Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Цель работы

СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И РЕЛЕ

Цель работы

 

Изучить все используемые схемы соединений трансформаторов тока и реле. Освоить построение векторных диаграмм токов в ветвях защиты при различных видах короткого замыкания, а также при коротких замыканиях за трансформатором со схемой соединения Y/D , D/Y . Определение допустимых нагрузок ТТ.

 

2. Краткие сведения из теории

 

В настоящее время при осуществлении токовых защит используется ряд схем соединения трансформаторов тока и реле. Эти схемы могут быть квалифицированы как по числу используемых трансформаторов тока – трехфазные и двухфазные схемы, так и по числу используемых трансформаторов тока в схемах – однорелейные (односистемные), двух – и трехрелейные (двух – и трехсистемные).

Токовые защиты широко применяются в электрических сетях, на их осуществление расходуется весьма большое количество оборудования. Поэтому в целях экономии оборудования целесообразно во всех случаях, когда это возможно, применять схемы с меньшим числом трансформаторов тока и реле.

Выбор той или иной схемы защиты определяется: а) видами повреждений, на которые она должна реагировать; б) условиями обеспечения необходимой чувствительности. Для оценки схемы защиты необходимо знать ток срабатывания, токи короткого замыкания при повреждении в защищаемой зоне, уметь на основании векторных диаграмм токов повреждения определить токораспределение в схемах и вычислять коэффициенты чувствительности защиты.

Одним из основных требований, предъявляемых к релейной защите, является обеспечение максимальной чувствительности к повреждениям в пределах защищаемой зоны. Чувствительность токовых защит оценивается коэффициентом чувствительности, под которым понимается отношение минимального тока в реле при металлическом коротком замыкании в пределах защищаемой зоны к току срабатывания реле

 

(1)

 

Поскольку величина тока реле зависит от схемы соединения трансформаторов тока и реле, вида короткого замыкания, сочетания поврежденных фаз и наличия в пределах защищаемой зоны силовых трансформаторов, значение коэффициента чувствительности не является постоянным.

Одной из задач настоящей работы является оценка относительного изменения коэффициента чувствительности защиты при изменении вида короткого замыкания, схемы соединения трансформаторов тока и реле, наличия в пределах защищаемой зоны силовых трансформаторов.

Соотношение между первичным током I1, протекающем в месте установки защиты, и током в реле iр в большинстве случаев не равно коэффициенту трансформации устанавливаемых для защиты трансформаторов тока nтт.

В общем случае можно записать

 

  (2)

 

где – коэффициент схемы, учитывающий соотношение вторичного тока в обмотке трансформатора и тока в реле. Величина этого коэффициента определяется схемой соединения трансформаторов тока и реле, видом короткого замыкания и сочетанием поврежденных фаз.

 

Линии электропередачи системы электроснабжения являются источниками питания понижающих подстанций. Трансформаторы подстанций обычно имеют схему соединений обмоток Y/D -11. Поскольку защиты линий, как правило, должны быть чувствительны к коротким замыканиям за трансформаторами, необходимо определить точки, проходящие с питающей стороны при коротких замыканиях за трансформатором.

Векторные диаграммы токов со стороны питания при коротких замыканиях за трансформаторами со схемами соединения обмоток Y/D -11 и D/Y-11 аналогичны.

Токи Ja, Jb, Jg в обмотках трансформатора, соединенных в треугольник, могут быть выражены через фазовые токи JAY, JBY, JCY со стороны звезды трансформатора и число витков в обмотках, исходя из условия равенства м.д.с. первичной и вторичной обмоток:

 

 

  (3)

 


Рисунок 1. Рисунок 2.

 
 

 

 


Схема соединений силового трансформатора D/Y - 11 Схема соединений силового трансформатора D/Y - 11

 

Рассмотрим значения токов со стороны питания у силового трансформатора со схемой соединения обмоток D/Y – 11.

Распишем уравнение первого закона Киргофа для узлов соединений обмоток первичной стороны трансформаторов

 

  (4)

 

 

Рассмотрим значения токов со стороны питания у силового трансформатора со схемой соединения обмоток

 

 

  (5)

 

 

Используя выражения (4) и (5) для случая различных видов к.з., легко получить значения токов со стороны питания силового трансформатора со схемой соединения D/Y -11, Y/D - 11.

Аналогичные результаты могут быть получены качественным анализом схемы. Порядок анализа изложен в (Л-3).

В настоящее время при выполнении схем релейной защиты применяются следующие соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и реле: полная звезда, полный треугольник и на разность токов (неполный треугольник).

В качестве примера рассмотрим схему включения трансформаторов тока в неполный треугольник (на разность токов) рис.3. При симметричном трехфазном коротком замыкании (а также при симметричном нагрузочном режиме) . При несимметричном коротком замыкании для этой схемы угловое смещение между точками в фазах, где установлены трансформаторы тока, изменится и, следовательно, измениться значение .

Если короткое замыкание произошло между фазами, на которых установлены трансформаторы тока, то первичные и вторичные токи в этих фазах равны и направлены противоположно (сдвиг фаз на 180°). Следовательно ток в реле будет равен удвоенному вторичному току фазы, т.е. . Если короткое замыкание произошло между фазами, на одной из которых трансформатор тока отсутствует, то и .

Для различных видов схем соединения и коротких замыканий Кч приведен в таблице1.

При выборе типа трансформаторов токи и сечения соединительных проводов для принятой схемы включения реле требуется определение нагрузок на трансформаторы тока. Нагрузка трансформаторов тока в схемах защит определяется сопротивлениями реле, вспомогательных проводов, переходными сопротивлениями и схемой соединения трансформаторов тока.

 

Рисунок 3.

 

Схемы соединений ТТ: а – звезда б – неполная звезда с реле в обратном в – неполная звезда г – треугольник д – треугольник с двумя реле е – неполный треугольник (на разность токов)

 

 

Таблица 1.

 

Схема по рисунку Короткое замыкание с питающей стороны Короткое замыкание за трансформатором (на стороне)
  Вид к.з. Относит. Вид к.з. Относит.
а   2/
б 2/
в 1/ 2/ 2/
г 2/
д 2/ 1/ 2/
е   1/ 2/   1/      

 

 

Сопротивления реле могут сильно зависеть от кратности тока в них, а также других факторов. В этих случаях определяют значение сопротивления для расчетного режима. В целях упрощения расчетов сопротивления отдельных элементов складывают обычно арифметически, а переходные сопротивления учитывают увеличением сопротивления соединительных проводов на 0,05 Ома.

Расчетная нагрузка

  (6)

 

где - напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока;

- ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока.

Напряжение при данном токе в общем случае зависит от схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле, вида короткого замыкания и сочетания поврежденных фаз. Расчетным является наиболее тяжелым для трансформатора тока случай обычно соответствующий для максимальной токовой защиты максимальному значению .

Расчетные формулы для определения вторичной нагрузки трансформаторов тока в зависимости от схемы соединения и вида короткого замыкания приведены в табл.2.

Для примера определим нагрузку трансформаторов при соединении их в треугольник, а токовых обмоток реле в звезду.

Обозначим через – сопротивление соединительных проводов одной фазы, – сопротивление соединительных контактов в одной фазе, – сопротивление реле. Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока поврежденной фазы (например фазы А).

 

  (7)

 

Поскольку для всех замыканий между фазами получим

 

 

(8)

 

Таким образом для схемы соединения трансформаторов тока в треугольник, а токовых обмоток реле в звезду расчетная нагрузка оказывается в три раза больше действительного сопротивления каждой фазы защиты.

 

 

3. Описание лабораторной установки.

 

Изучение схем соединений трансформаторов тока и реле производиться на универсальном стенде лаборатории релейной защиты с использованием блока К515 установки У5053 (источник питания), прибора ВАФ – 85 и дополнительного оборудования стенда. Схема включения панели вспомогательного оборудования показана на рис.4.