1.6 Схемы соединения обмоток тн и реле

Основными схемами соединения обмоток измерительных ТН являются следующие:

а) в звезду;

б) в неполный треугольник;

в) в фильтр напряжений нулевой последовательности.

Для удобства рассмотрения схем соединения обмоток ТН приняты следующие общие положения:

1. первичные обмотки трёхфазного ТН, включаемые на фазные напряжения, своими началами (А, В, С, рисунок 1.9) присоединяются к соответствующим фазам сети, а концы (X, Y, Z) собираются в одну общую точку;

2. концы вторичных обмоток трёхфазного ТН (х, у, z)собираются в общую точку, к началам вторичных обмоток (а, в, с) подключаются измерительные приборы и реле;

3. первичные обмотки однофазных ТН, включаемые на междуфазные напряжения, своими началами (А, рисунок 1.13) присоединяются к фазам сети в циклическом порядке.

1.6.1 Схема соединения обмоток тн в звезду

Схема соединения обмоток ТН в звезду (рисунок 1.9) предназначены для получения вторичных напряжений, пропорциональных первичным фазным или междуфазным напряжениям защищаемого элемента. Для этого могут быть использованы три однофазных двухобмоточных ТН или один трёхфазный двухобмоточный.

Три первичные обмотки собираются в звезду: - начала обмоток (А,В,С) присоединяются к соответствующим фазам, а концы (X,Y,Z) соединяют в одну точку N₁ и заземляют.

Таким образом, при любых режимах работы вторичной цепи ТН к его первичным обмоткам подводятся фазные напряжения.

Как следует из схемы соединения (рисунок 1.9) нагрузка может включаться на междуфазные напряжения (KV1, KV2, KV3) или на фазные – (KV4, KV5, KV6).Возможно также включение реле на напряжения фаз по отношению к нулевой точке системы междуфазных напряжений (рисунок 1.9,в).

Рисунок 1.9 Схема соединения трёхфазного двухобмоточного ТН в звезду (Y/Y-12) с подключением нагрузки:

а) на междуфазные напряжения;

б) на фазные напряжения;

в) на фазные напряжения по отношению к нулевой точке системы междуфазных напряжений.

В первых двух случаях (рисунок 1.9, а) и б)) к реле подводятся вторичные напряжения U_2ф = 100В (к реле KV4, KV5, KV6) и (к релеKV1, KV2, KV3).

Впоследней схеме (рисунок 1.9,в)) при равенстве сопротивлений релеKV7, KV8, KV9 напряжения подводимые к зажимам реле, определяются следующими выражениями:

, (1.19)

поскольку нейтральная точка нагрузки N₃ располагается в «центре тяжести» треугольника междуфазных напряжений U_аb, U_bс, U_са (т.е. на пересечении медиан треугольника междуфазных напряжений).

При равенстве сопротивлений Z_р реле KV7, KV8, KV9 фазные напряжения относительно нулевой точки N₃ представляют собой трёхвекторную систему U_а-N3, U_{в- N3}, U_{с- N3}, «центр тяжести» которой (точка 0) располагается в точке пересечения медиан треугольника междуфазных напряжений.

Рисунок 1.10 Векторно-топографическая диаграмма напряжений фаз по отношению к нулевой точке системы междуфазных напряжений

Вектор фазного напряжения U_а-N3 (т.е. напряжение, подаваемое на зажимы реле KV7) равен 1/3 вектора Fa. В свою очередь вектор Fa является геометрической суммой векторов междуфазных напряжений U_ав и U_ас. Следовательно,

Аналогично можно подтвердить правильность равенств, входящих в 1.19.

Напряжения U_ф-N3 (U_ф-н.т.) не содержат составляющих нулевой последовательности (НП).

В отличие от рассматриваемой схемы соединения реле (рисунок 1.9,в)) при рассимметрировании треугольника междуфазных напряжений могут появляться составляющие НП.

Рисунок 1.11 Векторные диаграммы

а) напряжений фаз по отношению к нейтральной точке системы междуфазных напряжений (рисунок 1.9,в);

б) фазных напряжений относительно общей (заземлённой) точки (рисунок 1.9,б)

Из приведённого выше можно сделать два вывода.

1. При симметричных системах полных векторов фазных и междуфазных напряжений первичных, вторичные фазные напряжения в схемах б) и в) рисунка 1.9 одинаковы. При этом составляющие обратной последовательности (ОП) и нулевой последовательности (НП) отсутствуют (рисунок 1.12, а) и б)).

2. Рассимметрирование фазных и междуфазных напряжений в первичной цепи приводит в схеме рисунок 1.9,б) к аналогичному изменению вторичных фазных напряжений с сохранением (появлением) напряжений НП.

В отличие от схемы 1.9,б) в схеме включения реле согласно рисунку 1.9, в) рассимметрирование междуфазных напряжений в первичной сети не приводит к появлению напряжений НП на зажимах реле KV7, KV8, KV9 (в фазных вторичных напряжениях U_а-N3, U_{в- N3}, U_{с- N3}) (рисунок 1.12,г)). В этом заключается основное отличие схемы включения реле на напряжения фаз относительно заземлённой нейтральной точки (N₂) от схемы включения реле на напряжение фаз по отношению к нейтральной точке системы междуфазных напряжений.

Рисунок 1.12 Векторные диаграммы фазных напряжений в схемах 1.9,б) и 1.9,в) в симметричном режиме работы первичной сети (а, б) и несимметричном – (в, г)