- •Кафедра «Электрические станции» Релейная защита
- •Часть 2 Минск 2008
- •Часть 2
- •Лабораторная работа № 8 исследование схемы продольной дифференциальной защиты трансформатора
- •Краткие теоретические сведения
- •Особенности выполнения дифференциальной защиты трансформатора
- •Краткая характеристика реле рнт-565
- •Выбор параметров защиты
- •Описание лабораторной установки
- •Содержание и порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 9 фильтр-реле напряжения и тока обратной последовательности
- •Теоретические сведения
- •Фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа рнф-1 м
- •Фильтр-реле тока обратной последовательности
- •Содержание работы и порядок ее выполнения
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 10 схемы соединения обмоток трансформаторов тока
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 11 Дифференциальное реле с быстронасыщающимся трансформатором типа рнт-565
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 12 дифференциальное реле с магнитным торможением типа дзт-11
- •Устройство и принцип действия реле типа дзт-11
- •Основные технические данные реле
- •Содержание работы
- •Порядок проведения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 13 направленное реле сопротивления комплекта типа крс-2
- •Описание реле сопротивления
- •Содержание работа и порядок ее выполнения
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 14 полупроводниковое реле времени типа рв-01
- •Содержание работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 15 Промежуточное реле серии рп-18
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 16 статические реле тока и напряжения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа №17 Реле направления мощности рм 11
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 18 Полупроводниковое реле сопротивления комплекта брэ 2801
- •Краткие теоретические сведения
- •Принцип действия брэ 2801
- •Определение и установка параметров срабатывания рс
- •Содержание и порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Список использованных источников
- •Содержание
- •Часть 2
- •2 20013, Минск, проспект Независимости, 65.
Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Схемы фильтров напряжения (рис. 9.1) и тока (рис. 9.4) обратной последовательности.
3. Результаты измерений, зависимости Uнб=f(Uвх), Iнб=f(Iвх) и векторные диаграммы фильтров напряжения и тока при их включении на систему напряжений (токов) прямой и обратной последовательностей.
Лабораторная работа № 10 схемы соединения обмоток трансформаторов тока
Цель работы. Ознакомление со схемами соединения вторичных обмоток трансформатора тока, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики.
Краткие теоретические сведения
трансформаторы тока (ТТ) используются для изоляции цепей релейной защиты от высоковольтных цепей защищаемого оборудования, получения информации о первичном токе защищаемого объекта, для питания устройств релейной защиты. В схемах на оперативном переменном токе трансформаторы тока используются также для получения энергии с целью воздействия на электромагниты отключения выключателей.
питание устройств релейной защиты током сети производится по рассмотренным ниже типовым схемам соединения трансформаторов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависит от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях. Если в каком-либо элементе схем (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток в этом элементе 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 Ip ко вторичному току в фазе Iф. Это отношение называется коэффициентом схемы
Ксх = Ip/Iф . (10.1)
Коэффициент схемы учитываются при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.
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 (рис. 10.1). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформатора тока.
Рис. 10.1. Соединение обмоток трансформатора в звезду
При нормальном режиме и трехфазном КЗ в реле I, II, III проходят токи фаз Ia = IA/nt, Iв = IВ/nt, Iс = IС/nt, а в нулевом проводе - их геометрическая сумма Iн.п. = (Ia + Iв + Ic), которая при симметричных режимах равна нулю (рис. 10.2, а).
При двухфазных КЗ ток КЗ проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис.10.2б). Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, следовательно , отсюда .
Ток в нулевом проводе схемы равен сумме токов двух поврежденных фаз (Iв и Ic), но так как последние равны и противоположны по фазе (рис. 10.2, б), то ток в нулевом проводе также отсутствует: Iн.п. = Iв + Ic = 0.
Поэтому реле IV, включенное в нулевой провод, не будет реагировать на нагрузку и междуфазные КЗ, в чем состоит важная особенность схемы звезды.
В действительности в результате неидентичности характеристик и погрешностей трансформатора тока сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит остаточный ток, называемых током небаланса Iн.п .= Iн.б.. при нормальном режиме Iн.б. = 0,01 – 0,2 А. При КЗ величина токов небаланса возрастает.
Рис.10.2. Векторная диаграмма токов:
а – при трехфазном КЗ; б – при двухфазном КЗ; в – при однофазном КЗ;
г – при двухфазном КЗ на землю
При однофазных КЗ первичный ток КЗ проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 10.2, в). Соответственно вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.
При двухфазных КЗ на землю (рис. 10.2, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из векторной диаграммы.
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, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока Iн.п.=3I0. При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из трансформаторов тока в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, установленному в нулевом проводе.
В рассмотренной схеме , реле, установленные в фазах, реагируют на все виды КЗ, а реле в нулевом проводе – только на КЗ на землю. Схема соединения в звезду применяется в защитах, действующих при всех видах КЗ. Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы, определяемый выражением (10.1), равен Ксх = 1.
Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду.
Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах и соединяются так же, как и в схеме звезды (рисунок 10.3). В реле I и III проходят токи соответствующих фаз Ia = IA/nt, Iс = IС/nt, а в обратном проводе ток равен их геометрической сумме Iн.п. = -(Ia + Ic), т.е. ток в обратном проводе равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи. При трехфазном КЗ и нормальном режиме токи проходят по обоим реле I и III и в обратном проводе. В случае двухфазного КЗ токи появляются в одном или двух реле в зависимости от того, какие фазы повреждены.
Ток в обратном проводе при двухфазных КЗ между фазами А и С в которых установлены трансформаторы тока, согласно рис. 10.2, б с учетом, что Iа = -Ic, равен нулю, а при замыкании между фазами АВ и ВС он соответственно равен Iоб = Ia и Iоб = Iс.
В случае однофазного КЗ в фазах которых установлены трансформаторы тока (А и С) в обратном проводе проходит ток КЗ. При замыкании на землю фазы В токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного КЗ и поэтому применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях. Коэффициент схемы равен Ксх=1.
Рис. 10.3. Соединение обмоток трансформатора в неполную звезду
Схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду.
Вторичные обмотки трансформатора тока, соединенные последовательно разноименными проводами (рис. 10.4), образуют треугольник.
Рис. 10.4. Соединение ТТ в треугольник, а реле в звезду
Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рис. 10.4 видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:
II = IA/nt – IВ/nt, III = IВ/nt – IС/nt, IIII = IС/nt – IA/nt .
На основании этих выражений и с учетом векторных диаграмм токов IА, IВ, IС (рис. 10.2) находятся токи, проходящие в реле при разных видах КЗ.
При нагрузке и трехфазном КЗ в реле проходит линейный ток, в раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30 (рис. 10.5).
Рис. 10.5
таким образом, схема соединения трансформаторов тока в треугольник обладает следующими особенностями:
Токи в реле проходят при всех видах КЗ и защиты при такой схеме реагируют на все виды КЗ.
Отношение тока в реле к фазному току зависит от вида КЗ.
Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока. При КЗ на землю в реле попадают только токи прямой и обратной последовательностей, т.е. только часть тока КЗ. Описанная выше схема применяется в основном при трехфазных симметричных режимах
Схема соединений с двумя трансформаторами тока и одним реле, включенным на разность токов двух фаз.
Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах (например А и С на рис. 10.6); их вторичные обмотки соединяются разноименными зажимами, к которым подключается обмотка реле.
Из рис. 10.6 видно, что ток в реле Ip = Ia – Ic, где Ia = IA/nT, Ic = IC/nT.
При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ, пользуясь векторной диаграммой на рис. 10.2, а, находим, что Ip(3)=3Iф.
При двухфазном КЗ на фазах А и С (рис. 10.2, б) Ip(2)=2Ia=2Iф.
При двухфазном КЗ между А и В или В и С Ip(2) = Iф, где Iф = Ia или Iф = Ic.
Из вышесказанного видно, что ток в реле, а следовательно, и чувствительность схемы, при разных видах КЗ будет различной.
Указанный недостаток нужно учитывать при применении схемы.
В случае двухфазного КЗ между фазами В и С за силовым трансформатором с соединением обмоток Y/ ток в реле Ip = Ia – Ic = 0. По этой причине однорелейную схему нельзя применять для защит, которые должны действовать при КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/. Данную схему не следует использовать в качестве защиты от однофазных КЗ, т.к. при замыкании фазы В на землю ток в реле будет отсутствовать.
Рис. 10.6. Соединение ТТ на разность токов двух фаз
Рассматриваемая схема может применяться только для защиты от междуфазных КЗ в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных КЗ и когда не требуется ее действие при КЗ за трансформатором Y/.
Коэффициент схемы при симметричных режимах
Схема соединения трансформатора тока в фильтр токов нулевой последовательности.
Трансформаторы тока устанавливаются на трех фазах, одноименные зажимы вторичных обмоток соединяются параллельно и к ним подключается обмотка реле (рис. 10.7).
Рис. 10.7
Из показанного на схеме распределения токов следует, что ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз: Ip = (Ia + Iв + Ic). Это значит, что Ip = 3I0 и, следовательно, рассмотренная схема является фильтром токов нулевой последовательности. Ток в реле появляется только при однофазных и двухфазных КЗ на землю. Поэтому схема применяется для защит от замыканий на землю.
При нагрузках, трехфазных и двухфазных КЗ сумма первичных токов трех фаз равна нулю, соответственно ток I0=0 и реле не действует.