• STEADY-STATE CURRENT ANALYSIS

When in the equation 1 в т=0 угол ( ϴ — Ҩ) равен до нуля (или π ) переходный постоянный ток был бы равен нулю, поэтому: ИС ИДЕАЛЬНО СИММЕТРИЧНЫЙ, КАК ПОКАЗАНО НА РИСУНКЕ 2.  

Рис. 2 Установившийся симметричный Ток неисправности.

•          АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПОСТОЯННЫХ СРЕДСТВ

Как мы уже знаем, ток короткого замыкания состоит из устойчивая составляющая переменного тока и переходное затухание смещения постоянного тока, наихудший случай анализ происходит, когда угол ( ϴ — Ҩ) равен +/ — π /2

Если в уравнение 1 при t=0 угол ( ϴ — Ҩ) есть равно — π /2    общий ток будет равен:

i(t) = I Устойчивый AC + I Transient DC

Тогда

под этим сценарием. ТОК ЦЕПИ I(t) ПРОИСХОДИТ, КАК ИЗОБРАЖЕНО НА РИСУНКЕ 3.

Рис. 3 Максимальная асимметричность Ток неисправности.

Когда в уравнении 1 at t=0 угол ( ϴ — Ҩ) есть Равное + π /2 Общий ток будет равен:

под этим сценарием. ТОК ЦЕПИ I(T) ПРОИСХОДИТ, КАК ИЗОБРАЖЕНО НА РИСУНКЕ 4.

Рис. 4 Максимальная асимметричность Ток неисправности.

В ИТОГЕ, КОМПОНЕНТ T RANSIENT DC (DC OFFSET) МОЖЕТ ОТЛИЧАТЬСЯ ОТ НУЛЯ ДО АБСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ Vm/ Z  .   ПОСТОЯННОЕ СМЕЩЕНИЕ ТАКЖЕ ЗАВИСИТ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ ПРИ t=0 И ХАРАКТЕРНЫЙ УГОЛ СИСТЕМЫ ( Ҩ).

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА (CT) СТАЦИОНАРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

При релейной защите нам необходимо знать характеристики ТТ и оценить насыщение КТ и его влияние на отношение КТ и ошибки КТ. КТ анализ производительности включает в себя установившийся отклик и переходный постоянный ток (динамический) отклик в условиях короткого замыкания.

СТАЦИОНАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТНОСЯТСЯ К ПОВЕДЕНИЮ ТТ РЕЛЕ ПРИ СИММЕТРИЧНОМ КОРОТКОМ ЗАМЫКЕ ТОКИ.

При выборе трансформатора тока для релейной защиты целей очень важно оценить, насыщается ли ТТ или нет под максимальный ток короткого замыкания, который может возникнуть в месте его установки. Когда ТТ насыщается, он подает ненадежный сигнал на подключенное реле, т.к. В результате насыщение ТТ может привести к неправильной работе защитного реле.

В настоящее время мы собираемся проанализировать производительность используемых трансформаторов тока. для целей ретрансляции с применением IEEE STD C57.13-2008, раздел 6.4.1, это эффективно описывает стационарные характеристики ТТ. Стандарт основан на буквенное обозначение точности ANSI CT с кодами классов «C» и «T» и приводится в с точки зрения вторичного напряжения на клеммах, что не что иное, как ТТ вторичное напряжение, которое он будет подавать на стандартную вторичную нагрузку, например защитное реле, при 20-кратном номинальном вторичном токе, не превышающем Ошибка соотношения 10%.

Номинальное напряжение вторичной клеммы основано на 5 A номинальный вторичный ток и стандартная нагрузка:

Например, класс трансформатора тока C400 означает, что погрешность отношения не будет превышать 10 % при любом токе от 1 до 20 раз номинального вторичного тока ток со стандартной нагрузкой 4 Ом ( 20 х 4 Ом х 5 А = 400 В ).

Однако, если ток короткого замыкания через ТТ выше более чем в 20 раз превышает его номинальный ток, или нагрузка или подключенная нагрузка выше, чем стандартная нагрузка, погрешность отношения CT, вероятно, превысит 10% в результате насыщенность КТ.

В соответствии со стандартом ANSI STD мы можем написать следующее уравнение:

В _STD = 20 . I _{S НОМИНАЛЬНЫЙ} . Z _{B STD}                                                            (Ур. 3)

Где:

V _STD : является вторичным номинальное напряжение на клеммах

I _{S RATED} : номинальный вторичный ток

Z _{B STD} : Стандартная нагрузка в Омах

Упрощенная эквивалентная схема трансформатора тока показана на следующем рисунке. рис.:

Рис. 5 Упрощенный КТ Эквивалентная схема.

Where,

V _s : is the secondary terminal voltage V _s in Volts

V _{E : is the excitation voltage in Volts}

I _s : is the secondary load current in Amps

I _{E :} is the excitation current in Amps

Z _B : нагрузка в Омах

R _CT : сопротивление вторичной обмотки ТТ в Омах

Xm : представляет изменяющееся реактивное сопротивление сердечника ТТ в Ом

 Использование КТ эквивалентная схема в рис. 5 и ANSI/IEEE определение номинального напряжения мы получить, что ошибка отношения не будет превышать 10% из-за вторичного напряжение на клеммах В _с меньше Вторичное рейтинг напряжения терминала, затем:

V _{S <} V _Std (уравнение 4)

Кроме того, учитывая падение напряжения из-за вторичной обмотки Сопротивление ( R _CT):

V _E ≤ V _{E std} (EQ. V _{E STD} как:

В _{E СТАНДАРТ =} 20 . I _{S НОМИНАЛЬНАЯ} . (Z _{B STD +} R _{CT)                                 фактическое напряжение В E равно:}

В _E = I _{с. (} Z _{B +} R _{CT)                                         0447 (ур. 7)}

Затем, используя ур. 5, 6 и 7:

I _{с. (} Z _{B +} R _CT) ≤ 20 . I _{S НОМИНАЛЬНЫЙ} . (Z _{B STD +} R _CT)                                    (уравнение 8)             

Тогда, переставляя уравнение 8:

( I _s/ I _{S НОМИНАЛЬНАЯ) . (} Z _{B +} R _CT)/( Z _{B STD +} R _CT) ≤ 20004444444444444444444444444444444444444. 44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444.

44444444444444444444444. the other hand:

I _{S at =} I _{p /n  =} I _{s +} I _E                                                                                           (ур. 10)

А Кроме того, для наихудшего сценария в точке насыщения CT ошибка отношения будет 10% ( I _E / I _s ≤ 0,1), тогда Мы можем обнаружить, что:

I _S = I _{S AT /} 1,10909. I _{S в}                                                                                   (ур. 11)

Тогда, мы можем написать уравнение 9 как Следующее:

( I _{S AT /} I _{S RATED} ) 444444444444444444444444444444444444. ( Z _{B +} R _CT)/( Z _{B STD +} R _CT) ≤ 200021. определение I _{S AT} В качестве максимального тока короткого замыкания ( I _{F SEC} ) 47 _SEC ) 47 . before the saturation point:

( I _{F SEC /} I _{S RATED} ) _.( Z _{B +} R _CT)/( Z _{B STD +} R _CT) ≤ 22         (Eq. 13)

Мы предположили, что Z _B были чисто индуктивными, но, к сожалению, современные цифровые реле являются чисто резистивными, в результате уравнение 13 может допустить важные ошибки.

В уравнения 10 мы предположили, что ZB было чисто индуктивным, но, к сожалению, современные цифровые реле являются чисто резистивными, в результате уравнение 13 может привести к серьезным ошибкам. Для удобства а вместо этого используется более консервативное уравнение:

( I _{F SEC /} I _{S RATED} ) _.( Z _{B +} R _{CT )/(} Z _{B STD +} R _CT) ≤ 20                     (Ур. 14)

Наконец, очень важно учесть в уравнении первичный ток короткого замыкания и отношение CT:

( I _{FAULT /} I _PRIM ) _.( Z _{B +} R _CT)/( Z _{B STD +} R _CT) ≤ 20 (уравнение 15)

Где:

I _Ошибка : максимальный ток неисправности в первичном в первичном в Ампер

I _ПРИМ : номинальный первичный ток ТТ (например, для 1500/5, I _PRIM составляет 1500 А)

Z _B      : фактическая нагрузка ТТ вторичная цепь, которая включает в себя как импеданс подключенного реле, так и импеданс проводов от ТТ к реле.

R _ТТ : внутреннее сопротивление ТТ вторичная обмотка в Ом

Z _{B STD} : стандартная нагрузка ТТ (например, для ТТ C400 равна 8 Ом)

ПРИМЕР

A C400, 2000/5 карат ( I _PRIM = 2000 ) имеет нагрузку 8 Ом ( Z _B ) и стандартная нагрузка C400 CT составляет 4 Ом (Z _{B STD} ), мы предположили что ТТ имеет сопротивление вторичной обмотки, равное нулю ( R _CT = 0).

РЕШЕНИЕ:

Мы необходимо рассчитать максимальный симметричный ток короткого замыкания, который ТТ может обрабатывать без превышения ошибки отношения 10%, это будет:

I _ОШИБКА ≤ 20 . Я _{ПРИМ. (} Z _{B STD} + R _CT )/(Z _{B +} R _CT )

I _{НЕИСПРАВНОСТЬ} ≤ 20 . 2000 . (4)/(8) = 20 кА

ТОГДА, МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ СИММЕТРИЧНЫЙ ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СОСТАВЛЯЕТ 20 кА.

С другой стороны, если для того же ТТ подключенная нагрузка 2 Ом (Z _B ), максимальное симметричное короткое замыкание ток, с которым ТТ может работать, не превышая 10-процентную погрешность отношения, быть:

I _{НЕИСПРАВНОСТЬ} ≤ 20 . 2000 . (4)/(2) = 80 кА

Однако максимально допустимая ток действительно (когда Z _{B STD} = _{Z B)} :

I _{НЕИСПРАВНОСТЬ} = 20 . 2000 . (4)/(4) = 40 кА

Для того же ТТ, если у нас есть симметричный ток короткого замыкания 25 кА максимально допустимая нагрузка ( Z _B ) без превышения 10% ошибки соотношения:

Z _B = _{20 . (I PRIM/ I ОШИБКА ) . ( Z B STD + R CT ) + R CT}

Z _B = _{20 . (2000 / 25000) . (4+ 0) + 0 = 6,4 Ом}

Уравнение (15) просто можно рассмотреть для работы ТТ в установившемся режиме, хотя это не должно используется на практике, потому что очень нечасто, что в то время какой-либо ток короткого замыкания бывает, что его форма волны симметрична.

С другой стороны, более вероятны замыкания на землю. быть симметричными замыканиями, но при любом трехфазном замыкании все токи не могут быть ноль одновременно в каждой фазе, поэтому смещение постоянного тока было бы неизбежным в хотя бы одну фазу. Наконец, выбор трансформаторов тока с учетом только симметричных замыканий не рекомендуется. рекомендуется, так как не учитывает сильное насыщение ТТ из-за к переходному постоянному смещению.

К СОЖАЛЕНИЮ, СИММЕТРИЧНЫЕ ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В МОМЕНТ НЕИСПРАВНОСТИ НАЧАЛО РЕДКО В РЕАЛЬНОМ МИРЕ, ПОЭТОМУ ИХ НИКОГДА НЕ СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПРАКТИЧЕСКИ АНАЛИЗИРОВАТЬ РАБОТУ ТТ.

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА (CT) ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Мы уже узнал, что у токов замыкания есть экспоненциально затухающая часть, которая называется ПЕРЕХОДНАЯ КОМПОНЕНТА ПОСТОЯННОГО ТОКА (или СМЕЩЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА), эта составляющая постоянного тока со временем исчезает. через несколько циклов после возникновения неисправности, определяемой отношением X/R системы питания, это смещение постоянного тока может привести к значительному насыщению ТТ, т.е. обычно называется АСИММЕТРИЧНОЙ НАСЫЩЕННОСТЬЮ.

Переходная постоянная составляющая асимметричного тока короткого замыкания сильно увеличивает магнитный поток в ТТ. В то время, когда смещение постоянного тока равно максимум, поток ТТ может увеличиться до 1 + X/R в раза больше общего потока, поэтому мы можем переписать уравнение 15 в виде для анализа насыщения ТТ от тока короткого замыкания со смещением постоянного тока:

( I _{FAULT /} I _PRIM ) 6 . { ₍ Z _{B +} R _КТ)/( Z _{B STD +} R _CT) } . (1 + X/R) ≤ 20                                      (Ур. 16)

ПРИМЕР

A C800, 2000/5 CT с R _CT равным 0,5 Ом подключен к нагрузке 1 Ом (сопротивление реле и выводов), отношение X/R равно 12. Нам нужно для расчета максимального первичного трехфазного тока короткого замыкания, которое может быть применено к этому ТТ без превышения 10-кратной погрешности отношения.

РЕШЕНИЕ

Для определения максимального трехфазного тока короткого замыкания нам нужно применить уравнение 16:

I _{НЕИСПРАВНОСТЬ} ≤ 20 . Я _ПРИМ. {(Z _{B STD} + R _CT )/(Z _B + _{R CT )} / (1 + X/R)}

Где:

I 90 максимальный ток короткого замыкания в первичной обмотке Амперы подлежат определению

I _PRIM = 2000 A (номинальный ток первичной обмотки ТТ)

Z _B   = 1 Ом is (фактическая нагрузка вторичной цепи ТТ)

R _ТТ = 0,5 Ом (внутреннее сопротивление вторичной обмотки ТТ)

Z _{B STD} = 8 Ом (стандартная нагрузка ТТ 5 X/R)

= 12 (X/R энергосистемы)

Итак,

I _{НЕИСПРАВНОСТЬ} ≤ 20 . 2000 . {(8+0,5)/(1 + 0,5)} / (1 + 12) = 17,44 кА

ТОГДА, МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ ТОК АВАРИИ ДОЛЖЕН БЫТЬ НИЖЕ 17,44 кА, ЧТОБЫ ИЗБЕЖАТЬ ТТ АСИММЕТРИЧНАЯ НАСЫЩЕННОСТЬ

ОБЗОР

— В зависимости от типа текущих неисправностей два разных типа насыщения CT:

•           CT SYMMETRICAL SATURATION и
•            CT АСИММЕТРИЧНАЯ НАСЫЩЕННОСТЬ.

Симметричный насыщение вызвано симметричными токами короткого замыкания, в то время как асимметричное насыщение возникает из-за асимметричных токов короткого замыкания.

—                IEEE определяет номинальное напряжение как ТТ вторичное напряжение, которое выдает ТТ, когда он                      подключен к эталону нагрузка в 20 раз выше номинальной вторичной нагрузки без превышения 10% ошибки отношения          .

— Критерий предотвращения передачи насыщения ТТ показано с помощью следующего уравнения:

Это уравнение довольно консервативно, потому что представляет наихудший случай, который означает полностью смещенную форму волны, любую текущую неисправность кроме наихудшего случая, приведет к меньшей насыщенности.