Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит. Неполная звезда схема

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

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 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.

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 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°.

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 23, 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.

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

Схемы соединений трансформаторов тока: схем, звезда, треугольник, параллель

Счётчики для однофазных и трёхфазных сетей рассчитаны на номинальные токи до 100 А. Использование приборов с большими возможностями затруднено по причине необходимости использования проводов слишком большого сечения. Таким образом, для измерения характеристик в линиях с большими токами необходимо использовать специальные устройства, понижающие ток до приемлемого значения. Для этой цели счётчики подключаются через трансформаторы тока (ТТ).

Первичная обмотка включается последовательно в линейный провод, по которому проходит высокий ток, а ко вторичной обмотке подключается измерительный прибор. Для удобства выводы маркируются обозначениями. Для начала и, соответственно, конца первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2. Для вторичной обмотки — И1 и И2. При подключении необходимо строго соблюдать полярность первичной и вторичной обмоток ТТ.

Чаще всего величина вторичного тока равна 5 А, иногда применяются ТТ со вторичным током 1 А. Для измерения же напряжения в высоковольтных сетях используется подключение через трансформатор напряжения, который понижает напряжение до 100 или 57.7 вольт.

Измерительные трансформаторы вносят свою погрешность в измерения. Здесь важно соблюдать правильную схему подключения с соблюдением обозначений. Например, если изменить местами выводы вторичных цепей И1 и И2, то за этим последует существенный недоучёт электроэнергии. Трансформаторы тока подключаются в трёхфазных цепях по схеме неполной звезды (сети с изолированной нейтралью). При наличии нулевого провода подключение осуществляется с помощью полной звезды. В дифференциальных защитах силовых трансформаторов ТТ подключаются по схеме «Треугольник».

Это позволяет скомпенсировать сдвиг фаз вторичных токов, что уменьшит ток небаланса. В трёхфазных сетях без нулевого провода обычно трансформаторы тока подключаются только на две ведущие линии, поскольку измерив ток в двух фазах, можно легко рассчитать величину тока в третьей фазе.

Если сеть имеет глухозаземлённую нейтраль (как правило, сети 110 кВ и выше), то обязательно подключение ТТ ко всем трём фазам. Соединение обмоток реле и трансформаторов тока в полную звезду. Эта схема соединения трансформаторов представлена в виде векторных диаграмм, которые иллюстрируют работу трансформатора на рис. 2.4.1 и на схемах 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

Если трансформатор работает в нормальном режиме, или если он симметричный, то будет проходить ток небаланса или небольшой ток, который появляется из–за разных погрешностей трансформаторов тока.

Представленная выше схема применяется против всех видов КЗ (междуфазных и однофазных) во время включения защиты.Трехфазное КЗ Двухфазное КЗ Однофазное КЗ Отношение Iр/Iф (ток в реле)/ (ток в фазе) называется коэффициентом схемы, его можно определить для всех схем соединения. Для данной схемы коэффициент схемы kсх будет равен 1.

На рис. 2.4.5 предоставлена схема соединения обмоток реле и трансформаторов тока в неполную звезду, а на рис. 2.4.6, 2.4.7. ее векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Трехфазное КЗ — когда токи могут идти в обратном проводе по обоим реле.Двухфазное КЗ — когда токи, могут протекать в одном или в двух реле в соответствии с повреждением тех или иных фаз.

КЗ фазы В одной фазы может происходить тогда, когда токи не появляются в этой схеме защиты.

Схему неполной звезды можно применять только в сетях с нулевыми изолированными точками при kсх=1 с целью защиты от КЗ междуфазных, и может реагировать только на некоторые случаи КЗ однофазного.

На рис. 2.4.8. можно изучить схему соединения в звезду и треугольник обмоток реле и трансформаторов соответственно.

Во время симметричных нагрузок в реле и в период возникновения трехфазного КЗ может проходить линейный ток, сдвинутый на 30* по фазе относительно тока фазы и в разы больше его.

Особенности схемы этого соединения:

при разных всевозможных видах КЗ проходят токи в реле, при этом защита которая построена по такой схеме, будет реагировать на все виды КЗ;
ток в реле относится к фазному току в зависимости от вида КЗ;
ток нулевой последовательности, который не имеет путь через обмотки реле для замыкания, не может выйти за границы треугольника трансформаторов тока.

Выше приведенная схема применяется чаще всего для дистанционной или во время дифференциальной защиты трансформаторов.

Схема восьмерки или включение реле на разность токов двух фаз.

На рис. 2.4.9 представлена сама схема соединения, а на рис. 2.4.10, 2.4.11.векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.

Двухфазное КЗ Двухфазно КЗ АВ или ВС При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными. Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В. Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* – 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

На рис. 2.4.12. можно изучить схему соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности. Только во время однофазных или двуфазных КЗ на землю появляется ток в реле. Эту схему можно применять во время защиты от КЗ на землю. КЗ IN=0 при двухфазных и трехфазных нагрузках. Но часто ток небаланса Iнб появляется из–за погрешности трансформаторов тока в реле.

Последовательное соединение трансформаторов тока

На рис. 2.4.13. представлена схема последовательного соединения трансформаторов тока. Подключенная к трансформаторам тока, нагрузка, распределяется поровну. Напряжение, которое приходится на любой трансформатор тока и на вторичный ток остается неизменным. Во время использования трансформаторов тока малой мощности применяется эта схема.

Параллельное соединение трансформаторов тока

На рис. 2.4.14. представлена схема параллельного соединения трансформаторов тока. Эту схему можно использовать с целью получения разных нестандартных коэффициентов трансформации. Схемы подключения счетчиков электроэнегии, как однофазных, так и 3-х фазных Вы можете найти тут.

pue8.ru

Схема - неполная звезда - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Схема - неполная звезда

Cтраница 2

На рис. 2 - 40 показано такое сочетание со схемой неполной звезды. [16]

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени, выполненная по схеме неполной звезды на постоянном оперативном токе. Для выполнения защиты ( см. рис. 5.11) использованы два трансформатора тока ТТл и ТТс, установленные в фазах А и С за выключателем и соединенные в схему неполной звезды. Исходя из требований техники безопасности, вторичные обмотки трансформаторов тока заземляются. В качестве пусковых органов IT и 2Т в схеме использованы максимальные реле тока типа РТ-40, а в качестве органа выдержки времени - реле времени В типа ЭВ-134. В схему защиты включены также промежуточное реле Я типа РП-23 и указательное реле У типа РУ-21. Необходимость промежуточного реле в данном случае обосновывается недостаточной коммутационной способностью контактов реле времени. [17]

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени, выполненная по схеме неполной звезды на переменном оперативном токе с дешунтированием отключающих катушек, с промежуточными реле типа РП-341 и токовым реле времени типа РВМ-12. В схеме защиты, приведенной на рис. 5.14, пусковыми органами IT и 2Т являются два реле тока типа РТ-40. Как указывалось в § 2.10, это необходимо для правильного действия реле времени. [18]

Токовая отсечка на трансформаторах выполняется, как правило, по схеме неполной звезды ( рис. 2 - 1, б) с двумя реле. [19]

Поэтому соединение треугольником используется, только если оно по сравнению со схемой неполной звезды дает возможность применить контакторы меньшей величины. [20]

В сетях с изолированной нейтралью максимальные токовые защиты выполняют двухфазными двухрелейными по схеме неполной звезды, включая защиты на токи фаз Л и С. [22]

Определить коэффициенты чувствительности &, и &, защиты, выполненной по схеме неполной звезды и с включением одного реле на разность токов двух фаз, при трехфазном коротком замыкании и замыкании между двумя фазами, одна из которых имеет трансформатор тока. [24]

На рис. 6.2 представлены схемы для проверки тем же методом защит, соединенных по схеме неполной звезды и на разность токов двух фаз. Здесь же приведены показания амперметров, соответствующие исправным схемам. [26]

Для защиты от коротких замыканий следует вместо реле РТ-80 использовать реле РТ-40, соединенные в схему неполной звезды. При этом коэффициент чувствительности & Ч2 2 2 при замыкании между фазами, только одна из которых имеет трансформатор тока. [28]

Для повышения чувствительности отсечку выполняют двухрелейной с включением двух реле на токи двух фаз по схеме неполной звезды, у которой чувствительность одинакова при всех видах многофазных к. Двухрелейная схема применяется также, когда это целесообразно по исполнению защиты, выполненной комплектно, или когда применяемый привод выключателя имеет соответствующее число токовых реле прямого действия. [30]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Расчёт схемы звезда – звезда без нулевого провода

Расчёт такой же, как и для схемы звезда - звезда с нулевым проводом. Только будет отсутствовать комплексная проводимость нулевого провода Y0, так как нет нулевого провода (рис. 21).

Рис. 21. Схема соединений звезда – звезда без нулевого провода

Для этой схемы

(47)

Если нагрузка неравномерная, тои на фазах нагрузки будут разные напряжения:

ÚAO`=ÉА -ÚO`О,ÚВO`=ÉВ -ÚO`О,ÚСO`=ÉС -ÚO`О(48)

А токи в фазах нагрузки будут найдены:

; (49)

; (50)

; (51)

Линейные токи по отношению друг к другу могут находиться под любым углом, т. е. образуют несимметричную систему векторов. По первому закону Кирхгофа их сумма должна равняться нулю:

ÍA+ÍB+ÍC= 0. (52)

Если нагрузка равномерная, то:

(53)

так как 1 + а2 + а = 0

В этом случае линейные токи ÍA,ÍB,ÍCобразуют симметричную систему векторов:

;;; (54)

Естественно, что:

Í0 =ÍA+ÍB+ÍC= 0. (55)

Расчёт схемы, когда нагрузка соединена звездой и известны линейные напряжения (рис. 22)

Сюда подходят схемы соединений треугольник – звезда и звезда – звезда без нулевого провода.

Рис. 22. Электрическая схема

По первому закону Кирхгофа можно записать:

ÍA+ÍB+ÍC= 0 (56)

Токи в фазах нагрузки можно записать через фазные напряжения нагрузок ÚA,ÚB,ÚCи комплексные проводимости нагрузок:

ÍA = ÚAYA; ÍВ = ÚВYВ; ÍС = ÚСYС; (57)

Подставим (57) в (56):

ÚAYA+ÚВYВ+ÚСYС = 0 (58)

Фазные напряжения ÚВ иÚС могут быть выражены черезÚА и заданные линейные напряженияÚАВ иÚСА:

ÚАВ=ÚА -ÚВ;ÚВ=ÚА -ÚАВ; (59)

ÚСА=ÚС –ÚА;ÚС=ÚА +ÚАВ; (60)

Подставим (59) и (60) в (58):

ÚAYA+ (ÚА –ÚАВ)YВ+ (ÚА +ÚАВ)YС = 0.

Отсюда

(61)

Теперь фазные напряжения ÚАиÚСвыразим черезÚВ и заданные линейные напряженияÚАВ иÚВС:

ÚАВ=ÚА -ÚВ;ÚА=ÚВ +ÚАВ; (62)

ÚВС=ÚВ –ÚС;ÚС=ÚВ -ÚВС; (63)

Подставим (62) и (63) в (61):

(ÚВ +ÚАВ)YA+ÚВYВ+ (ÚВ -ÚВС)YС = 0.

Отсюда

(64)

Аналогично выразим ÚАиÚВвыразим черезÚС и заданные линейные напряженияÚСА иÚВС:

ÚСА =ÚС –ÚА;ÚА=ÚС –ÚСА; (65)

ÚВС=ÚВ –ÚС;ÚВ=ÚС +ÚВС; (66)

Подставим (66) и (65) в (64):

(ÚС –ÚСА)YA+ (ÚС +ÚВС)YВ+ÚСYС = 0.

Отсюда

(67)

Расчёт схемы, когда нагрузка соединена треугольником и известны линейные напряжения (рис. 23)

Сюда подходят схемы соединений треугольник – треугольник и звезда – треугольник.

Рис. 23. Электрическая схема

Так как заданные линейные напряжения ÚAB,ÚBС,ÚСА напрямую подключаются к сопротивлениям нагрузкиZab,Zbc,Zca, то легко найти фазные токи нагрузокÍab,Íbc,Íca:

(67)

Токи в линейных проводах определяются по первому закону Кирхгофа для узлов a,b,c:

ÍА+Ícа-Íab= 0;ÍА=Íаb–Íca; (68)

ÍВ+Íаb-Íbc= 0;ÍВ=Íbc–Íab; (69)

ÍС+Íbc–Íca= 0;ÍС=Íca–Íbc; (70)

Если на выводах несимметричной трёхфазной нагрузки, соединённой треугольником, заданы фазные напряжения источника ÚA,ÚB,ÚC, обмотки которого соединены в звезду, то линейные напряжения на выводах нагрузки находятся как разности соответствующих фазных напряжений:

ÚAB=ÚA–ÚВ;ÚBС=ÚB–ÚС;ÚСА =ÚС–ÚС; (71)

Далее задача сводится к только что рассматриваемому случаю.

Расчёт трёхпроводной трёхфазной схемы, когда в линейных проводах включены сопротивления

Когда между генератором и нагрузкой большое расстояние, то необходимо учитывать сопротивления линейных проводов. Линейные провода обладают активным и индуктивным сопротивлениями.

Рассмотрим расчёт схемы соединений треугольник – треугольник (рис. 24).

Рис. 24. Схема соединения треугольник - треугольник

Будем считать, что нагрузка неравномерная. На схеме рис. 24 обозначено:R– активное сопротивление линейного провода,L– индуктивность линейного провода.

Ни один из выше рассмотренных методов расчёта напрямую не подходит для расчёта данной схемы.

Перед расчётом известны все линейные ЭДС генератора Е́АВ, Е́ВС, Е́СА, комплексные сопротивления нагрузок и линейных проводов.

Расчёт любой трёхфазной цепи начинается с написания систем трёх линейных и трёх фазных напряжений генератора. Предположим, что Е́АВ= 380В. Что бы не ошибиться, желательно строить векторную диаграмму линейных и фазных напряжений.

Вектор Е́АВнаправлен по вещественной оси комплексной плоскости (рис. 25)

Рис. 25. Векторная диаграмма

Вектор Е́ВСотстаёт от вектора Е́АВна 120°. В результате получилась следующая система:

Е́АВ = 380 В

Е́ВС= 380-j120°= -190 –j329,09 В (72)

Е́СА = 380j120° = -190 –j329,09 В

Теперь запишем систему трёх фазных ЭДС генератора. Из векторной диаграммы рис. 25 видно, что ЭДС Е́Аотстаёт от Е́АВ на 30°. Треугольник линейных ЭДС равносторонний, все углы по 60°. Фазные ЭДС делят эти углы пополам. Кроме того известно, что фазные ЭДС в раз меньше линейных:

Поэтому для фазной ЭДС генератора можно записать:

Е́А= 220-j30°= 190,526 –j100 В

Фазная ЭДС Е́В отстает от Е́А на 120°:

Е́В= 220-j150°= -190,526 –j100 В

Фазная ЭДС Е́С опережает от Е́А на 120°:

Е́С= 220j90°=j220 В

Запишем теперь систему трёх фазных ЭДС генератора:

Е́А= 220-j30°= 190,526 –j100 В

Е́В= 220-j150°= -190,526 –j100 В (73)

Е́С= 220j90°=j220 В

Пользуемся ли мы системой трёх линейных ЭДС или трёх фазных ЭДС генератора, потенциалы точек А, В, С одинаковый в обоих случаях.

Для расчёта схемы рис. 24 воспользуемся системой трёх фазных ЭДС (73).

Далее следует преобразовать треугольник нагрузок в эквивалентную звезду. Обозначим через Za,Zb,Zcсопротивления эквивалентной звезды. Формулы для расчёта точно такие же, как и на постоянном токе, только расчёт ведётся в комплексных числах. На рис. 26 показана эквивалентная схема.

Рис. 26. Эквивалентная схема

Эквивалентные сопротивления звезды рассчитываются по следующим формулам:

(74)

(75)

(76)

В результате от исходной схемы рис. 24 треугольник – треугольник мы перешли к эквивалентной схеме звезда – звезда без нулевого провода, расчёт которой выше рассмотрен. Эта эквивалентная схема нужна, что бы найти линейные токи ÍA,ÍВ,ÍС.

Запишем сначала фазные сопротивления ZА,ZВ,ZС:

ZА= R + jXL + Za; (77)

ZВ= R + jXL + Zb; (78)

ZС= R + jXL + Zc; (79)

Далее найдем напряжение ÚO`O:

(80)

А потом найдем линейные токи:

; (81)

; (82)

; (83)

Теперь надо вернуться к исходной схеме рис. 24 и найти потенциалы точек a,b,c:

ϕ́а = Е́А–ÍA(R+jXL) (84)

ϕ́b= Е́B–ÍB(R+jXL) (85)

ϕ́c= Е́С–ÍС(R+jXL) (86)

Далее в схеме рис. 24 найдем фазные токи нагрузок

(87)

(88)

(89)

Балансы активных и реактивных мощностей и векторную диаграмму следует делать по исходной схеме рис. 24.

Векторная диаграмма начинается с построения системы трёх линейных ЭДС генератора Е́АВ, Е́ВС, Е́СА. Далее следует построить векторы токов, чтобы на диаграмме выполнялись следующие соотношения:

ÍA+ÍB+ÍC= 0; (90)

ÍА=Íаb–Íca; (91)

ÍВ=Íbc–Íab; (92)

ÍС=Íca–Íbc; (93)

Далее следует посчитать падения напряжений на всех элементах схемы и построить их на диаграмме, чтобы выполнялись следующие соотношения

Е́АВ= -ÍBR–ÍBjXL+ÍabZab+ÍAjXL+ÍAR; (94)

Е́CВ= -ÍCR–ÍCjXL+ÍbcZbc+ÍBjXL+ÍBR; (95)

Е́CA= -ÍAR–ÍAjXL+ÍcaZca+ÍCjXL+ÍCR; (96)

Так будет построена полная векторная диаграмма трёхфазной цепи

рис.24.

studfiles.net