Схемы включения измерительных органов токовой защиты

 

Трехфазная схема с соединением трансформаторов тока и реле в полную звезду. Для выполнения схемы (рис. 6.7, а) необходимы три реле и три трансформатора тока, установленные во всех фа­зах защищаемого элемента. Вторичные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в полную звезду. При этом в ну­левую точку должны быть объединены одноименные выводы, на­пример концы Иу вторичных обмоток всех трех трансформаторов тока. Провод, соединяющий нулевую точку трансформаторов тока и нулевую точку обмоток реле, называют нулевым (обратным).

Из анализа схемы следует, что:

при всех видах коротких замыканий токи повреждения прохо­дят во всех или в части реле К.А1 — КAЗ, поэтому защита реагиру­ет на все виды коротких замыканий, имея при этом равную чувст­вительность при одинаковых токах повреждения; токи в реле рав­ны вторичным фазным токам, поэтому коэффициент схемы k^сх₍₃₎ = 1; при двойных замыканиях на землю в сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями, если точки замыкания расположены на разных линиях (рис. 6.7,6), мо­гут подействовать на отключение защиты I и II обеих линий при равенстве выдержек времени, что нежелательно; ток в нулевом проводе равен сумме фазных токов (İ_а + İ_b + İ _с = 3I_о), поэтому в нормальном режиме и при отсутствии замы­кания на землю в нулевом проводе проходит только ток небалан­са; возможный его обрыв не может повлиять на работу схемы; од­нако при замыканиях на землю по нулевому проводу проходит ток повреждения — при обрыве нулевого провода ток поврежден­ной фазы может замыкаться только через вторичные обмотки трансформаторов тока неповрежденных фаз, которые представля­ют для него очень большое сопротивление; потому выполнение схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду без нулевого провода недопустимо.

Двухфазная двух- и трехрелейная схема с соединением транс­форматоров тока и реле в неполную звезду. Эту схему (рис. 6.8, а) можно получить из схемы полной звезды (см. рис. 6.7, а), если ис­ключить один из трансформаторов тока (ТА2) и реле К.А.2 (двух­релейная схема неполной звезды). Обычно для выполнения схемы неполной звезды используются трансформаторы тока, установлен­ные в фазах А и С. Из анализа этой схемы следует, что:

схема реагирует на все виды коротких замыканий, за исключе­нием короткого замыкания на землю фазы, в которой трансформа­тор тока не установлен, поэтому схема применяется только для за­щит, действующих при многофазных повреждениях; в симметрич­ных режимах в реле проходят вторичные фазные токи, поэтому для схемы неполной звезды k_сх ⁽³⁾ = 1;

ток в обратном проводе проходит не только при некоторых за­мыканиях на землю, но и при многофазных коротких замыканиях, а также при нормальном режиме, поэтому обратный провод необ­ходим для правильной работы схемы, т. е. выполнять схему без

обратного провода недопустимо;

в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью (рис. 6.8, б) при двойных замыканиях на зем­лю, когда точки повреждения находятся на двух линиях, отходя­щих от общих шин, причем одна из точек расположена на фазе без трансформатора тока (точки K.1 и К3), действует на отключение только защита I, и отключается линия с местом повреждения в точке K1, при установке трансформаторов тока в одноименных фа­зах на всех присоединениях данного напряжения в большинстве (2/3) случаев двойных замыканий на землю отключается только одно место повреждения;

в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью при двойных замыканиях на землю защита мо­жет действовать неселективно, если точки повреждения K ₁ и K₂ располагаются на смежных участках, причем на более удаленном участке повреждается фаза без трансформатора тока (на отклю­чение действует защита I, а не II);

чувствительность защиты может оказаться в два раза меньшей по сравнению со схемой полной звезды при некоторых двухфазных коротких замыканиях за трансформатором с соединением обмоток Y/D или D/Y (точка К ₄, защита III).

На рис. 6.8, в приведены векторные диаграммы токов в фазах со стороны обмоток силового трансформатора Т, соединенных в D и Y (соответствен­но İ_АD, İ_ВD и İ_AY, İ_ВY, İ_CY ) при двухфазном коротком замыкании за трансфор­матором между фазами А и В. Векторные диаграммы токов построены с ис­пользованием метода симметричных составляющих. Полные токи в фазах можно выразить через ток прямой последовательности фазы A со стороны треугольника:

İ_АD= - İ_ВD= İ_K⁽²⁾=  İ_1АDe^jπ/6

İ_AY= İ_CY= - İ_ВY/2=(İ_1АD/n_T) e^jπ/6

где n_T – коэффициент трансформации силового трансформатора.

Отсюда

İ_AY= İ_CY= İ_K⁽²⁾/( n_T)

Чувствительность защиты, выполняемой по схеме неполной звезды, в данном случае определяется токами I_AY и I_CY:

k_ч=İ_K⁽²⁾/(  İ_с.з n_T)

 

а защиты, осуществляемой по схеме полной звезды, - током I_ВY:

k’_ч=2İ_K⁽²⁾/(  İ_с.з n_T)

т.е. k’_ч= 2 k_ч

Если чувствительность двухрелейной схемы неполной звезды недостаточна, то в обратный провод схемы дополнительно включа­ется реле КА2, по обмотке которого, как и в обратном проводе, про­ходит сумма токов фаз A и С (трехрелейная схема неполной звез­ды). По чувствительности эта схема равноценна схеме полной звезды.

Двухфазная однорелейная схема с соединением трансформато­ров тока и реле на разность токов двух фаз (схема неполного тре­угольника). Для выполнения схемы вторичные обмотки трансфор­маторов тока, установленных в двух фазах, ' соединяются разноименными выводами. К трансформаторам тока реле присоединяет­ся так, что по его обмотке проходит ток, равный геометрической разности фазных токов. В соответствии со схемой, изображенной

на рис. 6.9, İ _р = İ _а — İ _с

Из анализа поведения реле при различных видах короткого за­мыкания следует, что:

схема защиты реагирует на все виды ко­ротких замыканий, за исключением замыканий на землю фазы, в которой трансформатор то­ка не установлен, поэтому применяется толь­ко для действия при многофазных поврежде­ниях; существенным недостатком схемы явля­ется то, что при двухфазном коротком замы­кании за трансформатором с соединением об­моток Y/D (точка K4 на рис. 6.8, б) защита может отказать в действии в связи с тем, что токи в фазах с трансформаторами тока рав­ны и совпадают по фазе (токи I_AY и I_CY на рис. 6.8, в);

в нормальном режиме и при трехфазном коротком замыкании

в обмотке реле проходит ток, в раза больший фазного тока, по­этому коэффициент схемы k_сх ⁽³⁾ = ;

соотношения между токами в реле и фазными токами зависят от вида короткого замыкания, поэтому защита имеет разную чувст­вительность в зависимости от вида короткого замыкания и сочета­ния поврежденных фаз. Защита обладает наименьшей чувствитель­ностью при двухфазных коротких замыканиях между фазами A — В и В — С. В этих случаях ее чувствительность в  раз меньше, чем чувствительность защит, выполненных по схеме полной и неполной звезды.

Рассмотренные схемы включения измерительных реле неравно­ценны как по количеству оборудования, так и по другим парамет­рам (чувствительность, надежность, селективность и др.). Выбор той или иной схемы определяется в первую очередь назначением защиты. При условии выполнения всех требований, предъявляе­мых к защите, предпочтение отдается наиболее простой схеме, тре­бующей минимального количества оборудования.

В сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью защита, выполненная по схеме полной звезды, может отключать оба места повреждения, что нежелательно. По­этому для отключения многофазных коротких замыканий и ликви­дации двойных замыканий на землю в сети с изолированной ней­тралью защиту следует выполнять по схеме неполной звезды или по схеме включения реле на разность токов двух фаз.

В сетях с глухозаземленными нейтралями к защите предъявля­ется требование действовать на отключение защищаемого элемента как при коротких замыканиях между фазами, так и при корот­ких замыканиях на землю. Такую защиту можно выполнить двумя способами: по схеме включения трансформаторов тока и реле в полную звезду; в виде двух комплектов — одного от междуфазных коротких замыканий с соединением трансформаторов тока и реле в неполную звезду и другого от коротких замыканий на землю с соединением трансформаторов тока в фильтр тока нулевой после­довательности.

Как показано ниже (см. § 6.6), реле тока, включенные на ток фазы (схема полной звезды), при коротком замыкании на землю менее чувствительны, чем комплект защиты от замыканий на зем­лю с соединением трансформаторов тока в фильтр тока нулевой по­следовательности. Кроме того, комплект защиты от коротких за­мыканий на землю можно выполнить с меньшей выдержкой вре­мени. Поэтому более целесообразным является выполнение токовой защиты в виде двух комплектов: от междуфазных коротких замы­каний и от коротких замыканий на землю.