Схемы соединений трансформаторов тока. Коэффициент схемы.

Назначение ТН. Схемы соединений ТН.

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получа­ют от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основны­ми параметрами ТН (рис. 6.1) являются: номинальное первичное напряжение U_1ном (равное номинальному напряжению контро­лируемой электрической сети), вторичное номинальное напря­жение U_2HOM, значение которого обычно принимается равным 100 или 100/ В. Отношение этих величин, называемое номи­нальным коэффициентом трансформации, К_Uном = U_1ном / U_2ном [24].

Начала и концы первичных и вторичных обмоток ТН Н (н) и К (k) обозначаются изготовителями так же, как и у силовых трансформаторов: у первичной обмотки буквами А и X, у вто­ричной соответственно а и х. Для питания устройств РЗ ис­пользуются в большинстве случаев ТН, установленные на сборных шинах ПС и РУ электростанций, к вторичным обмот­кам которых подключаются РЗ всех присоединений (рис. 6.2, а), или на каждом присоединении, питающие РЗ только этого присоединения.

Первый способ экономичнее второго, так как требует меньше ТН, но его недостаток состоит в том, что при необходимости произвести переключение присоединения с одной системы шин на другую требуется переключение цепей напряжения РЗ на ТН другой системы шин. Такое переключение делается автоматически с помощью вспомогательных контактов QS, установленных на ножах разъединителей, как показано на

рис. 6.3, или управляемыми ими реле-повторителями. Эту опе­рацию можно выполнить вручную - специальными рубильни­ками.

Слабым местом автоматического переключения являются вспомогательные контакты, отказ которых приводит к непра­вильной работе устройств РЗ. Недостаток второго способа со­стоит в том, что не исключается ошибка лица, проводящего переключения, а его преимуществом является большая надеж­ность цепей. При использовании ТН присоединений в случае перевода соответствующего присоединения на другую систе­му шин никаких операций в цепях напряжений не требуется.

Автоматический способ переключения цепей напряжения обычно применяется на ЭС и на крупных ПС с большим числом присоединений.

Отсечки с выдержкой времени

Мгновенная отсечка защищает только часть ЛЭП; чтобы вы­полнить РЗ всей ЛЭП с минимальным временем действия, применяется отсечка с выдержкой времени (см. рис. 5.2, б). Зона и время действия такой отсечки 1 (рис. 5.7, о, б) согласу­ются с зоной и временем действия мгновенной отсечки 2 так, чтобы была обеспечена селективность.

Для выполнения этих условий время действия РЗ t₃₁ отсеч­ки 1 выбирается на ступень t больше t₃₂ отсечки 2:

t₃₁ = t₃₂ + t. (5.5)

В зависимости от точности реле времени отсечки 1t₃ = 0,3 0,6 с. Зона действия отсечки 1 должна быть короче зоны работы отсечки 2 (рис. 5.7, в).

В сети с односторонним питанием согласование зон дейст­вия РЗ 1 и 2 обеспечивается при выполнении условия

I_c..з1 = k_отсI_с.з2, (5,6) где k_OTC = 1,1 1,2. Зона действия отсечки 1 (AN на рис. 5.7, а) находится графически.

В сети с двусторонним питанием токи I_К1 и I_К2, проходящие через отсечки 1 и 2, неодинаковы (рис. 5.8): I_К2 > I_К1. С учетом этого согласование зон действия отсечек 1 и 2 выполняется обычно графическим способом. Для этой цели (рис. 5.8) стро­ится зависимость I_К1 и I_K2 от расстояния l до точки КЗ.

По пересечению прямой I_с.з2 с кривой I_К2 (точка М) опреде­ляется конец зоны действия отсечки 2. От точки М необходимо отстроить отсечку 1. Для этого по кривой I_К1 находится ток I_К1М, проходящий в РЗ 1 при КЗ в конце зоны отсечки 2 (точ­ка М).

В соответствии с условием (5.2): I_с.з1 = k_отсI_к1(М) . (5.6a)

Расчет ведется при максимальном I_К1 и минимальном I_К2 значениях. Ток I_с.з должен быть также отстроен от I_кA при КЗ на шинах подстанции А. Зона действия отсечки определяет­ся по точке пересечения I_c.з1 и I_К1. Схемы отсечки с выдержкой времени выполняются так же, как и схемы МТЗ с независимой характеристикой (4.2).

Токовые отсечки являются самой простой РЗ. Быстрота действия в сочетании с простотой схемы составляет важное преимущество этих РЗ. Недостатками отсечек являются: не­полный охват защищаемой ЛЭП и непостоянство зоны дейст­вия в связи с изменением режима энергосистемы.

Сочетая МТЗ 1 с мгновенной отсечкой 3 и отсечкой с вы­держкой времени 2, можно получить трехступенчатую МТЗ, обеспечивающую быстрое отключение повреждений на защища­емой линии W1 и резервирующую РЗ 4 и 5 следующего участ­ка. Характеристика времени действия трехступенчатой МТЗ показана на рис. 5.9.

Назначение ТН НАМИ-10.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для понижения высокого напряжения до значения, равного 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и защитных устройств.

Для питания защитных устройств применяются трехобмоточные трансформаторы с дополнительной вторичной обмоткой.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения; обмотки реле, включаемых через ТН, также могут иметь стандартные исполнения.

Трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

ТН применяются в наружных или внутренних электроустановках переменного тока напряжением 0,38 – 110 кВ и номинальной частотой 50 Гц от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

ТН с двумя вторичными обмотками предназначается не только для питания измерительных приборов и реле, но и для работы в устройстве сигнализации замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Трехобмоточные трансформаторы серии НАМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью.

НАМИ – трансформатор напряжения антирезонансный масляный с обмоткой для контроля изоляции;

Трансформаторы напряжения серии НАМИ предназначены для выработки сигнала измерительной информации для электрических приборов, цепей учета, защиты и сигнализации в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. Трансформатор устойчив к токам короткого замыкания и дуговым разрядам на линии.

Назначение ТН НАМИ-10.

Схемы соединений трансформаторов тока. Коэффициент схемы.

Полная звезда. При нормальном режиме и трехфазном КЗ в реле I, II и III проходят токи фаз I_a = I_A/K_I; I_b =I_B/K_I; I_c = I_C/K_I,a в нулевом проводе – их геометрическая сумма:

=0, которая при симметричных режимах равна нулю. , сработали 1,2,3 реле.

При двухфазных КЗ (АВ) ток проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, ток в неповрежденной фазе отсутствует: I_C = 0, Iоп=Ia+Ib=0. , сработали 1,2 реле.

Неполная звезда.Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах и соединяются так же, как и в схеме соединения в звезду. При 3-х фазном КЗ. В реле I и III проходят токи соответствующих фаз I_a = I_A/K_I; I_c = I_C/K_I,а в обратном (общем) проводе (реле IV) ток равен их геометрической сумме:

С учетом векторной диаграммы I_а + I_c = –I_b, т.е. I_о.п равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи. , сработали 1.2,3 реле. При АВ и ВС I_a = I_A/K_I, I_c =0, , , сработали 1,3 реле. При АС I_a = I_A/K_I; I_c = I_C/K_I, I_В=0, , сработали 1,2 реле.

Включение ТТ на разность вторичных токов.Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах; их вторичные обмотки соединяются разноименными зажимами, к которым подключается обмотка реле. Из токораспределения видно, что ток в реле I_p равен геометрической разности токов двух фаз I_аи I_c, т.е. где I_a = I_A/K_I; I_c = I_C/K_I.

При трехфазном КЗ разность токов I_а – I_cв раз больше тока в фазе (I_аи I_c) и, следовательно,

При двухфазном КЗ АС : При двухфазных КЗ АВ или ВС в реле поступает ток только одной фазы I_аили I_c:

где I_ф= I_а или I_ф= I_c.

Треугольник.Вторичные обмотки ТТ, соединенные последовательно разноименными выводами , образуют треугольник. Из токораспределения видно, что в каждом реле протекает ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ в реле проходит ток, в раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30° :

Схема соединения ТТ в фильтр токов НП. Трансформаторы тока устанавливаются на трех фазах, одноименные зажимы вторичных обмоток соединяются параллельно, и к ним подключается обмотка реле КА. Ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:I_p = I_a + I_b + I_c = 3I₀.

Рассматриваемая схема является фильтром токов НП. Ток в реле появляется только при одно- и двухфазных КЗ на землю. Поэтому схема применяется для РЗ от КЗ на землю.

Включение реле по этой схеме равносильно его включению в нулевой провод звезды.

21. Перечислите основные требования, предъявляемые к элементам релейной защиты.Защита от поврежде­ний должна удовлетворять четырем основным требованиям: действовать селективно, быстро, обладать необходимой чувствительностью к повреждениям и надежно выполнять свои функции. Селективностью, или избирательностью, РЗ называется ее способность отключать только поврежденный участок сети. Так, при КЗ в точке К1 (рис.1.11) РЗ должна отключать поврежденную ЛЭП выключателем Q2, ближайшим к месту повреждения. При таком действии РЗ электроснабжение всех потребителей, кроме питавшихся от поврежденной ЛЭП, сохраняется. В случае КЗ в точке K2 при селективном действии РЗ должна отключаться поврежденная ЛЭП W1, а ЛЭП W2 оставаться в работе. При этом все потребители сохраняют питание. Селективность РЗ является обязательным требованием, отступление от него попускается только для обеспечения быстродействия, когда неселективное отключение не влечет за собой опасных последствий. Быстрота действия. Отключение КЗ должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения в месте повреждения, обеспечения термической стойкости оборудования, кабельных и воздушных ЛЭП, повышения эффективности АПВ ЛЭП и сборных шин, уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций. Допустимое время отключения КЗ по условию сохранения устойчивости зависит от длительности и глубины снижения напряжения, характеризуемой значением остаточного напряжения на шинах ЭС и узловых ПС, связывающих электростанции с ЭЭС. Чем меньше остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать КЗ. Приведенное полное время отключения КЗ t_о.к складывается из времени действия РЗ t₃ и выключателя t_В разрывающего ток КЗ t_о.к=(t₃+t_В).

Чувствительность. РЗ должна обладать достаточной чувствительностью при возникновении КЗ в пределах зоны ее действия. Так, например, Р31 должна отключать повреждения на участке АВ (первом – основном), защищаемом Р31, и, кроме того, иметь достаточную чувствительность для действия при КЗ на следующем (втором – резервируемом) участке ВС, защищаемом Р32. Последняя функция Р31 называется дальним резервированием. Такое резервирование необходимо для отключения КЗ в том случае, если РЗ второго участка (Р32) или выключатель Q2 не подействуют из-за неисправности. Таким образом, РЗ, предназначенные для дальнего резервирования, должны быть чувствительны и к КЗ в конце следующего участка. Таким образом, чувствительность РЗ должна быть достаточной для надежного действия ее при КЗ в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме энергосистемы и при замыканиях через переходное сопротивление R_П. Надежность. Требование надежности состоит в том, что РЗ должна безотказно работать при повреждении в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно, когда работа ее не предусматривается. Отказ в работе или неправильное действие РЗ приводят к дополнительному нарушению электропитания потребителей, а иногда к авариям системного значения. Например, при КЗ в точке К1 и отказе Р31 сработает Р33 в результате чего дополнительно отключатся подстанции II и III, а при неправильной работе Р34 в нормальном режиме отключится ЛЭП W4, и потребители подстанций I-IV потеряют питание. Надежность устройств РЗ обеспечивается простотой их схем, уменьшением в них количества элементов, реле, контактных соединений, простотой и надежностью применяемых конструкций и схем, реле, полупроводниковых элементов, качеством изготовления вспомогательной аппаратуры и монтажных материалов,

8. Виды повреждений, какие причины приводят к повреждениям и ненормальным режимам работы электрических сетей.Большинство повреждений в ЭЭС приводит к коротким замыканиям (КЗ) фаз между собой или на землю. В обмотках электрических машин и трансформаторов могут также возникать КЗ между витками одной фазы. Основными причинами повреждений являются: 1) нарушения изоляции токоведущих частей, вызванные ее старением, перенапряжениями, механическими повреждениями; 2) повреждения проводов и опор ЛЭП, вызванные их неудовлетворительным состоянием, гололедом, ураганным ветром, "пляской проводов" и другими причинами; 3) ошибки персонала при операциях (отключение разъединителей под нагрузкой или включение их на ошибочно оставленное заземление и др.)

К ненормальным относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы. Виды: 1) Перегрузка оборудования, вызванная сверхтоком, т.е. увеличением тока сверх номинального значения; 2) Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов; 3)Повышение напряжения сверх допустимого значения может возникнуть на гидрогенераторах, а также на турбогенераторах большой мощности, работающих по схеме блока, при внезапном отключении их от сети; 4) Асинхронный режим. К ненормальным режимам относится также работа синхронного генератора без возбуждения [например, при отключении автомата гашения поля (АГП)]. При работе в асинхронном режиме увеличивается частота вращения генератора и возникает пульсация тока статора.