6.2.4. Схема соединения трансформаторов тока в полный треугольник, а измерительных органов – в полную звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно разноименными выводами (рис. 6.9,а) и образуют полный треугольник, а измерительные органы ИО_А, ИО_В и ИО_С соединены в полную звезду и подключаются к вершинам этого треугольника.

Рис. 6.9. Схема соединения трансформаторов тока в полный треугольник,

а исполнительных органов – в полную звезду

Из токораспределения (рис. 6.9,а и б) видно, что при симметричном режиме работы сети по каждому ИО проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз

, , .

(6.9)

На основании этих выражений и с учетом векторных диаграмм токов (рис. 6.9,б) находятся токи, проходящие в измерительных органах при разных видах КЗ.

При трехфаз­ном КЗ и симметричной нагрузке в каждом ИО, например для фазы А проходит линейный ток I_ИОА = I_2.Л в √3 раз больше фазного тока I_2.А = I_2.Ф и сдвинут относи­тельно него по фазе на 30° (рис. 6.9,б). Аналогично для двух других фаз В и С. Поэтому коэф­фициент схемы для трехфазного КЗ (m = 3) равен

.

(6.10)

При двухфазном КЗ, например между фазами В и С, имеем следующие первичные токи (см. рис. 3.6,в и д) . Следовательно, токи в измерительных органах будут

, , .

(6.11)

Видим, что ток в ИО_С в два раза превышает вторичный ток ТТ фазы С, а в двух других ИО протекаемые по ним токи равны вторичным токам ТТ. Следовательно, коэффициенты схемы для ТТ и ИО по фазам при двухфазном КЗ между фазами В и С будут равны

.

(6.12)

Подобные токи протекают при двухфазных КЗ между фазами АВ и СА.

При однофазных КЗ на землю первичный ток КЗ проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3.7,д). При КЗ фазы А на землю соответствующий ему вторичный ток I_2.А проходит через ИО_А и возвращается через ИО_С (см. рис. 6.9,а). При замыкании фазы В имеем протекания вторичного тока по ИО_В и ИО_А, при замыкании фазы С – по ИО_С и ИО_В. Следовательно, коэффициенты схемы при однофазном КЗ на землю фазы А (m = 1) будут равны

.

(6.13)

Проведенный анализ токов при различных видах КЗ приведен в строках 11-13 табл. 6.1.

Таким образом, схема соединения трансформаторов тока в тре­угольник, а измерительных органов в полную звезду обладает следующими особенностями:

1. Токи в ИО проходят при всех видах КЗ, и, следовательно, защиты по такой схеме реагируют на все виды КЗ.

2. Отношение тока I_ИО в ИО к фазному току I_2.Ф (или коэффициенты схемы) зависит от вида КЗ.

Резюме. Описанная выше схема применяется в основном для дифферен­циальных защит силовых трансформаторов напряжением 35–110–220/6–10 кВ.

6.2.5. Схема с двумя трансформаторами тока и одним измерительным органом, включенным на разность токов двух фаз

Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах (напри­мер, А и С на рис. 6.10). Их вторичные обмотки соединяются разноименными зажимами, к которым (параллельно вторичным об­моткам) подключается измерительный орган ИО. Такую схему иногда называют «схемой восьмерки».

Из токораспределения, показанного на рис. 6.10 для случая, когда по первичным цепям проходят положительные токи I_А, I_В и I_С, а по вторичным токи I_2.А и I_2.С находим, что ток I_ИО в ИО равен геометрической разности токов двух фаз I_2.А и I_2.С, т.е.

IИО = I2.А – I2.С.	(6.14)
Рис. 6.10. Схема соединения трансформаторов тока в неполный треугольник с одним измерительным органом

При трехфаз­ном КЗ и симметричной нагрузке ток I_ИО в √3 раза больше фазных токов I_2.А и I_2.С, т.е. I_ИО = √3∙I_2.Ф. С учетом этого коэффициент схемы

.

(6.15)

При двухфазном КЗ на фазах А и С (рис. 3.1,б) в ИО поступает два тока I_2.А и I_2.С. С учетом векторной диаграммы и I_С = -I_А = I_2.Ф и I_2.С = -I_2.А = I_2.Ф получаем I_ИО = 2∙I_2.Ф. При КЗ между А и В или В и С в ИО поступает ток только одной фазы I_2.А или I_2.С поскольку на фазе В нет трансформатора тока. При замыка­ниях между фазами АВ и ВС он соответственно равен I_ИО = I_2.А и I_ИО = - I_2.С. Отсюда получим I_ИО = I_2.Ф. Следовательно, коэффициенты схем при двухфазном КЗ для разного сочетания поврежденных фаз будут

.

(6.16)

В случае однофазного КЗ на землю фаз А или С сети, в кото­рых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и измерительном органе проходит ток I_ИО = I_2.Ф. При замыкании на землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются, т.е. I_ИО = 0 и защита такое КЗ чувствовать не будет.

Коэффициент схемы при однофазном КЗ на землю

.

(6.17)

Проведенный анализ токов при различных видах КЗ приведен в строке 14 табл. 6.1. Из анализа схемы следует, что схема защиты реагирует на все виды КЗ, за исключением повреждений на землю фазы, в которой ТТ не установлен.

Резюме. Схема применяется только для защиты от многофазных повреждений в питающей линии, например, для защиты электродвигателей напряжением 6–10 кВ.