Диссертация (1143218), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Аналогично внекоторых случаях может протекать процесс коммутации измерительныхтрансформаторов напряжения. Нестационарные режимы трансформаторовисследовались с максимальным броском тока намагничивания при нулевых(Ψμ(0) = 0) и ненулевых начальных условиях (Ψμ(0) ≠ 0), а также приначальных условиях, совпадающих по знаку с напряжённостью магнитногополя Н (или iμ М ) и с противоположными знаками этих переменных.173Рисунок 3.17 – Характеристика намагничивания силового трансформатора при величинепотерь RП ≈ 266,7 о.е. (около 49 кОм)При проведении исследований также выполнялась оценка влиянияпараметров трансформатора на ток намагничивания и воспроизведениевторичного тока при коротких замыканиях со стороны нагрузки. Так наосциллограмме,приведеннойнарисунке 3.18,отображеныциклыперемагничивания трансформатора с искусственно загрублённой (для оценкиих наибольшего влияния) величиной потерь при вариации начальныхусловий Ψμ(0) ≈ + 0,8 о.е.
(штриховая линия, рисунок 3.18), Ψμ(0) = 0 о.е.(сплошная линия, рисунок 3.18), Ψμ(0) ≈ - 0,8 о.е. (штрихпунктирная линия,рисунок 3.18) Кроме того, на рисунке 3.19 показано изменение токанамагничивания iμ во времени при тех же ненулевых начальных условиях иRП ≈ 266,7 о.е. (около 49 кОм).174Рисунок 3.18 – Расчетные характеристики намагничивания силового трансформатора привариации начальной намагниченности сердечника и величине потерь RП ≈ 266,7 о.е.Следует подчеркнуть, что после затухания свободной составляющейпроцесса (примерно по истечении 100 мс) расчетные сигналы идентичны.Кроме того, несмотря на различную крутизну линейного участка (доΨμ max ≈ 1,6 о.е., рисунок 3.18) характеристик намагничивания при различныхначальных условиях (Ψμ(0) = var) ток намагничивания в начальной стадиипроцесса (до 10 мс, рисунок 3.19) изменяется практически по линейномузакону(смалымиискажениями).Наибольшеевлияниегистерезисахарактерно для начальных циклов перемагничивания, в частности, в процессеразмагничивания сердечника на интервале около 20-60 мс (рисунок 3.19).Другимиявляютсяхарактернымиточкиразрываточкамиосциллограммыпроизводнойтокарисунка 3.19намагничивания,соответствующие изменениям крутизны характеристик намагничивания наих начальных отдельных участках.175Рисунок 3.19 – Расчетные осциллограммы тока намагничивания при вариации остаточнойнамагниченности Ψμ(0) сердечника и величине потерь RП ≈ 266,7 о.е.
(около 49 кОм)Осциллограмма на рисунке 3.20 отражает процесс восстановлениявторичного тока трансформатора для наихудшего случая при короткомзамыкании со стороны нагрузки с максимальным значением апериодическойсоставляющей,равныммаксимальномузначениюпериодической(IП0 кз ≈ 2,10 о.е.) при идеализированном синусоидальном источнике питания(выражение дается без пояснения общепринятых обозначений):iКЗ I m sin(ω t ψ ) sin(ψ ) et τ ,(3.24)В действительности такой уровень токов короткого замыкания состороны вторичных обмоток трансформатора приводит к броску токанамагничивания (рисунок 3.20) и к искажению первичного и вторичноготоков.Фильтр(приведенного)токанамагничиваниятокалинеаризуетивосстановленияпереходнуювторичногохарактеристикутрансформатора путем решения уравнений (3.21), (3.22) в виде i '2 i '3 i1 iμ ,176что осуществляется блоками 10 и 12 (рисунок 3.16).
При этом изображенныйна осциллограмме рисунка 3.20 приведенный вторичный ток вычисляется поформуле: i '2 i2 w2.w1Рисунок 3.20 – Расчетные осциллограммы восстановленного вторичного тока i '2 и токанамагничивания iμ силового трансформатора при IП0 КЗ ≈ 2,10 о.е.Это важное с практической точки зрения свойство линеаризациидинамической(всверхпереходномотношении)характеристикитрансформаторов особенно актуально для повышения точности расчета токовкороткого замыкания и их регистрации, а также для совершенствованиязащиты трансформатора и ее согласования с защитами отходящих линий.Рассмотрим дополнительно вопрос устойчивости численного решениязадачи фильтрации тока намагничивания и воспроизведения вторичныхтоков.Какуказывалосьвыше,устойчивостьобусловливаетсяиспользованием вычислительной системы с обратной связью и основана на177Рисунок 3.21 – Фазовые траектории тока намагничивания iμ при отсутствии аддитивнойпомехиРисунок 3.22 – Фазовые траектории тока намагничивания iμ при наличии отрицательнойаддитивной помехи178уточнении описания физических процессов в трансформаторах путёмучета потерь в стали и меди обмоток.
Немаловажной причиной потериустойчивостиразомкнутойдинамическойсистемыфильтратоканамагничивания является возникновение аддитивной ошибки на входеинтегратора.Практическивовсехширокоизвестных[5, 6, 100]исследованиях трансформаторов и систем их защиты не учитывалосьвлияние потерь на перемагничивание, что может привести к возникновениюаддитивной ошибки на входе интегратора и в итоге к потере устойчивостичисленного решения.Для отражения особенностей устойчивых и неустойчивых процессов нарисунках 3.21, 3.22 на фазовой плоскости, показаны отдельные фазовыетраектории и фазовые портреты фильтра тока намагничивания, а такжеосциллограммы (рисунок 3.23) тока намагничивания при отсутствии иналичии аддитивной помехи на входе интегратора.
Направление фазовыхтраекторий в левой и правой полуплоскости – по вращению часовой стрелки.Совокупности особых точек (узлы), в которых асимптотическисходятсяфазовыетраекторииприотсутствииаддитивнойпомехи,соответствуют токам намагничивания предельных циклов намагничивания. Вних происходят разрывы производных отдельных кривых намагничивания.Фазовые траектории на рисунке 3.21 соответствуют процессам со свободнойсоставляющей положительного знака.
При наступлении стационарногопроцесса плотность фазовых траекторий увеличивается и на рисунке 3.21отражено, что они приближаются по форме к окружностям с разрывами.На рисунке 3.22 приведен фазовый портрет при наличии отрицательнойаддитивной помехи на входе интегратора. Ему соответствует выходнойсигнал iμ при наличии помехи, изображенный на рисунке 3.23 штриховойлинией.
В последнем случае (при наличии отрицательной аддитивнойпомехи) процесс в системе неустойчивый и расходящийся.Характер процесса изменения тока намагничивания во временидополнительно продемонстрирован сплошной линией на рисунке 3.23.179Рисунок 3.23 – Осциллограмма тока намагничивания iμ при отсутствии (сплошная линия)и наличии (штриховая линия) отрицательной аддитивной помехиВследующемразделеисследуютсявопросыэффективностиприменения предложенных автором фильтров токов намагничиваниясиловых трансформаторов для решения задачи повышения чувствительностии быстродействия их систем защиты.3.4.2.
Повышениечувствительностипродольнойтоковойдифференциальной защиты силовых трансформаторов с коррекциейрабочих сигналов токами намагничиванияСовременная реализация микропроцессорных систем продольнойтоковой дифференциальной защиты трансформаторного оборудованияподразумевает применение дифференциальной отсечки (без торможения) идифференциальной защиты с торможением. Как известно, выбор параметровсрабатываниядифференциальнойотсечкиосуществляетсяисходяиз180отстройки от максимального тока небаланса, определяемого для условийвнешнего короткого замыкания или тока включения трансформатора нахолостой ход. В свою очередь параметры срабатывания чувствительнойдифференциальной защиты (с торможением) определяются для двухнаиболеехарактерныхрежимов работысиловоготрансформатора-нормального режима без торможения защиты и аварийного с торможениемзащиты. При отстройке от токов небаланса в указанных режимах в практикепроектирования традиционно (выражения (3.1) – (3.6)) учитывают 3 (три) ихсоставляющих:1.
токнебаланса,обусловленныйтокаминамагничиванияизмерительных трансформаторов тока с учетом их схемысоединения;2. ток небаланса, обусловленный изменением тока намагничиваниясилового трансформатора при действии его устройств РПН;3. ток небаланса, обусловленный токами намагничивания силовоготрансформаторапринесоответствующейтрансформациивторичных сигналов измерительными трансформаторами тока(несоответствие коэффициента трансформации).С учётом этого краткого напоминания основных принципов работысовременныхтоковыхпродольныхдифференциальныхзащиттрансформаторного оборудования следует отметить ряд характерныхособенностей.Токсрабатываниядифференциальнойотсечкиможетдостигать 4-5 кратностей номинального тока с учетом затухания свободныхсоставляющих.
Минимальный ток срабатывания, как правило, при наличиивсех трех составляющих тока небаланса находится в диапазоне 0,4 - 0,6 о.е.Коэффициенты пропорциональности тормозных сигналов обычно (из опытаэксплуатации) составляют 0,2 - 0,4 о.е., но не более 0,5 о.е. по условиямэффективности алгоритма формирования тормозных сигналов (например, дляалгоритма «полусумма токов плеч по модулю»).
При этом наибольшая долятока небаланса обусловлена как методической, так и инструментальной181погрешностью(токаминамагничивания)силовоготрансформаторногооборудования. Дополнительно для обеспечения селективной работы впусковых режимах трансформаторов чувствительная дифференциальнаязащита, как правило, блокируется при её неправильном срабатываниисигналами токов удвоенной (100 Гц) частоты на уровне 15 % и более.Исходя из этого обобщённого анализа свойств продольных токовыхзащит трансформаторов следует, что наиболее эффективным мероприятиемповышения чувствительности и быстродействия защиты является цифроваякомпенсациятоковнамагничиваниясиловыхиизмерительныхтрансформаторов в цепях вторичной коммутации их защиты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
