-^6 группами трехфазных входов: либо ТТ, либо ТТ и ТН, и применяется в схемах с максимум 6 выключателями/ТТ, относящимися к обмоткам трансформатора.

Устройства Т60 и Т35 внутренне выполняют выравнивание (компенсацию) сдвига фаз и различия амплитуд, исключая необходимость подключения и использования промежуточных ТТ.

Орган дифференциальной защиты с процентным торможением является основной функцией защиты, и идентичен в обоих реле Т60 и Т35.

В устройствах предусмотрено использование от 1 до 6 групп уставок для каждого органа защиты. Рабочие характеристики этих органов определяются активной в конкретный момент времени группой уставок.

Методика расчета параметров срабатывания защитных функций устройства Т60 (Т35), приведенная в данном разделе, соответствует [7] и [8].

Расчеты рекомендуется выполнять в следующем порядке:

-    проверка обеспечения цифрового выравнивания токов плеч защиты (в соответствии с пунктом Б.1 Приложения Б);

-    проверка обеспечения выполнения требований к ТТ в схемах дифференциальной токовой защиты;

-    параметрирование данных об аналоговых входах устройства и о защищаемом объекте (в соответствии с пунктом Б.1 Приложения Б);

-непосредственный расчет параметров срабатывания используемых функций устройства в соответствии с методикой, изложенной в данном разделе ниже.

В таблице А. 1 Приложения А приведен список параметров защитных функций, подлежащих заданию в устройстве защиты, для всех описанных защитных функций.

1.2 Продольная дифференциальная токовая защита трансформатора (автотрансформатора)

Продольная дифференциальная защита трансформатора (автотрансформатора) используется в качестве защиты от всех видов замыканий в обмотках и на выводах при включении на выносные ТТ и должна быть отстроена от бросков тока намагничивания и переходных значений токов небаланса как в нагрузочном режиме, так и при внешних КЗ.

В данном разделе рассмотрены методики расчета параметров срабатывания продольной дифференциальной токовой защиты устройств Т60 и Т35: для функции «Percent Differential» (дифференциальная защита с процентным торможением) и для функции (дифференциальная отсечка).

16

1.2.1 Краткое описание функции продольной дифференциальной токовой защиты устройства Т60 (Т35)

Характеристика срабатывания дифференциальной токовой защиты с торможением устройства Т60 (Т35) представлена на рисунке 1.1.

7диф* 1 5 1 Область срабатывания дифференциальной токовой отсечки s' 4 Участок 1 \ Область срабатывания ^ дифференциальной токовой защиты с торможением 3 Участок 2 Участок 3 Участок 4 2 1 Т1 „ ^ / I ✓ ^ ТЗ Т4 0 Т2 , . —1-►

--1-1-1-1-1-1-1-► 01234567    10    /торм*

Рисунок 1.1- Характеристика срабатывания дифференциальной токовой защиты с торможением устройства Т60 (Т35)

По оси ординат откладывается дифференциальный ток, равный сумме векторов токов всех обмоток:

heo =|Zl +Ll ⁺Ь ⁺La\>    (1-1)

где h, i>, Ь, h ~ основные гармоники векторов токов обмоток с учетом выравнивания амплитуд и фазового сдвига между обмотками и компенсации тока нулевой последовательности (для тех обмоток, для которых параметр «Winding N Grounding» принят равным «Within Zone»).

По оси абсцисс откладывается тормозной ток, который рассчитывается как максимальное значение из модулей векторов токов обмоток:

=тах^,|,|/₂|, |/₃|,|/₄|].    (1.2)

Характеристика срабатывания состоит из четырех участков:

-    первый участок (Участок 1) - горизонтальная линия между точками Т1 и Т2 (см. таблицу 1.5);

-    второй участок (Участок 2) - прямая линия между точками Т2 и ТЗ с наклоном Si,

-    третий участок (Участок 3) - кривая, соединяющая точки ТЗ и Т4. Зависимость дифференциального тока от тормозного на этом участке описывается выражением

2диф*⁼ G + GAopM* G2_TOPM* + G Л<фм* ?    0-3)

17

где С,

Bi и B₂- первая и вторая точки изгиба соответственно, принимаются равными значениями параметров «Percent Differential Break 1» и «Percent Differential Break 2»;

Si и S₂ — первый и второй наклоны характеристики срабатывания соответственно, принимаются равными значениями параметров «Percent Differential Slope 1» и «Percent Differential Slope 2»;

-четвертый участок (Участок4) - прямая линия от точки Т4 с наклоном S₂.

В таблице 1.5 даны координаты точек, ограничивающих участки характеристики срабатывания (Tl, Т2, ТЗ и Т4)

Таблица 1.5 - Координаты точек, ограничивающих участки характеристики срабатывания__

Точка Координата по оси /TODM* Координата по оси /„„a* Т1 0 «Percent Differential Pickup» Т2 «Percent Differential Pickup» / («Percent Differential Slope 1» /100 %) «Percent Differential Pickup» ТЗ «Percent Differential Break 1» /100 % «Percent Differential Break 1» x («Percent Differential Slope 1» / 100 %) 14 «Percent Differential Break 2» /100 % «Percent Differential Break 2» • («Percent Differential Slope 2» / 100 %)

Функция дифференциальной защиты устройства Т60    (Т35)

предусматривает возможность использования блокировки при броске тока намагничивания «Inrush Inhibit» и блокировку при перенасыщении «Overexcitation Inhibit».

Работа дифференциальной отсечки основана на сравнении измеренного значения дифференциального тока /_диф с задаваемым пользователем пороговым значением «Instantaneous Differential Pickup».

1.2.2 Активизация функции дифференциальной защиты с торможением

Для активизации функции дифференциальной защиты «Percent Differential» предназначен параметр «Percent Differential Function», который может быть принят равным одному из значений:

18

«Disabled» - функция дифференциальной токовой защиты отключена;

«Enabled» - функция дифференциальной токовой защиты включена.

1.2.3    Минимальный дифференциальный ток срабатывания

Параметр «Percent Differential Pickup» (срабатывание дифференциальной токовой защиты с торможением) задает минимальный дифференциальный ток срабатывания защиты. Величину параметра рекомендуется выбирать по условию отстройки от небаланса в нормальном нагрузочном режиме работы защищаемого трансформатора (автотрансформатора), а также в переходных режимах при малых сквозных токах.

Минимальный дифференциальный ток срабатывания рекомендуется рассчитывать по выражению:

(1-4)

где к_отс = (1,1    1,2) - коэффициент отстройки;

■^нб.расч* = О* + ДП_рег. + Д/_ВЬф* Лторнрасн* " относительный расчетный ток небаланса;

&_пер = 2,0 - коэффициент, учитывающий переходной режим (наличие апериодической составляющей при малых сквозных токах или КЗ);

s* - относительная погрешность, обусловленная трансформаторами тока. Для ТТ классов ЮР и 5Р рекомендуется принимать равной 0,1 и 0,05 соответственно;

А Пре_г* - составляющая расчетного тока небаланса, обусловленная погрешностью регулирования напряжения. Принимается равной максимальному отклонению напряжения от номинального при регулировании под нагрузкой в относительных величинах;

4/выр*⁼ 0,02 - относительная    погрешность,    обусловленная

выравниванием токов сторон в устройстве защиты;

Лорм,_Расч*⁼ 1,0 -расчетный тормозной ток, принимаемый равным относительному номинальному току защищаемого трансформатора (автотрансформатора).

Значение уставки по минимальному дифференциальному току срабатывания «Percent Differential Pickup» рекомендуется принимать равным не менее 0,3.

1.2.4    Первый изгиб тормозной характеристики

Параметр «Percent Differential Break 1» (изгиб 1 дифференциальной токовой защиты с торможением) определяет начало торможения характеристики (координату точки Т2 оси тормозного тока, см. рисунок 1.1), т.е. начало первого изгиба.

Параметр «Percent Differential Break 1» рекомендуется выбирать равным тормозному току в режиме, в котором наиболее нагруженный ТТ еще работает без насыщения (на вертикальном линейном участке кривой намагничивания).

19

В случае отсутствия соответствующих данных о трансформаторах тока уставку рекомендуется задавать равной 2,0.

1.2.5    Первый наклон тормозной характеристики

Уставка «Percent Differential Slope 1» (наклон 1 дифференциальной защиты с торможением) определяет наклон на втором участке характеристики срабатывания (рисунок 1.1).

Уставку «Percent Differential Slope 1» необходимо выбирать по условию отстройки от тока небаланса при внешнем КЗ, соответствующего уставке «Percent Differential Break 1», учитывая то, что полная погрешность ТТ в таком режиме не превышает нормированной при вторичной нагрузке ТТ, не превышающей номинальную:

S,>k_m-К_л^,Л00%,    (1.5)

где к_отс = (1Д ^ 1,2) - коэффициент отстройки;

^„б.расч* =    + ЛУре_Г» + 4/_Выр* - относительный расчетный коэффициент

небаланса;

&пе_Р ⁼ 2,0 - коэффициент, учитывающий переходной режим (наличие апериодической составляющей при малых сквозных токах или КЗ);

8* - относительная погрешность, обусловленная трансформаторами тока. Для ТТ классов ЮР и 5Р рекомендуется принимать равной 0,1 и 0,05 соответственно;

АС/рег* - составляющая расчетного тока небаланса, обусловленная погрешностью регулирования напряжения.    Принимается равной

максимальному отклонению напряжения от номинального при регулировании под нагрузкой в относительных величинах;

Д/выр* = 0,02 - относительная    погрешность,    обусловленная

выравниванием токов сторон в устройстве защиты.

1.2.6    Второй изгиб тормозной характеристики

Параметр «Percent Differential Break 2» (изгиб 2 дифференциальной токовой защиты с торможением) определяет начало области торможения со вторым наклоном (координату точки Т4 по оси тормозного тока, см. рисунок 1.1), обеспечивающего устойчивость функционирования при тяжелых сквозных КЗ, при которых насыщение ТТ приводит к возникновению большого дифференциального тока. Параметр «Percent Differential Break 2» следует задавать ниже уровня тока КЗ, который может насытить некоторые ТТ только одними периодическими составляющими. Параметр рекомендуется задавать равным (4,0    5,0).

1.2.7    Второй наклон тормозной характеристики

Параметр «Percent Differential Slope 2» (наклон 2 дифференциальной защиты с торможением) обеспечивает устойчивое функционирование при тяжелых сквозных КЗ, при которых насыщение ТТ приводит к возникновению

20

Содержание

Область применения _7

Нормативные ссылки_7

Термины и определения_8

Обозначения и сокращения_8

1 Защита трансформаторов (автотрансформаторов)_10

1.1    Краткое описание микропроцессорных устройств защиты

трансформаторов и автотрансформаторов производства «GE Multilin»_15

1.2    Продольная дифференциальная токовая защита    трансформатора

(автотрансформатора)_16

1.2.1    Краткое описание функции продольной дифференциальной токовой защиты

устройства Т60 (Т35)_17

1.2.2    Активизация функции дифференциальной защиты с торможением_18

1.2.3    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_19

1.2.4    Первый изгиб тормозной характеристики_19

1.2.5    Первый наклон тормозной характеристики_20

1.2.6    Второй изгиб тормозной характеристики_20

1.2.7    Второй наклон тормозной характеристики _20

1.2.8    Проверка чувствительности дифференциальной защиты с торможением_21

1.2.9    Функция блокировки при броске тока намагничивания_22

1.2.10    Режим блокировки при броске тока намагничивания_22

1.2.11    Уровень блокировки при броске тока намагничивания_23

1.2.12    Режим блокировки при перенасыщении_23

1.2.13    Уровень блокировки при перенасыщении_23

1.2.14    Дифференциальная токовая отсечка_24

1.3 Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по

напряжению трансформатора_25

1.3.1    Расчет параметра срабатывания максимального измерительного органа тока 26

1.3.2    Расчет параметра срабатывания минимального измерительного органа

напряжения_28

1.3.3    Расчет параметра срабатывания измерительного органа напряжения обратной

последовательности_29

1.3.4    Расчет выдержки времени_30

1.3.5    Выбор параметров срабатывания органа направленности_30

1.3.6    Порядок расчета параметров срабатывания максимальной токовой защиты_30

1.4 Максимальная токовая защита стороны НН автотрансформатора_31

ВН

1.5.1    Расчет параметра срабатывания измерительного органа тока нулевой

последовательности_32

1.5.2    Расчет выдержки времени_34

1.6    Защита от перегрузки трансформатора (автотрансформатора)_34

1.6.1    Расчет максимального измерительного органа тока_35

1.6.2    Расчет выдержки времени_35

1.7    Контроль изоляции вводов обмотки высшего напряжения

автотрансформатора_35

1.8    Устройство резервирования при отказе выключателя трансформатора

(автотрансформатора)_36

1.9    Пример расчета и выбора параметров защиты двухобмоточного

трансформатора на базе устройства Т60 (Т35)_38

3

большого дифференциального тока и определяет наклон четвертого участка тормозной характеристики.

Параметр «Percent Differential Slope 2» необходимо выбирать по условию отстройки от тока небаланса при максимальном токе внешнего КЗ с учетом фактической погрешности ТТ при таком токе и фактической вторичной нагрузке по выражению:

^^•^*•100%, (1.6) где &отс = (1Д -г-1,2) - коэффициент отстройки;

^нб.расч» = £_пер⁶'* + Л^рег*+ 4/выр* - относительный расчетный коэффициент небаланса;

к_пер = (2^-4)- коэффициент, учитывающий переходной режим (наличие апериодической составляющей). Максимальное значение используется при наличии большой доли двигательной нагрузки;

8* - относительная погрешность, обусловленная трансформаторами тока. Для ТТ классов ЮР и 5Р рекомендуется принимать равной 0,1 и 0,05 соответственно;

Д£/_рег* - составляющая расчетного тока небаланса, обусловленная погрешностью регулирования напряжения. Принимается равной максимальному отклонению напряжения от номинального при регулировании под нагрузкой в относительных величинах;

Д^ыр*= 0Д2 - относительная    погрешность,    обусловленная

выравниванием токов сторон в устройстве защиты.

1.2.8 Проверка чувствительности дифференциальной защиты с торможением

Проверку чувствительности рекомендуется выполнять графически по следующему алгоритму.

1)    Строится тормозная характеристика в соответствии с описанным в п. 1.2.1 алгоритмом с учетом принятых значений параметров «Percent Differential Pickup», «Percent Differential Break 1», «Percent Differential Break 2», «Percent Differential Slope 1», «Percent Differential Slope 2».

2)    На полученной характеристике отмечаются расчетные точки внутренних повреждений с координатами (7_Х0рм,_расч*, 2_Диф,_Расч*)- В качестве расчетных рекомендуется рассматривать максимальные и минимальные значения тока КЗ на выводах защищаемого трансформатора (автотрансформатора).

3)    Для каждой точки проверяется коэффициент чувствительности по условию:

£_ч =^/диФ’^расч* >2,0,    (1.7)

2диф,ХС*

ГДС 7диф,расч*

и 2диф,хс* относительные дифференциальные токи, соответствующие расчетной точке КЗ и координате точки характеристики срабатывания (ХС) при тормозном токе, равном /_торм,_Расч*-

21

1.9.1    Исходные данные_38

1.9.2    Параметрирование данных об аналоговых входах_39

1.9.3    Параметрирование данных об источниках_39

1.9.4    Параметрирование общих данных о защищаемом объекте. Определение

опорной (базисной) стороны_40

1.9.5 Параметрирование данных об обмотке ВН защищаемого объекта_41

1.9.6 Параметрирование данных об обмотке НН защищаемого объекта_42

1.9.7    Активизация функции дифференциальной защиты с торможением_43

1.9.8    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_43

1.9.9    Первый изгиб тормозной характеристики_44

1.9.10    Первый наклон тормозной характеристики_44

1.9.11    Второй изгиб тормозной характеристики_44

1.9.12    Второй наклон тормозной характеристики_44

1.9.13    Проверка чувствительности дифференциальной защиты с торможением_45

1.9.14    Функция блокировки при броске тока намагничивания_46

1.9.15    Режим блокировки при броске тока намагничивания_46

1.9.16    Уровень блокировки при броске тока намагничивания_46

1.9.17    Режим блокировки при перенасыщении_47

1.9.18    Уровень блокировки при перенасыщении_47

1.9.19    Дифференциальная токовая отсечка_47

1.9.20    Перечень выбранных параметров функции дифференциальной защиты_48

1.10 Пример расчета и выбора параметров срабатывания защиты

автотрансформатора 220 кВ на базе устройства Т35_49

1.10.1    Исходные данные_49

1.10.2    Параметрирование данных об аналоговых входах_50

1.10.3    Параметрирование данных об источниках_51

1.10.4    Параметрирование общих данных о защищаемом объекте. Определение

опорной (базисной) стороны_52

1.10.5    Параметрирование данных об обмотке ВН защищаемого объекта_53

1.10.6    Параметрирование данных об обмотке СН защищаемого объекта_54

1.10.7    Параметрирование данных об обмотке НН защищаемого объекта_55

1.10.8    Активизация функции дифференциальной защиты с торможением_56

1.10.9    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_56

1.10.10    Первый изгиб тормозной характеристики_57

1.10.11    Первый наклон тормозной характеристики_57

1.10.12    Второй изгиб тормозной характеристики_57

1.10.13    Второй наклон тормозной характеристики _57

1.10.14    Проверка чувствительности дифференциальной защиты с торможением _58

1.10.15    Функция блокировки при броске тока намагничивания_61

1.10.16    Режим блокировки при броске тока намагничивания_61

1.10.17    Уровень блокировки при броске тока намагничивания_61

1.10.18    Режим блокировки при перенасыщении_61

1.10.19    Уровень блокировки при перенасыщении_61

1.10.20    Дифференциальная токовая отсечка_62

1.10.21    Перечень выбранных параметров защитных функций_62

2 Защита шунтирующих реакторов_64

2.1    Краткое описание микропроцессорных устройств защиты шунтирующих

реакторов производства «GE Multilin»_65

2.2    Продольная дифференциальная токовая защита_66

2.2.1 Краткое описание функции продольной дифференциальной токовой защиты

устройства Т60 (Т35)_66

4

2.2.2    Активизация функции дифференциальной защиты с торможением_68

2.2.3    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_68

2.2.4    Первый изгиб тормозной характеристики_69

2.2.5    Первый наклон тормозной характеристики_69

2.2.6    Второй изгиб тормозной характеристики_69

2.2.7 Второй наклон тормозной характеристики_69

2.2.8    Проверка чувствительности дифференциальной защиты с торможением_70

2.2.9    Функция блокировки при броске тока намагничивания_70

2.2.10    Режим блокировки при броске тока намагничивания_70

2.2.11    Уровень блокировки при броске тока намагничивания_71

2.2.12    Режим блокировки при перенасыщении_71

2.2.13    Уровень блокировки при перенасыщении_71

2.2.14    Дифференциальная токовая отсечка_71

2.3    Поперечная дифференциальная токовая защита_72

2.4    Токовая защита нулевой последовательности_73

2.4.1    Расчет параметров срабатывания ТЗНП_73

2.4.2    Расчет параметров срабатывания второй ступени ТЗНП, включенной со

стороны выводов к нейтрали_75

2.4.3    Расчет параметров срабатывания ТНЗНП _76

2.5    Контроль изоляции вводов шунтирующего реактора_78

2.6    Устройство резервирования при отказе выключателя_79

2.7    Пример расчета параметров срабатывания защиты шунтирующего

реактора на базе устройства Т60 (Т35)_80

2.7.1    Исходные данные_80

2.7.2 Параметрирование данных об аналоговых входах_81

2.7.3 Параметр ирование данных об источниках_81

2.7.4    Параметр ирование общих данных о защищаемом объекте. Определение

опорной (базисной) стороны_82

2.7.5    Параметр ирование данных о стороне (обмотке) ЛВ защищаемого ШР_84

2.7.6    Параметрирование данных о стороне (обмотке) НВ1 (НВ2) защищаемого ШР _85

2.7.7    Активизация функции дифференциальной защиты с торможением_86

2.7.8    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_86

2.7.9    Первый изгиб тормозной характеристики_87

2.7.10    Первый наклон тормозной характеристики_87

2.7.11    Второй изгиб тормозной характеристики_87

2.7.12    Второй наклон тормозной характеристики_87

2.7.13 Проверка чувствительности дифференциальной защиты с торможением 87

2.7.14    Функция блокировки при броске тока намагничивания_88

2.7.15    Режим блокировки при перенасыщении_88

2.7.16    Уровень блокировки при перенасыщении_88

2.7.17    Дифференциальная токовая отсечка_89

2.7.18    Перечень выбранных параметров функции дифференциальной защиты_89

3 Защита шин_91

3.1    Краткое описание микропроцессорных устройств защиты шин

производства «GE Multilin»_91

3.2    Дифференциальная токовая защита шин_91

3.2.1    Краткое описание функции продольной дифференциальной токовой защиты

устройства В90 (В30)_92

3.2.2    Активизация функции дифференциальной защиты зоны N_94

3.2.3    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_94

5

3.2.4    Нижний (первый) изгиб тормозной характеристики_94

3.2.5    Нижний (первый) наклон тормозной характеристики _94

3.2.6    Верхний (второй) изгиб тормозной характеристики_95

3.2.7    Верхний (второй) наклон тормозной характеристики_95

3.2.8    Дифференциальная отсечка_96

3.3 Пример расчета и выбора параметров защиты шин 110 кВ на базе

устройства В90 (ВЗО)_96

3.3.1    Исходные данные_96

3.3.2    Параметрирование данных об аналоговых входах_97

3.3.3    Активизация функции дифференциальной защиты зоны N_98

3.3.4    Минимальный дифференциальный ток срабатывания_98

3.3.5    Нижний (первый) изгиб тормозной характеристики_98

3.3.6    Нижний (первый) наклон тормозной характеристики _99

3.3.7    Верхний (второй) изгиб тормозной характеристики_99

3.3.8    Верхний (второй) наклон тормозной характеристики_99

3.3.9    Дифференциальная отсечка_100

3.3.10    Перечень выбранных параметров защитных функций_100

Список литературы _101

Приложение А_102

Приложение Б_104

Б.1 Устройство Т60 (Т35)_104

Б.1.1 Параметрирование данных об аналоговых входах_104

Б.1.2 Параметрирование данных об источниках_106

Б.1.3 Параметрирование данных о защищаемом объекте_107

Б.2 Устройство В90 (ВЗО)__112

Б.2.1 Параметрирование данных об аналоговых входах_112

Б.2.2 Конфигурирование зон сборных шин__113

6

Область применения

Объектом регулирования данного стандарта организации являются устройства релейной защиты производства фирмы «GE Multilin» в части выбора их уставок.

В данном стандарте приведены Методические указания по выбору параметров срабатывания микропроцессорных устройств релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов, шунтирующих реакторов и шин, выполненных на базе устройств Т60 (Т35) и В90 (ВЗО) производства фирмы «GE Multilin».

Документ состоит из трех разделов:

-    защиты трансформаторов (автотрансформаторов);

-    защиты шунтирующих реакторов;

-    защиты шин.

Каждый раздел содержит:

-    общий перечень защит, которые должны и/или могут быть предусмотрены для данного защищаемого объекта;

-    краткое описание, назначение и принцип действия устройств защиты, их функциональный состав и примеры типовых решений;

-    методику расчета основных и резервных защит оборудования подстанций, реализованных на базе рассматриваемого устройства.

В первом и втором разделах рассмотрены микропроцессорные устройства защиты трансформаторов (автотрансформаторов) и шунтирующих реакторов Т60 (Т35).

В третьем разделе рассмотрены микропроцессорные устройства защиты шин В90 (ВЗО).

Стандарт осуществляет регулирование путем описания методики выбора уставок вышеупомянутых устройств.

Действие стандарта организации распространяется на все филиалы ОАО «ФСК ЕЭС».

Нормативные ссылки

Настоящие методические указания соответствуют Техническим справочным руководствам и Рекомендациям производителя по расчету параметров срабатывания функции дифференциальной защиты для соответствующих устройств, Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и другим руководящим материалам, а также учитывают рекомендации и отзывы энергетических систем и проектных организаций.

Методические указания носят рекомендательный характер и предназначены для эксплуатационных организаций, а также могут использоваться проектными организациями.

Методические указания не рассматривают вопросы, связанные с конфигурированием защиты, т.е. предполагается, что терминал уже

7

сконфигурирован, при этом рассматриваются наиболее распространенные, зарекомендовавшие себя способы реализации защиты с помощью различных функций.

Термины и определения

В методических указаниях используется следующая терминология.

Термин «защита» используется в устоявшихся словосочетаниях, обозначающих принципы действия релейной защиты; например, дифференциальная защита, максимальная токовая защита, дистанционная защита.

Термин «реле» используется для обозначения физического устройства, реализующего одну функцию; например, реле тока, реле напряжения.

Под «измерительным органом» понимается программная функция устройства релейной защиты, выполняющая обработку аналогового сигнала (его сравнение с заданной величиной - параметром срабатывания), результатом которой является логический сигнал (срабатывание или несрабатывание); например, измерительный орган тока, измерительный орган напряжения.

Термин «функция» используется для обозначения совокупности измерительных органов и логических элементов, предназначенных для реализации некоторого принципа внутри микропроцессорного устройства релейной защиты; например, функция дифференциальной защиты, функция максимальной токовой защиты.

Обозначения и сокращения

АВР автоматический ввод резерва АПВ автоматическое повторное включение АТ автотрансформатор ВН высшее напряжение ДЗ дистанционная защита ЗП защита от перегрузки ио измерительный орган КЗ короткое замыкание кив контроль и защита изоляции вводов лв линейный ввод мтз максимальная токовая защита нв нейтральный ввод нн низшее напряжение ОАПВ однофазное автоматическое повторное включение птт промежуточный трансформатор тока РЗА релейная защита и автоматика РПН регулирование под нагрузкой сн среднее напряжение тзнп токовая защита нулевой последовательности

8

токовая защита обратной последовательности трансформатор напряжения

токовая направленная защита нулевой последовательности трансформатор тока

устройство резервирования при отказе выключателя шунтирующий реактор шиносоединительный выключатель

1 Защита трансформаторов (автотрансформаторов)

В данных методических указаниях рассматриваются трансформаторы (автотрансформаторы) с высшим напряжением 110 кВ и выше. В соответствии с [2] для рассматриваемого оборудования должна быть предусмотрена релейная защита от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

а)    многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

б)    однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

в)    витковых замыканий в обмотках;

г)    токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

д)    токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

е)    понижения уровня масла;

ж)    частичного пробоя изоляции маслонаполненных вводов 500 кВ и

выше;

з)    однофазных замыканий на землю в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

Должен быть предусмотрен контроль изоляции цепей НН трансформатора (автотрансформатора) при замыканиях на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.

В таблице 1.1 представлен перечень защит, устанавливаемых на двухобмоточных трансформаторах. В таблице 1.2 представлен полный перечень защит, устанавливаемых на трехобмоточных трансформаторах. В таблице 1.3 представлен перечень защит, устанавливаемых на автотрансформаторах с высшим напряжением 220 кВ. В таблице 1.4 представлен перечень защит, устанавливаемых на автотрансформаторах с высшим напряжением 330-750 кВ.

Таблица 1.1 - Перечень защит, устанавливаемых на двухобмоточных трансформаторах _

Название защиты Описание защиты Г азовые защиты трансформатора и его устройства РПН Используется как чувствительная защита от внутренних повреждений. Выполняется в виде устройства газового реле, сигнал которого принимается микропроцессорной защитой. В устройстве РПН предусматривается отдельное струйное реле или реле давления. Продольная дифференциальная токовая защита Предназначена для защиты от всех видов замыканий в обмотках и на выводах при включении на выносные ТТ.