Меню

Сопротивление трансформатора тока нулевой последовательности

Заземление нейтрали в высоковольтных системах — Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов

Содержание материала

  • Заземление нейтрали в высоковольтных системах
  • Зарядные токи в высоковольтных системах
  • Распределение емкостного тока замыкания на землю
  • Составляющие нулевой последовательности токов и напряжений
  • Схемы замещения для других важнейших видов повреждений
  • Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов
  • Трансформаторы с соединением обмоток «треугольник-звезда»
  • Трансформаторы с обмоткой, соединенной в «зигзаг»
  • Шунтирование составляющих нулевой последовательности во вторичных контурах
  • Сопротивление нулевой последовательности вращающихся машин
  • Установившиеся напряжения на неповрежденных фазах при замыканиях на землю
  • Атмосферные перенапряжения
  • Коммутационные перенапряжения*
  • Полевые эксперименты по перенапряженииям
  • Уровень изоляции линий передачи и станционного оборудования
  • Аппаратура распределительных устройств
  • Трансформаторы
  • Генераторы и прочее оборудование
  • Емкостная связь между линиями электропередачи при замыканиях на землю
  • Влияние линий электропередачи на линии связи
  • Электромагнитное влияние
  • Выбор способа — системы с глухо заземленной нейтралью
  • Выбор способа — с заземлением нейтрали через активное или индуктивное сопротивление
  • Возникновение и развитие замыкания на землю
  • Анализ эксплуатационных данных по опубликованной статистике замыканий на землю
  • Длительность замыканий на землю
  • Переход от нормальных условий к условиям замыкания на землю
  • Обрыв дуги замыкания на землю и процесс восстановления напряжения
  • Замыкания на землю через перемежающуюся дугу
  • Экспериментальные исследования перенапряжений дуговых замыканий на землю в системах с заземленной нейтралью
  • Индуктивные влияния, вызываемые переходной стадией замыкания на землю
  • Развитие и современные тенденции гашения дуги замыкания на землю
  • Трубчатые разрядники — гашение дуги замыкания на землю
  • АПВ — гашение дуги замыкания на землю
  • Последовательные реакторы с избирательной чувствительностью к симметричным составляющим
  • Дугогасящие аппараты (катушки)
  • Дугогасящие устройства
  • Составляющая остаточного тока замыкания, обусловленная потерями энергии
  • Прохождение тока дугогасящей катушки в системе
  • Другие виды дугогасящих устройств
  • Сравнение трехфазных дугогасящих аппаратов с аппаратами, установленными в нейтрали
  • Устройства для одновременной компенсации тока замыкания на землю и зарядных токов линий
  • Резонансное и диссонансное заземления
  • Остаточный ток и его компенсация
  • Применение дугогасящих катушек в кабельных линиях
  • Резонансные явления в компенсированных системах
  • Небаланс напряжений, обусловленный переключением регулировочных отпаек под нагрузкой
  • Разрыв обмотки в одной фазе
  • Методы ограничения смещения нейтрали в компенсированных системах
  • Взаимодействие систем, обусловленное связью между линиями
  • Перенапряжения в системах с резонансным заземлением нейтрали
  • Рекомендуемые уровни импульсной прочности изоляции заземляющих устройств
  • Применение и эксплуатация разрядников и дугогасящих катушек
  • Влияние многофазных грозовых перекрытий на эксплуатационные характеристики систем с компенсированной нейтралью
  • Поведение систем с резонансным заземлением нейтрали при различных видах аварии
  • Обнаружение и устранение замыкания на землю
  • Устойчивые замыкания на землю
  • Трансформаторы напряжения. Схемы соединения и характеристики
  • Причины неправильных действий земляных реле, обусловленных системой
  • Искусственное увеличение активной составляющей остаточного тока
  • Земляные реле в системах с другими способами заземления нейтрали
  • Преимущества работы системы с резонансным заземлением нейтрали
  • Опыт эксплуатации систем с резонансным заземлением нейтрали
  • Сравнение с другими методами снижения числа отключения
  • Определение емкостного тока замыкания на землю
  • Номинальная мощность, установка и схема включения компенсирующих устройств
  • Сведения, необходимые для проектирования компенсирующих устройств
  • Конструкция дугогасящих аппаратов
  • Оборудование для переключения отпаек и вспомогательные обмотки компенсирующих аппаратов
  • Непрерывное регулирование тока в катушке
  • Устройство обмоток дугогасящих аппаратов
  • Потери в меди и стали дугогасящих аппаратов
  • Трехфазные типы дугогасящих аппаратов
  • Дугогасящие аппараты средней мощности
  • Дугогасящие аппараты большой мощности
  • Испытания дугогасящих аппаратов
  • Испытания релейной защиты от замыкания на землю
  • Контроль и автоматическое управление настройкой в компенсированных системах
  • Резонансное заземление в Германии
  • Резонансное заземление в США
  • Резонансное заземление в странах британского содружества
  • Резонансное заземление в скандинавии
  • Резонансное заземление в Центральной и Восточной Европе
  • Резонансное заземление в Японии и других странах

Анализ должен быть основан на распределении потока, созданного токораспределением нулевой последовательности [Л. 16, 20]. По трем обмоткам протекают токи, одинаковые по величине и по фазе. Предполагается, что фазы полностью симметричны за исключением случаев, когда будет рассмотрено влияние небольшой несимметрии.

Трансформатор стержневого типа с соединением обмоток «звезда — звезда».

На рис. 29 показан стальной сердечник с тремя катушками, создающими поток нулевой последовательности вследствие того, что по ним протекают равные токи. Поскольку м. д. с. и потоки в сердечниках равны по величине и направлению, ни одна из частей стального сердечника не может служить обратным путем для потоков. Единственно доступным является путь по воздуху или, вернее, через масло. Он обладает малой магнитной проницаемостью, хотя и большой площадью поперечного сечения, занимая все пространство между баком и сердечником. Кроме того, сам бак шунтирует часть контура обратного потока. В целом магнитная цепь имеет значительно более высокое сопротивление, чем в случае обычного трехфазного потока, замыкающегося целиком в стальном сердечнике. С другой стороны, поток, созданный составляющей нулевой последовательности, находится в более благоприятных условиях, чем поток рассеяния, вызванный током короткого замыкания, так как последний сосредоточен в узком зазоре между двумя обмотками. Можно заключить, что величина сопротивления нулевой последовательности лежит где-то между сопротивлением холостого хода и сопротивлением короткого замыкания. Прежде чем определять его более точно, следует подробнее рассмотреть путь, по которому замыкается магнитный поток.


Рис/ 29. Поток между ярмами в трансформаторе стержневого типа с соединением обмоток в звезду, созданный током нулевой последовательности.

Проблема магнитного потока нулевой последовательности имеет место и в нормальном трехфазном режиме. Ток намагничивания обычно содержит третью гармонику, и если обмотки соединены в звезду, поток также содержит третью гармонику. Поскольку составляющие основной частоты трех потоков имеют сдвиги по фазе 120 и 240°, то составляющие третьей гармоники одинаковы по величине и совпадают по фазе. Следовательно, в трансформаторах стержневого типа с соединением обмоток «звезда—звезда» нормальный трехфазный поток сопровождается потоком нулевой последовательности с тройной промышленной частотой. Этот паразитный эффект может вызвать значительные добавочные потери в корпусе и стенках бака.

Чтобы ослабить третью гармонику потока, некоторые изготовители трансформаторов применяют демпфирующие кольца, которые окружают ярма трансформаторов с соединением обмоток «звезда — звезда», как показано пунктиром на рис. 29. Магнитные силовые линии ограничены пространством между верхним и нижним кольцами (начинаются в сердечнике и возвращаются в него). Очевидно, что демпфирующие кольца, хотя они предусмотрены для подавления третьей гармоники в нормальном трехфазном потоке, влияют на составляющие нулевой последовательности.
Сначала рассмотрим трансформаторы без демпфирующих колец. Можно определить поток между ярмами с удовлетворительной точностью. Задача может быть упрощена, если рассматривать поток между двумя железными стержнями находящимся на таком же расстоянии и имеющим такую же геометрическую форму, как ярма. Может показаться, что от включения в рассмотрение пространства, занятого стержнями, поле между двумя ярмами изменится. Но эта надбавка уравновесится тем, что мы не учитываем силовых линий, которые исходят из концов стержней. Поле длинного прямоугольного железного бруска можно определить достаточно просто, если заменить его эквивалентным продолговатым сфероидом. Если 2 а — полная длина ярма, 2 b — его диаметр, топредставляет собой половину расстояния между фокусами. Если обозначить через h расстояние между осями ярм, мы получим для магнитного сопротивления выражение с точностью до числового коэффициента.
Если сердечник снабжен демпфирующими кольцами, ярма не являются источниками магнитных силовых линий. Магнитодвижущая сила нарастает по длине стержня по линейному закону в зависимости от расстояния от плоскости, расположенной симметрично между ярмами. Однако длина стержня несущественна. Действительно, эффективная поверхность, из которой берут начало силовые линии, растет пропорционально длине, но также растет и магнитное сопротивление. Это объясняет, почему поле, создаваемое составляющей тока нулевой последовательности, определяется в основном диаметром d стержня (в сантиметрах). Таким образом, новая формула для напряжения нулевой последовательности имеет вид:
(50)
Для практического применения необходимо знать сопротивление нулевой последовательности стержней трансформатора вместе с бакам. Было обнаружено, что наличие бака не увеличивает магнитной проницаемости.

Читайте также:  Ток в японии еда

Более того, проницаемость даже несколько снижается из-за вихревых токов, а также токов, возникающих в стенках бака и вытесняющих поток во внешнее пространство. Степень снижения проницаемости определяется величиной коэффициента а, представляющего собой отношение радиуса сердечника к среднему расстоянию между стенками бака и центром стрежня. Опыты дают значения коэффициента снижения:
1—0,8 а— для трансформаторов без амортизирующих колец;
1—0,7 а — для трансформаторов с амортизирующими кольцами.
Числовые значения коэффициента снижения лежат соответственно в пределах 0,7—0,85 и 0,65-0,81.
В табл. 2 приведено сравнение экспериментальных данных с расчетными для трансформаторов в баках. Она показывает, что принятый метод дает достаточную точность.
Каждое демпфирующее кольцо несет 15— 30% всех ампер-витков (произведение тока стержня на число витков) нулевого следования фаз. При номинальной мощности трансформаторов более 10000 кВА влияние колец на сопротивление нулевой последовательности постепенно исчезает.
Дугогасительные катушки, устанавливаемые в нейтралях трансформаторов, с соединением «звезда—звезда», которые будут рассмотрены ниже (см. § 8 гл. 5), ограничены по мощности по двум причинам: ток катушки не должен превосходить 60% номинального тока 1„ трансформатора и падение напряжения нулевой последовательности, вызванное протеканием тока катушки по обмоткам трансформатора, не должно превышать 10% фазного напряжения системы. Причиной этого является особое распределение температуры, вызванное потерями в баке и концентрацией потерь в меди на одном из стержней.

Таблица 2

Дополнительные потери, создаваемые составляющими тока нулевой последовательности, обычно достигают 32—45% мощности нулевой последовательности, потребляемой данным трансформатором. Только в том случае, если сопротивление нулевой последовательности очень мало, эта цифра может превысить 50%. Эти потери выделяются в баке трансформатора и демпфирующих кольцах, если они есть. В последнем случае потери составляют около 37,5% реактивной мощности нулевой последовательности, потребляемой трансформатором. Значения выше 50%; встречаются редко. В табл. 3 представлены измеренные значения потерь (трансформатор в баке).

Потери, связанные с составляющей нулевой последовательности, выраженные в процентах реактивной мощности, потребляемой трансформатором

Источник

Трансформатор тока нулевой последовательности

Иногда в электроустановках может произойти разрушение изоляции, что приводит к утечкам тока. С целью контроля подобных токовых утечек было создано специальное устройство – трансформатор тока нулевой последовательности, нашедший применение также и в устройствах защитного отключения. Данные трансформаторы обнаруживают в нейтрали небаланс или токи нулевой последовательности. Если замыкается одна из фаз, происходит фиксация общих фазных токов, превышающих допустимое значение, после чего вся цепь своевременно отключается.

Что такое ток нулевой последовательности

В электрических сетях с напряжением от 6 до 35 кВ токи нулевой последовательности, как правило, связаны с однофазными замыканиями на землю. Эти токи могут возникать и при нормальных режимах работы, достигая значительной величины. Это приводит к ложным срабатываниям защитных устройств от замыканий на землю.

Трансформатор тока нулевой последовательности

Трехфазные сети с переменным напряжением могут работать в различных режимах, в том числе и несимметричных. Для расчетов таких режимов используется метод симметричных составляющих, в котором фазные токи и напряжения представлены в виде суммы, включающей в себя прямую, обратную и нулевую последовательность.

В схемах автоматической и релейной защиты чаще всего используется прямая и нулевая последовательность. Прямая последовательность состоит из синусоидальных токов и напряжений, одинаковых по величине во всех трех фазах. Их угловой сдвиг составляет 120 градусов, а максимальные значения достигаются в порядке очереди – А, В и С. Компоненты нулевой последовательности также имеют одинаковую величину в каждой из трех фаз, однако у них отсутствует угловой сдвиг.

Когда установлен симметричный режим работы, в фазных токах и напряжениях должна быть только прямая последовательность. Если же зафиксировано заметное проявление элементов нулевой последовательности, это указывает на возникновение в сети аварийной ситуации, требующей обязательного отключения каких-либо участков.

В электрических сетях напряжением 6-35 киловольт настраивать защиту нулевой последовательности следует с особой осторожностью. Это связано с отсутствием глухозаземленной нейтрали, когда токи нулевой последовательности практически не превышают рабочих токов во всех подключениях. Из-за этого настройка защиты становится очень сложной или вообще невозможной, особенно при наличии в цепях множества линий с однофазными кабелями, неудачно расположенными между собой. Токи нулевой последовательности в нормальном режиме могут появиться в жилах и экранах однофазных кабелей. Частично влияние этих токов компенсируется подключением трансформаторов тока.

Принцип работы

Прежде чем рассматривать трансформаторы тока нулевой последовательности, нужно остановится на обычных трансформаторах. Все устройства этого типа разделяются на трансформаторы тока и напряжения. Они применяются для измерений токов и напряжений с большими величинами. На одну из обмоток подается ток или напряжение, которое требуется измерить, а на выходе второй обмотки снимаются уже преобразованные, как правило пониженные значения этих параметров.

Через трансформаторы тока наиболее часто подключаются магнитоэлектрические вольтметры и параллельные цепи, а трансформаторы напряжения соединяются с амперметрами и другими последовательными цепями.

Трансформаторы нулевой последовательности также относятся к токовым измерительным приборам. От других видов трансформаторных устройств они отличаются назначением и принципом работы. Основной функцией данных приборов является регистрация токовых утечек или отсутствия фазы при коротком замыкании в трехфазных кабелях. Когда в жилах таких кабелей возникает асимметрия токов, это приводит к появлению на выходе вторичной обмотки сигнала небаланса. Далее этот сигнал уходит к контрольному устройству, с помощью которого отключается питание поврежденного кабеля. Подключение трансформатора тока нулевой последовательности осуществляется не к каждой фазе. Он соединяется сразу со всеми жилами кабеля.

Таким образом, принцип работы этих устройств основан на выделении сигнала через трансформацию токов нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю. Они применяются в сетях с изолированной нейтралью и схемах релейной защиты. Благодаря нормированному коэффициенту трансформации, который может переключаться во вторичной обмотке, становится возможной эффективная и точная настройка релейной защиты.

Читайте также:  Максимальный ток заряда свинцово кислотные аккумуляторы

Выпуск трансформаторов производителями осуществляется в различных модификациях. Основными техническими характеристиками являются номинальное напряжение и частота, коэффициент трансформации, испытательное одноминутное напряжение, односекундный ток термической стойкости вторичной обмотки. Они имеют различные габариты, обеспечивающие возможность подключения сразу к нескольким одножильным кабелям, сечением до 500 мм2.

Источник

Аврал.Блог

Расчет сопротивления нулевой последовательности линии

Октябрь 19th, 2012 | Автор: E.J.

Величина сопротивления нулевой последовательности используется в расчетах однофазного короткого замыкания методом симметричных составляющих. Но, зачастую проблематично найти значение этой величины в справочниках для различного исполнения электрических сетей, и, следовательно, невозможно выполнить расчет. При этом значения сопротивлений фазного и нулевого проводников в справочниках присутствуют. Как же быть?

Можно использовать следующие формулы расчета сопротивления нулевой последовательности:

где R0л (X0л) – активное (индуктивное) сопротивление нулевой последовательности линии;

Rф (Xф) – активное (индуктивное) сопротивление фазного проводника;

Rн (Xн) – активное (индуктивное) сопротивление нулевого проводника.

Вывод формул смотри ниже.

Сразу следует подчеркнуть, что этими формулами следует пользоваться, если сопротивление нулевой последовательности неизвестно. Если есть выбор, использовать справочные данные, или выполнить расчет сопротивления нулевой последовательности, то, наверное, следует отдать предпочтение справочным данным.

Итак, основным документом, регламентирующим расчеты токов короткого замыкания до 1000 В, является ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». В справочном приложении 2 этого ГОСТ, в таблицах №№ 6-14 содержатся данные о сопротивлениях прямой и нулевой последовательностей для различного исполнения кабельных линий. К сожалению, есть варианты исполнения линий, довольно распространенные, для которых нет подходящей таблицы в этом стандарте. Например, нельзя найти параметры 4-жильного кабеля с алюминиевыми жилами в непроводящей оболочке, если сечение жил одинаковое (в табл.11 сечение нулевого провода меньше, чем сечение фазного). Также, отсутствуют аналогичные данные для кабеля с медными жилами (в табл.14 приведены данные для кабеля в стальной оболочке; да и номенклатура сечений неполная).

В то же время, в справочниках есть данные сопротивлений для любого исполнения линий. Вот только приведены эти данные в виде сопротивлений фазного и нулевого проводников (для применения в расчетах тока однофазного короткого замыкания методом петли «фаза-ноль»), а не сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей. Логично предположить, что если результаты расчета по двум разным методам:

  • методу петли «фаза-ноль»;
  • методу симметричных составляющих,

приравнять, то можно сделать вывод о соотношениях сопротивлений, используемых в этих методах.

Формула расчета тока однофазного КЗ методом петли «фаза-ноль» выглядит следующим образом (см. [2] и [3]):

где U – линейное напряжение сети;

Uф – фазное напряжение сети;

Zпт – полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ;

Zс.т. – сопротивление системы и трансформатора току однофазного КЗ

где Х1т, Х2т, Х0т, R1т, R2т, R0т – индуктивные (Х) и активные (R) сопротивления трансформатора токам прямой (1), обратной (2) и нулевой (0) последовательностей;

Хс – индуктивное сопротивление питающей сети;

Rд – сопротивление электрической дуги.

Перепишем формулу (3) в более удобной форме, при этом:

  • учтем, что сопротивления прямой и обратной последовательностей равны;
  • умножим числитель и знаменатель на 3;
  • в знаменателе будем складывать не модули полных сопротивлений, а отдельно их активные и индуктивные составляющие (это сделает расчет более точным).

где Rф (Rн) – активное сопротивление фазного (нулевого) проводника линии;

Xф (Xн) – индуктивное сопротивление фазного (нулевого) проводника линии.

Вот формула расчета тока однофазного КЗ методом симметричных составляющих (см. [1], п.8.2.1, формула 24):

где R1сум. (R0сум.) – суммарное активное сопротивление прямой (нулевой) последовательности;

X1сум. (X0сум.) – суммарное индуктивное сопротивление прямой (нулевой) последовательности.

Перепишем формулу (6), подставив в нее значение фазного напряжения, а также расписав более подробно суммарные величины сопротивлений прямой и обратной последовательностей:

где R1л (R0л) – суммарное активное сопротивление прямой (нулевой) последовательности линии;

X1л (X0л) – суммарное индуктивное сопротивление прямой (нулевой) последовательности линии.

После сравнения формул (5) и (7) получим следующие выражения:

Считая, что Rф=R1л, Xф=X1л, выразим из соотношений (8) и (9) величины сопротивлений нулевой последовательности:

Итак, при отсутствии справочных значений о величине сопротивления нулевой последовательности линии, эти значения можно рассчитать, используя справочные данные сопротивлений фазного и нулевого проводников линии.

Используемая литература

  1. ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ».
  2. Кужеков С. Л. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию / С.Л. Кужеков, С. В. Гончаров. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007.
  3. Тульчин И. К., Нудлер Г. И. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энерготамиздат, 1990.

Эту статью можно обсудить ниже в комментариях или на форуме.

Источник



Что такое токовая защита нулевой последовательности?

В высоковольтных сетях из-за каких-либо повреждений может нарушаться нормальная работа электроустановок. Достаточно частое повреждение – замыкание на землю, при котором возникает угроза как человеческой жизни за счет растекания потенциала, так и оборудованию за счет нарушения симметрии в сети. Чтобы предотвратить возможные последствия от таких повреждений на подстанциях и в других устройствах применяют токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП).

Что такое нулевая последовательность?

Преимущественное большинство сетей получают питание по трехфазной системе. Которая характеризуется тем, что напряжение каждой фазы смещено на 120º.

Форма напряжения в трехфазной сети

Рис. 1. Форма напряжения в трехфазной сети

Как видите из рисунка 1 на диаграмме б) показана работа сбалансированной симметричной системы. При этом если выполнить геометрическое сложение представленных векторов, то в нулевой точке результат сложения будет равен нулю. Это означает, что в системах 110, 10 и 6 кВ, для которых характерно заземление нейтралей трансформаторов, при нормальных условиях работы, какой-либо ток в нейтрали будет отсутствовать. Также следует отметить, что геометрически смена фаз может подразделяется на такие виды:

  • прямой последовательности, при которой их чередование выглядит как A – B – C;
  • обратной последовательности, при которой чередование будет C – B – A;
  • и вариант нулевой последовательности, соответствующий отсутствию угла сдвига.

Для первых двух вариантов угол сдвига будет составлять 120º.

Прямая, обратная и нулевая последовательность

Рис. 2. Прямая, обратная и нулевая последовательность

Посмотрите на рисунок 2, здесь нулевая последовательность, в отличии от двух других, показывает, что векторы имеют одно и то же направление, но их смещение в пространстве между собой равно 0º. Подобная ситуация происходит при однофазном кз, при этом токи двух оставшихся фаз устремляются в нулевую точку. Также эту ситуацию можно наблюдать и при междуфазных кз, когда две из них, помимо нахлеста, попадают еще и на землю, а в нуле будет протекать ток лишь одной фазы.

Читайте также:  Нейронами как ток танцуй со мной одна

При возникновении трехфазных кз в нейтрали обмоток ток не будет протекать, несмотря на аварию. Потому что токи и напряжения нулевой последовательности по-прежнему будут отсутствовать. Несмотря на то, что фазные напряжения и токи в этой ситуации могут в разы возрасти, в сравнении с номинальными.

Принцип работы ТЗНП

Практически все релейные защиты, действие которых отстраивается от появления токов нулевой последовательности, имеют схожий принцип. Рассмотрите вариант такой схемы, демонстрирующей действие защиты.

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

Здесь представлен вариант включения реле тока Т, которое подключается ко вторичным обмоткам трансформаторов тока (ТТ), собранных в звезду. В данной ситуации нулевой провод от звезды обмоток трансформаторов отфильтровывает составляющие нулевой последовательности, в случае их возникновения. При условии, что система работает симметрично, обмотки реле Т будут обесточенными. А при условии, что в одной из фаз произойдет замыкание на землю, ТТ отреагирует на это, из-за чего по нулевому проводу потечет ток. Это и будет та самая составляющая нулевой последовательности, из-за которой произойдет возбуждение обмотки реле Т.

После чего происходит выдержка времени, определяемая параметрами реле В. При истечении установленного промежутка времени токовая защита посылает сигнал на соответствующую коммутационную установку У. Которая и производит отключение трехфазной сети. Более сложные варианты схемы могут включать и реле мощности, которое позволяет отлаживать работу защиты по направлению.

В случае междуфазных повреждений симметрия не нарушиться, а лишь измениться величина токов. А ТТ будут продолжать компенсировать токи, стекающиеся в нулевой провод. Преимущество такой схемы заключается в том, что при максимальных рабочих токах, все равно не будет срабатывать защита, поскольку будет сохраняться симметрия.

Но при существенном отличии в магнитных параметрах измерительных трансформаторов, произойдет дисбаланс в системе, и по нулевому проводнику будет протекать ток небаланса. Что может обуславливать ложные срабатывания токовой защиты даже в тех сетях, где соблюдается номинальный режим питания.

Правила подборки трансформаторов тока.

С целью снижения небаланса, влияющего на правильность срабатывания токовой защиты, подбирают такие ТТ, у которых вторичные токи не создадут перетоков. Для чего они должны соответствовать таким требованиям:

  • Обладать идентичными кривыми гистерезиса;
  • Одинаковая нагрузка вторичных цепей;
  • Погрешность на границе участков сети не должна превышать 10%.

К их вторичным цепям запрещено подключать еще какую-либо нагрузку, приводящую к искажению кривой намагничивания хотя бы в одном ТТ. Поэтому на практике при возникновении токов срабатывания от симметричной системы рекомендуют подвергать замене не один и не два, а все три трансформатора одновременно.

Область применения

Токовая защита, способная отреагировать на появление нулевой последовательности, нашла достаточно широкое применение в линиях с заземленной нейтралью. Так как в них токи коротких замыканий достигают наибольших величин. А вот при изолированной нейтрали ее установка нецелесообразна, поэтому ТЗНП в них не используют. Сегодня установки ТЗНП находят широкое применение:

  • на шинах районных подстанций для защиты силового оборудования;
  • в распределительных устройствах трансформаторных, переключающих и комплектных подстанций;
  • в токовых цепях крупных промышленных объектов с трехфазным силовым оборудованием.

Выбор уставок для ТЗНП

Для обеспечения ступенчатого принципа вывода линии, токовая защита, контролирующая появление нулевой последовательности в цепях, должна соответствовать селективности срабатывания. Здесь под селективностью понимается последовательное отключение определенных участков цепи, в зависимости от их значимости, с целью определения места повреждения или выделения поврежденного промежутка. Для этого выбираются соответствующие уставки срабатывания по времени для защиты. Рассмотрите пример выбора уставок на такой схеме.

Пример выбора уставок

Пример выбора уставок

Как видите, ТЗНП в данном случае отстраивается по тому же принципу, что и максимальная токовая защита, но с меньшей величиной выдержки времени. В этом примере каждая последующая ступень защиты выдерживает временную задержку на промежуток Δt больше, чем предыдущая. То есть время срабатывания первой токовой отсечки, в сравнении со второй будет рассчитываться по формуле: t1 = t2+ Δt. А время срабатывания второй по отношению к третей будет составлять t2 = t3+ Δt. Таким образом каждое последующее реле выполняет функцию резервной защиты.

Если обмотки преобразовательных устройств включаются по системе звезда – треугольник, а также звезда – звезда, ТЗНП первичных и вторичных цепей не совпадают. Из-за того, что замыкание в линиях высокого напряжения не обязательно вызовет появление составляющих нулевой последовательности в низких обмотках и питаемой ими цепи. Так как селективность ТЗНП для каждой из них должна выстраиваться независимо, на практике должна обеспечиваться их независимая работа.

Такая система ступенчатых защит позволяет минимизировать дальнейший переход повреждения на другие участки сети и силовое оборудование. А также помогает вывести из-под угрозы персонал, обслуживающий эти устройства. Главное требование к токовой защите – предотвращение ложных коммутаций по отношению к соответствующей зоне срабатывания.

Практическая реализация ТЗНП

Сегодня токовая защита, реагирующая на возникновение нулевой последовательности, может реализовываться микропроцессорными установками и посредством реле. В большинстве случаев устаревшие реле повсеместно заменяются на более новые версии токовой защиты. Но, помимо ТЗНП настраиваются в работу дистанционные, дифференциальные защиты и прочие устройства. Чья работа основывается как на симметричных составляющих, так и на других параметрах сети.

Помимо этого, в своем классическом исполнении ТЗНП не имеет возможности определять место повреждения. То есть для нее не имеет значение, в каком месте произошел обрыв. Поэтому для определения направления, в котором ток протекает по направлению к земле, применяют направленную защиту. Такая система отстраивается не только на токах, а и на напряжении, возникающем от нулевой последовательности. Данные величины подаются с трансформаторов напряжения, включенных по системе разомкнутого треугольника.

Схема работы направленной защиты

Схема работы направленной защиты

При замыкании в зоне резервирования токовой защиты к одной из обмоток реле мощности поступает напряжение, а на вторую обмотку поступает ток нулевой последовательности, используемый для токовой защиты. При условии, что вектор мощности направлен в линию, реле мощности разблокирует срабатывание токовой защиты. В противном случае, когда направление мощности указывает, что неисправность произошла на другом участке, реле мощности продолжит блокировать срабатывание токовой защиты.

Сегодня практическая реализация такой защиты выполняется посредством микропроцессорных блоков REL650 или на реле ЭПЗ-1636. Каждый, из которых уже включает в себя и токовую отсечку, и дистанционную защиту, и пусковое реле для возобновления питания.

Видео в дополнение к написанному

Источник