Коэффициент схемы релейной защиты

Схема подключения трансформаторов тока, и их соединения

Трансформатор тока — элемент релейной защиты, электромагнитный измерительный преобразователь тока который питает цепи защиты и автоматики током и выполняет роль датчика, который передает информацию к измерительным органам. Этот аппарат преобразовывает ток первичной цепи в стандартные токи 1 или 5 ампер. Нормальный режим работы трансформатора тока — режим короткого замыкания.

Принцип работы трансформатора тока

Погрешности трансформатора тока, их причины

• Относительная токовая погрешность
• Угловая погрешность
• Полная погрешность

Схемы соединения трансформаторов тока

Принцип работы трансформатора тока

Принцип действия

трансформатора тока не отличается от принципа действия обычного силового трансформатора. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в измеряемую цепь и независимо от того как включена вторичная обмотка весь ток нагрузки или ток короткого замыкания проходит через эту цепь. Вторичная обмотка замыкается на различные, последовательно включенные, реле и измерительные приборы.

Согласно закону полного тока:

То есть часть тока тратится на создание намагничивающего потока.

Первичный и вторичный ток, который проходит соответственно по виткам первичной и вторичной обмотки вызывают намагничивающие потоки Ф1 и Ф2 . Эти потоки замыкаются в магнитопроводе, геометрически складываются и образуют, в свою очередь, результирующий магнитный поток Фн, который пронизывает вторичную обмотку и наводит в ней ЭДС, из-за чего в обмотке создается вторичный ток. Более подробно про принцип работы трансформатора тока можно прочитать в статье про принцип работы трансформатора.

Погрешности трансформатора тока, их причины

Причина погрешностей в трансформаторе тока — ток намагничивания. Векторная диаграмма построена на основе схемы замешения трансформатора тока в которой в соответствии со схемой замещения все величины первичной стороны приведены к виткам вторичной обмотки.

Из векторной диаграммы видно, что вторичный ток отличается от приведённого первичного по абсолютному значению на токовую погрешность dI = I'1-  I2 , а по фазе на угол дельта. Это отличие обусловлено наличием тока намагничивания Iнам создающего магнитный поток намагничивания в сердечнике ТТ.

Величина АС называется погрешностью по току и равна арифметической разнице I'1-I2. Угловой погрешностью является угол дельта и показывает на сколько действительный ток сдвинут по фазе от расчетного тока.

Относительная токовая погрешность

Относительная токовая погрешность отрицательна если вторичный ток меньше первичного и выражается в процентах и определяется по формуле:

Угловая погрешность

Представляет собой угол между первичным и вторичным токами.

Полная погрешность

Полной погрешностью трансформатора тока является абсолютное значение вектора тока намагничивания которое равно геометрической разнице первичного тока и вторичного на диаграмме.

Относительная погрешность

Относительная полная погрешность в общем случае и для несинусоидального тока

Схемы соединения трансформаторов тока на полные токи фаз

Релейная защита питается от типовых схем которые различаются различными вариантами соединения трансформаторов тока и обмоток реле. Для каждой схемы соединения расчитывается коэффициент схемы. Этот коэффициент показывает в сколько раз токи в реле отличаются от токов которые протекают во вторичной обмотке трансформаторов тока. Такие изменения происходят из-за того что в элементах различных схем вторичные токи могут складываются или вычитаются.

Схема соединения трансформаторов тока в полную звезду

В нормальном, симметричном режиме  

ТТ устанавливают во всех фазах. Вторичные обмотки трансформатора тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток ТТ.

Режим	Описание	Токи в фазах	Векторная диаграмма	Коэфициент схемы
Нормальный режим	в реле проходят токи фаз, а в нулевом проводе их геометрическая сумма (при симметричном режиме она равна нулю).	Iр=Iф Ксх=1
Трехфазное КЗ	аналогично нормальному режиму.
Двухфазное КЗ	ток проходит только в двух повреждённых фазах (соответственно и в реле), а ток в неповреждённой фазе отсутствует. Теоретически ток в нулевом проводе также практически отсутствует при 3-х и 2-х фазных КЗ, но при неидентичности характеристик и погрешностей ТТ в нулевом проводе в нормальном режиме протекает ток небаланса, который возрастает при К.З.
Однофазное КЗ	первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе. Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

Особенности схемы: Защита реагирует на все виды к.з, и имеет одинаковую чувствительность (коэффициент чувствительности при разных повреждениях одинаковый). При всех замыканиях, кроме замыкания на землю, в нулевом проводе протекает геометрическая сумма токов в реле, в следствии чего, ток в нулевом проводе приблизително равен нулю (в нем протекают токи неаланса). Реле в нулевом проводе реагирует только на токи к.з. на землю.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

ТТ устанавливаются в две фазы и соединяются анологично схеме звезды.

Режим	Описание	Токи в фазах	Векторная диаграмма	Коэфициент схемы
Нормальный режим	в реле проходят токи фаз, а в нулевом проводе их геометрическая сумма .	Iр=Iф Ксх=1
Трехфазное КЗ	токи проходят по обоим реле и в обратном проводе.
Двухфазное КЗ	в зависимости от того, какие фазы повреждены токи проходят в одном или двух реле. Ток в обратном проводе при 2-х к.з. между фазами А и С, в которых установлены ТТ, с учетом Ia=-Ic, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он соответственно равен Iоб=Ia и Iоб=Ic
Однофазное КЗ	Схема реагирует на однофазные к.з. лиш в тех фазах в которых установлены ТТ. В следствии этого для защит от однофазных к.з. не применяяется

Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле  в звезду

Вторичные обмотки ТТ, соединенные последовательно разноименными выводами, образуют треугольник.

Режим	Описание	Токи в фазах	Векторная диаграмма	Коэфициент схемы
Нормальный режим	При нагрузке в реле проходит линейный ток в корень из трех раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30 градусов.
Трехфазное КЗ
Двухфазное КЗ	При двухфазном КЗ в зависимости от поврежденных фаз в разных реле протекают разные токи.	Повреждены     фазы Токи в фазах Токи в реле I II III А, В IB=-IA IC=0 2IA IB -IA B, C IC=-IB IA=0 -IB 2IB IC C, A IA=-IC IB=0 IA -IC 2IC
Однофазное КЗ	При КЗ на землю токи нулевой последовательности не проходят в реле (проходят только токи прямой и обратной последовательности, то есть только часть тока КЗ); схема соединения ТА1–ТА3 в треугольник является комбинированным фильтром  токов прямой и обратной последовательности	А IA=IK IB и IC=0 IA -IA B IB=IK IA и IC=0 -IB IB C IC=IK IB и IA=0 -IC IC

Схема реагирует на все выды КЗ. Так как при разных видах замыканий коэфициенч чувствительности разный то защита имеет разную чувствительность. Схема применяется в основном для дифференциальных защит трансформаторов и дистанционных защит.

 Схема соединений с двумя ТТ и одним реле,включенным на разность токов двух фаз

В схеме вторичные обмотки ТТ, установленных в двух фазах, соединяются разноименными выводами. К трансформаторам тока реле присоединяется так, что по его обмотке проходит ток равный геометрической разности фазных токов.

Режим	Описание	Токи в фазах	Векторная диаграмма	Коэфициент схемы
Нормальный режим
Трехфазное КЗ
Двухфазное КЗ	При КЗ в разных фазах коэффициенты чувствительности разные.	При КЗ A-CПри кз A-B C-B
Однофазное КЗ	При однофазном КЗ в фазе B ток в реле будет равным нулю.

Схема применяется для защиты от междуфазных КЗ, когда она обеспечивает необходимую чувствительность когда не требуется её действие за трансформатором с соединением обмоток Y/D – 11 группа. . Схема защиты реагирует на все виды КЗ, за исключением замыкания на землю фазы, в которой трансформатор не установлен, поэтому применяется только для действия при многофазных повреждениях.

Схема соединения трансформаторов тока в фильтр нулевой последовательности

. Ток в реле появляется только при одно и двухфазных КЗ на землю.
  Схема применяется в защитах от замыканий на землю.

         При нагрузках трехфазных и двухфазных КЗ IN=0.

Источник: http://elekt.com.ua/rza/relejnaja-zashhita/shema-podkljuchenija-transformatorov-toka-i-ih-soedinenija.html

Пример расчета релейной защиты и автоматики участка сети напряжением 220 кВ

Произвести расчет уставок и выбрать принципы релейной защиты и автоматики участка сети напряжением 220 кВ, приведенного на рис.1. Параметры генераторов, трансформаторов, линий, а также режимы заземления нейтралей трансформаторов, места установки коммутационной аппаратуры и расчетные точки КЗ даны на рис.1. Все линии 220 кВ оборудованы грозозащитными тросами.

Составление схемы замещения прямой последовательности

Для расчета токов КЗ в именованных единицах принимаем среднее номинальное напряжение сети Uср.н = 230 кВ.

Сопротивление генератора станции А

Сопротивление трансформатора блока станции А

Сопротивления автотрансформатора подстанции Б

где напряжения короткого замыкания обмоток автотрансформатора:

Рис.1. Исходная схема участка сети к примеру расчета

Сопротивления трансформатора подстанции Г

где напряжения короткого замыкания обмоток

Сопротивления трансформатора подстанции Д

Сопротивление прямой последовательности одной цепи линии АБ

Сопротивление прямой последовательности линии БВ

Сопротивление прямой последовательности линии БГ

Сопротивление отпайки к подстанции Д

На основании исходной схемы сети составляется схема замещения прямой (обратной) последовательности (рис.2). Точки 2, 4, 6, 9 приняты в средине линий.

Дробные значения у сопротивлений указывают: номер сопротивления (ветви) – в числителе, величину сопротивления – в знаменателе.

Рис.2. Схема замещения прямой (обратной) последовательности для рассматриваемого участка сети

Составление схемы замещения нулевой последовательности

1. Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов:

2. Сопротивления нулевой последовательности одноцепных линий определяются с учетом табл.1:

3. Сопротивления нулевой последовательности двуцепной линии определяются с учетом данных (Xл = 32Ом) и рис.3:

4. Составляется схема замещения нулевой последовательности (рис.3). Обозначения на схемы приняты такие же, как и для схемы замещения прямой последовательности.

Рис.3. Схема замещения нулевой последовательности для рассматриваемого участка сети

 Выбор расчетных режимов и вычисление токов короткого замыкания

1. Выбор расчетных режимов. Основные режимы, при которых расчету подлежат все точки КЗ, указанные на соответствующих схемах замещения:а) максимальный – в работе находятся все генераторы, трансформаторы и линии при максимальном режиме смежной системы;б) минимальный – отключен один блок на станции А при минимальном режиме работы смежной системы.

Дополнительные расчетные режимы для согласования защит линий, соответствующие максимальным и минимальным токам защит линий и требуемым значениям коэффициентов чувствительности:

а) максимальный режим – отключена и заземлена одна из параллельных линий, расчетные точки КЗ 1, 2, 3;

в) то же, что и п.б, но в минимальном режиме;

г) расчетные режимы для согласования защит линий.

2. Вычисление токов трехфазных КЗ. Определение токов КЗ для каждой точки производится в следующем порядке:

а) сворачивается схема замещения (прямой последовательности) относительно данной точки КЗ с учетом того, что ЭДС всех источников равны и совпадают по фазе;

б) вычисляется ток КЗ в месте повреждения по (1.4);

в) полный ток в месте повреждения распределяется по ветвям схемы замещения.

В качестве примера приведем расчет токов КЗ для точки 2. После преобразований сопротивлений со стороны подстанций А и Б схема замещения имеет вид, приведенный на рис.4,а.

Рис.4. Преобразование схемы замещения прямой последовательности при КЗ в точке 2

Затем, объединяя источники питания, преобразуем треугольник сопротивлений 11, 29, 30 в эквивалентную звезду:

Далее после простейших преобразований получим (рис.1,б,в):

Полный ток в месте повреждения:

Ток повреждения, протекающий со стороны подстанции А, ветвь 9 (то же ветвь 34):

Ток ветви 10 (то же ветвь 35):

При КЗ посредине линии ток неповрежденной линии находится:

Примечание: Ток неповрежденной линии совпадает по направлению с током поврежденной ветви, имеющим большее значение (в примере  протекает от подстанции А к подстанции Б).

Определение токов при двухфазных КЗ производится по данным табл.1 с учетом соотношения (1.5).

Таблица 1. Результаты расчетов токов при трехфазных коротких замыканиях.

№ точки КЗ	Х1S, Ом	,кА	Наименование ветви	Доля тока ветви	Ток ветви, кА	№ точки КЗ	Х1S, Ом	,кА	Наименование ветви	Доля тока ветви	Ток ветви, кА
1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6
Максимальный режим	Минимальный режим
1	22,49	5,91	5,6,7,8911	0,1760,150,15	1,040,8750,875	1	28,03	4,74	5,6,7911	0,220,170,17	1,040,790,79
2	29,15	4,55	9101112	0,560,440,060,37	2,571,980,291,69	2	34,04	3,9	9101112	0,550,450,050,41	2,131,770,181,59
3	26,65	4,98	101112	0,280,280,44	1,381,382,22	3	31,04	4,28	101112	0,260,260,48	1,131,132,02
4	23,99	5,53	121310,11	0,330,670,165	1,843,690,92	4	27,84	4,77	121310,11	0,340,660,17	1,613,160,8
5	10,67	12,44	1314	0,110,89	1,3811,06	5	15,39	8,63	1314	0,150,85	1,257,38
6	35,65	3,72	15	1	3,72	6	40,04	3,32	15	1,0	3,32
7	44,65	2,97	15,16	1	2,97	7	49,04	2,71	15,16	1,0	2,71
8	199,9	0,665	15	1	0,665	8	204,37	0,65	15	1,0	0,65
9	27,99	4,74	241213	10,330,67	4,741,573,17	9	31,84	4,17	241213	1,00,340,66	4,171,422,75
10	31,99	4,15	251213	10,330,67	4,151,382,77	10	35,84	3,7	251213	1,00,340,66	3,71,252,45
11	337,8	0,393	26,281213	10,330,67	0,390,130,263	11	341,67	0,389	26,281213	1,00,340,66	0,3890,1320,257
12	77,03	1,72	2021101112	0,50,50,280,280,44	0,860,860,480,480,76	12	81,42	1,63	2021101112	0,50,50,260,260,47	0,8150,8150,430,430,77
13	270,1	0,49	20,2122	0,51	0,2450,49	13	274,55	0,48	20,2122	0,51,0	0,240,48
Максимальный режим. Отключена одналиния АБ	Минимальный режим. Каскадное отключение КЗ на линии у шин ПА
1	23,17	5,74	5,6,7,89	0,1860,26	1,041,44	1'	67,02	1,98	9,101112	0,471,00,53	0,931,981,05
2	29,4	4,52	910	0,610,39	2,771,75	Каскадное отключение КЗ на линии у шин ПБ
3	30,96	4,29	1012	0,480,52	2,082,21	3'	61,69	2,15	9,10115,6,7	0,3110,23	0,652,150,5
12	81,34	1,63	10	0,48	0,78	Отключена и заземлена одна линия АБ и отключен один блок станции А
Максимальный режим; каскадное отключение КЗ на линии у шин ПА
1'	62,69	2,11	9,101112	0,4810,52	1,022,111,09	1	29,12	4,56	9	0,31	1,44
Максимальный режим; каскадное отключение КЗ на линии у шин ПББ	Отключен один блок станции А; каскадное отключение у шин ПБ
3'	55,71	2,38	9,10115,6,7,8	0,2610,185	0,612,380,44	3'	61,12	2,17	9,1011	0,321	0,692,17
Минимальный режим, отключена изаземлена одна линия АБ
1	29,4	4,52	9,13	0,3	1,37
5	15,62	8,51	1214	0,130,87	1,097,42

Вычисление токов однофазных КЗ

Определение токов 3I0 при однофазных КЗ на землю для каждой точки повреждения производится в следующем порядке:

а) сворачивается схема замещения нулевой последовательности относительно данной точки КЗ;

в) распределение полного тока 3I0К производится по ветвям схемы замещения нулевой последовательности.

Ниже для примера производится расчет токов 3I0 при каскадном отключении однофазного КЗ на землю у шин подстанции А (точка 1', рис.3).

После преобразования участков схемы со стороны подстанций А и Б и включения полного сопротивления взаимоиндукции со стороны подстанции Б (см.рис.3) схема замещения нулевой последовательности имеет вид, указанный на рис.46,а. Затем после простейших преобразований (рис.5,б,в) получим:

Рис.5.Преобразование схемы замещения нулевой последовательности при каскадном отключении КЗ у шин подстанции А (точка 1')

Полный ток 3I0К  в месте повреждения определяется по (1.6)

Здесь 1S = 2S = 62,96 Ом – сопротивление прямой последовательности при трехфазном КЗ в точке 1' (см.табл.1).

Ток 3I0 , протекающий со стороны подстанции А по ветви 10 (то же ветвь 36), определим по выражению:

Ток 3I0 со стороны подстанции Б (ветвь 30, то же ветвь 37):

Ток 3I0 со стороны автотрансформаторов подстанции Б и трансформатора подстанции Г:

Напряжение 3U0 на шинах подстанции Б:

Расчеты токов 3I0 при однофазных КЗ на землю в других точках выполняются аналогично и в виду их простоты не приводятся.

Просмотров всего: 1 307, Просмотров за день: 1

Источник: https://www.el-info.ru/studentu/rza/primer-rascheta-rza-220-kv/

Трансформаторы тока в схемах релейной защиты (Лабораторная работа № 4)

Схема реагирует на токи нулевой последовательности  и  поэтому может быть использована для защит, действующих при КЗ на землю.

Таблица 4.5.

3.Описание лабораторного стенда

В стенде (рис.4.3) смонтированы ТТ, приборы, необходимые для производства измерений, коммутационная и сигнальная аппаратура.  Соединение схем производится проводами соответствующего сечения  при отключенном стенде.  При сборке схемы необходимо помнить, что при измерениях вторичная обмотка неиспользуемого ТТ должна быть закорочена.

Рис.4.3. Внешний вид лабораторного стенда

4. Задание на работу

1.  Ознакомиться с принципом действия и условиями работы ТТ в схемах РЗА.

2.  Собрать поочередно все схемы, представленные на рис.4.4., рис. 4.5. Для каждой схемы, имитируя различные виды  КЗ,  произвести запись показаний приборов в таблицу 4.6.

Примечание. С целью определения  Ксх  при  различных  видах повреждений обмотки  реле  заменены  амперметрами,  указывающими вторичные токи.

Рис.4.4. Схемы  испытаний

Рис.4.5. Схемы  испытаний

Таблица 4.6

Вид КЗ	Название схемы	Коэффициент схемы
Показания приборов
В первичных цепях	Во вторичных цепях
А	В	С	О	а	в	с	о

3. С помощью векторных диаграмм, приведенных в таблицах 4.1-4.6 для всех видов КЗ, проверить правильность полученных результатов. На  диаграммах выделить векторы токов, проходящих по обмоткам реле.

4. По данным показаний приборов для каждой  схемы  определить коэффициент схемы Ксх, соответствующий определенному виду КЗ. (табл.4.6)

Таблица 4.7

№ бригады	1	2	3	4	5	6	7	8
№ схемы	4,а	4,б	4,в	4,г	4,д	4,а	4,б	4,г
Первичный ток , А при К(3)	14	15	16	17	18	19	20	22

Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и обмоток реле

1. Цель работы: Ознакомление со схемами соединения вторичных обмоток трансформаторов тока, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики и обмоток реле.

2. Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с принципом действия и условиями работы ТТ в схемах РЗА.

2. Ознакомиться с аппаратурой установленной на стенде.

3. Собрать поочерёдно все схемы, представленные на рис.4.1.2.а – 4.1.2.д.

После проверки преподавателем собранной схемы, замкнуть тумблер SA1, амперметры РА1 — РА4 покажут первичный ток цепи, а амперметры РА5 — РА8 токи вторичных цепей. Переключателем SA2 можно установить вид короткого замыкания в первичной цепи.

4. Для каждой схемы, имитируя различные виды коротких замыканий, произвести запись показаний всех приборов в таблице 4.1.1.

5. По данным показаний приборов для каждой схемы определить величину Ксх соответствующего определённому виду короткого замыкания.

Рис. 4.1.1.а.

Рис.4.1.1.б.

Рис. 4.1.1.в.

Рис. 4.1.1.г.

Рис. 4.1.1.д.

Таблица 4.1.1.

Ia	Iв	Ic	Io	Ia	Kcx	Iв	Kcx	Kcx	Kcx	Kч
Двухфазное
на землю
на землю
Трехфазное
на землю
на землю
Трехфазное
на землю
на землю
Трехфазное
на землю
на землю
Трехфазное
на землю
на землю

6. отчета

1. Название и цель работы.

2. Схемы испытания.

3. Таблицы измерений.

4. По результатам измерений  построить векторные диаграммы токов при всех видов КЗ для схемы, соответствующей номеру бригады (табл.4.7).

     5.    Контрольные вопросы

1.  Назовите назначение ТТ. Как производится маркировка выводов обмоток ТТ?

2.  Каковы номинальные токи первичной и вторичной обмоток ТТ?

3.  Назовите условия работы ТТ в схемах РЗА.

4.  Принцип действия, схема замещения  ТТ.

5.  Векторная диаграмма нормального режима ТТ. Каковы погрешности ТТ?

6.  Каковы классы точности ТТ и от чего они зависят?

7.  Что происходит с ТТ при размыкании вторичной обмотки?

8.  Назначение нулевого провода в схеме полной звезды.

9.  В каких случаях применяется схема соединения трансформаторов тока в треугольник?

10.  Преимущества и недостатки схемы соединения ТТ в треугольник  по сравнению со схемой полной звезды.

11.  Преимущества и недостатки схемы соединения ТТ в неполную звезду  по сравнению со схемой на разность токов двух фаз.

12.  Ток каких фаз измеряет каждый  из  амперметров  схемы  неполной звезды при нормальном режиме?

13.  Почему в сетях с изолированной нейтралью устанавливают два трансформатора тока (по одному на каждую крайнюю фазу), а в  сетях с глухозаземлённой нейтралью — три трансформатора тока (по одному на каждую фазу)?

14.  В схеме фильтра токов нулевой последовательности вторичная  обмотка ТТ фазы С оборвана. Коэффициент трансформации ТТ  равен  1.  Первичный ток в фазах 5 А. Какой ток будет  измеряться  амперметром? Чем опасен такой режим работы для трансформатора тока фазы С?

16.  Реле токовой отсечки предназначены для защиты  от  междуфазных КЗ и включены один раз по схеме полной звезды,  другой  раз  ТТ включены в треугольник. Меняется ли защищаемая зона этих защит  в зависимости от того

Источник: https://vunivere.ru/work98778