ТИПОВЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду. Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле соединяются в звезду, и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым (рис.3.11). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток ТТ. Стрелками показаны условные положительные направления первичных и вторичных токов с учетом полярности обмоток ТТ, начала которых обозначены точками.
При нормальном режиме и трехфазном КЗ, как показано на рис.3.11, в реле I, II и III проходят токи фаз Ia = IA/KI; Ib =IB/KI; Ic = IC/KI,a в нулевом проводе – их геометрическая сумма:
(3.12)
которая при симметричных режимах равна нулю (рис.3.12, а).
При двухфазных КЗ ток проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз (рис.3.12, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует:
IC = – IB.
Ток в нулевом проводе отсутствует как в нагрузочном (симметричном) режиме, так и при трех- и двухфазных КЗ. Однако в результате неидентичности характеристик и погрешностей ТТ в нулевом проводе протекает ток небаланса Iн.п = Iнб: в нормальном режиме он имеет значение 0,01—0,2 А, а при КЗ возрастает.
При однофазных КЗ первичный ток протекает только по одной поврежденной фазе (рис.3.12, в). Соответствующий ему вторичный ток протекает также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.
При двухфазных КЗ на землю (рис.3.12, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С) (рис.3.12, г). В нулевом проводе протекает геометрическая сумма этих токов, отличная от нуля.
При двойном замыкании на землю в разных точках протекание токов в сети показано на рис.3.12, д. На участке между местами замыкания на землю условия аналогичны однофазному КЗ, а между источником питания и ближайшим к нему местом повреждения соответствуют двухфазному КЗ.
Нулевой провод схемы соединения в звезду является фильтром токов НП. Ток I0определяется из (3.12). Токи прямой и обратной последовательностей, как видно из рис.3.13, в нулевом проводе не проходят, так как сумма векторов каждой из этих систем равна нулю (рис.3.13, б, в). Токи же НП совпадают по фазе и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока: Iн.п = 3I0.
При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из ТТ 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 ТТ и обмоток реле в звезду применяется в РЗ, действующих при всех видах КЗ.
Как рассматриваемая, так и другие схемы соединения ТТ и реле характеризуются отношением тока в реле Iр к току в фазе Iф, которое называется коэффициентом схемы:
(3.13)
Для схемы соединения в звезду kсх = 1.
Схема соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду.Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах и соединяются так же, как и в схеме соединения в звезду (рис.3.14, а). В реле I и III проходят токи соответствующих фаз Ia = IA/KI; Ic = IC/KI,а в обратном (общем) проводе (реле IV) ток равен их геометрической сумме:
(3.14)
С учетом векторной диаграммы Iа + Ic = –Ib, т.е. Iо.п равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи (рис. 3.14, б).
При трехфазном КЗ и в 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 (I и III) в зависимости от того, какие фазы повреждены. Ток в обратном проводе при двухфазных КЗ между фазами А и С, в которых установлены ТТ согласно рис.3.12, б с учетом того, что Ic = – Iа, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он соответственно [см. (3.14)] равен: Iо.п = – Iаи Iо.п = – Ic.
В случае однофазного КЗ фаз (А или С), в которых установлены ТТ, во вторичной обмотке ТТ и обратном проводе проходит ток КЗ. При замыкании на землю фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в РЗ не появляются. Коэффициент схемы kсх = 1.
Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду. Вторичные обмотки ТТ, соединенные последовательно разноименными выводами (рис.3.15), образуют треугольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам треугольника. 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° (рис.3.16).
В табл.3.2 приведены значения токов при других видах КЗ в предположении, что коэффициент трансформации ТТ равен единице. Схема соединений ТТ в треугольник обладает следующими особенностями:
— токи в реле протекают при всех видах КЗ;
— РЗ по такой схеме реагируют на все виды повреждений;
— отношение тока в реле к фазному току зависит от вида КЗ;
— токи НП не выходят за пределы треугольника.
Отсюда следует, что при КЗ на землю в реле попадают только прямая и обратная последовательности, т.е. только часть тока КЗ. Описанная выше схема применяется в основном для дифференциальных и дистанционных РЗ.
Поскольку в рассматриваемой схеме ток в реле при трехфазных симметричных режимах в раз больше тока в фазе, коэффициент схемы согласно (3.13) равен:
Схема соединения с двумя ТТ и одним реле, включенным на разность токов двух фаз. Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах (например, A и С на рис.3.17); их вторичные обмотки соединяются разноименными зажимами, к которым подключается обмотка реле. Из токораспределения, показанного на рис.3.17 для случая, когда по первичной цепи проходят положительные токи IА, IВ, IС,находим, что ток в реле Ip равен геометрической разности токов двух фаз Iаи Ic, т.е.
(3.15)
где Ia = IA/KI; Ic = IC/KI.
При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ разность токов Iа – Icв раз больше тока в фазе (Iаи Ic) и, следовательно,
(3.15а)
При двухфазном КЗ АС (фазы, на которых установлены ТТ):
(3.15б)
где 
При двухфазных КЗ АВ или ВС в реле поступает ток только одной фазы Iаили Ic:
(3.15в)
где Iф= Iа или Iф= Ic.
Из (3.15а) – (3.15в) следует, что данная схема по сравнению со схемами полной и двухфазной звезды имеет худшую в раз чувствительность при КЗ между фазами АВ и ВС.
В случае двухфазного КЗ между фазами В и С за силовым трансформатором с соединением обмоток звезда – треугольник ток в реле Iр = Iа – Icоказывается равным нулю, так как токи Iа и Icравны по значению и совпадают по фазе, что видно из токораспределения на рис.3.19.
Рассматриваемая схема может применяться только для РЗ от междуфазных КЗ в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных КЗ и когда не требуется ее действие при КЗ за трансформатором с соединением обмотки y/Δ. Коэффициент схемы при симметричных режимах 
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 (рис.3.18). Ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:Ip = Ia + Ib + Ic = 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 схеме на рис.3.18 равносильно его включению в нулевой провод звезды по рис.3.11.
Анализ работы схем соединения ТТ при двухфазных КЗ за трансформаторами с соединением обмоток y/Δ или Δ/y. Особым случаем по характеру токораспределения являются двухфазные КЗ за трансформаторами с соединением обмоток y/Δ или Δ/y.
Токораспределение на стороне звезды трансформатора с соединением обмоток y/Δ (рис.3.19, а) при КЗ на стороне треугольника. Для простоты принимается, что коэффициент трансформации трансформатора NT = 1. При этом отношение линейных токов обмоток с соединением y/Δ равно 1, а токов в фазах
(3.16)
При двухфазном КЗ на стороне треугольника, например между фазами b и с (рис.3.19, а), ток в неповрежденной фазе Iа= 0, а токи в поврежденных фазах b и с равны току КЗ, т. е.
Iс= –Ib = Iк
Как видно из рис.3.19, а, в треугольнике ток IKделится на две части: одна замыкается по обмотке фазы с и другая – по последовательно включенным обмоткам фаз b и с. Поскольку сопротивление второй цепи в 2 раза больше, чем первой, ток в обмотке фазы с равен 
, а в обмотках а и b 
.
Токи на стороне звезды соответствуют токам в обмотках одноименных фаз треугольника и превышают их с учетом (3.16) в раз:
(3.17)
При КЗ между фазами ab и са картина распределения токов будет аналогичной. Таким образом, при двухфазном КЗ на стороне треугольника трансформатора токи на стороне звезды появляются во всех трех фазах. В двух фазах они равны и одинаково направлены. В третьей фазе ток противоположен первым двум и равен их сумме, т.е. в 2 раза больше каждого из них.
Токораспределение на стороне треугольника при двухфазном КЗ за трансформатором с соединением обмоток Δ/y (рис.3.19, б). Распределение и соотношение токов на стороне треугольника получается аналогично предыдущему случаю на стороне звезды. Анализ условий работы максимальных токовых РЗ (МТЗ), подключенных к ТТ, соединенным по разным схемам, при КЗ за трансформатором y/Δ (или Δ/y) показывает:
1) в схеме полной звезды (рис.3.19, б) в одной фазе появляется ток 
, а в двух других 
; сумма токов в нулевом проводе равна нулю. Реле I, II, III действуют, но два из них имеют в 2 раза меньшую чувствительность, чем третье;
2) в схеме неполной звезды ток проходит по обеим фазам и обратному проводу, в последнем он равен геометрической сумме токов указанных фаз или току фазы, отсутствующей в схеме.
Если ТТ окажутся на фазах с меньшими первичными токами 
, то в таком случае условие чувствительности будет в 2 разахуже, чем в схеме полной звезды. Для устранения этого недостатка следует использовать реле в обратном проводе, где проходит сумма токов фаз, равная току КЗ в третьей фазе:
;
3) в схеме с включением одного реле на разность токов двух фаз ток в реле в случае, показанном на рис.3.19, а, б, будет отсутствовать.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 3832;