Н.В. Чернобровов Релейная защита

П р и д в о й н о м з а м ы к а н и и на з е м л ю в р а з н ы х 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 двухфаз ному к. з.

Нулевой провод схемы звезды является ф и л ь т р о м т о к о в н у л е в о й п о - с л е д о в а т е л ь н о с т и . 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 трансфор маторов 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 приме-

няется 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 с л у ч а е о д н о ф а з н о г о 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

91

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.

92

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

93

чувствительность при двухфазных к. з. на линии между фазами АВ и ВС) нужно учиты-

вать при применении схемы.

В случае двухфазного к. з. между фазами В и С за силовым трансформатором с соедине-

. . .

нием обмоток звезда — треугольник ток в реле I р = I а — I с оказывается равным нулю, так как токи 1а и 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 при-

менять для защит, которые должны действовать при к. з. за трансформаторами с соединением обмоток λ/ .

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.

94

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/ .

			I p
	Коэффициент схемы при симметричных режимах k (3)			3 , с учетом что в этом ре-
	ñõ		I ô
	жиме Ip = √3 Iф.

е) Схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

При нагрузках, трехфазных и двухфазных к. з. сумма первичных токов трех фаз равна нулю, соответственно ток I0 = 0 и реле Р не действует. Но из-за погрешности трансформаторов тока сумма вторичных токов не балансируется и в реле появляется ток небаланса Iнб что необходимо учитывать при применении схемы.

Включение реле по схеме на рис. 3-16 равносильно его включению в нулевой провод звезды по рис. 3-9.

Рассмотренная схема часто называется т р е х т р а н с ф о р - м а т о р н ы м фильтром токов I0.

ж) Анализ работы схем соединений трансформаторов тока при двухфазных к. з. за трансформаторами с соединением обмоток звезда — треугольник

Особым случаем по характеру токораспределения являются двухфазные к. з. за трансформаторами с соединением обмоток λ/ или /λ.

95

При к. з. между фазами аб и са картина распределения токов будет аналогичной. Таким образом, при двухфазном к. з. на стороне треуголь ника трансформатора

токи на стороне звезды появляются во всех трех фазах. В двух фазах они равны и одинаково направлены. В третьей фазе ток противоположен первым двум и равен их сумме, т. е. в 2 раза больше каждого из них.

Т о к о р а с п р е д е л е н и е на с т о р о н е т р е у г о л ь н и к а п р и д в у х - ф а з н о м к. з. за т р а н с ф о р м а т о р о м с с о е д и н е н и е м о б м о т о к /λ ( ри с . 3 - 17 , б ) . К ак сл ед уе т и з ри с . 3 - 1 7, б , р а сп р ед е лен и е и соотношение токов на стороне треугольника получается аналогично тому, как и в предыдущем

случае на стороне звезды.

А н а л и з у с л о в и й р а б о т ы з а щ и т ы , выполненной по схемам п о л -

н о й	з в е з д ы , н е п о л н о й з в е з д ы и с включением на р а з н о с т ь т о -
к о в	двух фаз в рассмотренных условиях (т. е. при к. з. за трансформатором), по-
	96

казывает:

1) в схеме полной звезды (рис. 3-17) в одной фазе схемы появляется ток

2I k /(3nT ) , где nT — коэффициент трансформации трансформаторов тока, .а в двух других I k /(3nT ) ; сумма токов в нулевом проводе равна нулю. Реле /, //, ///

действуют, но два из них имеют в 2 раза меньшую чувствительность, чем третье реле; 2) в схеме неполной звезды (рис. 3-12) токи проходят по обеим фазам и обратному

проводу, в последнем он равен геометрической сумме токов указанных фаз или току отсутствующей в схеме фазы.

Если трансформаторы тока окажутся на фазах с меньшими первичными токами I k /(3nT ) , то в таком случае условия чув ствительности будут в 2 раза хуже,

чем в схеме полной звезды. Для устранения этого недостат ка следует исполь - зовать реле в обратном проводе, где проходит сумма токов фаз, равная току к. з.

втретьей фазе (см. § 3-6, в):

3)в схеме с включением одного реле на разность т оков двух фаз ток в реле в случае, показанном на рис. 3-17, а и б, будет отсутствовать.

Вследствие одинакового направления токов по фазам, на ко торых установлены трансформаторы тока, их разность и ток в реле равны нулю. Следовательно, эта схе-

ма не применима для защиты от к. з, за трансформаторами с соединением λ/ и /λ.

3-8. НАГРУЗКА ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Выше отмечалось, что погрешность трансформатора тока за висит от величины его нагрузки.

где U2 и I2 — напряжение и ток вторичной обмотки (рис. 3-18, а).

Чтобы определить zн, нужно вычислить напряжение U2, равное падению напряжения в сопротивлении нагрузки zн от проходящего в нем тока Iн (рис. 3-18, а).

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

97

Для уменьшения нагрузки на трансформаторы тока при их недостаточной мощности можно применять последовательное включение двух трансформаторов тока, ТТ1, ТТ2, установленных на одной фазе (рис. 3-19) с одинаковым коэффициентом nT. В этом случае падение напряжения в нагрузке делится поровну между вторичными обмотками трансформаторов. Токи в обоих трансформаторах тока одинаковы и равны I2 = I1/nТ. Поэтому нагрузка каждого трансформатора составляет половину общей нагрузки zн.

3-9. ФИЛЬТРЫ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКОВ а) Общие сведения

Наряду с защитами, реагирующими на полный ток фазы, применяются устройства релейной защиты, реагирующие на симметричные составляющие прямой I1, обратной I2 и нулевой I0 последовательностей.

Для осуществления таких устройств необходимы фильтры, выделяющие симметричные составляющие из токов трехфазной сети [Л. 23, 98].

Фильтры токов симметричных составляющих представляют собой (рис. 3-20, а) специальные схемы, на выходе которых (зажимы mn) получается ток Iф, пропорциональный соответствующей симметричной составляющей токов трехфазной сети, питающих фильтр Ф. К выходным зажимам фильтра подключается реле Р, реагирующее на полученную составляющую.

98

В зависимости от используемых элементов фильтры делятся на активно-индуктивные, активно-емкостные, трансформаторные.

Имеются фильтры простые, выделяющие только одну последовательность (прямую, обратную или нулевую), и комбинированные, ток на выходе которых пропорционален двум или всем трем симметричным составляющим токов сети. В общем случае ток на выходе комбинированного фильтра

где k1, k2 и k3 — постоянные коэффициенты фильтра.

В этом параграфе рассматриваются фильтры токов обратной и прямой последовательностей. Комбинированные фильтры и фильтры нулевой

последовательности разбираются при описании защит, в которых они используются.

б) Фильтры токов обратной последовательности

Допустим, что фильтр Ф на рис. 3-20, а — есть фильтр обратной последовательности, то-

гда ток Iф == кI2.

Токи прямой и нулевой последовательностей через такой фильтр не проходят. Это означает, что при подводе токов I1 и I0 к фильтру I2 его выходной ток Iф = 0.

99

100