7. Классификация защит

По способам обеспечения селективности все защиты можно разделить на две группы:

• защиты с относительной селективностью;

• защиты с абсолютной селективностью.

Защиты с относительной селективностью могут работать как при коротких замыканиях на защищаемом объекте, так и при повреждениях на смежных присоединениях в режиме резервирования. К таким защитам относятся токовые защиты, защиты напряжения, дистанционные защиты. Для иллюстрации принципов работы защит этого типа рассмотрим в качестве защищаемого объекта линию с односторонним питанием.

~

Q₁

K₁

ЗАЩИТА

I , U

Q₂

K₂

Линия 1 Линия 2

В качестве контролируемых параметров состояния линии используются ток I и напряжение U. В нормальном режиме работы напряжение близко к номинальному значению U_РАБ  U_НОМ , рабочий ток I_РАБ ≤ I_НОМ, сопротивление Z_Л = U_РАБ / I_РАБ ≥ Z_Н. При возникновении короткого замыкания значение тока увеличивается I_К > I_НОМ, значение напряжения уменьшается U_К < U_НОМ, сопротивление контролируемой линии уменьшается Z_ЛК = U_К / I_К < Z_Н.

Токовые защиты основаны на фиксации увеличения тока при возникновении короткого замыкания. Защиты напряжения учитывают уменьшение напряжения при коротком замыкании. Дистанционные защиты фиксируют изменение сопротивления. Если учесть, что Z_ЛК = Z₀ L_К , где Z₀ – сопротивление одного км линии, а L_К - расстояние в км до места короткого замыкания, дистанционный принцип позволяет определить место возникновения короткого замыкания. Защиты с относительной селективностью при нормальных условиях работы действуют на отключение выключателей поврежденной линии.

Защиты с абсолютной селективностью работают только при коротком замыкании на защищаемом участке. К таким защитам относятся дифференциальные и дифференциально-фазные защиты. Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении токов на входе и выходе защищаемого объекта. Рассмотрим функционирование дифференциальной защиты на примере линии с односторонним питанием. В нормальном режиме и в режиме внешнего короткого замыкания в точке К₁, выполняется соотношение I₁ = I₂ = I. В защите эти токи сравниваются между собой, и при их равенстве защита не работает. При возникновении короткого замыкания в зоне действия защиты, например в точке К₂, вектор тока I₂ становится равным нулю, равенство токов нарушается, и защита сработает. При наличии двухстороннего питания значение тока I₂ ≠ 0, и в принципе модули токов могут оказаться равными, но векторы имеют разные знаки, и защита также будет работать.

Принцип дифференциально-фазной защиты основан на сравнении фаз токов на входе и выходе объекта.

8. Трансформаторы тока. Назначение и классификация. Принцип действия.

Включение измерительных приборов и реле в электроустановках

высокого напряжения переменного тока производится в большинстве

случаев через измерительные преобразователи: трансформаторы

напряжения – для измерения напряжения и трансформаторы тока – для

измерения тока.

Принципиальным отличием трансформатора тока (ТТ) от

трансформатора напряжения является то, что его первичная обмотка

включается последовательно в цепь измеряемого тока и, следовательно,

через неё проходит весь первичный ток нагрузки или к.з.

Устройство и схема включения трансформатора тока показаны на

рис. 2-6.

Трансформатор тока, также как и трансформатор напряжения, имеет

стальной сердечник С и две обмотки: первичную W₁ и вторичную W₂.

Трансформаторы тока часто имеют два и более сердечника, при этом

первичная обмотка является общей для всех сердечников. Первичная

обмотка имеет меньшее количество витков и включается последовательно

в цепь измеряемого тока. К вторичной обмотке, имеющей большее

количество витков, подключаются последовательно соединенные реле и

приборы.

Первичный ток I₁, проходящий по первичной обмотке

трансформатора тока создаёт в сердечнике магнитный лоток Ф₁, который,

пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней вторичный ток I₂,

который также создаёт магнитный поток Ф₂, но направленный

противоположно магнитному потоку Ф₁. Результирующий магнитный

поток в сердечнике ТТ равен:

Ф₀=Ф₁-Ф₂

Величина магнитного потока зависит от величины создаваемого его

тока и от количества витков обмотки, по которой этот ток протекает.

Произведение тока на число витков F=IW называется намагничивающей

силой и выражается в ампер-витках.

Поэтому выражение можно заменить выражением:

F₀=F₁-F₂

или:

I₀W₁=I₁W₁-I₂W₂

где: I₀ - ток намагничивания, являющийся частью первичного тока (Iнам);

W₁ и W₂ – число витков первичной и вторичной обмоток.

n_T = – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению:

• измерительные;

• защитные;

• промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах диф. защит и т. д.);

• лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки:

• для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);

• для внутренней установки;

• встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;

• накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);

• переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки:

• многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с т. н. «восьмёрочной обмоткой»);

• одновитковые (стержневые);

• шинные.

4. По выполнению изоляции:

• с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);

• с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;

• газонаполненные (элегаз);

• с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации:

• одноступенчатые;

• двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению:

• на номинальное напряжение свыше 1000 В;

• на номинальное напряжение до 1000 В.