17. Анализ схемы соединения тт «неполная звезда». Область применения.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

ТТ устанавливаются в двух фазах (обычно А и С), вторичные обмотки и обмотки реле соединяются аналогично схемы полной звезды.

Рисунок 2.9 – Схема соединения транс­форматоров тока и обмоток реле в неполную звезду.

В нормальном режиме и при трёхфазном к.з. в реле I и III проходят токи соответствующих фаз:

; ,

В нулевом проводе ток равен их геометрической сумме:

Фактически ток в нулевом проводе соответствует току фазы В, отсутствующей во вторичной цепи.

В случае двухфазного к.з. токи появляются в одном или двух реле (I или III) в зависимости от того, какие фазы по­вреждены.

Ток в обратном проводе при двухфазных к.з. между фазами А и С, в которых установлены трансформаторы тока, равен нулю, т.к. I_A = — I_C, а при замыка­ниях между фазами AB и ВC он соответственно равен I_Н.П = — I_а и I_Н.П = — I_С.

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 между фазных повреждениях. Рассмотрев поведение защиты при различных видах замыканий, нетрудно заметить, что при трехфазном замыкании работают три реле, при двухфазном — два; при замыкании фазы В на землю защита не работает.

Выводы:

1. Схема неполной звезды реагирует на все виды междуфазных замыканий.

2. Схема достаточно надежна, т.к. при любом междуфазном замыкании срабатывают, по крайней мере, два реле.

3. Для ликвидации однофазных замыканий требуется дополнительная защита.

4. используется для подключения защиты от междуфазных к.з.

Коэффициент схемы К_СХ = 1.

18. Анализ схемы соединения тт «треугольник». Область применения.

Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные после­довательно разноименными выводами, образуют тре­угольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рисунке 2.10, а) видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

; ;.

Рисунок 2.10 – Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду – а), векторная диаграмма токов – б).

При симметричной нагрузке и трехфаз­ном к.з. в каждом реле проходит линейный ток, в

раз больший фазных токов и сдвинутый относи­тельно последних по фазе на 30°

(рисунок 2.10, б).

В таблице 2.2 приведены значения токов при других видах к.з. в предположении, что коэффициент трансформации трансформа­торов тока равен единице (К_Т = 1).

Таблица 2.2 – Значения токов при различных видах к.з.

Вид короткого замыкания	Поврежден­ные фазы	Токи в фазах	Токи в реле
			I	II	III
Двухфазное	А, В	IB= -IA, IC=0	2IA	IB	-IA
	В, С	IC= -IB, IA=0	-IB	2IB	I C
	С, А	IA= -IC, IB=0	IA	-IC	2IC
Однофазное	А	IA=IK, IB=IC=0	IA	0	-IA
	В	IB=IK, IA=IC=0	-IB	IB	0
	С	IC=IK, IB=IC=0	0	-IC	IC

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, значит при к.з. на землю в реле попадают только токи прямой и обратной последовательностей, т. е. только часть тока к.з.

В рассматриваемой схеме ток в реле при 3-х фазных симметричных режимах в раз больше тока в фазе, поэтому коэффициент схемыК

СХ =.

В соответствии с таблицей 3 коэффициент схемы при 2-х фазных к.з. для разных реле соответствует значениям К_СХ = 2 или 1 , а при однофазных к.з. – К_СХ = 1или 0.

Описанная выше схема применяется в основном для дифферен­циальных и дистанционных защит

16. Анализ схемы соединения трансформаторов тока «полная звезда». Область применения.

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. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

Рисунок 2.7 – Соединение трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды

При нормальном режиме и трехфазном к.з. в реле I, II и III проходят токи фаз:

;

;,

а в нулевом проводе — их гео­метрическая сумма, , которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления, рисунок 2.8, а).

Рисунок 2.8 – Векторная диаграмма токов.

а — при трехфазном к. з.; б — при двухфазном к. з.; е — при однофазном коротком замы­кании; г — при двухфазном к. з. на землю; д — при двойном замыкании на землю в раз­ных точках.

При двухфазных к.з. ток к.з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рисунок 2.8, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, следовательно, = 0, отсюда .

С учетом этого на векторной диаграмме (рисунок 2.8, б) токи I_B и I_С показаны сдвинутыми по фазе на 180°.

Ток в нулевом проводе схемы равен сумме токов двух повре­жденных фаз, но так как последние равны и противоположны по фазе, то ток в нулевом проводе также отсутствует.

Т.е. реле, включенное в нулевой провод схемы трансформаторов тока, соединённых в полную звезду, не будет реагировать на междуфазные к.з.

Однако, из-за неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных токов при нагрузочном режиме и при 3-х и 2-х фазных к.з. отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток, называемый током небаланса.

При однофазных к. з. первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе (рисунок 2.8, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замы­кается по нулевому проводу.

При двухфазных к.з. на землю токи проходят в двух повреждённых фазах и соответственно в двух реле, а в нулевом проводе проходит ток, равный геометрической сумме токов повреждённых фаз, всегда отличный от нуля.

При двойном замыкании на землю в различных точках, например фаз В и С, на участке между точками замыкания на землю режим аналогичен 1ф. к.з. фазы В, а между источником питания и ближайшему к нему месту замыкания фазы С – соответствует режиму 2-х фазного к.з. фаз В и С.

Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Токи прямой и обратной последовательностей в нулевом проводе не проходят, так как векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль. Токи же нулевой последовательности совпадают по фазе, поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока.

Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы равен единице: К_СХ = 1.

Выводы:

1. Схема полной звезды реагирует на все виды замыканий.

2. Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных к.з.

Схема отличается надежностью, так как при любом замыкании срабатывают по крайней мере два реле.

Неполная звезда схема подключения двигателя

В промышленности и быту широко распространены асинхронные двигатели, которые питаются напрямую от трехфазной сети с переменным напряжением. В статоре подобного мотора расположены три обмотки, смещенные друг относительно друга на 120 градусов – это сделано для того, чтобы создавать одинаковое магнитное поле в любой точке окружности вокруг статора. Для подключения таких электродвигателей применяется две основные схемы: подключение звездой и треугольником. Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих видов подключения. Для наглядности, обозначим начало каждой из трех обмоток U1 , V1 , W1, а их концы – U2 , V2 , W2 соответственно.

Чтобы реализовать подключение мотора по схеме «звезда», необходимо соединить все концы обмоток U2 , V2 , W2 в одной точке, а на входы каждой из обмоток подавать по одной фазе из трехфазной сети.

Для того чтобы подключить двигатель по схеме «треугольник», необходимо к началу первой обмотки U1 присоединить конец второй V2, к началу второй обмотки V1 – конец третьей обмотки W2, а начало третьей обмотки W1 к концу первой U2. К местам, где соединяются обмотки, подключаются фазы питающей сети.

Посмотрите видео о способах подключения электродвигателей:

Важно правильно выбрать схему подключения для конкретного двигателя, иначе можно не получить от него необходимой мощности, а в отдельных случаях — даже вывести мотор из строя.

Каждая из этих схем подключения асинхронного электродвигателя к сети имеет как свои плюсы, так и недостатки. К примеру, мотор, подключенный звездой, запускается очень плавно, и может работать с небольшой перегрузкой без вреда для самого двигателя.

Однако максимальная паспортная мощность электропривода в таком случае недостижима – двигатель будет выдавать до 70% от своей номинальной мощности.

Подключение треугольником позволяет достигать паспортной мощности, однако при такой схеме подключения пусковые токи достигают значительных величин. К тому же замечено, что при подключении треугольником электродвигатель греется при работе, что уменьшает срок его службы.

Чтобы минимизировать минусы и полностью реализовать плюсы каждой из схем, была придумана система автоматической смены схемы подключения. То есть, асинхронный электродвигатель запускается по схеме «звезда», а при выходе на свою номинальную частоту вращения, переключается на схему «треугольник», и выходит на свою паспортную мощность. Реализуется такая смена схем подключения при помощи магнитных пускателей или пусковых реле времени. Также это можно сделать при помощи пакетного переключателя, но в этом случае нужно внимательно следить за работой мотора, чтобы переключить его в нужный момент.

Ещё одно интересное видео, о способе подключения электродвигателя:

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

ТТ устанавливаются в двух фазах (обычно А и С), вторичные обмотки и обмотки реле соединяются аналогично схемы полной звезды.

Рисунок 2.9 – Схема соединения транс­форматоров тока и обмоток реле в неполную звезду.

В нормальном режиме и при трёхфазном к.з. в реле I и III проходят токи соответствующих фаз:

; ,

В нулевом проводе ток равен их геометрической сумме: Фактически ток в нулевом проводе соответствует току фазы В, отсутствующей во вторичной цепи.

В случае двухфазного к.з. токи появляются в одном или двух реле (I или III) в зависимости от того, какие фазы по­вреждены.

Ток в обратном проводе при двухфазных к.з. между фазами А и С, в которых установлены трансформаторы тока, равен нулю, т.к. I_A = — I_C, а при замыка­ниях между фазами AB и ВC он соответственно равен I_Н.П = — I_а и I_Н.П = — I_С.

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 между фазных повреждениях. Рассмотрев поведение защиты при различных видах замыканий, нетрудно заметить, что при трехфазном замыкании работают три реле, при двухфазном — два; при замыкании фазы В на землю защита не работает.

1. Схема неполной звезды реагирует на все виды междуфазных замыканий.

2. Схема достаточно надежна, т.к. при любом междуфазном замыкании срабатывают, по крайней мере, два реле.

3. Для ликвидации однофазных замыканий требуется дополнительная защита.

4. используется для подключения защиты от междуфазных к.з.

Коэффициент схемы К_СХ = 1.

18. Анализ схемы соединения тт «треугольник». Область применения.

Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные после­довательно разноименными выводами, образуют тре­угольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рисунке 2.10, а) видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

; ;.

Рисунок 2.10 – Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду – а), векторная диаграмма токов – б).

При симметричной нагрузке и трехфаз­ном к.з. в каждом реле проходит линейный ток, в раз больший фазных токов и сдвинутый относи­тельно последних по фазе на 30°

В таблице 2.2 приведены значения токов при других видах к.з. в предположении, что коэффициент трансформации трансформа­торов тока равен единице (К_Т = 1).

Таблица 2.2 – Значения токов при различных видах к.з.

Если Вы нашли ошибку на нашем сайте, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Запуск асинхронного электродвигателя по схеме «Звезда-треугольник» номиналом 30 кВт с использованием реле времени Finder 80.82

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени.

Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

где U_л — напряжение между двумя фазами, U_ф — напряжение между фазой и нейтральным проводом

Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. I_л = I_ф.

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: U_л = U_ф.
Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

где I_л — линейный ток, I_ф — фазный ток

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

где U — фазное напряжение обмотки статора, r₁ — активное сопротивление фазы обмотки статора, r₂ — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора,
x₁ — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора, x₂ — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора,
m — количество фаз, p — число пар полюсов

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Фазный ток равен линейному току и равен:

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

Список используемой литературы:
1. ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
2. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
3. Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907

1.8 Схемы соединения обмоток тт и реле

Для подключения реле к трансформаторам тока обмотки последних соединяются в различные схемы. Наиболее распространённые схемы соединения обмоток ТТ и реле приведены на рисунке 1.18.

На рисунке 1.18,а приведена основная схема соединения в полную звезду, которая применяется для включения защиты от всех видов многофазных и однофазных КЗ.

На рисунке 1.18,б приведена схема соединения обмоток ТТ и реле в неполную звезду с реле в обратном проводе. Схема используется, главным образом, для включения защиты от междуфазных КЗ в сетях с изолированной нейтралью.

На рисунке 1.18,в приведена схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а реле – в звезду. Эта схема находит широкое применение в дифференциальных защитах силовых трансформаторов.

На рисунке 1.18,г приведена схема соединения обмоток ТТ и реле на разность токов двух фаз; используется как и схема 1.18,б для включения защит от междуфазных КЗ.

На рисунке 1.18,д приведена схема соединения обмоток ТТ и реле на сумму токов трёх фаз, которая является фильтром токов нулевой последовательности (НП). Схема используется для включения защит от однофазных КЗ.

На рисунке 1.18,е приведена схема последовательного соединения двух одинаковых ТТ, установленных на одной фазе. При таком соединении двух ТТ нагрузка, подключённая к ним Z_н, распределяется между обоими ТТ поровну , т.е. нагрузка, приходящаяся на каждый трансформатор, уменьшается в два раза. Происходит это потому, что ток в цепи остаётся неизменным и равным , а напряжение, приходящееся на каждый трансформатор, составляетТогда сопротивление нагрузки, приходящееся на каждую вторичную обмотку трансформаторов тока, составит

здесь Z_{н, расч} — сопротивление нагрузки, приходящееся на один ТТ.

Данная схема может применяться в тех случаях, когда ТТ нагружен недопустимо большим сопротивлением, приводящим к погрешностям в работе ТТ свыше 10% и когда исчерпаны все возможности уменьшить Z_н.

Рисунок 1.18 Схемы соединения обмоток ТТ и реле

На рисунке 1.18,ж приведена схема параллельного соединения двух одинаковых трансформаторов тока, установленных на одной фазе. Общий коэффициент трансформации этой схемы в два раза меньше коэффициента трансформации одного ТТ. Схема может использоваться в тех случаях, когда необходимо получить нестандартный коэффициент трансформации. Разновидностью данной схемы является схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока в дифференциальной защите силового трансформатора с расщеплённой вторичной обмоткой (рисунок 1.19).

Рисунок 1.19 Схема включения трансформаторов тока в дифференциальной защите

силового трансформатора с расщеплённой обмоткой

Рассмотрим работу приведённых выше схем в симметричном нагрузочном режиме работы защищаемого объекта и в режиме трёхфазного (симметричного) КЗ.

А. Схема соединения обмоток ТТ и реле в полную звезду с реле в нулевом проводе

Указанная схема соединения приведена на рисунке 1.20,а. Примем условно положительные направления первичных токов I_1A, I_1B, I_1C как указано на рисунке 1.20. Тогда при принятом включении обмоток ТТ (начала вторичных обмоток ТТ собраны в одну «нулевую» точку) вторичные токи I_2а, I_2в, I_2с протекают «навстречу» первичным.

Рисунок 1.20 Токопрохождение в схеме соединения ТТ и реле в полную звезду

В симметричном режиме, когда первичные токи равны между собой по модулю и сдвинуты по фазе на 120°, вторичные токи также равны по величине и сдвинуты относительно друг друга на 120°. Кроме того в симметричном режиме вторичные токи трансформаторов тока не выходят за пределы схемы ограниченные точками М и Н, т.е. вторичные токи I_2а, I_2в, I_2с перераспределяются между реле КА1, КА2 и КА3, не заходя в обмотку реле КА0. При этом ток I_КА, проходящий по обмотке реле КА равен вторичному току ТТ , т.е.

I_КА1 = I_2a; I_КА2 = I_2в; I_КА3 = I_2с.

Можно рассуждать и несколько иначе. Вторичный ток фазы А I_2a проходит по контуру: начало вторичной обмотки ТА1, реле КА0, реле КА1, конец вторичной обмотки ТА1. Аналогично проходят вторичные токи фаз В и С, — через свои токовые реле. При этом из схемы видно, что токи, проходящие по обмоткам реле КА1, КА2, и КА3, равны «своим» фазным вторичным токам. По обмотке реле КА0 проходит ток, равный геометрической сумме фазных токов. Как известно, для случая симметричной трёхвекторной системы (I_2а, I_2в, I_2с) геометрическая сумма трёх векторов равна нулю. Следовательно, ток в реле КА0 отсутствует.

I_КА0 = I_2а, I_2в, I_2с = 0.

При расчёте токов срабатывания измерительных органов (токовых и других реле) устройств РЗ необходимо знать количественное соотношение между вторичным током I_2ф, проходящим по вторичной обмотке ТТ, и током, проходящим по обмотке реле I_КА. Это соотношение оценивается коэффициентом схемы К_сх, который показывает, во сколько раз ток в обмотке реле больше вторичного тока ТТ, т.е.

В рассматриваемой схеме соединения (Y / Y) коэффициент схемы равен единице

Ниже мы увидим, что в иных схемах соединения трансформаторов тока и реле коэффициент схемы может отличаться от единицы.

Б. Схема соединения обмоток ТТ и реле в неполную звезду с реле в

обратном проводе

В схеме неполной звезды с реле в обратном проводе (рисунок 1.21) по обмоткам реле КА1 и КА3, включённым в фазы а и с, проходят вторичные токи фаз I_2а и I_2с

Рисунок 1.21 Токопрохождение в схеме соединения ТТ и реле в неполную звезду

По реле КА0 проходит ток I_KA0, равный геометрической сумме фазных токов I_KA0 = I_2а + I_2с, и равный по модулю фазному току.

В. Схема соединения обмоток ТТ в треугольник и реле — в звезду.

Схема соединения обмоток трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду (рисунок 1.22) применяется в дифференциальных защитах силовых трансформаторов с соединением обмоток Δ/Y или Y/Δ.

Рисунок 1.22 Токопрохождение в схеме соединения обмоток ТТ и реле Δ/Y

В рассматриваемой схеме через обмотки каждого реле проходят вторичные токи двух ТТ. Результирующий ток в каждом реле равен геометрической разности фазных токов

I_KA1 = I_2a — I_2в; I_KA2 = I_2в — I_2с; I_KA3 = I_2с — I_2а.

Из векторной диаграммы следует, что ток, проходящий по обмотке реле опережает на угол = 30° «свой» первичный ток. Из векторной диаграммы следует также, что ток в обмотке реле в раз больше вторичного фазного

Следовательно, коэффициент схемы

Г. Схема соединения обмоток ТТ и реле на разность токов двух фаз

I_1A

I_2а

(I_2c—I_2a)

120°

0

30°

I_1В

I_2с

I_1С

б)

Рисунок 1.23 Схема соединения обмоток ТТ и реле на разность вторичных

токов двух фаз

По обмотке реле проходит ток I_р, равный геометрической разности фазных вторичных токов

I_р = I_2с – I_2а

В нормальном режиме работы защищаемого элемента, а также при трёхфазном симметричном КЗ коэффициент схемы

В случае однофазного КЗ, например, фазы А по обмотке реле проходит ток I_р равный вторичному току короткого замыкания, т.е.

I_р =; при этом токомI_2с пренебрегают, т.к. он много меньше вторичного тока повреждённой фазы, т.е. В этом случае коэффициент схемы

В случае двухфазного короткого замыкания (рисунок 1.24) по обмотке реле проходит ток I_р в два раза больше фазного.

При двухфазном КЗ (К⁽²⁾) первичные токи короткого замыкания в фазах А и С противофазные (рисунок 1.24,б).Вторичные токи итакже сдвинуты по фазе на 180°. При этом ток в обмотке реле оказывается в два раза больше фазного.

Рисунок 1.24 Токопрохождение в схеме соединения обмоток ТТ и реле на разность

токов двух фаз при К⁽²⁾

Анализируя токопрохождение в схеме включения на разность вторичных токов двух фаз можно рассуждать несколько иначе.

ТА1

I_2a

А

К

B

ТА3

I_2c

С

КА

a)

I_р= геом. сумма фазных токов

Рисунок 1.25

Следует отметить, что на рисунке 1.25 реальный ток КЗ совпадает по направлению с условно положительнымI_1A. В фазе С реальный первичный ток противофазен условно положительномуI_1С. Учитывая последнее, построим векторную диаграмму первичных и вторичных токов.

При указанной полярности включения ТА1 и ТА2 определим направление фазных вторичных токов I_2a и I_2с, ориентируясь на реальные первичные токи. Первичный ток входит в зажим Л1, следовательно, вторичный токI_2а выходит из зажима и₁, как показано на рисунке 1.25. Первичный ток входит в зажим Л2, следовательно, вторичный токI_2с выходит из зажима и₂. В результате по обмотке реле КА проходят два синфазных и одинаковых по величине тока I_2a и I_2с. Результирующий ток в обмотке реле равен геометрической сумме синфазных токов.

В случае двухфазного КЗ коэффициент схемы

В качестве вывода следует отметить, что в схеме включения обмоток ТТ и реле на разность вторичных токов двух фаз коэффициент схемы зависит от вида КЗ:

— однофазное КЗ фазы А или фазы С К_сх = 1

— двухфазное КЗ фаз А, В или В, С К_сх = 1

— трёхфазное КЗ

— двухфазное КЗ фаз А и С К_сх = 2.

Рассмотрим токопрохождение в схеме соединения ТТ и реле на разность токов двух фаз, если изменена полярность включения вторичной обмотки одного из двух ТТ (режим симметричный).

Рисунок 1.26 Токопрохождение в схеме соединения ТТ и реле на разность вторичных токов двух фаз, когда вторичная обмотка одного ТТ «вывернута»

Д. Схема соединения обмоток ТТ и реле на сумму трёх вторичных фазных токов (ФТНП)

Схема соединения обмоток ТТ и реле на сумму вторичных фазных токов приведена на рисунке 1.27. Данная схема представляет собой фильтр токов нулевой последовательности (НП) и используется в токовых фильтровых защитах, реагирующих на токи нулевой последовательности, в сетях с большими токами замыкания на землю. В состав схемы входят три одинаковых ТТ и одно токовое реле.

Известно, что любую систему трёх векторов (векторов полных токов ) можно представить в виде суммы симметричных систем ПП, ОП и НП. Токи прямой и обратной последовательностей представляют собой симметричные трёхвекторные системы, они не выходят из схемы соединения обмоток ТТ за точки М и Н. Токи нулевой последовательности представляют собой три коллинеарных вектораI_оа, I_ов, I_ос. Все три тока НП замыкаются через обмотку реле.

Рисунок 1.27 Схема фильтра токов нулевой последовательности

Результирующий ток в реле

I_р = I_оа + I_ов + I_ос .

Поскольку модули фазных токов НП равны между собой, то можно записать

I_р = 3 I_оф.

Сумма токов прямой последовательности, обратной последовательности в реле равна нулю.

7. Перечень контрольных вопросов

1. Каково назначение первичных измерительных преобразователей тока (напряжения)?

2. Устройство измерительного ТТ, включение его в цепь защищаемого элемента, маркировка выводов.

3. Общий принцип действия измерительного ТТ.

4. Схема замещения и векторная диаграмма ТТ.

5. Какова причина возникновения токовой погрешности измерительного трансформатора тока?

6. Чем определяется величина тока намагничивания измерительного ТТ?

7. Какова зависимость вторичного тока и тока намагничивания ТТ от кратности первичного тока и сопротивления нагрузки?

8. Дать пояснение токовой абсолютной и относительной погрешности, угловой и полной абсолютной и относительной погрешности в работе измерительного ТТ.

9. Перечислить и пояснить основные параметры измерительных ТТ.

10. Каковы требования, предъявляемые к ТТ, используемым в устройствах РЗ и А? Назвать классы точности измерительных ТТ.

11. Каков порядок выбора и проверки ТТ по кривым зависимости 10%-ой кратности первичного тока от сопротивления нагрузки Z_н (по кривым предельной кратности К₁₀)?

12. Перечислить схемы соединения обмоток ТТ и реле. (Привести схемы соединения). Пояснить работу фильтра токов нулевой последовательности.

13. Пояснить работу схем соединения обмоток ТТ и реле Y / Y и Δ / Y (токопрохождение в схемах, векторные диаграммы, коэффициенты схем) в симметричном режиме.

14. Пояснить работу схемы соединения ТТ и реле в неполную звезду и схемы соединения на разность вторичных токов двух фаз (токопрохождение, векторные диаграммы, коэффициенты схем) в симметричном режиме.

15. В каких случаях используется последовательное и параллельное соединение вторичных обмоток двух ТТ, включённых в одну фазу?

Литература

1. Федосеев А.М. «Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей» — М. Энергоатомиздат – 1984г.

2. Андреев В.А. «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» — М. Высшая школа, 1991г.

3. Беркович М.А. и др. «Основы техники релейной защиты» — М. Энергоатомиздат, — 1984г.

4. Чернобровов Н.В., Семёнов В.А. «Релейная защита энергетических систем» -М. Энергоатомиздат, — 1998г.

5. Афанасьев В.В. «Трансформатора тока» -Л. Энергия, — 1980г.

6. Казанский В.Е. «Трансформаторы тока в системах релейной защиты», — М. Энергия -1978г.

15. Анализ схемы соединения обмоток тт «неполная звезда». Область применения.

Достоинства этой схемы соединения — она хорошо реагирует на все виды короткого замыкания, кроме КЗ на землю фазы в который трансформатор тока не установлен. Эта схема используется только для междуфазных защит.

В обратном проводе проходит ток равный геометрической сумме токов фаз:

Фактически ток в обратном проводе соответствует току фазы В отсутствующей во вторичной цепи.

При нормальном нагрузочном режиме и в режиме 3-х фазного к.з. токи проходят в обоих реле и в обратном проводе.

При 2-х фазном к.з. токи появляются в одном (при к.з. между фазами А-В и В-С) или двух реле (при к.з. А-С) в зависимости от того, какие фазы замкнулись.

Ток в обратном проводе при к.з. между фазами А-С, в которых установлены трансформаторы тока, будет равен нулю т.к. , а при к.з. между фазами А-В и В-С будет соответственно равен (к.з. А-В) и (к.з. В-С).

При 1 фазных к.з. фаз А или С, в которых установлены ТТ появляется ток в одном реле (в фазе А или С) и в обратном проводе. При 1 фазном к.з. фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в схеме неполной звезды не появляются, т.е. схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазных к.з.

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду применяют только для токовых защит, действующих при междуфазных к.з.

16. Анализ схемы соединения обмоток тт «треугольник». Область применения.

ТТ устанавливаются во всех фазах, их вторичные обмотки соединяются

последовательно разноимёнными выводами образуя полный треугольник (рис. 3-12, в), а реле соединённые в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника.

В каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и в режиме 3-х фазного к.з. в реле рассматриваемой схемы проходят линейные токи, в 3 раз больше фазных токов и сдвинутые относительно последних по фазе на угол 300 (что видно из векторной диаграммы на рис. 3-12, в).

В схеме соединения ТТ в полный треугольник:

− токи в реле появляются при всех видах к.з.;

− отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к.з.;

− токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника, не имея пути для замыкания через обмотки реле (при 1 фазных к.з. в реле попадает только часть тока к.з. – только токи прямой и обратной последовательности).

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ в треугольник применяют в основном для дифференциальных и дистанционных защит.

17. Мтз с пуском минимального напряжения.

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты

применяются схемы с пуском (с блокировкой) от реле минимального напряжения.

Такая защита называется максимальной токовой защитой с пуском (блокировкой) по напряжению. Из схемы видно, что защита будет действовать на отключение только после срабатывания реле минимального напряжения.

Для обеспечения надёжной работы защиты при всех видах междуфазных и однофазных к.з. устанавливаются три реле минимального напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети и одно реле минимального напряжения 2 реагирующее на появление напряжения нулевой последовательности.

В сетях с изолированной нейтралью токовая часть схемы МТЗ с пуском по напряжению выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема выполняется 3-х фазной для обеспечения надёжной работы при 2-х фазных к.з., а реле напряжения, реагирующее на нулевую последовательность, не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных к.з.

Ток срабатывания МТЗ с пуском по напряжению отстраивается не от максимального тока нагрузки линии, а от тока нормальной нагрузки Iн. норм, который обычно в 1,5÷2,0 раза меньше Iн. макс.

Напряжение срабатывания защиты выбирается исходя из следующих условий:

1. реле напряжения не должны срабатывать (замкнуть контакты) при минимальном значении рабочего напряжения:

U_с.з. < U_{раб.мин};

2. реле напряжения должны возвращаться (разомкнуть контакты) после отключения к.з. и восстановления напряжения до уровня минимального рабочего:

U_воз. < U_{раб.мин};

где ; К_н – коэффициент надёжности.

Учитывая, что окончательная формула для расчёта напряжения срабатыванияМТЗ с пуском по напряжению: ;

Напряжение U_{раб.мин.} обычно принимается на 5-10 % ниже нормального значения.

Чувствительность защиты по напряжению проверяется по максимальному значению напряжения при к.з. в конце зоны действия защиты, при этом коэффициент чувствительности:

;

15. Анализ схемы соединения обмоток тт «неполная звезда». Область применения.

Достоинства этой схемы соединения — она хорошо реагирует на все виды короткого замыкания, кроме КЗ на землю фазы в который трансформатор тока не установлен. Эта схема используется только для междуфазных защит.

В обратном проводе проходит ток равный геометрической сумме токов фаз:

Фактически ток в обратном проводе соответствует току фазы В отсутствующей во вторичной цепи.

При нормальном нагрузочном режиме и в режиме 3-х фазного к.з. токи проходят в обоих реле и в обратном проводе.

При 2-х фазном к.з. токи появляются в одном (при к.з. между фазами А-В и В-С) или двух реле (при к.з. А-С) в зависимости от того, какие фазы замкнулись.

Ток в обратном проводе при к.з. между фазами А-С, в которых установлены трансформаторы тока, будет равен нулю т.к. , а при к.з. между фазами А-В и В-С будет соответственно равен (к.з. А-В) и (к.з. В-С).

При 1 фазных к.з. фаз А или С, в которых установлены ТТ появляется ток в одном реле (в фазе А или С) и в обратном проводе. При 1 фазном к.з. фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в схеме неполной звезды не появляются, т.е. схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазных к.з.

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду применяют только для токовых защит, действующих при междуфазных к.з.

16. Анализ схемы соединения обмоток тт «треугольник». Область применения.

ТТ устанавливаются во всех фазах, их вторичные обмотки соединяются

последовательно разноимёнными выводами образуя полный треугольник (рис. 3-12, в), а реле соединённые в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника.

В каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и в режиме 3-х фазного к.з. в реле рассматриваемой схемы проходят линейные токи, в 3 раз больше фазных токов и сдвинутые относительно последних по фазе на угол 300 (что видно из векторной диаграммы на рис. 3-12, в).

В схеме соединения ТТ в полный треугольник:

− токи в реле появляются при всех видах к.з.;

− отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к.з.;

− токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника, не имея пути для замыкания через обмотки реле (при 1 фазных к.з. в реле попадает только часть тока к.з. – только токи прямой и обратной последовательности).

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ в треугольник применяют в основном для дифференциальных и дистанционных защит.

17. Мтз с пуском минимального напряжения.

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты

применяются схемы с пуском (с блокировкой) от реле минимального напряжения.

Такая защита называется максимальной токовой защитой с пуском (блокировкой) по напряжению. Из схемы видно, что защита будет действовать на отключение только после срабатывания реле минимального напряжения.

Для обеспечения надёжной работы защиты при всех видах междуфазных и однофазных к.з. устанавливаются три реле минимального напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети и одно реле минимального напряжения 2 реагирующее на появление напряжения нулевой последовательности.

В сетях с изолированной нейтралью токовая часть схемы МТЗ с пуском по напряжению выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема выполняется 3-х фазной для обеспечения надёжной работы при 2-х фазных к.з., а реле напряжения, реагирующее на нулевую последовательность, не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных к.з.

Ток срабатывания МТЗ с пуском по напряжению отстраивается не от максимального тока нагрузки линии, а от тока нормальной нагрузки Iн. норм, который обычно в 1,5÷2,0 раза меньше Iн. макс.

Напряжение срабатывания защиты выбирается исходя из следующих условий:

1. реле напряжения не должны срабатывать (замкнуть контакты) при минимальном значении рабочего напряжения:

U_с.з. < U_{раб.мин};

2. реле напряжения должны возвращаться (разомкнуть контакты) после отключения к.з. и восстановления напряжения до уровня минимального рабочего:

U_воз. < U_{раб.мин};

где ; К_н – коэффициент надёжности.

Учитывая, что окончательная формула для расчёта напряжения срабатыванияМТЗ с пуском по напряжению: ;

Напряжение U_{раб.мин.} обычно принимается на 5-10 % ниже нормального значения.

Чувствительность защиты по напряжению проверяется по максимальному значению напряжения при к.з. в конце зоны действия защиты, при этом коэффициент чувствительности:

;

Схема — неполная звезда — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Схема — неполная звезда

Cтраница 1

Схема неполной звезды без реле, включенного на сумму токов двух фаз, не может быть использована, так как при одном из коротких замыканий между двумя фазами за трансформатором ( в данном случае при коротком замыкании между фазами А и В) ее чувствительность недостаточна.  [1]

Схема неполной звезды по сравнению с трехфазной — имеет меньшую чувствительность при коротких замыканиях за трансформатором с соединением обмоток звезда — треугольник. Так, например, если защита установлена на фазах Л и С звезды ( рис. 15 — 2), то при коротком замыкании между фазами А и В на стороне треугольника ( рис. 15 — 2) в реле зашиты протекает лишь половина полного тока короткого замыкания.  [3]

Обычно для схемы неполной звезды используются трансформаторы тока, установленные в фазах А и С.  [5]

Обычно для выполнения схемы неполной звезды используются трансформаторы тока, установленные в фазах А и С.  [7]

Схема обладает достоинством схемы неполной звезды ( использование двух ТТ) и имеет такую же чувствительность при двухфазных к.  [8]

В связи с тем, что схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного короткого замыкания, она применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях.  [9]

ЗТ — трансформаторы тока соединены в схему неполной звезды.  [11]

Определяется наибольшая фактическая вторичная нагрузка трансформатора тока для схемы неполной звезды.  [12]

В этом случае чувствительность защиты, выполненной по схеме неполной звезды, определяется током I в и равна чувствительности защиты, выполненной по схеме полной звезды.  [13]

Обмотки, питающие катушки реле, собраны по схеме неполной звезды. При такой схеме соединения во вторичных обмотках трансформаторов тока и в катушках реле протекает один и тот же фазный ток.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5