- •Оглавление
- •1. Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем 6
- •2. Трансформаторы тока и схемы их соединений 13
- •3. Реле 25
- •4. Максимальная токовая защита 32
- •4.4.3. Схема защиты 54
- •5. Токовые отсечки 62
- •5.1. Принцип действия 62
- •6. Измерительные трансформаторы напряжения 70
- •6.1. Принцип действия 70
- •7. Токовая направленная защита 78
- •7.6.2. Выдержка времени защиты 99
- •1. Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем
- •1.1. Назначение релейной защиты
- •1.2. Требования к релейной защите
- •1.3. Изображение схем релейной защиты на чертежах
- •1.4. Элементы защиты
- •1.5. Принципы выполнения устройств релейной защиты
- •1.6. Источники оперативного тока
- •2. Трансформаторы тока и схемы их соединений
- •2.1. Принцип действия
- •2.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока
- •2.3. Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки
- •2.4. Типовые схемы соединений трансформаторов тока
- •2.4.1. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду
- •2.4.2. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду
- •2.4.3. Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду
- •2.4.4. Включение реле на разность токов 2 – фаз (схема восьмерки)
- •3.1. Электромагнитные реле тока и напряжения
- •3.1.1. Принцип действия
- •3.1.2. Работа электромагнитного реле на переменном токе
- •3.2. Разновидности электромагнитных реле
- •3.2.1. Токовые реле
- •3.2.2. Реле напряжения
- •3.2.3. Промежуточные реле
- •3.2.4. Указательные реле
- •3.2.5. Реле времени
- •4. Максимальная токовая защита
- •4.1. Принцип действия токовых защит
- •4.2. Защита линий с помощью мтз с независимой выдержкой времени
- •4.2.1. Схемы защиты
- •4.2.1.1. Трехфазная схема защиты на постоянном оперативном токе
- •4.2.1.2. Двухфазные схемы защиты на постоянном оперативном токе
- •4.2.1.2.1. Двухрелейная схема
- •4.2.1.2.2. Одно-релейная схема
- •4.2.2. Выбор тока срабатывания защиты
- •4.2.3. Чувствительность защиты
- •4.2.4. Выдержка времени защиты
- •4.3. Мтз с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения
- •4.3.1. Схема защиты
- •4.3.2. Ток срабатывания токовых реле
- •4.3.3. Напряжение срабатывания реле минимального напряжения
- •4.3.4. Чувствительность реле напряжения
- •4.4.2. Индукционные реле
- •4.4.2.1. Принцип действия индукционных реле
- •4.4.2.2. Индукционное реле с короткозамкнутыми витками
- •4.4.2.3. Токовое индукционное реле серии рт–80 и рт–90
- •4.4.3. Схема защиты
- •4.4.4. Выдержки времени защит
- •4.5. Мтз на переменном оперативном токе
- •4.5.1. Схема с дешунтированием катушки отключения выключателей
- •4.5.1.1. Схема защиты с зависимой характеристикой
- •4.5.1.2. Схема защиты с независимой характеристикой
- •4.5.2. Схемы с питанием оперативных цепей защиты от блоков питания
- •4.5.3. Схема защиты с использованием энергии заряженного конденсатора
- •4.6. Поведение мтз при двойных замыканиях на землю
- •4.7. Область применения мтз
- •5. Токовые отсечки
- •5.1. Принцип действия
- •5.2. Схемы отсечек
- •5.3. Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием
- •5.3.1. Ток срабатывания отсечки
- •5.3.2. Зона действия отсечки
- •5.3.3. Время действия отсечки
- •5.4. Неселективные отсечки
- •5.5. Отсечки на линиях с двусторонним питанием
- •6. Измерительные трансформаторы напряжения
- •6.1. Принцип действия
- •6.2. Погрешности трансформаторов напряжения
- •6.3. Схемы соединений трансформаторов напряжения
- •6.3.1. Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду
- •6.3.2. Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник
- •6.3.3. Схема соединения трансформаторов напряжения в разомкнутый треугольник
- •6.4. Контроль за исправностью цепей напряжения
- •7. Токовая направленная защита
- •7.1. Необходимость токовой направленной защиты
- •7.2. Индукционные реле направления мощности
- •7.2.1. Общие сведения
- •7.2.2. Конструкция и принцип действия
- •7.2.3. Типы реле мощности
- •7.2.4. Характеристики реле мощности
- •7.4. Схемы включения реле направления мощности
- •7.4.1. Требования к схемам включения
- •7.4.2. 90 И 30 схемы
- •7.4.3. Работа реле, включенных по 90 и 30 схемам
- •7.5. Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю
- •7.6. Выбор уставок защиты
- •7.6.1. Ток срабатывания пусковых реле
- •7.6.2. Выдержка времени защиты
- •7.6.3. Мертвая зона
- •7.7. Токовые направленные отсечки
- •7.9. Оценка токовых направленных защит
- •Литература
2.1. Принцип действия
Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки ZН – последовательно включенные реле и приборы.
Ток I1, протекая по обмотке, создаёт магнитный поток Ф1=I1, под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е2. По обмотке протекает ток I2.
Если не учитывать потерь то:
, (2.1)
где – витковый коэффициент трансформации.
В заводских материалах на трансформаторы тока указывают номинальный коэффициент трансформации . Если не учитывать потери, то nв=nт.
В действительности же I2 отличается от расчетного значения. Часть тока I1 тратиться на создание намагничивающего потока:
(2.2)
Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет. Магнитопровод быстро расплавится. Кроме того на вторичной разомкнутой обмотке появиться высокое напряжение, достигающие десятков киловольт. Вторичная обмотка обязательно должна быть заземлена – если произойдет пробой изоляции, то при заземленной вторичной обмотке получится короткое замыкание, защитная аппаратура отключит поврежденный трансформатор, заземление вторичной обмотке делается прежде всего для обеспечения техники безопасности.
Причиной погрешностей в работе трансформаторов тока является ток намагничивания. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия релейной защиты, поэтому стараются уменьшить ток намагничивания.
2.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока
Ток Iнам состоит из активной и реактивной составляющих.
Iа.нам – обусловлена активными потерями на гистерезис и от вихревых токов в магнитопроводе трансформатора тока.
Iр.нам – создает магнитный поток, который индуктирует во вторичной обмотке ЭДС Е2.
Для уменьшения Iа.нам магнитопровод выполняется из шихтованной стали.
При насыщении Iнам возрастает значительно быстрее, чем поток Фт, что вызывает резкое увеличение погрешностей. (см. рис. 2.2.1 – характеристика намагничивания трансформатора тока.)
Для ограничения погрешностей нужно уменьшить Фт:
Рис. 2.2.1
ФтЕ2=I2(Z2+Zн). (2.3)
Этого можно добиться, либо снизив ток I2 за счет подбора соответствующего коэффициента трансформации (повысить nт для снижения кратности максимального первичного тока ), либо уменьшив сопротивление нагрузки вторичной обмотки Zн .
Требования к точности трансформаторов тока, питающих релейную защиту
Погрешность трансформаторов тока по току (I) не должна превышать 10%, а по углу () – 7.
Эти требования обеспечиваются, если Iнам0,1I1.
Для каждого типа трансформаторов тока имеются определённые значения К1макс и Zн, при которых погрешность будет равна 10%. Поэтому исходными величинами для оценки погрешности являются I1макс и Zн:
Zн=Zр+Zп, (2.4)
где Zп – сопротивление проводов,
Zр – сопротивление реле.
Для упрощения в расчетах сопротивления суммируются арифметически.
Предельные значения К1макс и Zн из условия 10% погрешности дают заводы, изготавливающие трансформаторы тока.
Класс точности
Выпускаются трансформаторы тока следующих классов точности: 0,5;1;3;10 (для подсоединения к ним измерительных приборов) и Р (для релейной защиты).
Таблица 2.1
Класс |
Погрешность1 |
|
по току, % |
по углу, |
|
0,5 |
0,5 |
40 |
1 |
1 |
80 |
3 |
3 |
Не нормируется |
Р |
Не нормируется |
При диапазоне первичных токов 0,1I11,2 от номинального.
Номинальная нагрузка – максимальная нагрузка, при которой погрешность равна значению, установленному для данного класса – Sн.ном(ВА) при I2ном=5А или 1А и cos=0,8:
. (2.5)
Кривые предельной кратности – К10=f(Zном) – приводятся в заводской документации (Рис.2.2.2).
Имеются и другие характеристики, например зависимость I2=f(I1) (рис.2.2.3).
Рис. 2.2.2 Рис. 2.2.3