Осциллограмма — единственный объективный свидетель аварии. Всё остальное (журнал событий, показания терминала, рассказ оператора) вторично. Но чтобы осциллограмма заговорила, нужно знать, что в ней искать: последовательность событий, а не отдельные красивые кривые.
Как записывать осциллограммы и какие уставки записи задавать — в статье осциллографирование. Здесь — как их читать.
Что должно быть видно на записи
Полноценная запись аварийного события содержит:
· токи всех фаз защищаемого присоединения
· ток нулевой последовательности
· напряжения фаз и (желательно) 3U0
· дискретные сигналы: пуск защиты, срабатывание ступеней, команды на отключение
· положение выключателяЕсли какого-то канала нет, разбор превращается в догадки. Классическая ситуация: есть токи, нет напряжений — невозможно определить, было ли КЗ или это бросок нагрузки.
Перед записью обязательно проверяют синхронизацию времени: без общей метки времени осциллограммы с двух концов линии невозможно свести между собой.
Порядок разбора
1. Определить момент начала события. Смотрят по дискам: первый скачок тока или провал напряжения. В COMTRADE-файле это момент, где заканчивается доаварийная часть.
2. Понять, было ли КЗ. Признаки КЗ: скачкообразное увеличение тока с одновременным снижением напряжения, повторяемость формы от периода к периоду, наличие апериодической составляющей в первый момент.
3. Определить вид КЗ. По числу повреждённых фаз и по соотношению токов:
| Вид | Признак в токах | Признак в напряжениях |
|---|---|---|
| Трёхфазное | все три тока равны и симметричны | все три напряжения проседают одинаково |
| Двухфазное | два тока равны и противоположны | два напряжения проседают |
| Однофазное | один ток резко больше, есть 3I0 | одно напряжение проседает, есть 3U0 |
| Двойное на землю | два тока с 3I0 | два напряжения с 3U0 |
4. Найти момент пуска защиты. По дискретному сигналу пуска и по времени относительно начала КЗ. Если защита пустилась через 40 мс после КЗ, а ступень имеет выдержку 0, а отключение произошло через 100 мс — арифметика должна сходиться с уставками.
5. Проверить правильность работы. Сравнить фактическое время срабатывания с уставкой и временем отключения выключателя. Расхождение больше 20–30 мс требует объяснения.
6. Найти причину, если работа неправильная. Здесь начинается самое интересное — и именно здесь чаще всего находят насыщение ТТ.
Как выглядит насыщение ТТ
Насыщение — самая частая «невидимая» причина неправильной работы токовых защит. На осциллограмме оно проявляется характерно:
- ток во вторичной цепи в первый момент резко искажается: вершины «срезаны», кривая становится несинусоидальной;
- затем, по мере затухания апериодической составляющей, форма восстанавливается;
- в токе появляются участки с нехарактерной для КЗ формой: «ступеньки», провалы до нуля;
- если сравнить ток с двух сторон трансформатора, искажение будет только на одной стороне.
Ключевой признак: искажение совпадает по времени с апериодической составляющей. Если ток искажён всё время КЗ — причина другая (например, перемежающееся повреждение); если только в начале — почти наверняка насыщение.
Причина насыщения видна по постоянной времени: чем больше X/R в точке КЗ (близкое КЗ на шинах крупной подстанции), тем медленнее затухает апериодика и тем глубже насыщается сердечник. Отсюда практический вывод: защиты вблизи мощных источников требуют ТТ с большей кратностью и с меньшей вторичной нагрузкой.
Ложная работа: что искать
Срабатывание без КЗ. Смотрят, есть ли вообще скачок тока. Если ток был в пределах нагрузки, а защита сработала — ищут причину в цепях: помеха, неверная уставка, неисправность измерительного органа, ложный дискретный сигнал.
Срабатывание на бросок намагничивания. Характерный признак — включение трансформатора непосредственно перед событием и наличие второй гармоники в токе. Если защита не имеет отстройки или она занижена, бросок воспринимается как КЗ внутри зоны.
Срабатывание при качаниях. Ток растёт плавно, без скачка, напряжение меняется синхронно, угол между током и напряжением уходит. Дистанционная защита без блокировки от качаний в этом режиме «видит» КЗ там, где его нет.
Срабатывание при выводе ТН. Пропадание напряжения при неизменном токе — для дистанционной защиты это равносильно КЗ в начале линии (сопротивление падает до нуля). Отсюда обязательная блокировка при неисправности цепей напряжения.
Инструменты
Что реально используют на практике:
· ПО производителя терминала (ЭКРА, Сириус, БМРЗ, Siemens, Schneider)
— читает свой формат, показывает дискреты и векторы
· Универсальные просмотрщики COMTRADE
· Собственные скрипты на Python для массового разбора
(comtrade-парсеры позволяют считать действующие значения,
симметричные составляющие и спектр)Для разбора серии событий (например, при повторяющихся срабатываниях) скрипт удобнее: он считает действующие значения и отношения токов по всем записям сразу, и выброс виден без открывания каждого файла.
Что проверять в осциллограмме при наладке
Проверка записи — часть наладочных работ, а не только аварийного разбора:
- Правильность подключения каналов. Ток фазы А в канале А, а не наоборот. Проверяется по углам и по соотношению величин.
- Полярность. Неверная полярность видна по сдвигу фазы на 180°.
- Масштабы. Коэффициент пересчёта должен соответствовать реальному
kтт. - Доаварийная часть. Если записи «до события» нет, невозможно сравнить нормальный режим с аварийным.
Частые вопросы
«Почему записалось только 2 периода до события?» Задана малая длина доаварийной записи. Для разбора ошибочных срабатываний нужно не менее 0,5 с до события.
«Терминал показывает КЗ, а в сети ничего не было» — смотреть дискретные сигналы: часто причина в помехе по цепям или в неисправном измерительном входе. Осциллограмма покажет, был ли реальный скачок тока.
«Как отличить КЗ от броска, если запись короткая?» По второй гармонике и по времени: бросок затухает за 0,05–0,15 с, КЗ не затухает. Если запись короче 100 мс, различить сложно — длину записи надо увеличить.
«Нужна ли осциллограмма после каждого срабатывания?» Да. Правильное срабатывание проверяется так же, как неправильное: сравнением фактического времени с уставкой.
Итог
Разбор осциллограммы — это последовательность: момент события, был ли ток КЗ, какой вид КЗ, когда пустилась защита, совпадает ли время с уставкой, и если нет — почему. Девять из десяти «загадочных» случаев объясняются насыщением ТТ, броском намагничивания или неисправностью цепей напряжения — и все три признака видны в записи, если знать, куда смотреть.