Снижение погрешности трансформаторов тока в режиме насыщения для цифровых устройств защиты и автоматики

Ликвидация аварийных режимов работы в электрических сетях осуществляется за счет устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), подключаемых к измерительным трансформаторам тока (ТТ) и напряжения. В Единой энергетической системе (ЕЭС) России в основном применяются ТТ, работающие по электромагнитному принципу. Их отличительной чертой является замкнутая магнитная цепь (параметры класса точности P), поэтому в следующих случаях возникает риск насыщения: 1) при устойчивом коротком замыкании (КЗ) с последующим срабатыванием автоматического повторного включения может возникнуть остаточная индукция в магнитопроводе ТТ; 2) при КЗ, сопровождающемся большой апериодической составляющей. В результате погрешность вторичного тока может существенно превысить предельно допустимое значение, в следствие чего возможна неправильная работа устройств РЗА. Влияние погрешности ТТ при неглубоких насыщениях на корректность функционирования защит, работающих по дифференциальному принципу, компенсируется тормозными характеристиками. При глубоком насыщении ТТ в дифференциальных защитах используется дополнительное торможение. Другим мероприятием повышения устойчивости защит при насыщении ТТ является ужесточение требований к выбору коэффициента трансформации ТТ, снижение уровня вторичной нагрузки и «завышение» напряжения точки изгиба на вольтамперной характеристике. Однако на практике все эти требования соблюдаются не в полной мере, что вызывает некорректное функционирование систем РЗА. Например, в 2018 г. на воздушной линии 110 кВ «Пыть-Ях» – «Угутский» ПС 110 кВ «Угутский» произошло КЗ с неуспешным повторным включением. При ручном включении выключателя этой линии произошло однофазное КЗ, при котором неселективно сработала дифференциальная защита шин с командой на отключение. Причиной неселективной работы защиты могла служить остаточная магнитная индукция ТТ ВЛ «Пыть-Ях» – «Угутский» и ТТ шиносоединительного выключателя, которая появилась при предыдущем КЗ с неуспешным автоматическим включением. Также из-за насыщения ТТ класса P, установленных на ОРУ 500 кВ Ростовской АЭС, в 2014 году произошло некорректное срабатывание дифференциальной защиты шин ПДЭ-2006 IV СШ 500 кВ. Вследствие чего ОЭС Юга отделилась от ОЭС Центра. В настоящее время все более широкое развитие находят цифровые подстанции, работающие на основе стандарта МЭК 61850. Согласно этому стандарту измерения с ТТ поступают в терминалы РЗА в оцифрованном виде и при насыщении магнитопровода возникает необходимость обработки и коррекции искаженных измерений тока. При наличии глубокого насыщения в соответствии со стандартом организации ПАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.120.70.241-2017 в области РЗА допускается замедление срабатывания быстродействующих защит до 60 мс. При высокой степени насыщения производят блокировку действия защит до момента восстановления правильной работы ТТ, что может увеличивать время ликвидации КЗ более чем на 60 мс.