УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ РЕЛЙНЫХ ЗАЩИТ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
23 сентября 2010М. В. Скирневский
Томский политехнический университет
В разработанной [1] математической модели технической эффективности дифференциальной токовой защиты трансформаторов и автотрансформаторов потери отказов срабатывания, ложных и излишних действий в виде вероятностей определяются в несколько этапов. Среди них определение законов распределения вероятностей параметра реагирования (ЗРВ) с помощью метода селекции исходных и выходных данных (СГИД) [2] в разных условиях появления потерь. Например, отказы срабатывания случаются при коротких замыканиях (КЗ) на защищаемом объекте, излишние действия могут возникнуть
при КЗ на внешних относительно защищаемого объекта КЗ, а ложные действия, возникающие при отсутсвии КЗ, целесообразно подразделить в зависимости от условий возникновения на случающиеся в рабочих (эксплуатационных) и ненормальных, отличающихся от рабочих, но не являющихся КЗ (асинхронном ходе, обрывах фаз) условиях (режимах). Особенностью дифференциальной токовой защиты трансформаторов и автотрансформаторов является еще один вид ложных действий при включении под напряжение защищаемого объекта на холостой ход. Последнее возникает вследствие броска тока намагничивания в первый момент после включения трансформаторов и автотрансформаторов на холостой ход. Бросок тока намагничивания идентифицируется дифференциальной токовой защиты как повреждение в области действия и она может ложно отключить включаемый для работы трансформатор или автотрансформатор. При каждых из указанных условий может быть получен ЗРВ параметра реагирования [3] тока. При этом в случае дифференциальной защиты ЗРВ можно рассматривать в координатах как дифференциальных (фактических) токов, на которые реагирует измерительный орган (ИО) данной защиты, так и сквозных токов, протекающих через трансформаторы тока на той стороне защищаемого трансформатора или автотрансформатора, на которой произошло внешнее КЗ. Следовательно необходимо принять во внимание два вида токов и соответственно токовых уставок для дифференциальной защиты [3]: фактических или дифференциальных и проходных или сквозных. Между дифференциальными и сквозными величинами имеет место соответствие, которое естественным путем устанавливается для грубой ступени (дифференциальной отсечки) дифференциальной токовой защиты трансформаторов и автотрансформаторов с помощью отношения максимального сквозного тока при внешнем КЗ к уставке или небалансу ИО, соответствующем сквозному току. Соответствием уставке чувствительной ступени будет произведение этой уставки на указанное отношение. Это соответствие можно назвать уставкой чувствительной ступени в координатах сквозного тока. В таком случае максимальный сквозной ток грубой ступени является ничем иным как уставкой этой ступени в координатах сквозного тока. Таким образом, при формировании областей и границ внешних элементов, входящих в зону действия ИО и обусловливающих излишние действия, необходимо пользоваться уставками каналов дифферециальной защиты в координатах сквозных токов. При расчете же вероятностей отказов срабатывания имеется возможность сформировать выражения для определения этих вероятностей только в координатах дифференциальных (фактических) токов.
Формирование областей излишних действий дифференциальной защиты (пространств сетей, присоединенных к каждой стороне трансформатора или автотрансформатора) в координатах сквозных токов осуществляется путем совместного интерактивного наблюдения превышения сквозным током КЗ тока уставки в координатах сквозных токов при перемещении точки КЗ по терминалам и
пространству элементов каждой сети, подсоединенной к сторонам защищаемого трансформатора (автотрансформатора). При равенстве сквозных тока КЗ и уставки фиксируется граница области действия. Сумма параметров потоков КЗ на внешних элементах и их частях всех присоединенных к защищаемому трансформатору (автотрансформатору)
сетей дает параметр потока ювкдля опреде ления безусловной вероятности внешних КЗ, котораяопределяетсявыражением
p(ВК) = совкт(Tрз), где
т(T)- средняя продолжительность действия дифференциальной защиты при возникновении КЗ. Данные расчеты должны быть выполнены для всех состояний сети, всех видов КЗ и всех видов режимов источников сети, т.к. параметр потока со™
должен учитывать в усредненном виде все пространство и режимы сетей, присоединенных к защищаемому трансформатору (автотрансформатору) и входящих в зону действия уставки, как правило, чувствительного канала дифференциальной защиты в координатах сквозных токов. Упоминание чувствительного канала обусловлено тем, что зона действия грубого канала может оказаться практически полностью отстроенной от внешних КЗ, если бы, как предписывает экспертно-руководящий метод настройки дифференциальной токовой защиты трансформаторов и автотрансформаторов, удалось отстроить дифференциальную отсечку от максимально-возможного сквозного тока.