1

Тема: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

Добрый день, Бывалые!

Как известно, в отечественной литературе, влияние РПН при расчете небаланса определяется формулой:
Iнб,рег = dUрпн·Iрасч

Однако в зарубежной практике встречаются и другие формулы (например в Методике расчета уставок дифференциальной защиты трансформаторов (Sepam Т87)) приведена вот такая формула:
Iнб,рег = dUрпн/(1-dUрпн)·Iрасч

Как вы думаете какая формула все таки правильная и почему?:)

P.S.: Ответ на данный вопрос мне известен - мне не понятно почему такая избитая тема освещена в нашей литературе не полностью. Возможно, кто-нибудь знает книжку, в которой на доступном и понятном языке объясняется влияние РПН на дифференциальный ток (ток небаланса)?

2

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

ИМХО первая формула для РПН на ВН, вторая для НН. Отличие в формулах только в квадратичных членах от dUрпн. При реальных диапазонах вряд ли будет большая разница. Я бы взял ту, которая проще, так как меньше вероятность ошибки и всякие коэффициенты запаса и надежности всё равно всю точность "съедят".

3

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

zigzag писал(а):
2019-12-02 21:28:34

первая формула для РПН на ВН, вторая для НН

Так и есть (только я бы немного уточнил первая формула для стороны ВН, где есть РПН, а вторая для НН).

А вот касательно трехобмоточных трансформаторов или АТ, где РПН установлен на стороне СН - первую формулу нужно использовать аккуратно.
Опытный релейщик, как zigzag, может и не ошибется, но не все же такие. А вероятность ошибки на мой взгляд очень большая поскольку в нашей литературе просто нет второй формулы (или все таки есть?).

P.S.: Да кто то может сказать, что ошибка будет не существенна. Это действительно так, но тем не менее это ошибка.

4

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

hitakiry писал(а):
2019-12-03 08:37:30

для стороны ВН, где есть РПН, а вторая для НН

а по моему какая сторона выбрана за основную и с учётом места установки РПН та и используется.

5 (2019-12-03 23:11:28 отредактировано retriever)

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

По-моему, тут место установки РПН не при чем.
Первая формула -это если за 1 принять ток на ВН, тогда ток на НН будет (1+dUрпн)

А вторая формула будет, если за 1 принять ток НН, тогда ток на ВН будет 1/(1+dUрпн), и небаланс будет dUрпн/(1+dUрпн), dUрпн=-0.12...0.12, допустим, поэтому у ТС в формуле знак минус.

А вот дальше начинается самое интересное. У МП терминала оба тока приведены в относительные единицы через номинальный коэффициент трансформации, и что тогда может означать для ДЗТ "основная сторона"? какой из двух токов берется как 1?

Мне в голову только одно объяснение приходит, несколько своеобразное. Дело в том, что если считать ток сквозного КЗ через трансформатор, то если делать это  "в лоб", то расчет, скажем, для стороны 110 кВ и стороны 10 кВ даст РАЗНЫЙ результат после приведения токов через коэффициент трансформации.
Естественно, что такого не может быть.
Допустим у нас Т 115/10.5, и ЭДС берем соответственно, 115 и 10.5.
И вот если начать крутить РПН, тот сопротивление Т, приведенное к 110 кВ, увеличится пропорционально (1+dUрпн)^2, и, соответственно, ток ВН уменьшится примерно пропорционально (1+dUрпн)^2. А на НН возрастет пропорционально (1+dUрпн). И получится уменьшение общего тока на НН в (1+dUрпн) раз.

А если взять сторону 10 кВ, то там сопротивление Т, грубо говоря, от РПН НЕ зависит, и ток от РПН, грубо, НЕ ЗАВИСИТ.
Получается "парадокс" - через одну сторону считаем, ток на НН меняется из-за РПН, через другую - не меняется.
Загвоздка в том, что РПН не крутится сам по себе, он крутится от изменения напряжения на шинах НН, соответственно, для поддержания корректности расчетов нужно увеличивать на ВН ЭДС.
Т.е. если РПН 12%, то при расчетах на ВН надо увеличить сопротивление Т в 1.12^2 раз, и ЭДС, грубо, в 1.12 раз. Тогда E/Xт*Кт=1.12/1.12^2*1.12=1, т.е. теперь результат расчета сходится со стороной НН.

Т.е. в итоге я так понимаю, что формула 2 на самом деле более правильная всегда.
Iдиф=(Котс*Кнб*Кодн*eтт+df+dUрпн/(1+dUрпн))*Iскв.о.е. мы посчитали Iскв.о.е.=1, приведенный к НН. А 1/(1+dUрпн) будет на ВН, и dUрпн/(1+dUрпн) с учетом знака - небаланс.
И тут как бы учтен эффект "изменения ЭДС".
А по формуле dUрпн*Iскв нужно считать ток, приводя его к ВН, и при этом ЭДС нужно изменить в расчетах в (1+dUрпн) раз "руками".

Т.е. это, получается, как бы не влияние РПН как такового, это как бы коррекция сквозного тока получается....

Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

А чем не нравится такая методика?

Post's attachments

7UT6 Transf Settings_russ.pdf 702.42 Кб, 20 скачиваний с 2019-12-04 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

7

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

retriever писал(а):
2019-12-03 21:43:02

Т.е. в итоге я так понимаю, что формула 2 на самом деле более правильная всегда.

Да наверно, если РПН в крайнем верхнем положении, то сопротивление Т больше и ток скв. КЗ меньше, при крайне низшем положении сопротивление меньше и, соответственно ток КЗ больше.

8 (2020-12-13 23:36:36 отредактировано stoyan)

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

Conspirator писал(а):
2019-12-04 07:49:43

А чем не нравится такая методика?

Так она утверждает, что погрешность регулирования равна половине диапазона РПН, что соответствует

hitakiry писал(а):
2019-12-02 15:36:47

Iнб,рег = dUрпн·Iрасч

hitakiry писал(а):
2019-12-02 15:36:47

Как вы думаете какая формула все таки правильная и почему

Если предположить что диапазон регулирования +/–15%, в зоне от примерно –5% до +15% изменение Ктр пропорционально (линейно) - Uвн растет и Iвн уменьшается, а Uнн и  Iнн не изменяются. Тогда

hitakiry писал(а):
2019-12-02 15:36:47

Iнб,рег = dUрпн·Iрасч

вполне подходит.
В зоне от –5% до –15% пропорциональность нарушается. Uвн уменьшается, а Iвн почти не растет, Uнн как и раньше не изменяется, но Iнн уменьшается. Трансформатор не может выдать свою полную мощность. В случае подходит достаточно точно

hitakiry писал(а):
2019-12-02 15:36:47

Iнб,рег = dUрпн/(1-dUрпн)·Iрасч

Добавлено: 05-12-2019 16:44:04

stoyan писал(а):
2019-12-04 23:21:26

Conspirator писал(а): ↑Вчера 07:49:43
А чем не нравится такая методика?

Так она утверждает, что погрешность регулирования равна половине диапазона РПН

Читая внимательно методику, замечаю что там вроде ошибка. На с. 6 изчисляют небаланс при крайных положениях РПН. Получается 0,1169 в о.е.
Потом на с. 7 считают половину диапазона РПН - 0,1125 о.е. и ставят половину этой величины (зачем половина тоже непонятно) в формулу для дифф. тока.
По моему надо поставить вычисленное на с. 6 число - 0,1169.
Расчет дифф. отсечки на с. 8 - там просто несериозно...
Неплохо посмотреть где то более подробно истоки этой методики (не мешает если на англ.)

9 (2019-12-10 11:15:26 отредактировано hitakiry)

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

ПАУтина писал(а):
2019-12-03 14:15:39

а по моему какая сторона выбрана за основную и с учётом места установки РПН та и используется.

А может лучше чем гадать - взять и проверить (хотя бы в Simulink'е)? ))
Вообще обе формулы можно просто вывести в аналитическом виде и понять в каком случае надо использовать первую , а в каком вторую формулу, но если честно мне лень это описывать здесь.

P.S.: в общем прошла уже почти неделя, а ссылки на литературу нет. А ведь это основная защита трансформатора.

10

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

hitakiry писал(а):
2019-12-10 11:14:35

в общем прошла уже почти неделя, а ссылки на литературу нет. А ведь это основная защита трансформатора.

Согласен, но извиняюсь некогда...

11

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

ПАУтина писал(а):
2019-12-10 12:36:23

Согласен, но извиняюсь некогда...

Да у меня никаких претензий нет к Вам, мне за родину обидно... Насчет некогда понял - тонко ICQ/ad;)
А на счет формул тут все просто:
ФОРМУЛА 1

1. Выразим дифференциальный ток через разность токов стороны ВН и НН (токи должны быть приведены к одной ступени напряжения)

Idif = I1 - I2                                                                         (1)

2. Выразим токи I1 и I2 через "текущую" в данный момент мощность Sтек и "действующие" в данный момент напряжения Uвн и Uнн при этом приведем ток стороны НН к току стороны ВН разделив I2 на номинальный коэффициент трансформации
(на номинальный поскольку мыж уставки выбираем для номинального положения РПН, если конечно нет функции автоматической регулировки коэффициента трансформации или ей аналогичных ICQ/ad;))

Idif = (Sтек/1,732Uвн) - (Sтек/1,732Uнн)·Uном.нн/Uном.вн   (2)


3. Вынесем ток стороны ВН за скобки

Idif = [1 - (Uвн/Uнн)·Uном.нн/Uном.вн]·Sтек/1,732Uвн         (3)
или
Idif = [1 - (Uвн/Uнн)·Uном.нн/Uном.вн]·Iвн                          (4)

4. Учтем, что отношение Uвн/Uнн можно представить через номинальные напряжения трансформатора на i-ом положении РПН:

Uвн/Uнн = Uном,вн,i/Uном,нн                                              (5)

где  Uном,вн,i - номинальное напряжение обмотки ВН при i-ом положении РПН
       Uном,нн - номинальное напряжение обмотки НН при i-ом положении РПН (отметим, что при регулировании напряжения на стороне ВН   номинальное напряжение на стороне НН не меняется, т.е Uном,нн,i = Uном,нн)

5. Тогда выражение (4) с учетом (5) можно записать в виде

Idif = [1 - Uном,вн,i/Uном.вн]·Iвн                                        (6)
или
Idif = dUрпн·Iвн                                                                  (7)


ФОРМУЛА 2
1. Шаг как при выводе формулы 1
Idif = I1 - I2                                                                         (8)

2. Шаг как при выводе формулы 1 (но теперь приведем ток стороны ВН к току стороны НН)
Idif = (Sтек/1,732Uвн)·Uном.вн/Uном.нн - (Sтек/1,732Uнн)    (9)

3. Вынесем ток стороны НН за скобки

Idif = [(Uнн/Uвн)·Uном.вн/Uном.нн - 1]·Sтек/1,732Uнн         (10)
или
Idif = [(Uнн/Uвн)·Uном.вн/Uном.нн - 1]·Iнн                          (11)

4. Учтем, что отношение Uнн/Uвн можно представить через номинальные напряжения трансформатора на i-ом положении РПН:

Uнн/Uвн = Uном,нн/Uном,вн,i                                              (12)

где  Uном,вн,i - номинальное напряжение обмотки ВН при i-ом положении РПН
       Uном,нн - номинальное напряжение обмотки НН при i-ом положении РПН (отметим, что при регулировании напряжения на стороне ВН номинальное напряжение на стороне НН не меняется, т.е Uном,нн,i = Uном,нн)

5. Тогда выражение (11) с учетом (12) можно записать в виде

Idif = [Uном,вн/Uном.вн,i - 1]·Iнн                                        (13)
или
Idif = dUрпн/(1 - dUрпн)·Iнн                                                (14)

12 (2019-12-10 20:01:51 отредактировано retriever)

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

hitakiry писал(а):
2019-12-10 15:12:39

А на счет формул тут все просто:

Я о выводе этих же формул писал выше.
И сразу же вопрос - как ДЗТ определяет, какой ток за скобку выносить.
ДЗТ по принципу действия ничего не знает, какая обмотка ВН, какая обмотка НН, и где установлен РПН и в каком случае что надо за скобки выносить.

Поэтому не может быть 2 разных цифры погрешности по 2 разным формулам, погрешность должна считаться по 1й формуле всегда.
Во всяком случае, повод сомневаться есть...

P.S. Точнее даже так: погрешность равна dUрпн*Iвн и dUрпн/(1+dUрпн)*Iнн, если Кт.ном=1.

13 (2019-12-11 08:33:52 отредактировано hitakiry)

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

retriever писал(а):
2019-12-10 16:47:25

И сразу же вопрос - как ДЗТ определяет, какой ток за скобку выносить.ДЗТ по принципу действия ничего не знает, какая обмотка ВН, какая обмотка НН, и где установлен РПН и в каком случае что надо за скобки выносить.

ДЗТ работает по заложенному алгоритму и конечно она не определяет, какой ток выносить за скобку.
Все выкладки и преобразования я делал сам (таких преобразований можно сделать бесконечное множество). Все дело в том какую цель мы преследуем этими преобразованиями.

Я преследовал 2 цели:
- объяснить, что в формулу 1 нужно подставлять ток стороны ВН и нельзя подставлять ток стороны НН (а ведь в нашей литературе приведена одна формула и не говорится какой ток использовать)
- показать, что существует вторая формула

Я забыл уточнить, что в о.е. обе формулы дают один и тот же результат.

retriever писал(а):
2019-12-10 16:47:25

Поэтому не может быть 2 разных цифры погрешности по 2 разным формулам, погрешность должна считаться по 1й формуле всегда

а в Амперах действительно две формулы дают разные числовые значения. Однако оба числовых значения будут верны (просто в первом случае дифференциальный ток будет приведен к стороне ВН, во втором случае к стороне НН). Если не верите можете смоделировать трансформатор в Simulinke и проверить.
И утверждать, что погрешность должна считаться по 1-й формуле всегда в корне не верно. Особенно для трехобмоточных трансформаторов, где РПН регулирует напряжение на стороне СН.

Добавлено: 2019-12-11 11:17:37

hitakiry писал(а):
2019-12-11 08:15:19

а в Амперах действительно две формулы дают разные числовые значения.

Надо понимать, что токи Iвн в формуле (7) и Iнн в формуле (14) - это не номинальные токи, а токи в рассматриваемом режиме (нормальный режим, КЗ и др.) для рассматриваемого положения РПН.

14

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

hitakiry писал(а):
2019-12-11 09:17:37

И утверждать, что погрешность должна считаться по 1-й формуле всегда в корне не верно. Особенно для трехобмоточных трансформаторов, где РПН регулирует напряжение на стороне СН.

1й значит "одной", наверное, неудачно выразился. одна должна быть формула, т.к. 1 трансформатор и одно значение погрешности. Выше я написал, что лучше использовать формулу, которая у Вас идет как "вторая".

hitakiry писал(а):
2019-12-11 09:17:37

а в Амперах действительно две формулы дают разные числовые значения. Однако оба числовых значения будут верны (просто в первом случае дифференциальный ток будет приведен к стороне ВН, во втором случае к стороне НН). Если не верите можете смоделировать трансформатор в Simulinke и проверить.

суть в том, что ДЗТ не приводит ток ни к какой стороне, ни к ВН, ни к НН.
она просто считает дифток.
и устройство ДЗТ в амперах (или в о.е., если оно переводит все это дело в о.е) должно давать одну цифру.
если эту цифру поделить на ток ВН, то будет dUрпн. Если ее поделить на ток НН, то,
логично, т.к. ток НН в (1+dUрпн) раз больше тока ВН (для простоты Кт.ном=1, тогда Кт=1+dUрпн ), и формула будет dUрпн/(1+dUрпн)

Но устройство ДЗТ ничего не делит ни на что, значит, причина вовсе не в месте установки РПН, а в том токе, который в расчете используется:

Iдиф=Кнб*Iскв

Если мы при расчете ТКЗ нашли Iскв на стороне ВН, то надо подставлять формулу dUрпн*Iскв
Если нашли Iскв на стороне НН, то надо подставлять формулу dUрпн/(1+dUрпн)*Iскв

Тогда цифры у нас будут разными. Выше уже писал про это. Получается, что на НН при всех положениях РПН ТКЗ одинаковый, а на ВН он разный. Сопротивление Т меняется с поворотом РПН как квадрат (1+dUрпн), а ток - линейно.
Соответственно, поворот РПН на НН должен при расчете на ВН компенсироваться не только изменением сопротивления трансформатора, но и изменением ЭДС.

Т.е. чтобы получить одинаковый результат по двум формулам, надо не только менять сопротивление Т, но и ЭДС системы. Тогда ток ВН будет
Iвн=(1+dUрпн)*E/[ (1+dUрпн)^2*Xт ]=1/(1+dUрпн)*E/X
а ток НН будет
Iнн=(1+dUрпн)*Iвн=E/X


И тогда расчет по "первой" формуле даст ответ такой
Iдиф=dUрпн*Iвн=dUрпн/(1+dUрпн)*E/X
а по "второй"
Iдиф=dUрпн/(1+dUрпн)*Iнн=dUрпн/(1+dUрпн)*E/X

Т.е. оба ответа сошлись, как и должно быть...
Наверное, по-правильному там надо еще учесть сопротивление системы и изменение сопротивления Т в зависимости от положения РПН, но это уже, видимо, мелочи.

15

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

retriever писал(а):
2019-12-11 11:04:36

сопротивление системы

Уточните пожалуйста каким образом сопротивление системы изменяется в зависимости от изменения положения РПН?

retriever писал(а):
2019-12-11 11:04:36

месте установки РПН

касательно места установки РПН я имел ввиду сторону, на которой изменяется количество витков обмотки. Попробуйте изменить количество витков на стороне НН и формулы поменяются: на стороне ВН нужно будет использовать формулу 2 и ток Iвн, а на стороне НН формулу 1 и ток Iнн.

retriever писал(а):
2019-12-11 11:04:36

Но устройство ДЗТ ничего не делит ни на что, значит, причина вовсе не в месте установки РПН

Делит или не делит зависит от алгоритма (например есть алгоритмы которые токи переводят в первичные величины, а есть которые делят на базисные токи сторон... видимо вы не в курсе). И утверждение, что место установки РПН не влияет на формулу из-за того, что ДЗТ ничто ни на что не делит помоему не обоснованно.

retriever писал(а):
2019-12-11 11:04:36

Соответственно, поворот РПН на НН должен при расчете на ВН компенсироваться не только изменением сопротивления трансформатора, но и изменением ЭДС.

какой поворот... какая компенсация... вы о чем?... и можете не трудится ваше мнение мне не интересно. Куда интереснее был ответ zigzag'а

16

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

hitakiry писал(а):
2019-12-11 13:55:36

Делит или не делит зависит от алгоритма (например есть алгоритмы которые токи переводят в первичные величины, а есть которые делят на базисные токи сторон... видимо вы не в курсе). И утверждение, что место установки РПН не влияет на формулу из-за того, что ДЗТ ничто ни на что не делит помоему не обоснованно.

возьмем обычную ДЗТ экра. поделили мы ток ВН на Iном.ВН=Sном/(1.73*Uном.ВН), ток НН на Iном.НН=Sном/(1.73*Uном.НН). РПН здесь не учитывается, при расчете базисных токов берутся номинальные напряжения.
Этим делением мы делаем трансформатор с Кт.ном=1. Мощность берется и там, и там одинаковая, это постоянный масштабирующий коэффициент для обоих токов.

Итог: у нас виртуальный Т с Кт.ном=1, т.е. у него 2 обмотки с одинаковым числом витков. На одной есть РПН, на другой нет.

Далее взяли Т, подключили ДЗТ, подали сквозной ток, пусть будет 1000 А. Изменили положение РПН на крайнее. Пошел какой-то небаланс.
По-вашему, если токовые цепи ДЗТ местами поменять, небаланс другой будет?

17

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

Коллеги, вы разве не пришли к одному и тому же результату?

hitakiry писал(а):
2019-12-10 15:12:39

Idif = dUрпн·Iвн

retriever писал(а):
2019-12-10 16:47:25

dUрпн*Iвн

hitakiry писал(а):
2019-12-10 15:12:39

Idif = dUрпн/(1 - dUрпн)·Iнн

retriever писал(а):
2019-12-10 16:47:25

dUрпн/(1+dUрпн)*Iнн

минус в знаменателе не в счет.

Добавлено: 2019-12-11 21:52:09

У меня есть еще одна порция формул, которая приводит к тем же результатам, немного их обобщая, но, вроде, попроще.
Итак трансформатор со сторонами 1 и 2. По определению коэффициент трансформации k = U1 / U2. Токи сторон, так же связаны через k: I2 = I1 * k.
Пусть номинальный k ном = 1, тогда дифзащите надо просто взять разность токов сторон.

"Крутанем" РПН, где бы он ни стоял. Тогда
Id = I1 - I2 = I1 * (1 - k) = I2 * (k - 1) / k

Теперь ход конём:

-Если РПН стоит на стороне 1, то k = 1 + dUрпн.

Id =  I1 * dUрпн = I2 * dUРпн / (1 + dUрпн)

-Если РПН стоит на стороне 2, то k = 1 / (1 + dUрпн).

Id =  I1 *dUРпн / (1 + dUрпн) = I2 * dUРпн

Результат, вывод:
Id = [ток стороны на которой стоит РПН] *dUРпн
Id = [ток стороны на которой НЕ стоит РПН] *dUРпн / (1 + dUрпн)

18

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

Мне эта тема напоминает детский фильм-сказку, не помню название, где два ученых спорили "про вершки-корешки".... Зачем усложнять: нет РПН - уставка ДЗТ = 0,2-0,25. Есть - 0,35-0,4  Все остальное: "ловля блох".....

Добавлено: 2019-12-12 08:20:41

Да, забыл добавить: за диф.ток от РПН "отвечает" 1-й наклон характеристики. Его задавать согласно рекомендациям производителя.

19

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

zigzag, все верно, все так, формулы правильные. Остается их интерпретировать

Пусть [ток стороны на которой стоит РПН]=100 А, dUрпн=0.12.

[ток стороны на которой НЕ стоит РПН]= [ток стороны на которой стоит РПН]*(1+dUрпн)=100*(1+0.12)=112 А

Тогда

Id = [ток стороны на которой стоит РПН] * dUРпн=100*0.12=12 А
Id = [ток стороны на которой НЕ стоит РПН]*dUРпн / (1 + dUрпн)=112*0.12/(1+0.12)=12 А

20 (2019-12-13 13:15:54 отредактировано hitakiry)

Re: Как правильно учитывать погрешность РПН при расчете ДЗТ

zigzag писал(а):
2019-12-11 21:52:09

Id = I1 - I2 = I1 * (1 - k) = I2 * (k - 1) / k

В общем не хочу долго рассуждать, скажу только, что Ваша формула Id =  I1 * (1 - k) неверна. Я все описал выше.
Дело в том, что токи I1 и I2 должны сравниваться уже приведенные к одному напряжению, а выражая ток I2 как k·I1 вы получаете ток на стороне 2.
Получается ваша формула даст 0 (в номинальном положении РПН) только в случае если k = 1 (как для ДЗГ, ДЗО, ДЗШ и др), а ведь реальный коэффициент трансформации не равен 1.

Добавлено: 2019-12-13 15:19:06

и касательно минуса

zigzag писал(а):
2019-12-11 21:52:09

минус в знаменателе не в счет.

именно минус в счет