Типовые схемы соединений трансформаторов тока

а) Типовые схемы и их анализ

Питание устройств релейной защиты током сети производится по рассмотренным ниже типовым схемам соединений трансформа­торов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях.

Для нахождения токораспределения в схеме сначала показываются положи­тельные направления действующей вели­чины первичных токов при рассматриваемом виде к. з.; затем наносятся стрелки вто­ричных токов в каждом трансформаторе тока, по которому проходит первичный ток, после чего показывается путь, по ко­торому замыкается вторичный ток каждого трансформатора тока. Если в каком-либо элементе схемы (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток в этом элементе находится путем геометри­ческого сложения или вычитания соответствующих векторов фаз­ных токов с учетом их сдвигов по фазе.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле I _р к току в фазе I _ф. Это отношение называется коэф­фициентом схемы

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

Ниже рассмотрены основные типовые схемы, анализируется токораспределение в них и определяется их область применения.

б) 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 (рис. 3-9). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

При нормальном режиме и трехфазном к. з., как показано на рис. 3-9, в реле /, // и /// проходят токи фаз

которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления в точках Н и К, рис. 3-10, а).

При двухфазных к. з. ток к. з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис. 3-10, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа

В действительности в результате неидентичности характеристик и погрешностей трансформаторов тока сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторый остаточный ток, называемый током небаланса I _н.п. = I _нб. При нормальном ре­жиме ток небаланса равен примерно 0,01—0,2 А. При к. з. в связи с увеличением токов намагничивания ток небаланса возрастает.

При однофазных к. з. первичный ток к. з. проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3-10, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замы­кается по нулевому проводу.

При двухфазных к. з. на землю (рис. 3-10, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из их век­торной диаграммы.

При двойном замыкании на землю в раз­ных 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 двухфаз­ному к. з.

Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Ток I _н.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 I _н.п. = 3 I ₀.

При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из трансфор­маторов 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 применяется в защитах, действующих при всех видах к. з. Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы, определяемый выражением (3-11), к_сх = 1.

в) Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

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 междуфазных повреждениях. Коэффициент схемы к_сх == 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 (n_т = 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.

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

чувствительность при двухфазных к. з. на линии между фазами АВ и ВС) нужно учитывать при применении схемы.

В случае двухфазного к. з. между фазами В и С за силовым трансформатором с соединением обмоток звезда — треугольник ток в реле _р = _а — _с оказывается равным нулю, так как токи 1_а и 1_С 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 применять для защит, которые должны действовать при к. з. за трансформаторами с соединением обмоток λ/Δ.

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.

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/Δ.

Коэффициент схемы при симметричных режимах , с учетом что в этом режиме I_p = √3 I_ф.

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 I ₀ = 0 и реле Р не действует. Но из-за погрешности трансформаторов тока сумма вторичных токов не балансируется и в реле появляется ток небаланса I _нб

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 трехтрансфор-м а т о р н ы м фильтром токов I ₀.

Дата добавления: 2014-12-23