Осциллограммы взяты с форума «Советы бывалого релейщика». Краткое описание: в сети 35 кВ произошло ложное срабатывание автоматики частотной разгрузки (АЧР). Уставки АЧР:
- Уставка первой ступени АЧР 48,60 Гц, выдержка времени 0,25 с
- Уставка второй ступени АЧР 49,00 Гц, выдержка времени 27,0 с
Доступны осциллограммы как с терминала АЧР, так и с общеподстанционного регистратора аварийных событий.
Начнём анализ с рассмотрения осциллограмм линейных и фазных напряжений как с терминала АЧР, так и с регистратора. На рис. 1-3 приведены осциллограммы линейных напряжений, записанные терминалом АЧР.
Рис. 1. Осциллограмма линейного напряжения uAB с терминала АЧР
Рис. 2. Осциллограмма линейного напряжения uBC с терминала АЧР
Рис. 3. Осциллограмма линейного напряжения uCA с терминала АЧР
На рис. 4-6 приведены осциллограммы фазных напряжений, записанные регистратором аварийных событий.
Рис. 4. Осциллограмма фазного напряжения uA с регистратора аварийных событий
Рис. 5. Осциллограмма фазного напряжения uB с регистратора аварийных событий
Рис. 6. Осциллограмма фазного напряжения uC с регистратора аварийных событий
Обратим внимание на то, что во всех напряжениях наблюдается какая-то коммутация в сети в момент времени около 0,18 с.
Величиной, на которую реагирует АЧР, является замер частоты. Обычно частота определяется из мгновенных напряжений. Существует несколько алгоритмов определения частоты из напряжений. Наиболее распространён алгоритм определения частоты по переходу мгновенного напряжения через нулевое значение. На рис. 7 приведена осциллограмма частоты, полученная из фазного напряжения uA, измеренного регистратором.
Рис. 7. Осциллограмма частоты из напряжения uA с регистратора
Из рис. 7 видим существенную просадку частоты, поэтому делаем вывод, что АЧР на самом деле могла отработать ложно. Что интересно, эта просадка наблюдается как раз в момент коммутации в сети.
Теперь посмотрим на частоту, рассчитанную из линейного напряжения, записанного терминалом АЧР (рис. 8).
Рис. 8. Осциллограмма частоты из напряжения uAB с терминала АЧР
К своему удивлению, мы обнаруживаем, что частота, рассчитанная из этого линейного напряжения, совсем не соответствует частоте сети! Здесь якобы имеет место повышение частоты сети и совсем нет условий для срабатывания АЧР.
К решению обнаруженной проблемы вернёмся несколько позже. А сейчас вернёмся к анализу фазных напряжений, записанных регистратором аварийных событий. Обратим внимание на то, что в момент коммутации в сети фазные напряжения uA и uB повышаются, а uC снижается. Очевидно, что перед нами однофазный пробой изоляции с последующим восстановлением её прочности, т.е., иными словами, самоустраняющееся однофазное замыкание на землю (ОЗЗ). Если мы имеем дело с перемежающимся ОЗЗ, то оно должно быть явно видно в напряжении нулевой последовательности u0. На рис. 9 приведена осциллограмма расчётного напряжения u0. Именно в момент коммутации в сети наблюдается всплеск u0, что является явным признаком ОЗЗ. После всплеска идёт переходный процесс, очевидно связанный с восстановлением напряжения повреждённой фазы после погасания дуги, и последующий установившийся рабочий режим сети.
Рис. 9. Осциллограмма расчётного напряжения u0
Обратим внимание на то, что до всплеска u0 также идёт какой-то переходный процесс. Скорее всего, незадолго до наблюдаемого пробоя изоляции был ещё один или несколько пробоев. Это объясняет то, что сработала первая ступень АЧР с выдержкой времени 0,25 с.
Ещё одним признаком ОЗЗ является то, что линейное напряжение в этом режиме не изменяется. На рис. 10 приведено осциллограмма расчётного линейного напряжения uAB = uA – uB. Видно, что линейное напряжение не изменяется, что свидетельствует о том, что перед нами действительно ОЗЗ.
Рис. 10. Осциллограмма расчётного линейного напряжения uAB = uA – uB
Возникает вопрос, почему же тогда изменяются записанные терминалом АЧР линейные напряжения (рис. 1-3)? Может быть на входы линейных напряжений подали фазные? Проверим это предположение. Для этого совместим осциллограмму фазного напряжения uA с регистратора и осциллограмму линейного напряжения uAB с терминала АЧР. Результат такого совмещения показан на рис. 11. Отметим, что эти два напряжения находятся в противофазе, поэтому при совмещении одно из них было перевёрнуто.
Рис. 11. Совмещённые осциллограммы с регистратора и терминала АЧР
Видим, что в момент возникновения пробоя эти напряжения практически совпадают. Однако чем дальше отходим от момента коммутации, тем сильнее напряжения расходятся. Почему же они расходятся?
Из файла конфигурации осциллограммы с терминала АЧР узнаём, что она записана с частотой дискретизации 800 Гц. А что если те 52 Гц, которые мы видели на рис. 8, на самом деле 50 Гц, а всё дело в несоответствии заявленной частоты дискретизации реальной? В таком случае реальная частота дискретизации должна быть равна fд = 800×50/52,2 = 766,28 Гц. Совместим осциллограммы с учётом изменённой частотой дискретизации (рис. 12). Видим, что осциллограммы практически совпадают. Следовательно, реальная частота дискретизации встроенного осциллографа терминала АЧР не совпадает с заявленной. Возможно, это каким-то образом сказывается и на работе самой АЧР.
Рис. 12. Совмещённые осциллограммы с регистратора и терминала АЧР с изменённой частотой дискретизации
Интересно, как выглядел бы замер частоты, если бы были правильно заведены линейные напряжения на терминал АЧР и частота дискретизации была установлена правильно? На рис. 13 приведена осциллограмма частоты, определённой по линейному напряжению, показанному на рис. 10. В таком случае АЧР бы даже не пустилась.
Рис. 13. Осциллограмма частоты из реального линейного напряжения
Выводы
- АЧР сработала ложно в режиме перемежающегося дугового однофазного замыкания на землю фазы С, т.к. частота вычислялась не из линейного, а из фазного напряжения.
- На терминал АЧР вместо линейных были заведены фазные напряжения. Из-за этого АЧР отработала ложно при ОЗЗ.
- Встроенный осциллограф терминала АЧР работает с неправильной частотой дискретизации.
- Наблюдается неправильная полярность заведённых напряжений на терминал или регистратор.