Контроль перегорания предохранителя трансформатора напряжения / потери потенциала (ANSI 60) — почему перегоревший предохранитель ТН может отключить исправную цепь

Руководство о дистанционной защите (21) и руководство о защите от снижения/повышения напряжения (27/59) обе зависят от точного вторичного сигнала напряжения от трансформатора напряжения (ТН). Эта статья рассматривает, что происходит, когда этот сигнал исчезает не из-за реального возмущения в системе, а из-за неисправности, находящейся полностью внутри самой цепи ТН — и функцию контроля, устройство ANSI 60, созданную для её обнаружения.

Почему потерянный сигнал ТН выглядит как повреждение

Вторичный выход ТН достигает защитного реле через предохранитель или автоматический выключатель и отрезок проводки. Если этот предохранитель перегорает, этот автомат отключается или ослабевает вторичное соединение, измеренное реле напряжение падает практически до нуля — тогда как реальное первичное напряжение в сети и ток нагрузки, всё ещё проходящий через соответствующие трансформаторы тока, остаются совершенно нормальными. С точки зрения реле это обманчиво похоже на реальное, серьёзное повреждение: внезапное падение напряжения.

Последствия различаются в зависимости от функции защиты:

• Дистанционное реле (21), вычисляющее кажущееся сопротивление как напряжение, делённое на ток, видит падение сопротивления к нулю по мере исчезновения входного сигнала напряжения — именно сигнатуру близкого повреждения — и может отключиться при совершенно исправном токе нагрузки.
• Реле минимального напряжения (27) может отключиться из-за кажущейся потери напряжения.
• Направленное реле (67/67N), которому нужен сигнал напряжения как фазовая опора для определения направления повреждения, может потерять эту опору и полностью ошибиться в определении направления.

Что делает контроль перегорания предохранителя / потери потенциала

Схема ANSI 60 (также называемая «VTS» или «60FL») предназначена для отличения этого конкретного вида неисправности от реального повреждения в системе, обычно путём сравнения того, как ведут себя сигналы напряжения и тока относительно друг друга:

• Реальное повреждение обычно приводит к падению напряжения, сопровождающемуся одновременным ростом тока (и появлением тока обратной или нулевой последовательности при несимметричном повреждении).
• Перегорание предохранителя ТН приводит к падению напряжения — часто характеризующемуся появлением напряжения обратной последовательности — без соответствующего изменения тока: ток нагрузки остаётся точно таким, каким он был до исчезновения напряжения.

Когда схема распознаёт эту сигнатуру напряжения без соответствующей сигнатуры тока, она объявляет состояние перегорания предохранителя. В зависимости от конфигурации реле это обычно блокирует срабатывание зависящих от напряжения элементов защиты (дистанционных, направленных, минимального/максимального напряжения), оставляя активной независимую от напряжения резервную защиту (обычную времязависимую максимальную токовую защиту), и выдаёт сигнал тревоги, чтобы можно было найти и устранить реальную неисправность цепи ТН.

Многие установки дополняют чисто электрическое обнаружение простым вспомогательным контактом на автомате ТН, подключённым напрямую к реле как быстрый, однозначный вход «цепь ТН разомкнута» — полезный, поскольку он мгновенно обнаруживает отключение автомата, без необходимости ждать распознавания электрической сигнатуры.

Внимание: точная логика обнаружения (какие пороговые значения напряжения и тока симметричных составляющих используются и какие именно элементы защиты блокируются, а какие остаются активными) зависит от конкретного реле и производителя; данная статья рассматривает лежащий в основе принцип, а не таблицу настроек одного производителя.

Практическая значимость

При вводе в эксплуатацию или проверке схемы дистанционной или направленной защиты необходимо проверить наличие и правильную настройку контроля перегорания предохранителя / потери потенциала, а не предполагать это. Практическая проверка при вводе в эксплуатацию — удаление предохранителя ТН (или размыкание автомата ТН) в контролируемых условиях при протекающем токе нагрузки и подтверждение того, что схема объявляет сигнал тревоги о перегорании предохранителя и блокирует зависящие от напряжения элементы, вместо того чтобы реле отключилось из-за того, что выглядит как повреждение.

Типичные ошибки

1. Полное отсутствие контроля перегорания предохранителя / потери потенциала в схеме дистанционной или направленной защиты — обычный перегоревший предохранитель ТН может тогда отключить совершенно исправную цепь.
2. Блокирование времязависимой резервной максимальной токовой защиты вместе с зависящими от напряжения элементами во время объявленного состояния перегорания предохранителя — резервная защита, не зависящая от потерянного сигнала напряжения, обычно должна оставаться активной.
3. Опора только на вспомогательный контакт автомата ТН без какого- либо электрического обнаружения сигнатуры напряжения/тока — ослабленный провод или перегорание предохранителя, не отключающие сам автомат, тогда останутся незамеченными.
4. Отсутствие проверки схемы перегорания предохранителя при вводе в эксплуатацию — подтверждение того, что она существует на бумаге, не то же самое, что подтверждение того, что она действительно объявляет сигнал тревоги и блокирует нужные элементы, когда сигнал ТН действительно теряется.

Связанные материалы

• Дистанционная защита (21) — зоны защиты по сопротивлению
• Защита от снижения/повышения напряжения (27/59)
• Направленная максимальная токовая защита (67)
• Контроль синхронизации (25)