Специальная токовая защита нулевой последовательности

Особенности конструкции и принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на использовании закона электромагнитной индукции.

Прибор состоит из следующих элементов:

первичной и вторичной обмоток;
замкнутого сердечника (магнитопровода).

Принцип работы трансформатора Обмотки накручены вокруг сердечника, изолированно от него и друг от друга. Иногда первичная обмотка может заменяться медной или алюминиевой шиной. Трансформация величины электрического тока происходит за счёт разницы количества витков первичной и вторичной обмоток. В большинстве случаев устройство предназначено для снижения показателя тока, поэтому вторичная обмотка выполняется с меньшим количеством витков, нежели первичная.

Электроток подаётся на первичную обмотку при последовательном подключении. В результате на катушке формируется магнитный поток и наводится электродвижущая сила, вызывающая возникновение тока на выходной катушке.

К выходной обмотке подключают потребляющий прибор, в зависимости от целей, для которых используется устройство.

Некоторые устройства выполняются с несколькими выходными катушками, что позволяет путём переключения изменять величину трансформации электрического тока. В целях безопасности, для обеспечения защиты при пробое изоляции, выходной контур заземляется.

Разновидности максимально-токовых защит

Максимально-токовые защиты по виду время-токовой характеристики подразделяются:

МТЗ с независимой от тока выдержкой временем
МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Применяются также комбинированный вид защиты МТЗ — Максимально-токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени имеет во всём рабочем диапазоне величину выдержки времени, независимую от тока (время-токовая характеристика в виде прямой, отстоящей от оси абсцисс на величину времени выдержки tсраб; при токе, равном и меньшем тока срабатывания время-токовая характеристика скачкообразно становится равной нулю).

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени имеет нелинейную обратную зависимость выдержки времени от тока (обычно время-токовая характеристика близка к гиперболе, как к кривой постоянной мощности). Применение МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени позволяет учитывать перегрузочную способность оборудования и осуществлять т.н. «защиту от перегрузки».

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Характеристика МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени состоит из двух частей, в первой части зависимость времени от тока-гиперболическая, вторая часть-независимая (или почти независимая)-время-токовая характеристика состоит из плавно сопряжённых гиперболы и прямой. Переход из независимой в зависимую часть характеристики может происходить при малых кратностях от тока срабатывания (150%)-т.н. «крутая характеристика», и при больших кратностях (300-400%)- т.н. «пологая характеристика» (обычно МТЗ с «пологой характеристикой» применяются для защит двигателей большой мощности для лучшей отстройки от пусковых токов).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Для улучшения чувствительности МТЗ и отстройки её от токов нагрузки применяется ещё одна разновидность МТЗ — это максимальная токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения (комбинация МТЗ и защиты минимального напряжения). Такая защита будет действовать только при повышении тока, большем или равном току уставки, сопровождающееся уменьшением напряжения в сети ниже напряжения уставки. При пуске двигателей ток в сети резко возрастает, что может привести к ложному срабатыванию защит. Для этого устанавливается реле минимального напряжения, которое не дает защитам отработать, т.к. напряжение в сети остается прежним, то и защиты соответственно не реагируют на резкое увеличение тока.

Напряжение — нулевая последовательность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Напряжение — нулевая последовательность

Напряжение нулевой последовательности может быть также получено от специальных обмоток трехфазных ТН. В конструкции, показанной на рис. 4.5, специальные обмотки расположены на крайних стержнях пятистержневого сердечника и соединены между собой последовательно. В нормальном режиме, а также при двух — и трехфазных КЗ, когда сумма фазных напряжений равна нулю, магнитный поток в крайних стержнях отсутствует, и поэтому напряжения на специальных обмотках нет. При однофазных КЗ или замыканиях на землю сумма фазных напряжений не равна нулю. Поэтому магнитный поток замыкается по крайним стержням и индуктирует напряжение на специальных обмотках. В другой конструкции, показанной на рис. 4.6, имеются дополнительные вторичные обмотки, расположенные на основных стержнях и соединенные в схему разомкнутого треугольника.

Напряжение нулевой последовательности, как известно, имеет одинаковое значение и направление во всех фазах. Поэтому все входные зажимы фильтра, к которым в порядке электрического чередования подключены фазы напряжений А, В, С, будут иметь одинаковый потенциал. Таким образом, напряжение на выходе ФНОП, определяемое разностью потенциалов на зажимах реле, при подаче на вход фильтра напряжения нулевой последовательности будет равно нулю.

Напряжение нулевой последовательности может быть также получено от специальных обмоток трехфазных трансформаторов напряжения.

Напряжение нулевой последовательности, как известно, имеет одинаковую величину и направление во всех фазах. Поэтому все входные зажимы фильтра, к которым в порядке электрического чередования подключены фазы напряжения А, В, С, будут иметь одинаковый потенциал.

Напряжение нулевой последовательности, как известно, имеет одинаковую величину и направление во всех фазах. Поэтому все входные зажимы фильтра, к которым в порядке электрического чередования подключены фазы напряжения Л, В, С, будут иметь одинаковый потенциал.

Напряжение нулевой последовательности в месте установки защиты определяется напряжением в месте разрыва и емкостью по отношению к земле системы и линии для случаев подведения напряжения соответственно с шин и с линии. Токи нулевой последовательности весьма малы и обычно недостаточны для действия защиты.

Напряжение нулевой последовательности, как следует из выражений ( 4 — 2) и ( 4 — 3), зависит от соотношения сопротивлений исправных фаз относительно земли и переходного сопротивления замыкания на землю.

Напряжение нулевой последовательности также получается посредством вторичны с фильтров нулевой последовательности, включаемых на вторичные фазные напряжения ТН ( рис. 3 — 54) и выполняемых резисторами, промежуточным ТН i соединением обмоток звезда — разомкнутый треугольник и конденсаторами. Он иногда применяется для осуществления специальных блокировок дистанционных защит при нарушениях их цепей напряжения ( гл.

Страницы: 1 2 3 4 5

Виды трансформаторов тока

Данные электротехнические устройства классифицируются по нескольким характеристикам. В зависимости от назначения токовые трансформаторы могут быть:

защитными – снижающими параметры тока для предотвращения выхода из строя потребляющих устройств;
измерительными – через которые подключаются средства измерения, в том числе электросчётчики;
промежуточными – устанавливаемыми в системы релейной защиты;
лабораторными – используемыми для исследовательских целей, обладающими низкой погрешностью измерения, нередко – с несколькими коэффициентами трансформации.

Также читайте: Импульсный трансформатор Учитывая характер условий эксплуатации, различают трансформаторы:

для наружной установки – защищённые от воздействия атмосферных факторов, которые можно использовать на открытом воздухе;
Три трансформатора тока для 3-х фаз(А, B? C)
внутренние – применяемые внутри помещений;
ТТ для установки внутри помещений
встроенные – расположенные внутри электрических приборов и являющиеся их составной частью(3 ТА для каждой фазы показаны стрелкой).
Встроенные ТТ

В зависимости от исполнения первичных обмоток различают устройства:

одновиткового исполнения;
многовитковые;
шинные.

С учётом способа установки их подразделяют на следующие типы:

проходной;
опорный.

По числу ступеней изменения тока выделяют трансформаторы:

одноступенчатого,
двухступенчатого (каскадного) типа.

Устройства, в зависимости от величины напряжения, на которое они рассчитаны делят на предназначенные для работы в условиях более и менее 1000 В.

Для изготовления сердечника применяется специальная трансформаторная сталь. Изоляция выполняется сухой (бакелитовой, фарфоровой), обычной или бумажно-масляной.

Токи небаланса

Правильное сложение токов возможно только в случае полной идентичности характеристик трансформаторов тока. На этапе проектирования для защиты обязательно выбираются одинаковые обмотки трансформаторов с одинаковым классом точности, кратностью насыщения.

Но и этого может оказаться недостаточно. Если при всем при этом характеристики намагничивания оказываются разными, ток небаланса все-таки появляется. Если в нормальном режиме он не приводит к ложному срабатыванию защиты, то при симметричных КЗ, когда токи становятся в несколько раз большими, ток небаланса существенно возрастет.

Поэтому при замене трансформаторов тока, если не удается подобрать аналог для одного из них с полным соответствием вольт-амперных характеристик, то лучше сменить не один или два, а все три.

Понятия о системах прямой, обратной и нулевой последовательности

Рис. 13.3

Система прямой последовательности состоит из трёх векторов равных по длине и сдвинутых друг относительно друга на. Причёмотстаёт от вектора(рис. 13.3 а).

В системе обратной последовательности вектор опережает

(рис. 13.3 б).

Система нулевой последовательности состоит из трёх равных векторов

(рис. 13.3 в).

Любую несимметричную систему трёхфазных напряжений, токов, ЭДС можно представить как результат наложения систем прямой, обратной и нулевой последовательностей (рис. 13.4).

(1)

Или

(2)

Справедливо и обратное действие, – если каким-либо образом найдены симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей, то по формулам (1) или (2) можно определить исходные несимметричные напряжения и токи в трёхфазной цепи (методом наложения).

(3)

Первоначальная задача (действие метода) – поиск симметричных составляющих и сходных несимметричных(аварийных) режимов. Он осуществляется путём расчёта трёх симметричных режимов: прямого, обратного и нулевого.

Расчёт каждого симметричного режима производится по своей схеме замещения, причём схемы прямой и обратной последовательности аналогичны (имеют одинаковую конфигурацию).

Составляют схему произвольно с использованием принципа компенсации, согласно которому любое сопротивлениеZ электрической цепи можно представить эквивалентным источникам ЭДС, направленным навстречу току в исходной ветви (рис. 13.5).

В схемах замещения фазные сопротивления линии передачи трёхфазных трансформаторов и трёхфазных электрических машин имеют различные величины для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Линии передач

В трансформаторах магнитные потоки нулевой последовательности совпадают по фазе и поэтому не могут замыкаться по сердечнику и поэтому замыкаются по воздуху (рис. 13.6).

Магнитные потоки прямой () и также обратной () последовательностей сдвинуты наи поэтому замыкаются по сердечнику.

Рис. 13.6

Поскольку магнитное сопротивление воздуха много больше магнитного сопротивления стали , то.

Это приводит к .

В электрических машинах прямая последовательность токов статора создаёт магнитное поле, вращающееся в одном направлении с ротором, а обратная система токов – в противоположном. Следовательно, частоты наведённых в роторе токов (прямых и обратных) оказываются различными. Это проводит к (сопротивление фазы электрической машины для токов прямой последовательности не равно обратной).

Токи статора нулевой последовательности не создают кругового вращающегося магнитного поля, условия их протекания в машине отличаются от условий для токов прямой и обратной последовательностей. В результате .

Для перехода от исходной цепи к схемам замещения поступают следующим образом: Место возникновения аварийного режима характеризуется несимметричными напряжениями, которые на основании принципа компенсации представлены источниками фиктивных, несимметричных ЭДС (напряжений)

Контрольные вопросы

1. К чему приводят повреждения и аварии в энергетических системах?

2. На какие две группы делят несимметрию?

3. К чему позволяет привести задачу метод симметричных составляющих?

4. Из чего состоит система нулевой последовательности?

5. Любую ли несимметричную систему трёхфазных напряжений, токов, ЭДС можно представить как результат наложения систем прямой, обратной и нулевой последовательностей?

6. Если каким-либо образом найдены симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей, можно ли определить исходные несимметричные напряжения и токи в трёхфазной цепи?

7. В чем состоит первоначальная задача метода наложения?

8. Какая последовательность токов статора создает магнитное поле в электрических машинах?