Фильтры симметричных составляющих токов

НАГРУЗКА ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

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

где U ₂ и I ₂ — напряжение и ток вторичной обмотки (рис. 3-18, а).

Чтобы определить z_н, нужно вычислить напряжение U ₂, рав­ное падению напряжения в сопротивлении нагрузки z_н от про­ходящего в нем тока I _н (рис. 3-18, а).

Сопротивление нагрузки состоит из сопротивления проводов r _п и сопротивления реле z_р, которые для упрощения суммируются арифметически: z_н = r _п+ z _р.

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 n_T. В этом случае падение напряжения в нагрузке делится поровну между вторичными обмотками трансформаторов. Токи в обоих транс­форматорах тока одинаковы и равны I ₂ = I ₁/ n _Т. Поэтому на­грузка каждого трансформатора составляет половину общей на­грузки z_н.

а) Общие сведения

Наряду с защитами, реагирующими на полный ток фазы, при­меняются устройства релейной защиты, реагирующие на симметрич­ные составляющие прямой I ₁, обратной I ₂ и нулевой I ₀ 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 I _ф, пропорциональный со­ответствующей симметрич­ной составляющей токов трехфазной сети, питаю­щих фильтр Ф. К выход­ным зажимам фильтра подключается реле Р, реа­гирующее на полученную составляющую.

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, тогда ток I _ф == к I ₂.

Токи прямой и нулевой последовательностей через такой фильтр не проходят. Это означает, что при подводе токов I ₁ и I ₀ к фильтру I ₂ его выходной ток I _ф = 0.

где z_ф — сопротивление фильтра, измеренное со стороны выход­ных зажимов mn при разомкнутой цепи на входе фильтра; z_Р — сопротивление реле.

Реле, питающиеся через фильтр обратной последовательности (фильтр-реле), действуют только при несимметричных к. з., когда токи к. з. содержат составляющую обратной последовательности и не реагируют на симметричную нагрузку и трехфазные к. з., поскольку в этих случаях I ₂ = 0.

Ток небаланса. За счет неточного подбора сопротивле­ний фильтра может появиться ток небаланса I _нб при отсутствии тока I ₂, который ограничивает чувствительность фильтр-реле. Поэтому I _нб должен сводиться к минимальному значению регу­лировкой сопротивлений. Баланс сопротивлений может нару­шиться при изменении частоты в сети, питающей фильтр, из-за того, что реактивные сопротивления x_L, х_с зависят от частоты. Это свойство фильтров является их недостатком.

Чувствительность ф и л ь т р а-р е л е зависит от чув­ствительности реле и мощности, отдаваемой фильтром. Каждый источник питания отдает наибольшую мощность приемнику в случае равенства по величине их полных сопротивлений, т. е. при z_р = z_ф. Абсолютный мак­симум отдаваемой мощности имеет место, если при равенстве полных сопро­тивлений источника и приемника их реактивные сопротивления также равны, но имеют противоположные знаки [Л. 23]. Следовательно, для обеспечения максимальной отдачи мощности фильтром необходимо выполнить условие

r_p= r_ф и х_р = - х_ф (3-22)

В качестве реле, питающихся от фильтра, обычно применяются чув­ствительные электромагнитные токовые реле или поляризованные реле по­стоянного тока, которые подключаются к фильтру через выпрямитель.

в) Фильтры токов прямой последовательности

Учитывая, что токи прямой последовательности отличаются от обратной только чередованием фаз, любой фильтр обратной последовательности можно превратить в фильтр прямой последо­вательности, изменив на его зажимах последовательность подво­димых фаз.

Например, если на фильтре, изображенном на рис. 3-21, а, поменять местами фазы В и С, т. е. подключить фазу С к зажиму 2, а фазу В — к зажиму 3, то на выходных зажимах фильтра по­явится напряжение U_mn, пропорциональное токам прямой последовательности, а токи обратной последователь­ности не будут давать напряжения на выходе фильтра.

Фильтры токов прямой последовательности в чистом виде используются редко и применяются как правило, в комбинации с другими составляющими ( ₁ + k ₂, ₁ + k ₀).

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

Дата добавления: 2014-12-23