ОТКАЗЫ УСТРОЙСТВ РЗ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА С НИЗКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ В УСТРОЙСТВАХ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

На прошлой конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем 2004» в мае 2004 г я выступил с сообщением на тему: «Осциллографирование вторичного тока трансформаторов тока как метод определения пригодности трансформаторов тока для использования в работе с устройствами релейной защиты».

 

 

Тогда было установлено, что некоторые выносные трансформаторы тока напряжением 110 кВ типа ТФЗМ при больших первичных токах выдают искаженную синусоиду. При дальнейшем исследовании выяснилось, что такую искаженную синусоиду выдают трансформаторы тока с низкой характеристикой намагничивания. Стало ясно, что причиной искаженной синусоиды является быстрое насыщение трансформатора тока.

 


Но на сколько искажается синусоида при разных значениях первичного тока, как изменяется величина вторичного тока, зависит ли он от степени искажения синусоиды и от величины первичного тока, на эти вопросы трудно ответить, потому что нет такой аппаратуры, с помощью которой можно было бы прогрузить трансформаторы тока первичным током более 3-4 тысяч ампер, и резервных трансформаторов тока для проведения исследований тоже нет.

 


Мы прогрузили несколько трансформаторов тока с низкой характеристикой намагничивания (в основном это ТТ класса 0,5, но некоторые есть и класса Р). Выяснилось, что уже при подаче первичного тока более 1500 А синусоида вторичного тока начинает искажаться.

 


Мы проделали  такой опыт: взяли  две обмотки одного трансформатора тока (одну класса Р, с более высокой характеристикой намагничивания, другую класса 0,5) и завели их на осциллограф на разные шлейфы в надежде, что при следующем коротком замыкании получим какую-то информацию. Ждали долго, ведь на линии 110 кВ длиной 5 км его и вообще может не быть, и почти все забыли об этом, но вот короткое замыкание все же произошло. На потребительской ПС 110 кВ включился короткозамыкатель.

 

 

В результате мы получили следующие данные:

 

 

  • от трансформатора тока класса Р, с высокой характеристикой намагничивания величина тока составила 6050 А с нормальной синусоидой (расчет величины тока велся по осциллограмме, по амплитуде синусоиды) Расчетный ток КЗ в этой точке тоже примерно 6000 А.
  • от трансформатора тока класса  0,5, с низкой характеристикой намагничивания, получили  величину тока 2960 А с сильно искаженной синусоидой. Сечение и длина контрольного кабеля от обоих ТТ была одинаковой.

 

 

Это кое-что значит, но никакой закономерности не дает. Неизвестно также, с какой характеристикой намагничивания (насколько низкой) будет искажаться синусоида.
Какие величины вторичных токов будут при КЗ рядом с подстанцией от трансформаторов тока класса 0,5 – неизвестно. Ток КЗ на шинах 110 кВ – 18 кА.

 


В нашем районе на трех ПС установлено 132 трансформатора тока 110 кВ типа ТФЗМ-110Б-IУ1, ТФЗМ-110Б-IIIУ1, ТФЗМ-110Б-IVУ1, изготовленных в 1983, 1986, 1993 гг. Запорожским заводом высоковольтной аппаратуры, у которых характеристика намагничивания обмоток класса 0.5 очень низкая. Если  такие обмотки будут использоваться для защиты, то при близких КЗ защита будет отказывать.

 


Кроме того, некоторые трансформаторы тока класса Р имеют тоже не очень высокую характеристику намагничивания и вполне возможно, что при больших токах КЗ тоже будут выдавать искаженную синусоиду. У таких трансформаторов тока желательно использовать в работе всю обмотку, с наибольшим Ктт. На нашей ПС мы перевели резервные защиты с подозрительными трансформаторами тока класса Р с Ктт 750/5 на 1500/5. Перейти на  другой Ктт на основных защитах довольно сложно т.к. на другом конце ВЛ тоже  нужно переходить на другой Ктт, что не всегда возможно.

 


Искажение синусоиды в какой-то мере зависит и от сопротивления устройства РЗ, и от сопротивления контрольного кабеля. Все это говорит о том, что необходимо проведение исследований в этом вопросе.

 


Возможно даже проведение опытов короткого замыкания. Если невозможно проводить опыты короткого замыкания на ВЛ 110 кВ, то можно установить ТТ 110 кВ на ВЛ 10 кВ с токами КЗ достаточной величины и проводить опыт короткого замыкания с осциллографированием вторичных токов. При этом можно менять сечение контрольного кабеля, его длину, сопротивление устройства релейной защиты, величину первичного тока, устанавливая закоротки в разных местах воздушной линии. Но для этого  необходимы соответствующие условия.

 


У нас уже накопилось несколько осциллограмм с искаженными синусоидами, и я могу их продемонстрировать, но этого недостаточно, чтобы установить какую-то зависимость, т.к. очень редко известно точное место КЗ, когда можно было бы проверить ток КЗ хотя бы расчетным путем.

 


Вызывает опасение то, что при близком КЗ при токе 18 кА и трансформатор тока класса  Р тоже не выдаст вторичный ток нужной величины из-за возможного искажения синусоиды при таком большом первичном токе. Проверить это нереально.

 


Пока можно лишь предостеречь: не используйте измерительные керны трансформаторов тока класса 0,5 с низкой характеристикой намагничивания в устройствах релейной защиты с большими токами короткого замыкания на шинах 110 кВ, так как вторичный ток этих трансформаторов тока может оказаться в 1,5 – 2 раза  меньше действительного.

 


По этой причине у нас произошло несколько отказов устройств релейной защиты до 2004 г. Но после того, как мы приняли соответствующие меры, отказы устройств релейной защиты по этой причине прекратились. Были проведены следующие мероприятия:

 


1. Трансформаторы тока класса Р с низкой характеристикой намагничивания перевели с Ктт 750/5 на 1500/5 (правда пока только для резервных защит).
2. Все защиты, ранее подключенные к кернам ТТ класса 0,5, выявлены и переведены на керны класса Р.
3. На ВЛ-110 кВ, которые чаще всего отключаются, резервные защиты подключили на два последовательно включенных керна ТТ класса Р.

 


Можно еще сказать, что если у ТТ насыщение при снятии характеристики намагничивания наступает при напряжении менее 80 В, то трансформатор тока при токе КЗ 3000-4000 А к работе с устройствами релейной защиты не годится. При токе КЗ 6000 А и более эта цифра, возможно, увеличится в 2 раза.

подписка на новости
 
информационные спонсоры и партнёры ГК ЭВР
 
сотрудничество
 
ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ © 2003—2011 ГК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ВЫСТАВКИ РОССИИ