ФИЛЬТРЫ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКОВ
Наряду с РЗ, реагирующими на полный ток фазы, применяются устройства РЗ, реагирующие на симметричные составляющие прямой I1; обратной I2и нулевой I0последовательностей. Для осуществления таких устройств необходимы фильтры, выделяющие симметричные составляющие из токов трехфазной сети.
Фильтры токов симметричных составляющих (рис.3.22, а) представляют собой специальные схемы, на выходе которых (зажимы т п) получается ток Iф, пропорциональный соответствующей симметричной составляющей токов трехфазной сети, питающих фильтр ZI2. К выходным зажимам фильтра подключается реле КА [18].
Имеются фильтры простые, выделяющие только одну последовательность (прямую, обратную или нулевую), и комбинированные, ток на выходе которых пропорционален двум или всем трем симметричным составляющим токов сети. В общем случае ток на выходе комбинированного фильтра
(3.19)
где k1, k2и k3 – постоянные коэффициенты фильтра.
Фильтры токов обратной последовательности. Допустим, что фильтр ZI2на рис.3.22, а – фильтр ОП, Iф = kI2. Токи прямой и нулевой последовательностей через такой фильтр не проходят, при подводе токов I1и I0к фильтру I2его выходной ток Iф = 0. Питание фильтра тока ОП может производиться фазными токами (рис.3.22, а) или их разностью: IA – IB, IB – IC, IC – IA(рис. 3.22, б). Разность токов двух фаз не содержит составляющей НП I0, так как при вычитании одного фазного тока из другого нулевые составляющие взаимно компенсируются. Поэтому при питании фильтра I2разностью фазных токов он должен запирать только токи прямой последовательности.
Рассмотрим трансформаторный фильтр тока ОП (рис.3.23, а). По этой схеме ЧЭАЗ выполняется фильтр типа РТ-2. Фильтр состоит из трансреактора TAV, резистора R и двухобмоточного трансформатора Тo.
Трансреактор TAV имеет две первичные и одну вторичную обмотки. Первичные обмотки включены на ток фаз А и В разноименной полярностью; создаваемый ими магнитный поток пропорционален разности токов IA – IB. Он индуцирует во вторичной обмотке трансформатора, включенного на ток фазы А ЭДС, отстающую от потока Фт и тока IA – IB на 90° (рис.3.23, б): Ет = ––M (IА – IВ), где М – реактивное сопротивление, обусловленное взаимоиндукцией обмоток 
трансреактора, т.е.
(3.20)
Наличие воздушного зазора в магнитопроводе трансреактора обеспечивает линейную зависимость ЭДС от тока IA – IB. Значение Хтподбирается равным R/ 
. По активному сопротивлению R проходит ток IС, создающий напряжение
(3.21)
Выходной контур фильтра т п образуется вторичной обмоткой трансреактора и сопротивлением R. Напряжение на разомкнутых зажимах
.
Выразив URи ЕTчерез токи с помощью (3.20) и (3.21), получим
(3.22)
Чтобы установить влияние каждой последовательности на Umn,определим его значение, пользуясь выражением (3.22) при поочередном питании фильтра токами разных последовательностей.
Токи нулевой последовательности (IАо= IВо = ICо). В фазах А и В IАои IBoвзаимно уничтожаются. Ток ICо, проходящий по R, компенсируется с помощью трансформатора Тo, первичная обмотка которого включена в нулевой провод звезды. Коэффициент трансформации Тo принят равным 1/3, поэтому вторичный ток IТ2 = 1/3IT1 = I0. Как видно из рис.3.23, а, ток IТ2 направлен навстречу току IC,в результате чего IоCкомпенсируется током IТ2. Следовательно, токи НП взаимно компенсируются и не создают напряжения на выходе фильтра.
Токи прямой последовательности (IА1= IВ1 = IC1)создают напряжения Eт и UR, образующие Umnна выходе фильтра по выражению (3.22). Построив на векторной диаграмме (рис.3.23, в) вектор (IAl– Ib1) и отстающий от него на 90° вектор 
, получим
Подставив полученное значение в (3.21), найдем
Это означает, что токи прямой последовательности не создают напряжения на выходе фильтра.
Токи обратной последовательности (IА2= IВ2 = IC2).Из диаграммы на рис.3.23, г следует, что вектор 
совпадает по фазе с вектором IC2 и больше его в раз. С учетом этого 
. Напряжение UR = IC2R совпадает по фазе с Eт и с ним суммируется. Подставляя полученное значение в (3.22), находим
Поскольку токи прямой и нулевой последовательностей не создают напряжения на выходе фильтра, результирующее напряжение
(3.23)
Для рассмотренного фильтра с учетом (3.23)
(3.24)
где Zф – сопротивление фильтра, измеренное со стороны выходных зажимов т п при разомкнутой цепи на входе фильтра; Z – сопротивление реле. Реле, питающиеся через фильтр ОП (фильтр-реле), действуют только при несимметричных КЗ и не реагируют на симметричную нагрузку и трехфазные КЗ, когда I2= 0.
Ток небаланса. За счет неточного подбора сопротивлений фильтра при отсутствии тока I2 может появиться ток небаланса Iнб, который ограничивает чувствительность фильтра-реле. Поэтому Iнб должен сводиться к минимальному значению регулированием сопротивлений. Баланс сопротивлений может нарушиться при изменении частоты в сети, питающей фильтр, из-за того, что реактивные сопротивления XL, XCзависят от частоты. Это свойство фильтров является их недостатком.
Чувствительность фильтра зависит от чувствительности реле и мощности, отдаваемой фильтром. Каждый источник питания отдает наибольшую мощность приемнику в случае равенства значений их полных сопротивлений, т.е. при Zp = Zф. Следовательно, для обеспечения максимальной отдачи мощности фильтром необходимо выполнить условие
(3.25)
В фильтрах обычно используются чувствительные электромагнитные или поляризованные реле, которые подключаются к фильтру через выпрямитель.
Фильтры токов прямой последовательности. Учитывая, что токи прямой последовательности отличаются от обратной только чередованием фаз, любой фильтр ОП можно превратить в фильтр прямой последовательности, изменив на его зажимах последовательность подводимых фаз. Например, если на фильтре, изображенном на рис.3.22, а, поменять местами фазы В и С, то на выходных зажимах фильтра появится напряжение Umn, пропорциональное токам прямой последовательности, а токи ОП не будут давать напряжения на выходе фильтра. Наряду с фильтрами токов прямой и обратной последовательностей, применяются также комбинированные фильтры
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 1215;