Токи и напряжения, возникающие при замыканиях на землю.

Стр 1 из 6Следующая ⇒

При металлическом замыкании одной фазы, например фазы А, ее напряжение относительно земли снижается до нуля (U_A=0). Напряжение нейтрали U_Н по отношению к земле становиться равным напряжению между точками Н и К, т.е. равному по величине и обратному знаку ЭДС заземлившейся фазы. Напряжение неповрежденных фаз В и С относительно земли повышается до междуфазного.

Учитывая, что нейтраль Н имеет относительно земли напряжение U_Н, можно выразить напряжения U’_B и U’_С через U_Н:

Поскольку U_A=0, то I_А(С)=0, то в двух других фазах под действием напряжения U_B и U_С появляются токи опережающие их на 90⁰:

Ток I_З в месте повреждения равен геометрической сумме токов в фазах В и С и противоположен им по фазе:

Из диаграммы видно, что:

Таким образом ток в месте замыкания равен утроенному току нормального емкостного тока фазы (I_C_Ф=U_Ф/Хс). Величина I_З зависит от величины напряжения сети и емкости фаз (Х_С=1/wС) и может быть подсчитана через:

где с_уд – удельная емкость одной фаза на 1 км сети;

l – общая протяженность одной фазы сети.

В следствии нарушения симметрии и баланса емкостных токов и фазных напряжений появляются составляющие нулевой последовательности:

Пренебрегая сопротивлением проводов, которое значительно меньше Х_С получаем, что во всех точках сети U₀=U_ок. Токи I₀, возникающие под действием U_ок, замыкаются через емкости фаз и заземленные нулевые точки генераторов и трансформаторов, если такие заземления имеются.

Из распределения токов I₀, следует, что:

Знак минус в выражении учитывает, что за положительное направление токов и напряжений принято направление от источника питания к месту повреждения I_З=3I₀. Токи I₀ и I_З совпадают по фазе и отстают от вектора напряжения U_ок на 90⁰.

Трансформаторы тока.

3.1. Основные сведения о трансформаторах тока.

Измерительные трансформаторы тока представляют собой аппараты для преобразования токов первичных цепей в стандартные токи 5 или 1А для измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики.

Нормально трансформаторы тока работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания вторичной обмотки при наличии тока в первичной цепи, т.е. возникновение режима холостого хода недопустимо, так как при этом из-за возникающих перенапряжений может быть повреждена изоляция трансформатора с вытекающими отсюда последствиями.

3.2. Устройство и принцип действия.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь измерительного тока и, следовательно, через нее проходит весь ток нагрузки или к.з. Этот ток является для ТТ принужденным и проходит по его первичной обмотке независимо от состояния вторичной обмотки, т.е. от того, замкнуто она и нагрузку, закорочена или разомкнута.

ТТ состоит из двух обмоток и сердечника. Часто изготовляют ТТ из двух сердечников, первичная обмотка является у них общей для всех сердечников. Ток проходящий по первичной обмотке ТТ, называется первичным и обозначается I1, а ток во вторичной обмотке называется вторичным и обозначается I2.

Ток I1 создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф1, который пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней вторичный ток I2, который также создает в сердечнике магнитный поток Ф2, но направленный противоположно магнитному потоку Ф1. Результирующий поток в сердечнике равен разности:

Фо=Ф1-Ф2 (3.1)

Величина магнитного потока зависит не только от величины создающего его тока, но и от количества витков обмотки, по которой этот ток проходит. Произведение тока на число витков F=I*w называется намагничивающей силой и выражается в ампер*витках (Ав), поэтому выражение (3.1) можно заменить выражением:

Fo=Fл-F2 (3.2.)

или

(3.3)

где Io или Iнам – ток намагничивания, являющийся частью первичного тока, обеспечивающий результирующий магнитный поток в сердечнике;

w1, w2 – число витков первичной и вторичной обмоток.

Разделив все члены выражения (3.3) на w2 получим:

(3.4)

Отношение называется коэффициентом трансформации ТТ.

Поскольку при величинах первичного тока близких к номинальному, Iнам не превышает 0, 5-3% номинального тока, то в этих условиях можно с некоторым приближением считать Iнам=0. Тогда:

(3.5)

Согласно действующему стандарту отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току называется номинальным коэффициентом трансформации ( 600/5, 1000/1 и т.п.).

Все пересчеты с первичного тока на вторичный и со вторичного на первичный производится по этим номинальным коэффициентам трансформации:

(3.6)

Для правильного соединения трансформаторов тока между собой и правильного подключения к ним реле напряжения мощности, ваттметров и счетчиков, выводы обмоток ТТ обозначаются (маркируются) заводами следующим образом:

- начало первичной обмоток – Л1, начало вторичной обмотки – И1;

- конец первичной – Л2, конец вторичной - И2.

При монтаже ТТ располагаются так чтобы начала первичных обмоток Л1 были обращены к шинам, а Л2 – концы в линию ( в сторону защищаемого объекта).

При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки (Н) принимается тот ее вывод, из которого ток выходит, если в этот момент в первичной обмотке ток проходит от начала (Н) к концу (К). При этом Iр сохраняет направление I1.

3.3. Изображение векторов вторичных токов.

Направление векторов вторичного тока I2 на диаграмме зависит от положительного направления тока, принятого для вторичной обмотки.

Если положительное направление вторичного и первичного тока принять совпадающим, например направленным от начала к концу, то при прохождении по первичной обмотке тока положительного направления вторичный ток будет иметь отрицательный знак и изобразится на векторной диаграмме векторам, противоположным вектору первичного тока. Если же за положительное направление вторичного тока принять ток обратный первичному, проходящий от конца у началу вторичной, то знаки первичного и соответствующего ему вторичного тока будет одинаковы.

3.4. Условия работы ТТ в схемах защит.

ТТ работают как источники тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка. Величина тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи ТТ, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлением системы. Это делает работу ТТ отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

Работа ТТ с присоединенной ко вторичным зажимам нагрузкой характеризуется соотношениями, вытекающими из схемы замещения и векторной диаграммы, соответствующей условным положительным направлением, принятым ниже.

За исходный при построении принимается вектор вторичного тока Iв. Все величины приведены к числу витков вторичной обмотки и обозначают следующее:

- напряжение на зажимах НК вторичной обмотки;

- ЭДС индуцируемые в первичной и вторичной обмоток;

a - угол между ;

- поток в магнитопроводе отстающий от на 90⁰, поскольку он имеет направление, противоположное определяемому правилом винта;

I’нам – ток намагничивания определяющий поток , проходящий через фиктивное сопротивление намагничивания ;

y - угол сопротивления Z’нам;

g - угол между , определяемый потерями в стали;

- первичный ток;

- напряжение на зажимах НК.

3.4. Схема замещения и векторная диаграмма ТТ.

Соотношение основных величин характеризующих работу ТТ могут быть установлены на основе его схемы замещения и векторной диаграммы. На схеме замещения показано сопротивление первичной обмотки, поскольку оно не влияет на работу ТТ.

Первичный ток I’1, ток намагничивания I’нам и полное сопротивление ветви намагничивания отмечены знаком “'“. Это означает, что их величины приведены к вторичной обмотке ТТ. Это приведение выполняется пересчетом по номинальному коэффициенту трансформации nт равному . Приведенные величины равны:

При рассмотрении работы ТТ следует иметь ввиду, что обычно сопротивления в схеме замещения ничтожно малы по сравнению с общим сопротивлением первичной цепи, в которую включен ТТ, поэтому они не влияют на величину первичного тока.

Необходимо также учитывать, что наличие в ТТ стального сердечника обуславливает нелинейность сопротивления ветви намагничивания Z’нам, вследствие этого токи I’нам и I’2, как правило, несинусоидальные. Сумма этих токов, как видно из схемы замещения равны I’1, который обычно синусоидален. Несинусоидальные токи и напряжения не могут изображаться векторами, поскольку их гармонические составляющие имеют разные частоты. При рассмотрении работы ТТ с помощью векторных диаграмм несинусоидальные токи и напряжения условно замещаются эквивалентными синусоидальными имеющими такие же действующие значения. При построении векторной диаграммы за исходный принят вектор тока I2. Вектор напряжения вторичной обмотки u2 построен как сумма падений напряжений от тока I2 в активном и индуктивном сопротивлениях нагрузки вторичной обмотки Zн. ЭДС E2 вторичной обмотки

(3.7)

Соответственно положительным направлением первичного и вторичного токов, принятым противоположными в первичной и вторичной обмотках, ЭДС первичной обмотки Е1 находится в противофазе с ЭДС Е2. Вектор рабочего магнитного потока Ф опережает на 90⁰ вектор ЭДС Е1, наведенной этим магнитным потоком. Вектор тока намагничивания I’нам опережает вектор магнитного потока Ф на угол g, обусловленный активными потерями в стали сердечника. Вектор первичного тока I1 построен на диаграмме как сумма векторов вторичного тока I2 и тока намагничивания I’нам:

Токам соответствуют противодействующие магнитные потоки первичной и вторичной обмоток поскольку эти токи в витках обмоток направлены встречно. Соответственно выражению магнитный поток первичной обмотки уравновешивается рабочим магнитным потоком создающимся током I’нам и размагничивающим действием тока I2.

3.5. Нормальная работа ТТ.

Во вторичной цепи ТТ циркулирует ток . Погрешность ТТ определяется наличием I’нам. Необходимая точность ТТ обеспечивается работой его в режиме, близком к короткому замыканию зажимов НК вторичной цепи, т.е. с небольшими значениями сопротивления нагрузки, вторичного напряжения u2, индукции Вм в сердечнике, а следовательно, и малыми значением тока намагничивания I’нам. При изменении в известных пределах сопротивления нагрузки вторичный тока I2 практически не изменяется, т.к. I’нам остается весьма малым по сравнению с не изменяющимся I’1. Поэтому при включении на один ТТ нескольких реле, их обмотки как правило соединяются последовательно.

3.6. Работа ТТ разомкнутой с вторичной обмоткой.

При размыкании вторичной обмотки весь первичный ток оказывается намагничивающим. Индукция резко возрастает, обуславливая сильный нагрев магнитопровода за счет повышенных потерь в стали. Индуцируемая в обмотке ЭДС определяется скоростью изменения потока во времени, имеющей наибольшие значения при прохождении трапециидального ( за счет насыщения магнитопровода) потока через его нулевые значения. В указанные моменты ЭДС может достигнуть весьма больших значений.

Мгновенное значение вторичной ЭДС:

Наибольшее значение e_в имеет в момент времени, когда произведение производных максимально. Поэтому работа ТТ с разомкнутой вторичной обмотки, как и правило, является недопустимой уже при номинальных первичных рабочих токах. Особенно опасным для изоляции и обслуживания является момент к.з., когда мгновенные значения индуцируемых ЭДС могут достигать многих киловольт. Необходимо отметить возможность появления опасных перенапряжений на зажимах вторичных обмоток ТТ при больших сопротивлениях нагрузки.

Работа с разомкнутой вторичной обмоткой допускается иногда в релейной защите только для небольших промежуточных насыщающихся ТТ, используемых для питания работающих на переменном токе вспомогательных реле, например реле времени с синхронным двигателями, и катушек отключения выключателя. Это оказывается возможным за счет соответствующего конструктивного выполнения насыщающихся трансформаторов и шунтирования их вторичных обмоток емкостями.

3.7. Погрешности ТТ.

Под погрешностями ТТ подразумевается отличие вектора вторичного тока I2 от вектора приведенного первичного тока I’1 по величине и углу. Это отличие обусловлено наличием тока намагничивания I’нам создающего магнитный поток Ф в сердечнике ТТ. Из схемы замещения (рис. 3.6) видно, что величина тока намагничивания I’нам, а следовательно, и погрешности ТТ зависят от соотношения сопротивлений ветви намагничивания (Z’нам) и цепи вторичного тока (Z2+Zн). Чем больше ток ответвляется в сопротивление Z’нам, тем больше погрешности ТТ.

Установлены следующие погрешности ТТ:

1. Токовая погрешность.

Она выражается в процентах и может быть определена по формуле:

2. Угловая погрешность.

Она представляет собой угол между вектором первичного тока I’1 и вторичного тока I2 (d). Она выражается в градусах, минутах или сантирадианах и считается положительной, когда вектор I2 опережает вектор I’1. Угловая погрешность может быть определена через величины угла потерь g (угол между Ф в магнитопроводе и I*нам) и a (угол между U1 и I1) угла между векторами ЭДС Е2 и вторичного I2. Величина отрезка (рис.3.7) . Угол между I2 и I’нам равен (90⁰-(a+g)). Значение угловой погрешности равно:

3. Полная погрешность.

Точность работы ТТ, предназначенных для релейной защиты, характеризуется полной погрешностью в условиях установившегося режима. Согласно ГОСТ 7746-68 полная погрешность представляет собой действующее значение разности мгновенных значений токов i₂ и i’₁. Полная погрешность e, выраженная в процентах равна:

где I’1 – действующее значение первичного тока;

i₂ и i’₁ – мгновенные значения вторичного и первичного токов;

Т – длительность периода тока.

Если полная погрешность не превышает 10%, то она может быть выражена упрощенной формулой:

Из приведенных выражений видно, что чем больше намагничивающий ток ТТ, тем больше его погрешности. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия устройств РЗА. Уменьшение погрешностей ТТ сводится к уменьшению намагничивающего тока.

Ток намагничивания состоит из составляющей , обусловленной активными потерями на гистерезис от вихревых токов в магнитопроводе ТТ, и составляющей , создающей магнитный поток Ф, который индуцирует во вторичной обмотке ЭДС I2. При этом > > .

Для уменьшения магнитопровод ТТ выполняется из шихтованной стали, имеющей небольшие активные потери. Для уменьшения второй составляющей нужно уменьшить Ф_т, связанный с соотношением .

Для ограничения погрешностей нужно ограничивать величину магнитного потока Ф или магнитной индукции В=Ф/S, не допуская насыщения магнитопровода. Из принципа работы ТТ вытекает, что поток Фт, должен иметь такую величину, при которой наведенная им вторичная ЭДС Е2 была бы достаточной для компенсации падения напряжения в цепи вторичной обмотки:

Т.е. чем больше I2 и Zн тем быстрее растет Фт и растет . Уменьшение Е2 (Фт) достигается уменьшением Zн и уменьшением I2 достигается повышением n_Т. Уменьшение достигается увеличением сечения и применения стали с высокой магнитной проницаемостью. Таким образом, для уменьшения погрешности ТТ должен работать в прямолинейной части характеристики намагничивания. Это условие обеспечивается:

а) конструктивными параметрами сердечниками;

б) правильностью выбора Zн;

в) снижением величины вторичного тока, что достигается выбором соответствующего коэффициентом трансформации n_Т.

3.8. Требования к точности ТТ и их выбор.

ТТ подразделяются на классы точности. Каждый класс характеризуется допустимой величиной погрешности, установленной из условий точной работы измерительных приборов. Для пром.установок изготовляются ТТ классов 0, 5; 1; 3; Д. Пределы их погрешностей определяются по ГОСТ 7746-68:

0, 2 - ±0, 2; ±10 мин Точные лабораторные измерения

0, 5 - ±0, 5; ±40 мин Приборы учета эл.энергии (счетчики)

1 - ±1; ±80 мин Все типы защит и щитовые приборы

3 - ±3; не нормируется Токовые защиты и амперметры

Д – не нормируется. Специальные для диф.защиты

Работа ТТ с погрешностью соответствующей его классу, обеспечивается лишь при токах, не превышающих 12% номинального, и вторичной нагрузки не выходящей за пределы номинальной мощности.

Номинальной мощностью ТТ называется максимальная нагрузка, выраженная в ВА, при которой его погрешность не превосходит величины установленной для данного класса. Это мощность равна:

В отличии от измерительных приборов для устройств РЗА определяется точность работы ТТ главным образом при токах повреждения. Поэтому погрешности, характеризующие класс точности не могут служить основанием для выбора ТТ, питающих защиту.

Исходными для выбора ТТ, предназначенных для питания защиты является максимальный первичный ток I_max_расч, при котором требуется их точная работа и нагрузка его вторичной обмотки Zн: для одних защит он равен их току срабатывания, для других – максимальному току к.з., проходящему через ТТ. На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа для большинства защит допускается погрешность по величине тока до 10% и по углу до 7мин. Руководствуясь этим условием производят выбор ТТ по кривым 10%-й погрешности. Кривые 10%-й погрешности дают зависимость максимальной кратности m₁₀ первичного тока от сопротивления нагрузки вторичной обмотки Zн, при которых погрешность ТТ равна 10%:

При погрешности 10% ТТ работает у точки перегиба характеристики намагничивания, т.е. достигает начала насыщения.

Соответствующей этой точке Iнас и является указанным выше током I1max. Зависимость m₁₀=f(Zн) дается для a+g=90⁰, поэтому DI< 10%. Проверка ТТ по кривым 10% точности осуществляется следующим образом: выбирается тип ТТ и его n_Т. Находится I_расч_max. При этом токе рассчитывается расчетная кратность первичного тока:

где к_а – коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей на работу ТТ в переходных процессах при к.з. равный 1, 2-2. С БНТ к_а=1.

a=0, 8 – учитывает допустимое отличие действительной кратности от указанной заводом-изготовителем ТТ.

После этого пользуясь кривыми 10%-й погрешности находят Zдоп:

Zн£ Zдоп

Для ТТ классов 0, 5; 1 и 3 вместо кривых 10%-й погрешности обычно дается кратность их насыщения m_нас=Iнас/Iном при номинальной мощности равной 0, 8. При Iнас погрешность достигает 10%. В этом случае выбираемый ТТ должен иметь m_нас³ m_расч, а его нагрузка удовлетворять условию Zн< Zном.

В технических данных на ТТ указывается величина максимальной кратности вторичного тока m_max=I₂_max/I_2ном, которую можно получить при Zном. По коэффициенту максимальной кратности m_max можно определить наибольший вторичный ток, который способен дать данный ТТ:

I₂_max=m_maxI_2ном

При этом для определения m_max _x при Z_x отличной от Z_ном, пользуются формулой:

Эта величина используется для проверки надежности действия токовых защит, если питающие их ТТ при больших токах к.з. насыщаются.

Из рассмотренного следует, что причиной возникновение погрешностей ТТ является прохождение тока намагничивания, т.е. того самого тока, который создает в сердечнике ТТ рабочий магнитный поток, обеспечивающий трансформацию первичного тока во вторичную обмотку. Чем меньше Iнам, тем меньше погрешность.

Т.к. I2 зависит от I1, то Е2, а следовательно и Iнам возрастает при увеличении I1 или увеличении сопротивления Zн ( нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке). Zнам зависит от конструкции сердечника ТТ и качества стали. Оно не является постоянной величиной, а зависит от характеристики намагничивания стали. При насыщении стали сердечника ТТ Zнам резко уменьшается, что приводит к возрастанию Iнам и, как следствие, к возрастанию погрешностей.

3.9. Типовые схемы соединений ТТ.

Питание устройств релейной защиты током сети производится по типовым схемам соединений ТТ и обмоток реле.

Поведение и работа реле в каждый из этих схем зависит от характера распределения токов в ее вторичных условиях. Если в каком-либо элементе схемы (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток 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 Iр к току в фазе Iф. Это отношение называется коэффициентом схемы:

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

3.10. Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду.

При такой схеме соединения ТТ устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток ТТ.

При нормальном режиме и трехфазном к.з., как показано в реле I, II и III проходят токи фаз , а в нулевом проводе их геометрическая сумма Iн.п=(Iа+Ib+Ic), которая при симметричных режимах равна нулю (при наличии и отсутствии заземления в точках Н и К).

При двухфазных к.з. ток к.з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, ток в неповрежденной фазе отсутствует.

Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, (Ib+Ic)=0, Ic=-Ib, Iн.п.=(Ib+Ic)=0. Поэтому реле IV (рис.3.11), включенное в нулевой провод, не будет реагировать на нагрузку и междуфазные к.з., в чем состоит важная особенность схемы звезды. В действительности в результате неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторой остаточный ток, называемый током небаланса Iн.п.=Iнб=(0, 01-0, 2А). При к.з. в связи с увеличением токов намагничивания величина Iнб возрастает.

При однофазных к.з. первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе. Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

При двухфазных к.з. на землю ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (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 фазных точках прохождения токов разное. 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. Токи прямой и обратной последовательности в нулевом проводе не проходят, т.к. векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль. Токи же нулевой последовательности совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока Iн.п.=3Iо.

При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из ТТ в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, установленного в нулевом проводе. В рассмотренной схеме (рис. 3.11) реле, установленные фазах, реагирует на все виды к.з., а реле в нулевом проводе – только на к.з. на землю:

Iр=Iф

Ксх=1

3.11. Схема соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду.

В реле I и III проходят токи соответствующих фаз , а в обратном проводе ток равен геометрической сумме Iоб=-(Ia+Ic). С учетом векторной диаграммы Iв=-(Ia+Ic), т.е. Iоб равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи.

При 3-х к.з. и нормальном режиме токи проходят по обоим реле I и III (рис.3.17) и в обратном проводе.

В случае 2-х к.з. токи появляются в одном или двух реле в зависимости от того какие фазы повреждены. Ток в обратном проводе при 2-х к.з. между фазами А и С, в которых установлены ТТ, с учетом Ia=-Ic, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он соответственно равен Iоб=Ia и Iоб=Ic.

В случае 1-х к.з. фаз (А или С), в которых установлены ТТ, во вторичной обмотке ТТ и обратном проводе проходит ток к.з. При Замыкании на землю фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в схеме защиты не появляются.

Из выше изложенного следует, что схема неполной звезды реагирует не на все случаи 1-х к.з. и поэтому применяются только для защит действующих при междуфазных к.з.

Коэффициент схемы равен 1( Ксх=1).

3.12. Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду.

Из токораспределения видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При нагрузке в реле проходит линейный ток в Ö 3 раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30⁰.

Рассмотрим какие токи протекают по реле при 2-х фазных и 1-х к.з.

Вид к.з.	Повреждены фазы	Токи в фазах	Токи в реле
I	II	III
Двухфазное	А, В	I_B=-I_A I_C=0	2I_A	I_B	-I_A
B, C	I_C=-I_B I_A=0	-I_B	2I_B	I_C
C, A	I_A=-I_C I_B=0	I_A	-I_C	2I_C
Однофазное	А	I_A=I_K I_B и I_C=0	I_A		-I_A
B	I_B=I_K I_A и I_C=0	-I_B	I_B
C	I_C=I_K I_B и I_A=0		-I_C	I_C

Схема соединения ТТ 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 току в фазе зависит от вида к.з.

3. Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника ТТ, не имея пути для замыкания через обмотки реле, т.е. при к.з. на землю в реле попадают только токи прямой последовательности, т.е. только часть токов к.з.

3.13. Схема соединений с двумя ТТ и одним реле, включенным на разность токов двух фаз.

При симметричной нагрузке и трехфазном к.з. . При 2-х к.з. на фазах А и С . При 2-х к.з. между В и С или А и В , т.е. ток в реле, а следовательно, и чувствительность схемы при различных к.з. будет различной.

Трансформаторы напряжения.

4.1.Назначение ТН.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для измерения напряжения, питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередачи. Для первых трех случаев могут применяться двухобмоточные ТН.

4.2. Классификация ТН.

ТН различаются:

- по числу фаз: однофазные и трехфазные;

- по числу обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные;

- по классу точности, т.е. по допускаемым значениям погрешности;

- по способу охлаждения: с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией);

- по роду установки: для внутренней или наружной установки.

Особенностью ТН является их малая мощность при высоком напряжении первичной обмотки, т.е. ТН является маломощными понижающими трансформаторами, имеющими почти всегда большой коэффициент трансформации. Кроме того, ТН должен обладать малым падением напряжения в первичной и вторичной обмотках, чтобы иметь возможно меньшие погрешности коэффициента трансформации и угла сдвига между векторами первичного и вторичного напряжений.

4.3. Маркировка обмоток ТН.

При маркировке выводов вторичных обмоток ТН за начало а принимают тот вывод, из которого ток выходит, в то время когда в первичной обмотке ток проходит от начала А к концу Х. Иными словами если на первичной стороне ток входит в начало А, то однополярным выводом, т.е. началом вторичной обмотки а, будет тот ее вывод, из которого в этот момент ток выходит. При маркировке и включении обмоток по такому правилу направление тока в реле, при включении реле через ТН останется таким же, как и при включении реле непосредственно в сети.

4.4. Погрешности ТН.

ТН работает с погрешностью, искажающей вторичные напряжения как по величине так и по фазе. В идеальном ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение равно:

где - напряжение подведенное к зажимам первичной обмотки ( первичное напряжение);

n_н – коэффициент трансформации идеального ТН, .

Однако за счет падения напряжения Du в первичной и вторничной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

Что вытекает из эквивалентной схемы замещения ТН.

Из этой схемы следует, что:

Таким образом, падение напряжения в обмотках ТН Du обуславливает появление погрешности искажающей величину и фазу u₂ по сравнению с расчетным напряжением u₁/n_н=u. Для уменьшения погрешности ТН необходимо уменьшать сопротивление обмоток Z₁ и Z₂, ток намагничивания I_нам и ток нагрузки, т.е. вторичный ток I₂.

12 3 4 5 6 Следующая ⇒