2015-09-07
1201
При внезапном КЗ возникает переходный процесс, во время которого в токе КЗ Iк (рис. 10.3) кроме вынужденной периодической составляющей Iк.п = Imsin(ω t - 90°) появляется свободная апериодическая составляющая Iка = -Ime-t/T1. Время затухания ее зависит от постоянной времени первичной цепи, по которой
проходит первичный ток, T1 = L/R, но не превышает долей секунды. В начальный момент iк.а = - iк.п.
Каждая составляющая тока КЗ I К, проходящего по первичной обмотке ТТ, делится на две части: одна часть (i к.a и i к.п) трансформируется во вторичную обмотку ТТ, а вторая – большая идет на намагничивание магнитопровода, образуя ток i нам, как показано стрелками на схеме замещения ТТ (рис. 10.4). Из рис. 10.3 ясно, что скорость изменения (di/dt) апериодической составляющей JK a значительно меньше скорости изменения переменной составляющей iк.п. Поэтому ток Iк.а плохо трансформируется во вторичную цепь и большая его часть Iа.нам идет на намагничивание магнитопровода, что ухудшает трансформацию iк.п и увеличивает его часть, поступающую в ветвь намагничивания. Из сказанного следует, что основной причиной, ухудшающей работу ТТ в переходном режиме,
является появление апериодической составляющей в токе КЗ, приводящее к насыщению магнитопровода и резкому увеличению тока намагничивания. Дополнительное ухудшение работы ТТ вносит внезапное появление в замкнутом контуре цепи намагничивания и вторичной обмотки токов Iп.нам и Iа-нам (кривые 2 и 3), обусловленных составляющими тока КЗ Iк.п и Iк.а. Так как во вторичной цепи ТТ, содержащей индуктивности Lнaм, Lв, Lн (Хнам, Хв, Хн), ток изменяться скачком не может, то в начальный момент t = 0 в ветви намагничивания и во вторичной обмотке возникают свободные апериодические токи Iсв.п (кривая 4) и Iсв.в (кривая 5), компенсирующие в первый момент времени вынужденные составляющие Iп.нам и Iа.нам соответственно. Свободные токи замыкаются в контуре, образованном ветвями намагничивания и вторичной обмотки ТТ и затухают с постоянной времени Т2 = (Lнам + Lв + Lн)/(Rв + Rн). Кривая 6 представляет результирующий апериодический ток Iа.нам.рез = Ia.нам + + Icв.п - Iсв.а. Суммируя мгновенные значения кривых 6 и 2, получаем результирующее значение полного тока I нам ТТ (кривая 1). Асимметричный характер изменений Iнам в неустановившемся режиме определяется наличием апериодической составляющей в IК. Затухание результирующей апериодической составляющей Ia.нам.рез происходит медленнее, чем затухание вызвавшего его апериодического тока КЗ Iк.а и Ia.нам, так как постоянная времени цепей ТТ T2 «Т1. В результате переходный процесс во вторичной цепи проходит дольше, чем в первичной, где появляется и проходит ток КЗ IК. Резкое увеличение токов Iнам трансформаторов тока и их разности приводит к резкому увеличению значения тока небаланса в неустановившемся режиме. Кривая тока небаланса имеет две характерные особенности (рис. 10.5, а, б). Во-первых, Iнб достигает наибольшего значения не в момент максимума первич- ного тока Iк, а несколько позже и затухает медленнее тока Iк. Во- вторых, кривая Iнб имеет явно выраженный асимметричный характер, означающий, что ток небаланса содержит апериодическую составляющую Iа.нб. Эта составляющая, являющаяся следствием тока Iа-нам, в основном определяет продолжительность затухания небаланса, его максимальное значение и отставание последнего во времени от максимума Iк. В этом можно убедиться, разложив кривую Iнб на ее составляющие, как это показано на рис.
10.5, б. Таким образом, возникновение КЗ сопровождается переходным процессом как в первичной, так и во вторичной цепи ТТ, появляющиеся при этом апериодические свободные токи ухудшают работу ТТ, вызывая повышенное намагничивание их магнитопровода. В результате этого в дифференциальной РЗ во время переходного периода возникают повышенные токи небаланса.
Для приближенной оценки влияния апериодической составляющей тока КЗ в неустановившемся режиме при выборе ТТ вводится коэффициент kа, с учетом которого Красч=ka(Iк max/Iном ТТ)_ Для быстродействующих РЗ (с t = 0,1 с) принимают ka = 2, для РЗ с t = 0,1 - 0,3 с ka = 1,5 и при t = 1 с ka = 1. Существенное влияние на увеличение тока небаланса оказывает также остаточное намагничивание магнитопровода ТТ.
Трансформатор тока остается в намагниченном состоянии, если проходящий через него ток прерывается (отключается) в момент времени, когда он и создаваемый им магнитный поток не
равны нулю. В этом случае в сердечнике ТТ остается магнитный поток Фост, который был в нем в момент отключения тока. Если при последующем КЗ остаточный поток Фост совпадает по знаку с магнитным потоком Фкз. обусловленным током КЗ (особенно его апериодической составляющей), то образуется результирующий поток, равный их сумме Фост + Фк. Этот поток может достигать весьма большого значения и вызывать насыщение магнитопровода, в результате чего резко возрастает Iнам и, как следствие, увеличивается Iнб.
