ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus
Релейная защита воздушных линий 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636 [25] Расчет уставок устройств релейной защиты [24] ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА [18] Максимальная токовая защита [14] Проверка релейной защиты [13] Дифференциальная защита линий [12] Защита синхронных генераторов [12] Измерительные трансформаторы [10] Принципы построения измерительных и логических органов релейной защиты на полупроводниковой и интегральной базе [10] Токовая направленная защита [9] Защита электродвигателей [9] Реле [9] Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью [8] Правила выполнения схем РЗА [8] Проверка защиты первичным током нагрузки и рабочим напряжением [8] Высокочастотные защиты [7] Защита воздушных и кабельных линий электропередачи [7] Защита трансформаторов и автотрансформаторов [7] Защита предохранителями и автоматическими выключателями [7] Защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью [6] Векторные диаграммы. Короткие замыкания в электрических системах [6] Действие релейной защиты при качаниях [6] Аппаратура для проверки релейной защиты [5] Защита шин [3] Особенности защиты линий и трансформаторов, подключенных к линиям без выключателей на стороне высшего напряжения [3] Оперативный ток [3] Общие сведения [3] Управление выключателями [2]

6-2. Трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен обычному силовому трансформатору. Как показано на рис. 6-1, трансформатор напряжения состоит из стального сердечника (магнитопровода) С, собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток — первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Первичная обмотка имеющая очень большое число витков (несколько тысяч) тонкого провода, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке , имеющей меньшее количество витков (несколько сотен), подключаются параллельно реле и измерительные приборы.

Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней э. д. с. Е, которая при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора напряжения) равна напряжению па ее зажимах U2X..X,

Напряжение U2X..X во столько раз меньше первичного напряжения U1 во сколько раз число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной обмотки :

Отношение чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается nH:

Введя такое обозначение, можно написать:

Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка в виде реле и приборов, то напряжение на ее зажимах U2 (pис. 6-1) будет меньше э. д. с. на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако поскольку это падение напряжения невелико, пересчет первичного напряжения на вторичное и вторичного на первичное производится без учета падения напряжения по формулам:

На паспортах трансформаторов напряжения их коэффициенты трансформации указываются дробью, в числителе которой — номинальное первичное напряжение, а в знаменателе — номинальное вторичное напряжение. Так, напри-

мер, если на паспорте трансформатора напряжения написано 6 000/100, то это означает, что данный трансформатор напряжения предназначен для установки в сети с номинальным напряжением 6 000 В и имеет коэффициент трансформации 60.

Для правильного соединения трансформаторов напряжения между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков заводы - изготовители обозначают (маркируют) выводные зажимы обмоток определенным образом: начало первичной обмотки — А, конец — Х; начало основной вторичной обмотки — а, конец — х; начало дополнительной вторичной обмотки — ад, конец — хд.

При включении однофазных трансформаторов напряжения на фазные напряжения начала первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы собираются в нулевую точку. При включении трансформаторов напряжения на междуфазные напряжения начала первичных обмоток подключаются к начальным фазам в порядке их электрического чередования друг за другом. Например, при включении двух однофазных трансформаторов напряжения на междуфазные напряжения АВ и ВС (по схеме рис. 6-3, б) при чередовании фаз А, В, С первый трансформатор напряжения включается началом первичной обмотки к фазе А, концом — к фазе В, а второй — началом к фазе В и концом — к фазе С. При маркировке выводов вторичных обмоток трансформаторов напряжения за начало а принимается тот вывод, из которого ток выходит, в то время когда в первичной обмотке ток проходит от начала А к концу X, как показано на рис. 6-2. Иными словами, если на первичной стороне ток входит в начало А, то однополярным выводом, т. е. началом вторичной обмотки а, будет тот ее вывод, из которого в этот момент ток выходит.

При маркировке и включении обмоток по такому правилу направление тока в реле, как показано на рис. 6-2, при включении реле через трансформатор напряжения останется таким же, как и при включении непосредственно в сеть.

Трансформаторы напряжения бывают трехфазные и однофазные. Последние в зависимости от назначения соединяются между собой в различные схемы.

На рис. 6-3 и 6-4 приведены основные схемы соединения однофазных трансформаторов напряжения.

На рис. 6-3, а дана схема включения одного трансформатора напряжения на междуфазное напряжение. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

На рис. 6-3, б приведена схема соединения двух трансформаторов напряжения в открытый треугольник (или неполную звезду). Эта схема, получившая широкое распространение, применяется, когда для зашиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рис. 6-3, в приведена схема соединения трех трансформаторов напряжения в звезду. Эта схема также получила широкое распространение и применяется, когда для защиты или измерений нужны фазные напряжения или же фазные и междуфазные напряжения одновременно.

На рис. 6-3, г приведено соединение трех трансформаторов напряжения по схеме треугольник — звезда. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение на вторичной стороне, равное

Такое напряжение необходимо для питания электромагнитных корректоров напряжения устройств автоматического регулирования возбуждения генераторов.

На рис. 6-4 представлена схема соединения трансформатора напряжения, имеющего две вторичные обмотки. Первичная обмотка и основная вторичная обмотка соединены в звезду, т. е. так же, как на рассмотренной выше схеме рис. 6-3, в. Дополнительная вторичная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений). Такое соединение применяется для получения напряжения нулевой последовательности (см. § 6-7), необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных к. з. в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов и для сигнализации при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов.

Как известно, сумма трех фазных напряжений в нормальном режиме, а также при двухфазных и трехфазных к. з. равна нулю. Поэтому в указанных условиях напряжение между точками О1 — О2 на рис. 6-4 равно нулю (практически между этими точками имеется небольшое напряжение 0,5—2 В, которое называется напряжением небаланса).

При однофазном к. з. в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов (сети 110 кВ и выше) фазное напряжение поврежденной фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений двух неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению. В сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях на землю напряжения неповрежденных фаз становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению.

Для того чтобы в последнем случае напряжение на реле не превосходило номинального значения, равного 100 В, у трансформаторов напряжения, предназначенных для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют повышенный в 3 раза коэффициент трансформации, например 6 000 /100/3.

Напряжение нулевой последовательности может быть также получено от специальных обмоток трехфазных трансформаторов напряжения.

В конструкции, показанной на рис. 6-5, специальные обмотки расположены на крайних стержнях пятистержне-вого сердечника и соединены последовательно между собой.

В нормальном режиме, а также при двухфазных и трехфазных к. з., когда сумма фазных напряжений равна нулю, магнитный поток в крайних стержнях отсутствует, и поэтому напряжения на специальных обмотках нет. При однофазных к. з. или замыканиях на землю сумма фазных напряжений не равна нулю. Поэтому магнитный поток замыкается по крайним стержням и индуктирует напряжение на специальных обмотках.

В другой конструкции, показанной на рис. 6-6, имеется дополнительная вторичная обмотка, расположенная на основных стержнях и соединенная в схему разомкнутого треугольника.

При включении первичных обмоток трансформаторов напряжения на фазные напряжения они соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно соединяется с землей (заземляется), как показано на рис. 6-3, в, 6-4, 6-5, 6-6. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных к. з. или замыканиях на землю в сети, где установлен трансформатор напряжения, реле и приборы, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли.

Вторичные обмотки трансформаторов напряжения подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединений. Это заземление является защитным — обеспечивающим безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды (рис. 6-3, в и г) или один из фазных проводов (рис. 6-3, а и б, рис. 6-4).

Первичные обмотки трансформаторов напряжения до 35 кВ подключаются к сети через предохранители высокого напряжения и ограничивающие сопротивления. Назначением этих предохранителей является быстрое отключение от сети поврежденного трансформатора напряжения. Ограничивающие сопротивления устанавливаются для снижения величины тока к. з., если отключающая способность предохранителей недостаточна.

Для защиты обмоток трансформатора напряжения от длительного прохождения тока к. з. при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются предохранители низкого напряжения или автоматы. Конструкции предохранителей и плавких вставок должны быть надежными, исключающими обрывы, потерю контакта и другие повреждения, приводящие к исчезновению напряжения на защите. Предохранители, и автоматы должны быть правильно выбраны с учетом отстройки от максимального тока нагрузки, который может через них проходить (см. гл. 2).

Исчезновение напряжения от трансформатора напряжения вследствие неисправностей предохранителей воспринимается защитой так же, как понижение напряжения при к. з. в защищаемой сети, и приводит к ее неправильному действию. Поэтому защиты, реагирующие на понижение или исчезновение напряжения либо выполняются так, что отличают к. з. от неисправности во вторичных цепях, либо снабжаются специальными блокировками.

На рис. 6-7 приведены в качестве примера две схемы включения защиты минимального напряжения. На рис. 6-7, а два реле минимального напряжения включены на разные междуфазные напряжения трансформатора напряжения, их контакты соединены последовательно. При такой схеме включения защита не может сработать ложно при перегорании одного из предохранителей. Однако ложное действие может все же произойти при повреждении единственного трансформатора напряжения или при одновременном перегорании двух предохранителей. Более надежна в этом отношении схема на рис. 6-7, б, в которой так же используются два реле минимального напряжения, но включенные на разные трансформаторы напряжения.

На рис. 6-8 приведена схема включения специальной блокировки, предотвращающей ложное действие защиты при нарушении цепей от трансформатора напряжения. Блокировка типа КРБ-11 (Б на рис. 6-8) состоит из трех конденсаторов С одинаковой емкости, реле напряжения Но и токового реле То. Конденсаторы С соединены в звезду для создания искусственной нулевой точки и включены на фазные напряжения. В провод, соединяющий нулевую точку конденсаторов с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора напряжения, включена обмотка реле напряжения Но, через размыкающий контакт которого подается оперативный ток на комплект защиты КЗ.

Цепь обмотки реле Но проходит через размыкающий контакт токового реле То, обмотка которого включена в нулевой провод трансформаторов тока, питающих комплект защиты КЗ от междуфазных коротких замыканий.

Нормально, когда сумма фазных напряжений равна нулю, напряжения нулевых точек звезды конденсаторов и вторичной обмотки трансформатора напряжения также равны нулю и поэтому ток в обмотке реле Но отсутствует. При перегорании одного или двух любых предохранителей напряжение нулевой точки звезды конденсаторов станет равным сумме напряжений оставшихся фаз, а напряжение нулевой точки звезды вторичной обмотки трансформатора напряжения останется равным нулю. В результате под воздействием напряжения, возникшего между нулевыми точками, через обмотку реле Но пойдет ток и реле, сработав, нижним контактом снимет оперативный ток с комплекта защиты КЗ, а верхним подаст сигнал.

При перегорании предохранителей всех трех фаз блокировка рассматриваемого типа не работает, что является ее органическим недостатком. При двухфазном к. з. на землю на защищаемой линии симметрия фазных напряжений, подводимых к звезде конденсаторов, нарушается, и блокировка может сработать и вывести защиту из действия. Для предотвращения такого неправильного действия блокировки предусмотрено токовое реле То, которое в рассматриваемом случае срабатывает и, размыкая цепь обмотки реле Но, препятствует его срабатыванию.

Для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, выпускается блокировка типа КРБ-12, работающая на аналогичном принципе (см. § 6-7). Для сетей напряжением 500 кВ выпускается более сложная блокировка, действующая при перегорании также и трех предохранителей [Л. 5].

Трансформаторы напряжения имеют две погрешности:

1) погрешность в напряжении (или в коэффициенте трансформации), под которой понимается отклонение действительного коэффициента трансформации от номинального;

2) погрешность по углу, под которой понимается угол сдвига вторичного напряжения относительно первичного.

В зависимости от погрешностей трансформаторы напряжения подразделяются на классы точности. Допустимые погрешности в зависимости от класса точности приведены в табл. 6-1.

Один и тот же трансформатор напряжения в зависимости от нагрузки, подключенной к его вторичной обмотке, может работать с различным классом точности и переходить из одного класса в другой при изменении нагрузки относительно его номинальной мощности. Поэтому в каталогах и паспортах на трансформаторы напряжения указываются два значения мощности: номинальная мощность в вольт-амперах, с которой трансформатор напряжения может работать в гарантированном классе точности, и предельная мощность, с которой трансформатор напряжения может работать с допустимым нагревом обмоток. Предельная мощность трансформатора напряжения в несколько раз превышает номинальную. Так, у трансформатора напряжения типа НОМ-6 с коэффициентом трансформации 6 000/100 для класса точности 1 номинальная мощность составляет 50 В -А, а предельная — 300 В -А.

Кроме рассмотренных выше основных погрешностей, возникающих при трансформации первичного напряжения на вторичную сторону, на работу релейной защиты и точность измерений влияют также дополнительные погрешности от падения напряжения в цепях напряжения от трансформатора напряжения до места установки панелей защиты или измерений. Поэтому согласно требованиям ПУЭ [Л. 41] сечение жил кабелей должно выбираться так, чтобы падение напряжения в указанных цепях не превышало: 3% для релейной защиты, 1,5% для щитовых измерительных приборов и 0,5% и для счетчиков.

8 Июнь, 2009              42012              ]]>Печать]]>
4 / 19 ( Отлично )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)

Вверх страницы