Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит. Схемы соединения трансформаторов тока

16. Анализ схемы соединения трансформаторов тока «полная звезда». Область применения.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

Рисунок 2.7 – Соединение трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды

При нормальном режиме и трехфазном к.з. в реле I, II и III проходят токи фаз:

; ;,

а в нулевом проводе — их геометрическая сумма, , которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления, рисунок 2.8, а).

Рисунок 2.8 – Векторная диаграмма токов.

а — при трехфазном к. з.; б — при двухфазном к. з.; е — при однофазном коротком замыкании; г — при двухфазном к. з. на землю; д — при двойном замыкании на землю в разных точках.

При двухфазных к.з. ток к.з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рисунок 2.8, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, следовательно, = 0, отсюда .

С учетом этого на векторной диаграмме (рисунок 2.8, б) токи IB и IС показаны сдвинутыми по фазе на 180°.

Ток в нулевом проводе схемы равен сумме токов двух поврежденных фаз, но так как последние равны и противоположны по фазе, то ток в нулевом проводе также отсутствует.

Т.е. реле, включенное в нулевой провод схемы трансформаторов тока, соединённых в полную звезду, не будет реагировать на междуфазные к.з.

Однако, из-за неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных токов при нагрузочном режиме и при 3-х и 2-х фазных к.з. отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток, называемый током небаланса.

При однофазных к. з. первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе (рисунок 2.8, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

При двухфазных к.з. на землю токи проходят в двух повреждённых фазах и соответственно в двух реле, а в нулевом проводе проходит ток, равный геометрической сумме токов повреждённых фаз, всегда отличный от нуля.

При двойном замыкании на землю в различных точках, например фаз В и С, на участке между точками замыкания на землю режим аналогичен 1ф. к.з. фазы В, а между источником питания и ближайшему к нему месту замыкания фазы С – соответствует режиму 2-х фазного к.з. фаз В и С.

Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Токи прямой и обратной последовательностей в нулевом проводе не проходят, так как векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль. Токи же нулевой последовательности совпадают по фазе, поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока.

Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы равен единице: КСХ = 1.

Выводы:

Схема полной звезды реагирует на все виды замыканий.
Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных к.з.

Схема отличается надежностью, так как при любом замыкании срабатывают по крайней мере два реле.

studfiles.net

Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит

Для токовых защит используются схемы с ТТ, установленными во всех трёх фазах (трёхфазные) или в двух фазах (двухфазные). При этом вторичные обмотки ТТ могут соединяться в полную или неполную звезду, а также в полный или неполный треугольник.

Подключение пусковых реле тока к трансформаторам тока в схемах токовых защит может осуществляться по различным схемам:

соединение ТТ и обмоток реле в полную звезду;
соединение ТТ и обмоток реле в неполную звезду;
соединение ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду;
соединение двух ТТ и одного реле в схему на разность токов 2-х фаз;
соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности.

Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях. При анализе различных схем сначала определяются положительные направления действующих величин первичных токов ТТ при различных видах к.з., а затем определяются пути замыкания вторичных токов каждого ТТ. Результирующий ток в проводах и обмотках реле тока определяется геометрическим сложением или вычитанием соответствующих векторов фазных токов.

Для каждой схемы определяется отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф, которое называется коэффициентом схемы:

;

Коэффициент схемы необходимо учитывать при расчёте уставок и оценке чувствительности токовой защиты.

Векторные диаграммы первичных токов при различных к.з. представлены на рисунке 23.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Рисунок 22 – Соединение трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды

При нормальном режиме и трехфазном к.з. в реле I, II и III проходят токи фаз:

; ;,

а в нулевом проводе — их геометрическая сумма, , которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления, рисунок 23, а).

Рисунок 23 – Векторная диаграмма токов.

При двухфазных к.з. ток к.з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рисунок 23, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, следовательно, = 0, отсюда .

С учетом этого на векторной диаграмме (рисунок 23, б) токи IB и IС показаны сдвинутыми по фазе на 180°.

При однофазных к. з. первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе (рисунок 23, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы равен единице: КСХ = 1.

Выводы:

Схема полной звезды реагирует на все виды замыканий.
Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных к.з.
Схема отличается надежностью, так как при любом замыкании срабатывают по крайней мере два реле.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

ТТ устанавливаются в двух фазах (обычно А и С), вторичные обмотки и обмотки реле соединяются аналогично схемы полной звезды.

Рисунок 24 – Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду.

В нормальном режиме и при трёхфазном к.з. в реле I и III проходят токи соответствующих фаз:

; ,

В нулевом проводе ток равен их геометрической сумме: Фактически ток в нулевом проводе соответствует току фазы В, отсутствующей во вторичной цепи.

В случае двухфазного к.з. токи появляются в одном или двух реле (I или III) в зависимости от того, какие фазы повреждены.

Ток в обратном проводе при двухфазных к.з. между фазами А и С, в которых установлены трансформаторы тока, равен нулю, т.к. IA = - IC, а при замыканиях между фазами AB и ВC он соответственно равен IН.П = - Iа и IН.П = - IС.

В случае однофазного к.з. фаз (А или С), в которых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к.з. При замыкании на землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного к.з. и поэтому применяется только для защит, действующих при между фазных повреждениях. Рассмотрев поведение защиты при различных видах замыканий, нетрудно заметить, что при трехфазном замыкании работают три реле, при двухфазном - два; при замыкании фазы В на землю защита не работает.

Выводы:

1. Схема неполной звезды реагирует на все виды междуфазных замыканий.

2. Схема достаточно надежна, т.к. при любом междуфазном замыкании срабатывают, по крайней мере, два реле.

3. Для ликвидации однофазных замыканий требуется дополнительная защита.

4. используется для подключения защиты от междуфазных к.з.

Коэффициент схемы КСХ = 1.

Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные последовательно разноименными выводами, образуют треугольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рисунке 25, а) видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

; ;.

Рисунок 25 – Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду – а), векторная диаграмма токов – б).

При симметричной нагрузке и трехфазном к.з. в каждом реле проходит линейный ток, в раз больший фазных токов и сдвинутый относительно последних по фазе на 30°

(рисунок 25, б).

В таблице 3 приведены значения токов при других видах к.з. в предположении, что коэффициент трансформации трансформаторов тока равен единице (КТ = 1).

Таблица 3 – Значения токов при различных видах к.з.

Вид короткого замыкания	Поврежденные фазы	Токи в фазах	Токи в реле
Вид короткого замыкания	Поврежденные фазы	Токи в фазах	I	II	III
Двухфазное	А, В	IB = - IA, I C= 0	2IA	IB	-IA
	В, С	IC = - IB, IA = 0	-IB	2IB	IC
	С, А	IA = - IC, I B = 0	IA	-IC	2IC
Однофазное	А	IA = IK, IB = IC = 0	IA	0	-IA
	В	IB = IK, IA = IC = 0	-IB	IB	0
	С	IC =IK, IB = IC = 0	0	-IC	IC

Таким образом, схема соединения трансформаторов тока в треугольник обладает следующими особенностями:

1. Токи в реле проходят при всех видах к.з., и, следовательно, защиты по такой схеме реагируют на все виды к.з.

2. Отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к.з.

3. Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока, не имея пути для замыкания через обмотки реле, значит при к.з. на землю в реле попадают только токи прямой и обратной последовательностей, т. е. только часть тока к.з.

В рассматриваемой схеме ток в реле при 3-х фазных симметричных режимах в раз больше тока в фазе, поэтому коэффициент схемыКСХ =.

В соответствии с таблицей 3 коэффициент схемы при 2-х фазных к.з. для разных реле соответствует значениям КСХ = 2 или 1 , а при однофазных к.з. – КСХ = 1или 0.

Описанная выше схема применяется в основном для дифференциальных и дистанционных защит

Схема соединения двух ТТ и одного реле, включённого на разность токов двух фаз.

ТТ устанавливаются в 2-х фазах (обычно А и С), их вторичные обмотки соединяются разноимёнными зажимами, к которым параллельно подключается токовое реле. В некоторой литературе эту схему называют схемой неполного треугольника.

Рисунок 26 – Схема соединения двух ТТ и одного реле, включённого на разность токов двух фаз.

В рассматриваемой схеме ток в реле равен геометрической сумме токов двух фаз, в которых установлены ТТ:

, где,.

При симметричной нагрузке и в режиме 3-х фазного к.з. ток в реле I(3)Р = IФ и К(3)СХ =.

При 2-х фазных к.з. между фазами, в которых установлены ТТ (А и С) в реле будет протекать двойной ток, т.к. в этом случае IA = - IC, и следовательно I(2)Р = 2 IФ и К(2)СХ.АС = 2.

При замыканиях между фазами АВ или ВС в реле поступает только ток той фазы, в которой установлен ТТ (Iа или Iс), поэтому I(2)Р = IФ и К(2)СХ.АВ = 1, К(2)СХ.ВС = 1.

При 1 фазных к.з. на фазах, в которых установлены ТТ в реле появляется фазный ток, при этом К(1)СХ. = 1, а при 1ф. к.з. на фазе, в которой ТТ не устанавливается (В) ток в реле будет отсутствовать и К(1)СХ. = 0.

Анализ поведения схемы при различных повреждениях показывает, что такое соединение позволяет выполнить защиту от всех видов междуфазных замыканий. Схема отличается экономичностью, но в то же время обладает сравнительно невысокой надежностью - отказ реле ведет к отказу защиты.

Защита, выполненная по этой схеме, имеет разную чувствительность к различным видам междуфазных замыканий Наименьший ток Iр, и поэтому наихудшая чувствительность, будет при к.з. между двумя фазами (АВ и ВС), из которых одна фаза (В) не имеет трансформатора тока. Данная схема имеет худшую чувствительность при к.з. между АВ и ВС по сравнению со схемой полной и двухфазной звезды.

В случае однофазных к.з. на фазе, не имеющей трансформаторов тока, ток в реле равен нулю, поэтому схема с включением на разность токов двух фаз не может использоваться в качестве защиты от однофазных к.з.

Рассматриваемая схема может применяться только для защиты от междуфазных к.з. в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных к.з.

Схема соединения ТТ в фильтр токов нулевой последовательности

ТТ устанавливаются во всех фазах, а одноимённые зажимы их вторичных обмоток соединяются параллельно и к ним подключается обмотка реле (рисунок 27).

Рисунок 27 – Схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

В рассматриваемой схеме ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трёх фаз:

;

Ток в реле появляется только в режимах 1ф. к.з. и 2-х фазных к.з. на землю, так как только в этих режимах появляется ток нулевой последовательности.

В режимах симметричной нагрузки и междуфазных к.з. без земли сумма первичных и вторичных токов трёх фаз равна нулю и реле не действует.

Однако, в этих режимах из-за погрешностей ТТ в реле появляется ток небаланса Iн.б., который необходимо учитывать при применении схемы.

Рассматриваемую схему часто называют трёхтрансформаторным фильтром токов I0 и применяют для защит от однофазных и 2-х фазных к.з. на землю.

В режимах 2-х фазных к.з. за трансформаторами с соединением обмоток / и / и при 1 фазных к.з. за трансформаторами с соединением обмоток / различные схемы соединений ТТ и реле работают не одинаково.

Распределение токов к.з. в фазах линии при перечисленных к.з. за трансформаторами характеризуется тем, что токи проходят во всех фазах, причем в одной из фаз ток в 2 раза больше, чем в двух других, и сдвинут по отношению к ним по фазе на 1800. На рисунке 26 в виде примера приведён случай 2-х фазного к.з. между фазами А и В за силовым трансформатором /-11 с nТ = 1.

Рисунок 28 – Замыкание между двумя фазами за трансформатором с соединением обмоток /-11.

Защита по схеме полной звезды реагирует всегда на больший из токов, проходящий по одному из трёх реле.

Защита по схеме неполной звезды может оказаться в фазах с меньшими токами, поэтому она будет иметь в 2 раза меньшую чувствительность.

Защита по схеме неполного треугольника вообще не будет работать, т.к. ток в ней окажется равным нулю.

Исходя из вышеизложенного, в распределительных сетях напряжением до 35 кВ широкое применение получили защиты от междуфазных к.з. со схемой неполной звезды. Некоторые её недостатки по сравнению со схемой полной звезды – в 2 раза меньшая чувствительность при двухфазных к.з. за трансформаторами / и / и однофазных к.з. за трансформаторами / с заземлённой нейтралью могут быть устранены включением в обратный провод третьего реле тока. Ток в этом реле будет равен:

;

Ток Iр равен току третьей фазы (где отсутствует ТТ) и эта схема работает как схема полной звезды.

Схема неполного треугольника по сравнению со схемой неполной звезды имеет ряд недостатков:

– непригодна в качестве резервной защиты от двухфазных и однофазных к.з. за трансформаторами;

– имеет пониженную чувствительность для МТЗ при двухфазных к.з. между фазами, в одной из которых отсутствует ТТ.

Схема полной звезды является наиболее дорогой и не нашла широкого использования, т.к. требует установки 3-х ТТ.

Схема полного треугольника используется только на понижающих трансформаторах с глухозаземлёнными нейтралями.

Нагрузка трансформаторов тока

Выше отмечалось, что погрешность трансформатора тока зависит от величины его нагрузки. Сопротивление нагрузки трансформатора тока равно:

где U2 и I2 — напряжение и ток вторичной обмотки ТТ.

Чтобы определить ZН, нужно вычислить напряжение U2, равное падению напряжения в сопротивлении нагрузки ZН от проходящего в нем тока IН.

Сопротивление нагрузки состоит из сопротивления проводов rп и сопротивления реле ZР, которые для упрощения суммируются арифметически: ZН = rп + ZР.

Величина U2 = I2ZР зависит от схемы соединения трансформаторов тока, величины нагрузки ZН, вида к.з. и сочетания повреждённых фаз.

Для схемы полной звезды при трёх и двухфазных к.з.U2 равно падению напряжения в нагрузке фазы, т.е. U2 = I2 (rп + ZР), поэтому

;

При однофазном к.з. U2 равно падению напряжения в сопротивлении петли «фаза – нуль» и в сопротивлении реле в фазе ZР.Ф.и нулевом проводе ZР.0:

;

В схеме неполной звезды максимальная нагрузка на трансформаторы тока имеет место при двухфазных к.з. между фазой, имеющей ТТ и фазой, не имеющей его и равна ZН = 2rп + ZР.

При включении ТТ на разность токов двух фаз максимальная нагрузка на трансформаторы тока имеет место при двухфазных к.з. между фазами, имеющими трансформаторы тока и составляет:

;

В схеме треугольника трансформаторы тока имеют наибольшую нагрузку, равную как при 3-х, так и при 2-х фазных к.з. ZН = 3(rп + ZР).

Для уменьшения нагрузки на ТТ применяют последовательное включёние вторичных обмоток трансформаторов тока. При этом нагрузка распределяется поровну (уменьшается в два раза). Ток в цепи, равный I2=I1/nТ остается неизменным, а напряжение, приходящееся на каждый ТТ составляет I2ZН/2.

Выбор трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока для релейной защиты выполняется по следующему алгоритму:

Определяется рабочий ток защищаемого объекта I раб.
По найденному значению тока и номинальному напряжению выбирается трансформатор тока.
Определяется максимально возможное значение тока повреждения защищаемого объекта I к.макс..
Рассчитывается кратность тока короткого замыкания как отношение

где I1.ном – номинальный первичный ток ТТ.

5. Зная кратность К, по кривой 10%-й погрешности определяется допустимая нагрузка ZН. доп для выбранного трансформатора тока.

Учитывая схему соединения ТТ, рассчитывается фактическая нагрузка трансформаторов тока ZН.факт. и сравнивается с допустимой ZН. доп.

7. Если ZН.факт ≤ ZН. доп считается, что трансформатор тока удовлетворяет требованиям точности и его можно использовать для данной схемы защиты. Если ZН.факт > ZН. доп, то необходимо принять меры для уменьшения нагрузки. В качестве таких мер можно назвать следующие:

- выбор трансформатора тока с увеличенным значением коэффициента трансформации;

- увеличение сечения контрольного кабеля;

- использование вместо одного трансформатора тока группу трансформаторов, соединенных последовательно.

Нормальным режимом работы для ТТ является режим короткого замыкания, в котором погрешности ТТ имеют наименьшие значения.

Работа трансформатора тока с разомкнутой вторичной обмоткой недопустима, т. к. в этом случае отсутствует размагничивающий поток в сердечнике ТТ, что приводит к его насыщению, резкому росту тока намагничивания и, как следствие, недопустимому нагреву трансформатора и разрушению изоляции. Раскорачивание вторичной обмотки ТТ при наличии тока в первичной приводит к перенапряжению во вторичных цепях и пробою изоляции.

studfiles.net

1.5.2 Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и

обмоток реле

В зависимости от назначения защиты и предъявляемых к ней требований применяются следующие схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле:

- схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду;

- схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду;

- схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду;

- однорелейная двухфазная схема соединения трансформаторов тока в неполный треугольник;

- схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности.

Для каждой схемы соединений можно определить коэффициент схемы, который равен отношению тока в реле к вторичному току в фазе:

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

1.5.2.1 Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Рис. 9. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

При нормальном режиме и трехфазном КЗ в реле КА1–КА3 проходят вторичные токи трансформаторов тока одноименных фаз, а в нулевом проводе их геометрическая сумма, которая при симметричных режимах равна нулю:

где ,,.

Коэффициент схемы .

При двухфазном КЗ, например фаз А и В, первичный ток КЗ проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз. Ток в неповрежденной фазе отсутствует.

При двухфазном КЗ на землю ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля.

Коэффициент схемы .

При однофазном КЗ первичный ток КЗ проходит только по одной поврежденной фазе. Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

Коэффициент схемы .

Особенности схемы

1. При всех видах КЗ токи повреждения проходят во всех или части реле КА1–КА3, поэтому защита реагирует на все виды КЗ, имея при этом равную чувствительность при одинаковых токах повреждения; токи в реле равны вторичным фазным токам, поэтому коэффициент схемы .

2. Ток в нулевом проводе равен сумме фазных токов , поэтому в нормальном режиме и при отсутствии замыканий на землю в нулевом проводе протекает только ток небаланса; возможный обрыв нулевого провода не может повлиять на работу схемы, однако при замыканиях на землю по нулевому проводу проходит ток повреждения – при обрыве нулевого провода ток поврежденной фазы может замыкаться только через вторичные обмотки трансформаторов тока неповрежденных фаз, которые представляют для него очень большое сопротивление, поэтому выполнение схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду без нулевого провода недопустимо.

3. При двойных замыканиях на землю в сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями, если точки замыкания расположены на разных линиях (рис. 10), могут подействовать на отключение защиты обеих линий (I и II) при равенстве выдержек времени, что нежелательно.

Схема применяется только в защитах, действующих при всех видах КЗ.

studfiles.net

2.3. Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки

Исходя из тока нагрузки, его рабочего напряжения и вида защиты, выбирают тип трансформатора тока и его номинальный коэффициент трансформации.

Например: Iраб.макс=290 А  I1.ном=300 А  nт.ном=60.

Для дифференциальных и других защит, требующих точной работы трансформаторов тока при больших кратностях первичного тока, используются трансформаторы тока класса Р.

Для защит работающих при меньших значениях I1.макс – трансформаторы классов 1,3 и 10.

Проверка сводится к определению действительной нагрузки Zн и сопоставлению её с Zн.доп.

1. Необходимо знать I1.макс – ток короткого замыкания в максимальном режиме.

2. Вычисляют максимальную кратность первичного тока

, (2.6)

где Ка – коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ на работу трансформаторов тока в переходном режиме, Ка – 1,2...2. Для защит, имеющих выдержку времени или включаемых через быстронасыщающиеся трансформаторы, (БНТ) Ка=1.

 – коэффициент, учитывающий возможное отклонение действительной характеристики намагничивания данного трансформатора тока от типовой =0,8...0,9.

3. По заводским кривым К10=f(Zном) определяется Zн.доп для вычисленного значения К10.

4. Определяется действительное сопротивление нагрузки Zн.

Если Zн>Zн.доп, то увеличивается nт или выбирается трансформатор тока у, которого при данном К10 допускается большее значение Zн.доп, или принимаются меры к уменьшению Zн.

Порядок расчета Zн должен быть изучен студентами самостоятельно.

2.4. Типовые схемы соединений трансформаторов тока

2.4.1. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Схема соединения представлена на рис. 2.4.1, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

В нормальном режиме (если он симметричный)(практически из–за погрешностей трансформаторов тока проходит небольшой ток – ток небаланса).

Рис.2.4.1

Трехфазное КЗ

Рис. 2.4.2.

Двухфазное КЗ

Рис. 2.4.3

Однофазное КЗ

Рис. 2.4.4

Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных КЗ.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф, это отношение называется коэффициентом схемы , для данной схемыkсх=1.

2.4.2. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Схема соединения представлена на рис. 2.4.5, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.4.6, 2.4.7.

Рис. 2.4.5

3 – фазное КЗ: токи проходят по обоим реле и в обратном проводе:

2 – фазное КЗ: токи проходят в одном или двух реле в зависимости от того, какие фазы повреждены.

Рис. 2.4.6

Однофазное КЗ фазы В: токи в схеме защиты не появляются.

Рис.2.4.7

Схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного КЗ и применяется только для защиты от междуфазных КЗ в сетях с изолированными нулевыми точками:

kсх=1.

2.4.3. Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду

Схема соединения представлена на рис. 2.4.8.

Рис. 2.4.8

При трехфазном КЗ при симметричной нагрузке в реле проходит линейный ток в раз больше тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30.

Особенности схемы:

1) токи в реле проходят при всех видах КЗ, защиты построенные по такой схеме реагируют на все виды КЗ;

2) отношение тока в реле к фазному току зависит от вида КЗ;

3) токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока, не имея пути для замыкания через обмотки реле.

Схема применяется в основном для дифференциальных защит трансформаторов и дистанционных защит.

Коэффициент схемы: .

studfiles.net

11.Схемы соединения трансформаторов тока и реле.

В схемах с включением реле на полные токи фаз токи в реле Iр в общем случае отличаются от вторичных фазных токов I2ф измерительных преобразователей. Это отличие характеризуется коэффициентом схемы kcx =Iр/I2ф,

который может зависеть от режима работы защищаемого элемента. Если ток I2ф выразить через первичный ток I1ф и коэффициент трансформации KI измерительного преобразователя, то kcx = Iр *KI / I1ф.

Это соотношение справедливо также для тока срабатывания реле Iс.р и тока срабатывания защиты Iс.з,т.е. kcx =Iс.р*KI/Iс.з.

При определении токов срабатывания обычно рассматривается симметричный режим. В этом случае коэффициент схемы обозначают как.

Применяются следующие схемы:

1. Трехфазная схема соединения в полную звезду.

Имеется три трансформатора в каждойц фазе.

Достоинства. 1. Реагирует на все виды однофазных и многофазных КЗ.

2. Равная чувствительность схемы при всех видах КЗ.

3. Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки

1. Большое количество оборудования.

2. Возможность неселективного действия при КЗ на землю разных фаз в двух точках сети с изолированной нейтралью.

2. Двухфазная двухрелейная схема соединения в неполную звезду.

Достоинства.

1. Схема реагирует на все виды КЗ за исключением КЗ на землю фазы в который TA не установлен, поэтому данная схема применяется для междуфазных защит.

2. Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки.

1. Коэффициент чувствительности в некоторых случаях может быть в два раза меньше чем у схемы полной звезды. Например, при КЗ за трансформатором, с соединением обмоток Y-D или D- Y.

3. Схема на разность токов двух фаз.

Ток реле равен геометрической разности токов двух фаз

Достоинство.

1. Экономичность. Используется только одно реле.

Недостатки.

1. Различная чувствительность при различных видах КЗ.

2. Данная схема отказывает в действии при некоторых вида двухфазных КЗ.

4. Трехфазная схема соединения ТА в полный треугольник, а реле — в полную звезду.

Схема используется в дифференциальных защитах.

Токи в обмотках реле равены геометрической разности фазных токов. Коэффициент схемы равен .

Недостатки.

Схема имеет неодинаковую чувствительность к различным видам КЗ. Чувствительность минимальна при однофазных и двойных КЗ.

Во всех этих схемах измерительные органы включают на полные токи фаз.

Применяются также схемы включения на составляющие токов нулевой и обратной последовательности. В этих схемах реле подключается к фильтрам тока нулевой и обратной последовательностей.

5. Схема соединения реле на сумму токов трех фаз.

Схема используется для защиты от замыканий на землю.

Обозначения трансформаторов тока. ТКЛ -3 ТПОЛМ-10 К- катушечный Ш- шинный

ТПЛ-10 ТШЛ-10 Л- с литой изоляцией М-масло

ТПОЛ-10 ТШЛП-10 П- проходной У- усиленный

ТПЛУ-10 ТПШЛ-10 О – одновитковый, Число – напряжение в кВ.

12. Электротепловые элементы. Плавкие предохранители. Электротепловые реле. Температурные реле.

Электротепловые элементы.

Плавкие предохранители.

Электротепловой элемент, который наиболее широко используется в устройствах защиты от КЗ, - это плавкая вставка.

Плавкая вставка – это измерительная часть плавкого предохранителя.

Плавкие предохранители широко используются в сельских сетях, на промышленных предприятиях для защиты линий и электрооборудования до 1 кВ.

Применяются на напряжение до 110 кВ.

Параметры предохранителя:

1. Основной параметр предохранителя – защитная характеристика. Это зависимость времени срабатывания от тока.

Ее определяют опытным путем.

2. Номинальный ток плавкой вставки. Iвс.ном. 3. Номинальный ток предохранителя Iпр.ном.

4. Номинальной напряжение предохранителя Uпр.ном.

5. Номинальный ток отключения предохранителя Iпр.откл.

Под действием тока КЗ плавкая вставка перегорает и появляется разрыв в цепи. Предохранитель является одновременно устройством защиты и коммутации.

Серии предохранителей .

1. В установках до 1000 В широко используются предохранители ПР-2.

Iвс.ном. = 20-200 А.

Патрон предохранителя состоит из толстостенной фибровой трубки, на концах которой укреплены латунные втулки. На втулках расположены колпачки, в которые закрепляется плавкая вставка. К плавкой вставке привинчены контактные ножи.

Плавкая вставка выполняется из листового цинка. При КЗ и нагреве фибровая трубка выделяет газы. Они деионизируют ствол дуги и создают повышенное давление. В результате этого дуга гасится.

Номинальный ток отключения предохранителя Iпр. откл. = 11 кА.

2. ПН-2. Это предохранитель с наполнителем. Он более совершенен, чем ПР-2. Iпр.ном. = 100-630А, Uпр.ном. = 380-500А, Iпр.откл. = 100кА.

Устройство предохранителя:

1. Контактные стойки.

2. Плавкая вставка.

3. Фарфоровый патрон.

4. Изолированное основание.

Плавкая вставка состоит из узких медных лент с отверстиями. В середине лент на широкой части находится оловянный растворитель. Он ускоряет процесс плавления вставки. Это улучшает защитную характеристику при малых токах КЗ и перегрузках.

3. Предохранитель ПКТ. Выпускается для закрытых и открытых помещений на напряжение 3, 6, 10, 20, 35 кВ. Iвс.ном. = 2-400А. Iпр.откл. = от 40кА (Uпр.ном = 3 КВ) до 8кА (Uпр.ном = 35 КВ).

5. Выхлопные предохранители для сетей 10,35,110 кВ типов ПВТ 104-10-100-5У1; ПВТ 104-35-100-3,2У1; ПВТ 104-110-50-2,5У1

Преимущество. Простота. Низкая стоимость.

Недостатки. 1. Погрешность в определении времени срабатывания при использовании защитных характеристик. Это связано с двумя моментами:

- при определении характеристики сжигают несколько вставок, у которых параметры могут отличаться.

- условия эксплуатации отличаются от условия проведения эксперимента.

2. Плавкая вставка с течением времени стареет. Защитная характеристика смещается вниз.

Из-за этого время перегорания может быть больше допустимого и предохранитель не защитит от перегрузки.

3. Трудно обеспечить селективность в сложных сетях. Даже если расчет показывает селективное срабатывание, на практике этого может не быть.

Электротепловые реле.

Основной разновидностью электротепловых реле является термобиметаллический расцепитель. Широко используется в автоматических выключателях.

Устройство расцепителя:

1. Биметаллический элемент реле. Имеет форму полукольца с выступом.

2. Установочный винт. 3. Рейка. 4. Нагреватель. 5. 6. Токоведущие шины.

При перегрузке или КЗ под действием теплоты биметаллическая пластина сгибается. Установочный винт 2 воздействует на рейку 3. Она поворачивается и механизм свободного расцепления.

Температурные реле.

Реле встраиваются в обмотки электрических машин, которые они защищают. Принцип действия аналогичен расцепителю. Основным элементом теплового реле является биметаллическая пластина.

Преимущество.

Позволяет согласовать температурную характеристику двигателя с характеристикой защиты. Может использоваться для защиты от витковых замыканий.

studfiles.net

Схемы соединений трансформаторов тока. Коэффициент схемы. — КиберПедия

Назначение ТН. Схемы соединений ТН.

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получают от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основными параметрами ТН (рис. 6.1) являются: номинальное первичное напряжение U1ном (равное номинальному напряжению контролируемой электрической сети), вторичное номинальное напряжение U2HOM, значение которого обычно принимается равным 100 или 100/ В. Отношение этих величин, называемое номинальным коэффициентом трансформации, КUном = U1ном / U2ном [24].

Начала и концы первичных и вторичных обмоток ТН Н (н) и К (k) обозначаются изготовителями так же, как и у силовых трансформаторов: у первичной обмотки буквами А и X, у вторичной соответственно а и х. Для питания устройств РЗ используются в большинстве случаев ТН, установленные на сборных шинах ПС и РУ электростанций, к вторичным обмоткам которых подключаются РЗ всех присоединений (рис. 6.2, а), или на каждом присоединении, питающие РЗ только этого присоединения.

Первый способ экономичнее второго, так как требует меньше ТН, но его недостаток состоит в том, что при необходимости произвести переключение присоединения с одной системы шин на другую требуется переключение цепей напряжения РЗ на ТН другой системы шин. Такое переключение делается автоматически с помощью вспомогательных контактов QS, установленных на ножах разъединителей, как показано на

рис. 6.3, или управляемыми ими реле-повторителями. Эту операцию можно выполнить вручную - специальными рубильниками.

Слабым местом автоматического переключения являются вспомогательные контакты, отказ которых приводит к неправильной работе устройств РЗ. Недостаток второго способа состоит в том, что не исключается ошибка лица, проводящего переключения, а его преимуществом является большая надежность цепей. При использовании ТН присоединений в случае перевода соответствующего присоединения на другую систему шин никаких операций в цепях напряжений не требуется.

Автоматический способ переключения цепей напряжения обычно применяется на ЭС и на крупных ПС с большим числом присоединений.

Отсечки с выдержкой времени

Мгновенная отсечка защищает только часть ЛЭП; чтобы выполнить РЗ всей ЛЭП с минимальным временем действия, применяется отсечка с выдержкой времени (см. рис. 5.2, б). Зона и время действия такой отсечки 1 (рис. 5.7, о, б) согласуются с зоной и временем действия мгновенной отсечки 2 так, чтобы была обеспечена селективность.

Для выполнения этих условий время действия РЗ t31 отсечки 1 выбирается на ступень t больше t32 отсечки 2:

t31 = t32 + t. (5.5)

В зависимости от точности реле времени отсечки 1t3 = 0,3 0,6 с. Зона действия отсечки 1 должна быть короче зоны работы отсечки 2 (рис. 5.7, в).

В сети с односторонним питанием согласование зон действия РЗ 1 и 2 обеспечивается при выполнении условия

Ic..з1 = kотсIс.з2, (5,6) где kOTC = 1,1 1,2. Зона действия отсечки 1 (AN на рис. 5.7, а) находится графически.

В сети с двусторонним питанием токи IК1 и IК2, проходящие через отсечки 1 и 2, неодинаковы (рис. 5.8): IК2 > IК1. С учетом этого согласование зон действия отсечек 1 и 2 выполняется обычно графическим способом. Для этой цели (рис. 5.8) строится зависимость IК1 и IK2 от расстояния l до точки КЗ.

По пересечению прямой Iс.з2 с кривой IК2 (точка М) определяется конец зоны действия отсечки 2. От точки М необходимо отстроить отсечку 1. Для этого по кривой IК1 находится ток IК1М, проходящий в РЗ 1 при КЗ в конце зоны отсечки 2 (точка М).

В соответствии с условием (5.2): Iс.з1 = kотсIк1(М) . (5.6a)

Расчет ведется при максимальном IК1 и минимальном IК2 значениях. Ток Iс.з должен быть также отстроен от IкA при КЗ на шинах подстанции А. Зона действия отсечки определяется по точке пересечения Ic.з1 и IК1. Схемы отсечки с выдержкой времени выполняются так же, как и схемы МТЗ с независимой характеристикой (4.2).

Токовые отсечки являются самой простой РЗ. Быстрота действия в сочетании с простотой схемы составляет важное преимущество этих РЗ. Недостатками отсечек являются: неполный охват защищаемой ЛЭП и непостоянство зоны действия в связи с изменением режима энергосистемы.

Сочетая МТЗ 1 с мгновенной отсечкой 3 и отсечкой с выдержкой времени 2, можно получить трехступенчатую МТЗ, обеспечивающую быстрое отключение повреждений на защищаемой линии W1 и резервирующую РЗ 4 и 5 следующего участка. Характеристика времени действия трехступенчатой МТЗ показана на рис. 5.9.

Назначение ТН НАМИ-10.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для понижения высокого напряжения до значения, равного 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и защитных устройств.

Для питания защитных устройств применяются трехобмоточные трансформаторы с дополнительной вторичной обмоткой.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения; обмотки реле, включаемых через ТН, также могут иметь стандартные исполнения.

Трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

ТН применяются в наружных или внутренних электроустановках переменного тока напряжением 0,38 – 110 кВ и номинальной частотой 50 Гц от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

ТН с двумя вторичными обмотками предназначается не только для питания измерительных приборов и реле, но и для работы в устройстве сигнализации замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Трехобмоточные трансформаторы серии НАМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью.

НАМИ – трансформатор напряжения антирезонансный масляный с обмоткой для контроля изоляции;

Трансформаторы напряжения серии НАМИ предназначены для выработки сигнала измерительной информации для электрических приборов, цепей учета, защиты и сигнализации в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. Трансформатор устойчив к токам короткого замыкания и дуговым разрядам на линии.

Назначение ТН НАМИ-10.

Схемы соединений трансформаторов тока. Коэффициент схемы.

Полная звезда. При нормальном режиме и трехфазном КЗ в реле I, II и III проходят токи фаз Ia = IA/KI; Ib =IB/KI; Ic = IC/KI,a в нулевом проводе – их геометрическая сумма:

=0, которая при симметричных режимах равна нулю. , сработали 1,2,3 реле.

При двухфазных КЗ (АВ) ток проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, ток в неповрежденной фазе отсутствует: IC = 0, Iоп=Ia+Ib=0. , сработали 1,2 реле.

Неполная звезда.Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах и соединяются так же, как и в схеме соединения в звезду. При 3-х фазном КЗ. В реле I и III проходят токи соответствующих фаз Ia = IA/KI; Ic = IC/KI,а в обратном (общем) проводе (реле IV) ток равен их геометрической сумме:

С учетом векторной диаграммы Iа + Ic = –Ib, т.е. Iо.п равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи. , сработали 1.2,3 реле. При АВ и ВС Ia = IA/KI, Ic =0, , , сработали 1,3 реле. При АС Ia = IA/KI; Ic = IC/KI, IВ=0, , сработали 1,2 реле.

Включение ТТ на разность вторичных токов.Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах; их вторичные обмотки соединяются разноименными зажимами, к которым подключается обмотка реле. Из токораспределения видно, что ток в реле Ip равен геометрической разности токов двух фаз Iаи Ic, т.е. где Ia = IA/KI; Ic = IC/KI.

При трехфазном КЗ разность токов Iа – Icв раз больше тока в фазе (Iаи Ic) и, следовательно,

При двухфазном КЗ АС : При двухфазных КЗ АВ или ВС в реле поступает ток только одной фазы Iаили Ic:

где Iф= Iа или Iф= Ic.

Треугольник.Вторичные обмотки ТТ, соединенные последовательно разноименными выводами , образуют треугольник. Из токораспределения видно, что в каждом реле протекает ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ в реле проходит ток, в раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30° :

Схема соединения ТТ в фильтр токов НП. Трансформаторы тока устанавливаются на трех фазах, одноименные зажимы вторичных обмоток соединяются параллельно, и к ним подключается обмотка реле КА. Ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:Ip = Ia + Ib + Ic = 3I0.

Рассматриваемая схема является фильтром токов НП. Ток в реле появляется только при одно- и двухфазных КЗ на землю. Поэтому схема применяется для РЗ от КЗ на землю.

Включение реле по этой схеме равносильно его включению в нулевой провод звезды.

21. Перечислите основные требования, предъявляемые к элементам релейной защиты.Защита от повреждений должна удовлетворять четырем основным требованиям: действовать селективно, быстро, обладать необходимой чувствительностью к повреждениям и надежно выполнять свои функции. Селективностью, или избирательностью, РЗ называется ее способность отключать только поврежденный участок сети. Так, при КЗ в точке К1 (рис.1.11) РЗ должна отключать поврежденную ЛЭП выключателем Q2, ближайшим к месту повреждения. При таком действии РЗ электроснабжение всех потребителей, кроме питавшихся от поврежденной ЛЭП, сохраняется. В случае КЗ в точке K2 при селективном действии РЗ должна отключаться поврежденная ЛЭП W1, а ЛЭП W2 оставаться в работе. При этом все потребители сохраняют питание. Селективность РЗ является обязательным требованием, отступление от него попускается только для обеспечения быстродействия, когда неселективное отключение не влечет за собой опасных последствий. Быстрота действия. Отключение КЗ должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения в месте повреждения, обеспечения термической стойкости оборудования, кабельных и воздушных ЛЭП, повышения эффективности АПВ ЛЭП и сборных шин, уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций. Допустимое время отключения КЗ по условию сохранения устойчивости зависит от длительности и глубины снижения напряжения, характеризуемой значением остаточного напряжения на шинах ЭС и узловых ПС, связывающих электростанции с ЭЭС. Чем меньше остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать КЗ. Приведенное полное время отключения КЗ tо.к складывается из времени действия РЗ t3 и выключателя tВразрывающего ток КЗ tо.к=(t3+tВ).

Чувствительность. РЗ должна обладать достаточной чувствительностью при возникновении КЗ в пределах зоны ее действия. Так, например, Р31 должна отключать повреждения на участке АВ (первом – основном), защищаемом Р31, и, кроме того, иметь достаточную чувствительность для действия при КЗ на следующем (втором – резервируемом) участке ВС, защищаемом Р32. Последняя функция Р31 называется дальним резервированием. Такое резервирование необходимо для отключения КЗ в том случае, если РЗ второго участка (Р32) или выключатель Q2 не подействуют из-за неисправности. Таким образом, РЗ, предназначенные для дальнего резервирования, должны быть чувствительны и к КЗ в конце следующего участка. Таким образом, чувствительность РЗ должна быть достаточной для надежного действия ее при КЗ в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме энергосистемы и при замыканиях через переходное сопротивление RП. Надежность. Требование надежности состоит в том, что РЗ должна безотказно работать при повреждении в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно, когда работа ее не предусматривается. Отказ в работе или неправильное действие РЗ приводят к дополнительному нарушению электропитания потребителей, а иногда к авариям системного значения. Например, при КЗ в точке К1 и отказе Р31 сработает Р33 в результате чего дополнительно отключатся подстанции II и III, а при неправильной работе Р34 в нормальном режиме отключится ЛЭП W4, и потребители подстанций I-IV потеряют питание. Надежность устройств РЗ обеспечивается простотой их схем, уменьшением в них количества элементов, реле, контактных соединений, простотой и надежностью применяемых конструкций и схем, реле, полупроводниковых элементов, качеством изготовления вспомогательной аппаратуры и монтажных материалов,

8. Виды повреждений, какие причины приводят к повреждениям и ненормальным режимам работы электрических сетей.Большинство повреждений в ЭЭС приводит к коротким замыканиям (КЗ) фаз между собой или на землю. В обмотках электрических машин и трансформаторов могут также возникать КЗ между витками одной фазы. Основными причинами повреждений являются: 1) нарушения изоляции токоведущих частей, вызванные ее старением, перенапряжениями, механическими повреждениями; 2) повреждения проводов и опор ЛЭП, вызванные их неудовлетворительным состоянием, гололедом, ураганным ветром, "пляской проводов" и другими причинами; 3) ошибки персонала при операциях (отключение разъединителей под нагрузкой или включение их на ошибочно оставленное заземление и др.)

К ненормальным относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы. Виды: 1) Перегрузка оборудования, вызванная сверхтоком, т.е. увеличением тока сверх номинального значения; 2) Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов; 3)Повышение напряжения сверх допустимого значения может возникнуть на гидрогенераторах, а также на турбогенераторах большой мощности, работающих по схеме блока, при внезапном отключении их от сети; 4) Асинхронный режим. К ненормальным режимам относится также работа синхронного генератора без возбуждения [например, при отключении автомата гашения поля (АГП)]. При работе в асинхронном режиме увеличивается частота вращения генератора и возникает пульсация тока статора.

cyberpedia.su

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 75Следующая ⇒

а) Типовые схемы и их анализ

Питание устройств релейной защиты током сети производится по рассмотренным ниже типовым схемам соединений трансформаторов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях.

Для нахождения токораспределения в схеме сначала показываются положительные направления действующей величины первичных токов при рассматриваемом виде к. з.; затем наносятся стрелки вторичных токов в каждом трансформаторе тока, по которому проходит первичный ток, после чего показывается путь, по которому замыкается вторичный ток каждого трансформатора тока. Если в каком-либо элементе схемы (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток в этом элементе находится путем геометрического сложения или вычитания соответствующих векторов фазных токов с учетом их сдвигов по фазе.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф. Это отношение называется коэффициентом схемы

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

Ниже рассмотрены основные типовые схемы, анализируется токораспределение в них и определяется их область применения.

б) Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым (рис. 3-9). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

При нормальном режиме и трехфазном к. з., как показано на рис. 3-9, в реле /, // и /// проходят токи фаз

которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления в точках Н и К, рис. 3-10, а).

При двухфазных к. з. ток к. з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис. 3-10, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа

В действительности в результате неидентичности характеристик и погрешностей трансформаторов тока сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторый остаточный ток, называемый током небаланса Iн.п. = Iнб. При нормальном режиме ток небаланса равен примерно 0,01—0,2 А. При к. з. в связи с увеличением токов намагничивания ток небаланса возрастает.

При однофазных к. з. первичный ток к. з. проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3-10, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

При двухфазных к. з. на землю (рис. 3-10, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из их векторной диаграммы.

При двойном замыкании на землю в разных т о ч к а х прохождение токов в сети показано на рис. 3-10,5. На участке между местами замыкания на землю условия аналогичны однофазному к. з., а между источником питания и ближайшим к нему местом повреждения они соответствуют двухфазному к. з.

Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Ток Iн.п. определяется по (3-11). Токи прямой и обратной последовательностей, как видно из рис. 3-11, а, в нулевом проводе не проходят, так как векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль (рис. 3-11, б и в). Токи же нулевой последовательности (рис. 3-11, г) совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока Iн.п. = 3I0.

При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из трансформаторов тока в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, установленного в нулевом проводе.

В рассмотренной схеме реле, установленные в фазах, реагируют на все виды к. г., а реле в нулевом проводе — только на к. з. на землю. Схема соединения в звезду применяется в защитах, действующих при всех видах к. з. Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы, определяемый выражением (3-11), ксх = 1.

в) Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

В случае однофазного к. з. фаз (А или С), в которых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к. з. При замыкании на землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного к. з. и поэтому применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях. Коэффициент схемы ксх== 1.

г) Схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные последовательно разноименными выводами (рис. 3-13), образуют треугольник.

Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рис. 3-13 видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

В табл. 3-2 приведены значения токов при других видах к. з. в предположении, что коэффициент трансформации трансформаторов тока равен единице (nт = 1).

Таким образом, схема соединения трансформаторов тока в треугольник обладает следующими особенностями:

1. Токи в реле проходят при всех видах к. з., и, следовательно, защиты по такой схеме реагируют на все виды к. з.

2. Отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к. з.

3. Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока, не имея пути для замыкания через обмотки реле.

Отсюда следует, что при к. з. на землю в реле попадают только токи прямой и обратной последовательностей, т. е. только часть тока к. з.

Описанная выше схема применяется в основном для дифференциальных и дистанционных защит.

чувствительность при двухфазных к. з. на линии между фазами АВ и ВС) нужно учитывать при применении схемы.

В случае двухфазного к. з. между фазами В и С за силовым трансформатором с соединением обмоток звезда — треугольник ток в реле р = а— с оказывается равным нулю, так как токи 1аи 1С равны по величине и совпадают по фазе, что видно из токораспределения на рис. 3-17. Таким образом, при этом случае повреждения реле не будет действовать, что является существенным недостатком схемы. По этой причине однорелейную схему нельзя применять для защит, которые должны действовать при к. з. за трансформаторами с соединением обмоток λ/Δ.

В случае однофазных к. з. на фазе, не имеющей трансформаторов тока (фаза В), ток в реле равен нулю, поэтому схема с включением на разность токов двух фаз не может использоваться в качестве защиты от однофазных к. з.

Рассматриваемая схема может применяться только для защиты от междуфазных к. з. в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных к. з. и когда не требуется ее действие при к. з. за трансформатором с соединением обмотки λ/Δ.

Коэффициент схемы при симметричных режимах , с учетом что в этом режиме Ip = √3 Iф.