(1) Обозначим K

	по методике [2] и с помощью ИПН на ПС Черкас-	может быть использован для массового контроля
	ская-220 для ТН типа НКФ-110, удаленных от мес-	вторичных цепей трансформаторов напряжения,
	та установки счетчиков на 150 м (все измерения на	содержащих расчетные счетчики и счетчики тех-
		нического учета.
	подстанциях проводил инж. Ю. Н. Соколов).

	Вывод	Список литературы
		1.	Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиз-
	Разработанный в Донбасской электроэнергети-		äàò 1986.
		2.	Инструкция по проверке трансформаторов напряжения и
	ческой системе измеритель потери напряжения		их вторичных цепей. М.: Союзтехэнерго, 1979.

Критерии оценки правильной работы реле обратной мощности

Лисицын А. А., èíæ., Машенков В. М., êàíä.òåõí. íàóê

ОДУ Северо-Запада

Обоснование высокого класса точности (0,2 и выше) трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) генератора, к которым должны подключаться цепи тока и напряжения реле обратной мощности (РОМ), предназначенных для защиты турбоагрегата при переходе генератора в двигательный режим, с целью обеспечения их правильной работы, сделано авторами в [1].

Актуальными, на наш взгляд, являются также установление соотношений, связывающих чувствительность РОМ (Pñð – порог чувствительности к обратной активной мощности) и активную мощность генератора в двигательном режиме Ðäâ, выраженные в процентах номинальной активной мощности генератора (%Ðí), выбор максимального значения реактивной мощности Q, при которой гарантируется правильная работа РОМ, и критериев оценки правильной работы РОМ.

Как было показано в [1], критерием отстройки РОМ от ложного срабатывания является выполнение условия Ðñð > Ð2ã во всем рабочем диапазоне изменения реактивной мощности генератора Q, ãäå Ð2ã – обратная активная мощность, образующаяся на входе РОМ при Ðäâ = 0 за счет угловых погрешностей ТТ и ТН генератора. Учитывая характер зависимости Ð2ã = f (Q), при котором максимальное значение Ð2ã (ÐQìàêñ) достигается при максимальном значении реактивной мощности Qìàêñ, приведенное условие может быть записано в следующем виде:

Pñð K í(11)K í(2)2 ÐQìàêñ ,

ãäå Ðñð – порог чувствительности РОМ к обратной активной мощности, устанавливаемый при Qìàêñ и номинальных условиях; Kí1(1) – коэффициент на-

дежности (Kí1(1) > 1), обеспечивающий отсутствие

ложного срабатывания РОМ при отклонениях Ðñð от значения, установленного при номинальных условиях, в меньшую сторону под воздействием влияющих факторов; Kí(2)2 – коэффициент надеж-

ности, учитывающий возможное отклонение установленного при наладке Ðñð в меньшую сторону от истинного значения за счет погрешности, вносимой образцовым средством измерения.

Обозначим Kí1 Kí(1)1 Kí1(2); чем больше Kí1, тем надежнее отстройка РОМ от ложного срабатывания.

Использованный в [1] критерий обеспечения срабатывания РОМ в двигательном режиме во всем рабочем диапазоне изменения Q

Ðäâ – Ð2ã > Ðñð äëÿ Qìàêñ может быть представлен в виде:

P	P	K	(1)K	(2)P ,	(2)
äâ	Qìàêñ		í2	í2 ñð
ãäå Kí(1)2 – коэффициент надежности					(Kí(1)2 > 1),

обеспечивающий срабатывание РОМ в двигательном режиме при отклонениях Ðñð от значения, установленного при номинальных условиях, в большую сторону под воздействием влияющих факторов; Kí(2)2 – коэффициент надежности, учитыва-

ющий возможное отклонение установленного при наладке Ðñð в большую сторону от истинного зна- чения за счет погрешности, вносимой образцовым

средством измерения.

í2 Kí(1)2 Kí(2)2 ; чем больше Kí2, тем надежнее отстройка РОМ от отказа при переходе генератора в двигательный режим.

На основании формул (1) и (2) можно записать выражения, связывающие Ðäâ ñ ÐQìàêñ è Ðñð,

Ðäâ = (1 + Kí1Kí2)ÐQìàêñ ;

(3)

2003, ¹ 9

75

Ð	äâ		1 K í1K í2	P .	(4)
			ñð
			K í1

Выражения (1) – (4) могут быть использованы при проектировании РОМ, при оценке надежности работы (значений коэффициентов Kí1 è Kí2) имеющихся на рынке и находящихся в эксплуатации РОМ, в том числе и сравнительной.

Выражение (3) позволяет оценить минималь-

ную величину Ðäâ.ìèí, при которой происходит правильная работа РОМ, при выбранных коэффици-

ентах Kí1 è Kí2 для различных классов точности

ÒÒè ÒÍ.

Для этого воспользуемся данными табл. 2 [1]

для двух значений Q, принимаемых за Qìàêñ, 80 è 100%Ðí. Эти данные приведены в òàáë. 1.

При расчете Ðäâ.ìèí будем считать, что изменение Ðñð за счет совокупного воздействия влияю-

щих факторов	íå	превышает 4 20%,	ò.å.
Kí1(1) = 1,25, Kí(1)2	= 1,2.	Принимая отношение	ïî-

грешности образцового средства измерения, используемого при наладке РОМ, к Ðñð равным 1:5, будем иметь Kí1(2) = 1,25, Kí(2)2 = 1,2. Ïðè ýòîì

Kí1 = 1,252, Kí2 = 1,22. Данные расчета сведены в òàáë. 1.

Как видно из данных òàáë.1, äëÿ ÒÒ è ÒÍ êëàñ-

са точности 0,5 и ниже Ðäâ.ìèí превышает 4,0%Ðí, что еще раз подтверждает вывод, сделанный авто-

рами в [1], о необходимости подключения РОМ к ТТ и ТН класса точности 0,2 и выше при защите генераторов с Ðäâ = 2 3%Ðí, не прибегая к регулированию Q. При ТТ и ТН класса точности 0,2 правильная работа РОМ может гарантироваться при Ðäâ > 1,7 2,0%Ðí в зависимости от значения Qìàêñ, ïðè ýòîì Ðñð соответственно равно 0,8 и

0,95%Ðí.

Произведем оценку работы некоторых известных РОМ, используя соотношения (1) – (4), принимая во внимание в связи с изложенными мотивами, что они подключены к ТТ и ТН класса точ- ности 0,2.

В соответствии с техдокументацией [2] РОМ MWTU 14 при номинальном напряжении генератора имеет Ðñð, равное 1,0%Ðí ïðè Qìàêñ = 100%Ðí

è 0,8%Ðí		ïðè		Qìàêñ = 80%Ðí,		ò.å.	отношение
Qìàêñ : Ðñð = 100. Этому на основании выражения
(1) и данных òàáë. 1 соответствуют Kí1 равные
Ò à á ë è ö à		1
Класс точности				Qìàêc = 80%Ðí		Qìàêñ = 100%Ðí
ÒÒ	ÒÍ		ÐQìàêñ, %Ðí		Ðäâ.ìèí, %Ðí	ÐQìàêñ, %Ðí		Ðäâ.ìèí, %Ðí
0,2	0,2			0,51	1,66	0,61		1,98
0,5	0,5			1,3	4,2	1,54		4,5
1,0	0,2			1,89	6,14	2,19		7,1
1,0	1,0			2,58	8,38	2,97		9,65

1,64 и 1,57. Данные расчета Kí2 приведены в òàáë. 2.

Как видно из данных òàáë. 2, ограничение максимальной величины реактивной мощности значе-

íèåì Qìàêñ = 80%Ðí предпочтительнее, так как, вопервых, обеспечивается более широкий диапазон

Ðäâ, в котором значения Kí1 è Kí2 превышают минимально допустимые, а во-вторых, в основном

рабочем диапазоне 2,0 – 3,0%Ðí значение Kí2 зна- чительно больше, что обеспечивает большую гарантию правильной работы РОМ при переходе генератора в двигательный режим.

В соответствии с техдокументацией [3] РОМ НПП “Экра” имеет Ðñð = 1,75%Ðí ïðè

Qìàêñ = 100%Ðí è Pñð = 1,4%Ðí ïðè Qìàêñ = 80%Ðí, т.е. отношение Qìàêñ : Ðñð = 57. Этому на основании выражения (1) и данных òàáë. 1 соответствуют

Kí1, равные 2,87 и 2,75. Результаты расчета Kí2 приведены в òàáë. 3.

Как видно из данных òàáë. 3, äàæå ïðè Qìàêñ = 80%Ðí не гарантируется правильная работа РОМ при Ðäâ < 2,5%Ðí. Это свидетельствует о том, что разработчиками РОМ выбрано слишком большое значение Ðñð.

Поскольку РОМ MWTU 14 реагирует на активную составляющую тока, Ðñð при отклонении напряжения генератора от номинального значения будет изменяться пропорционально напряжению. Рассчитаем Ðäâ, Kí1, Kí2 для нижней и верхней границ допустимого отклонения напряжения генератора от номинального значения 0,8 и 1,2Uí ïðè

Qìàêñ = 80%Ðí.

Ïðè U = 0,8Uí Ðñð = 0,64%Ðí, Kí1 = 1,25. Ïðè U = 1,2Uí Ðñð = 0,96%Ðí, Kí1 = 1,88.

Данные расчета Ðäâ, Kí1, Kí2 в зависимости от отклонения напряжения приведены в òàáë. 4.

Как видно из данных òàáë. 4, при пониженном напряжении генератора не обеспечивается отстройка РОМ от ложного срабатывания с необходимым коэффициентом надежности. Это обусловлено заниженным значением Ðñð или, что то же, завышенным отношением Qìàêñ ê Ðñð.

Произведем расчет тех же параметров при

Qìàêñ : Ðñð = 90.

Ïðè U = Uí Ðñð = 0,9%Ðí, Kí1 = 1,76.

Ò à á ë è ö à		2
		Qìàêc = 80%Ðí		Qìàêñ = 100%Ðí
Ðäâ, %Ðí
		Kí1	Kí2	Kí1	Kí2
1,66		1,57	1,44	–	–
1,8		1,57	1,61	–	–
2,0		1,57	1,86	–	–
2,05		1,57	1,92	1,64	1,44
2,5		1,57	2,49	1,64	1,89
3,0		1,57	3,1	1,64	2,39
4,0		1,57	4,36	1,64	3,39

76

2003, ¹ 9

Ò à á ë è ö à		3
		Qìàêc = 80%Ðí		Qìàêñ = 100%Ðí
Ðäâ, %Ðí
		Kí1	Kí2	Kí1	Kí2
2,53		2,75	1,44	–	–
3,0		2,75	1,78	–	–
3,13		2,75	1,87	2,87	1,44
4,0		2,75	2,49	2,87	1,94

Ïðè U = 0,8Uí Ðñð = 0,72%Ðí, Kí1 = 1,41. Ïðè U = 1,2Uí Ðñð = 1,08%Ðí, Kí1 = 2,12. Данные расчета сведены в òàáë. 5.

Из сравнения данных òàáë. 2, 4, 5 можно сделать следующие выводы.

1. Ïðè U = Uí:

диапазон изменения Ðäâ, при котором обеспе- чивается правильная работа РОМ, примерно оди-

наков для отношений Qìàêñ ê Ðñð, равных 100 и 90; в основном рабочем диапазоне изменения Ðäâ,

равном 2,0 3,0%Ðí, при отношении Qìàêñ ê Ðñð, равном 90, обеспечивается лучшая отстройка

РОМ от ложного срабатывания при достаточно высоких значениях Kí2.

2. Ïðè U = 0,8Uí при отношении Qìàêñ ê Ðñð, равном 90, устраняется основной недостаток схе-

мы с отношением этих величин, равным 100, а именно, обеспечивается отстройка от ложной работы РОМ с приемлемым значением Kí1.

3. Ïðè U = 1,2Uí при отношении Qìàêñ ê Ðñð, равном 90, несколько сужается диапазон измене-

íèÿ Ðäâ, при котором обеспечивается надежная работа РОМ, оставаясь все-таки приемлемым.

Для уменьшения влияния изменения напряжения генератора на чувствительность РОМ, реагирующих на активную составляющую тока генератора, к обратной активной мощности в [4] предложена схема множительного устройства с релейным выходом, реализованная в РОМ Е 734 [5]. При этом на вход нуль-органа РОМ подается напряжение постоянного тока, сформированное в соответствии с функцией

f = kIã cos + 4 Uñð ,

(5)

ãäå kIãcos + – выходное напряжение измерительного органа РОМ, пропорциональное активной со-

Ò à á ë è ö à		4
		U = 0,8Uí		U = 1,2Uí
Ðäâ, %Ðí
		Kí1	Kí2	Kí1	Kí2
1,43		1,25	1,44	–	–
1,89		1,25	2,16	1,88	1,44
2,0		1,25	2,34	1,88	1,55
2,5		1,25	3,12	1,88	2,08
3,0		1,25	3,9	1,88	2,6

Ò à á ë è ö à 5

		U = Uí		U = 0,8Uí		U = 1,2Uí
	Ðäâ, %Ðí
		Kí1	Kí2	Kí1	Kí2	Kí1	Kí2
	1,55	–	–	1,41	1,44	–	–
	1,8	1,76	1,44	1,41	1,79	–	–
	2,0	1,76	1,66	1,41	2,09	–	–
	2,07	1,76	1,74	1,41	2,17	2,12	1,44
	2,5	1,76	2,22	1,41	2,77	2,12	1,84
	3,0	1,76	2,77	1,41	3,46	2,12	2,3

ставляющей тока генератора Iã; Uñð – напряжение срабатывания нуль-органа;

7U U 77 ã í7 7 U í 7

– абсолютное относительное отклонение напряжения генератора Uã от номинального значения Uí.

В [6] показано, что нуль-орган в этом случае реагирует на активную мощность с погрешностью, равной - 2. Таким образом, при отклонении напряжения генератора на + 20% от номинального значения Ðñð уменьшается на 4%.

Оценим характеристики РОМ MWTU 14 в слу- чае подачи на вход его нуль-органа напряжения в соответствии с выражением (5). Данные расчета приведены в òàáë. 6, ïðè ýòîì Ðñð ïðè U, равном 0,8 и 1,2Uí, составляет 0,77%Ðí, à Kí1 = 1,51.

Из данных òàáë. 6 видно, что в отличие от РОМ MWTU 14 “модифицированное” РОМ практиче- ски сохраняет свои характеристики во всем диапазоне изменения напряжения генератора.

Из сравнения данных òàáë. 5 è 6 следует, что “модифицированное” РОМ имеет лучшие характе-

ристики, чем РОМ MWTU 14 при Qìàêñ : Ðñð = 90, за счет более высокого значения Kí1 ïðè U = 0,8Uí

и более широкого диапазона изменения Ðäâ, в котором обеспечивается правильная работа РОМ, при

U = 1,2Uí.

Характеристики РОМ, аналогичного MWTU

14, ïðè Qìàêñ : Ðñð = 90 и подаче на вход его нульоргана напряжения в соответствии с выражением

(5) приведены в òàáë. 7, ïðè ýòîì Ðñð для напряже-

Ò à á ë è ö à		6
			U = Uí		U = 0,8Uí, U = 1,2Uí
Ðäâ, %Ðí
		Kí1		Kí2	Kí1	Kí2
1,61		–		–	1,51	1,44
1,66		1,57		1,44	1,51	1,49
1,8		1,57		1,61	1,51	1,68
2,0		1,57		1,86	1,51	1,93
2,5		1,57		2,49	1,51	2,58
3,0		1,57		3,1	1,51	3,23

2003, ¹ 9

77

Ò à á ë è ö à		7
			U = Uí		U = 0,8Uí, U = 1,2Uí
Ðäâ, %Ðí
		Kí1		Kí2	Kí1	Kí2
1,76		–		–	1,7	1,44
1,8		1,76		1,44	1,7	1,49
2,0		1,76		1,66	1,7	1,72
2,5		1,76		2,22	1,7	2,3
3,0		1,76		2,77	1,7	2,87

ния, составляющего 0,8 и 1,2Uí, равно 0,865%Ðí, à

Kí1 = 1,7.

Как видно из сравнения данных òàáë. 6 è 7, предпочтение следует отдать исполнению РОМ с Qìàêñ : Ðñð = 90, так как в основном рабочем диапазоне изменения Ðäâ = 2,0 3,0%Ðí коэффициент Kí1 выше при достаточно больших значениях Kí2.

Поскольку характеристики РОМ при U = Uí (òàáë. 6, 7) относятся также и к РОМ, реагирующему на активную мощность, то для улучшения характеристик РОМ НПП “Экра”, приведенных в табл. 3, может быть рекомендован выбор

Qìàêñ : Ðñð = 90, ò.å. Ðñð = 0,9%Ðí ïðè Q = 80%Ðí. В соответствии с характеристикой срабатывания

этого РОМ чувствительность при cos + = 1 должна быть 0,65%Ðí, вместо 1,0%Ðí по действующей документации. Конечно, возможность повышения чувствительности должна быть проверена экспериментально.

Такой выбор Ðñð è Qìàêñ может быть рекомендован нами и для вновь разрабатываемых РОМ. При этом в силу простоты и более высокой надежности, по нашему мнению, предпочтение может быть отдано схемам РОМ, реагирующим на активную составляющую тока генератора, с исключением влияния изменения напряжения генератора в соответствии с [4].

Может представить интерес оценка характеристик РОМ во всем диапазоне изменения Q в пределах 0 – 80%Ðí. Приведем их для РОМ MWTU 14 с

Qìàêñ : Ðñð = 90.

На основании данных табл. 2 [1] и формулы (1) определим Kí1 (òàáë. 8).

 òàáë. 9 для каждого из значений Q приведе-

ны данные расчета по формуле (3) Ðäâ.ìèí (ïðè Kí2 = 1,44) è Kí2 для нескольких значений Ðäâ.

Ò à á ë è ö à		8
				Q, %Ðí
Параметр
		10	20	40	60	80
ÐQ, %Ðí		0,11	0,144	0,28	0,4	0,51
Ðñð, %Ðí		0,5	0,5	0,5	0,67	0,9
Kí1		4,55	3,47	1,79	1,675	1,76

Ò à á ë è ö à		9
				Kí2 ïðè Q, % Pí
Ðäâ, %Ðí
		10	20		40		60	80
0,83		1,44	–		–		–	–
0,86		1,5	1,44		–		–	–
1,0		1,78	1,71		1,44		–	–
1,36		2,5	2,43		2,15		1,44	–
1,8		3,38	3,31		3,03		2,09	1,44
2,0		3,78	3,71		3,43		2,39	1,66
2,5		4,78	4,72		4,43		3,03	2,22
3,0		5,77	5,72		5,43		3,88	2,77

Из данных òàáë. 9 видно, что минимальное зна- чение Ðäâ, при котором обеспечивается правильная работа РОМ, равно 0,83%Ðí (ïðè Q = 10%Ðí). Коэффициент надежности Kí2, характеризующий правильную работу РОМ в двигательном режиме, для одних и тех же значений Ðäâ в рабочем дипазоне примерно одинаков в диапазоне изменения Q, равном 10 40%Ðí. Коэффициент Kí1, характеризующий степень отстройки от ложной работы РОМ, имеет примерно одинаковое значение в диапазоне изменения Q, равном 40 80%Ðí.

Наиболее надежная работа РОМ обеспечивается в диапазоне изменения Q, равном 0 20%Ðí.

При отсутствии ТТ и ТН класса точности 0,2 и использовании для правильной работы РОМ принудительного регулирования Q в сторону уменьшения после закрытия стопорных клапанов турбины произведем оценку характеристик РОМ для ТТ

èТН класса точности 0,5 и 1,0.

Âòàáë. 10 на основании данных табл. 2 [1] и формулы (1) приведены характеристики РОМ для

минимально допустимого значения Kí1 = 1,252 = 1,57.

Âòàáë. 11 приведены значения Ðäâ è Kí2.

Из данных òàáë. 11 видно, что при ТТ и ТН класса точности 0,5 достаточно осуществлять регулирование Q äî 20%Ðí, при этом обеспечивается надежная работа РОМ в двигательном режиме при

Ðäâ > 1,24%Ðí.

При ТТ и ТН класса точности 1,0 регулирование Q äî 20%Ðí недостаточно (РОМ работает надежно только при Ðäâ > 2,48%Ðí) и необходимо ре-

Ò à á ë è ö à	1 0
			Класс точности ТТ и ТН
Параметр
		0,5		1,0
Q, %Ðí		20		10		20
ÐQ, %Ðí		0,38		0,58		0,76
Ðñð, %Ðí		0,6		0,91		1,19
Kí1		1,57		1,57		1,57

78

2003, ¹ 9

гулирование до 10%Ðí (надежная работа РОМ с 1,89%Ðí).

Выводы

1. Получены соотношения, связывающие потери генератора в двигательном режиме, чувствительность РОМ и пределы допустимых значений угловых погрешностей ТТ и ТН генератора.

2. На основе этих соотношений предложены критерии оценки правильной работы РОМ, позволяющие количественно определить как степень отстройки РОМ от ложных срабатываний, так и надежность срабатывания в двигательном режиме генератора.

3. Рекомендован выбор значения максимальной реактивной мощности генератора и чувствительности РОМ, при которых правильная работа РОМ обеспечивается в расширенном диапазоне изменения реактивной мощности генератора с высокими коэффициентами надежности.

4.Дана оценка работы некоторых находящихся

âэксплуатации типов РОМ, сделаны предложения

по улучшению их характеристик.

5. Для вновь проектируемых РОМ рекомендована схема, реагирующая на активную составляющую тока, с формированием дополнительного напряжения, подаваемого на вход нуль-органа РОМ.

6. Дана оценка характеристик РОМ при использованни ТТ и ТН класса точности 0,5 и 1,0 и регулировании реактивной мощности.

Ò à á ë è ö à	1 1
				Kí2 ïðè Q, %Pí
Päâ, % Pí			20		10
		ТН и ТТ класса точности 0,5			ТТ и ТН класса
					точности 1,0
1,24		1,44		–	–
1,5		1,88		–	–
1,89		2,53		–	1,44
2,0		2,72		–	1,56
2,48		3,52		1,44	2,09
3,0		4,39		1,88	2,66

Список литературы

1.Лисицын А. А., Машенков В. М. О классе точности трансформаторов тока и напряжения для защиты обратной мощности генераторов. – Электрические станции, 2003, ¹ 1.

2.Ðåëå обратной мощности MWTU 14. Публикация R6122F. Представительство компании GEC ALSTHOM. М., 1997.

3.Защита обратной мощности. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЭКРА.6561116.013-01 ТО1. Че- боксары, НПП “Экра”, 2001.

4.À.ñ. 269621 (СССР). Статическое множительное (делительное) устройство с релейным выходом / Машенков В. М., Рудь Л. И., Федосеев Г. Е. Опубл. в Б. И., 1970, ¹ 5.

5.Машенков В. М. Устройство автоматического контроля отключения турбогенераторов от сети. – Межвузовский сборник научных трудов, Ивановский энергетический институт, 1972, вып.20.

6.Машенков В. М. Новый метод построения функциональных измерительных преобразователей с релейным выходным сигналом. – Труды ВНИИЭП, 1969, вып. 1.

Вторая научно-техническая конференция молодых специалистов электроэнергетики – 2003

В сентябре 2003 г. в Научно-исследовательском институте электроэнергетики (ВНИИЭ) проходит Вторая научно-техническая конференция молодых специалистов электроэнергетики.

Работа конференции организуется в пяти секциях: 1. Основное генерирующее оборудование энергосистем. 2. Высоковольтное оборудование энергосистем. 3. Режимы работы энергообъединений и энергосистем, диспетчерское управление, АСДУ. 4. Релейная защита, автоматика, телемеханика, связь, информационная и измерительная техника в электроэнергетике. 5. Экономические отношения в электроэнергетике, рынок электроэнергии, автоматизация коммерческих расчетов.

Для руководства секциями и работы в конкурсной комиссии приглашены ведущие специалисты РАО “ЕЭС России”, ОАО “ФСК ЕЭС”, ОАО “СО – ЦДУ ЕЭС”, ОАО “ВНИИЭ”, ОАО “Институт “Энергосетьпроект”, ОАО “Фирма ОРГРЭС”, ОАО “НИИЭЭ”, Института электроэнергетики МЭИ (ТУ).

Более подробно о конференции мы расскажем в следующих номерах, а наиболее актуальные и интересные доклады молодых специалистов обязательно опубликуем в нашем журнале, пометив

их значком

.

Редакция

2003, ¹ 9

79