Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Электроника ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
просмотров - 240

а) Назначение и принцип действия дифференциальной защиты

Для защиты трансформаторов от к. з. между фазами, на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная защита (рис. 16-19). Принцип дей­ствия дифференциальной за­щиты трансформаторов, так же как и дифференциальной защиты линий и генераторов, основан на сравнении вели­чины и направления токов до и после защищаемого эле­мента (в данном случае транс­форматора). При внеш­нем к. з. и нагрузке токи I1 и III с обоих концов трансформатора направлены в одну сторону, как показано на рис. 16-19, а, и находятся в определœенном соотношении, равном коэффициенту транс­формации трансформатора

. (16-10а)

При к. з. в транс­форматоре токи I1 и III направлены встречно от шин к месту повреждения (рис. 16-19, а). В первом случае защита не должна действовать, во втором — должна работать. С учетом этого и выполняется схема защиты. Трансформаторы тока ТI и ТII, питающие схему, устанавливаются с обоих сторон защищаемого трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются разноименными полярностями так, чтобы при внеш­нем к. з. и нагрузке вторичные токи I1В и IIIВ были направлены в контуре соединительных проводов последовательно (циркули­ровали по ним). Дифференциальное релœе Р включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока. При таком соединœе­нии в случае внешнего к. з. и при токе на­грузки вторичные токи I1В и IIIВ замыкаются по обмотке релœе Р и направлены в ней встречно, в связи с этим ток в релœе равен разности вторичных токов:

Выражения (16-116) и (16-12) являются условием селœективности при внешних к. з.

б) Особенности дифференциальной защиты трансформаторов и автотрансформаторов

Вдифференциальной защите линий и генераторов первичные токи в начале и конце защищаемого участка одинаковы, в связи с этим для выполнения условия селœективности (16-116) достаточно иметь равенство коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Иное положение имеет место в дифференциальной защите трансфор­маторов. Первичные токи обмоток трансформатора не равны по величинœе и в общем случае не совпадают по фазе.

В режиме нагрузки и внешнего к. з. ток трансформатора на стороне низшего напряжения III всœегда больше тока на стороне высшего напряжения I1. Их соотношение определяется коэффи­циентом трансформации силового трансформатора согласно (16-10а).

В трансформаторе с соединœением обмоток звезда треуголь­ник и треугольник звезда токи I1 и III различаются не только по величинœе, но и по фазе. Угол сдвига фаз зависит от группы соединœения обмоток трансформатора. При наиболее распространенной, одиннадцатой группе линœейный ток на стороне треуголь­ника опережает линœейный ток со стороны звезды на 30° (рис. 16-20, а). В трансформаторах с соединœением обмоток звезда — звезда токи I1 и III или совпадают по фазе (рис. 16-20, б) или сдвинуты на 180º.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, для выполнения условия селœективности (16-116) необходимы специальные меры по выравниванию вторичных токов I1В = /nтI и IIIВ = /nтII по величинœе, а при разных схемах соединœения обмоток (λ/∆ и ∆/λ) — и по фазе, с тем чтобы посту­пающие в релœе токи были равны.

Компенсация сдвига токов и Впо фазе осуществляется соединœением в треугольник вторичных обмоток трансфор­маторов тока, установленных на стороне звезды силового транс­форматора (рис. 16-21). Соединœение в треугольник обмоток транс­форматоров тока должно точно соответствовать соединœению в тре­угольник обмоток силового трансформатора.

Трансформаторы тока, расположенные на стороне треуголь­ника силового трансформатора, соединяются в звезду.

На рис. 16-21 изображены векторные диаграммы токов в схеме защиты при нагрузке и внешних трехфазных к. з. Векторы пер­вичных и вторичных токов в трансформаторах тока и силовом трансформаторе показаны на диаграмме совпадающими по фазе.

Из диаграммы следует, что токи в линœейных про­водах трансформаторов тока, соединœенных в треугольник, Iав(2), Iвс(2), 1са(2), сдвигаются относительно соответствующих фазныхтоков во вторичной и первичной обмотках трансформаторов тока на угол 30°. Токи в проводах второй группы трансформаторов тока Iab(2), Ibc(2), и Ica(2)совпадают по фазе со своими первичными токами и в связи с этим сдвинуты по отношению к первичному току звезды силового трансформатора, так же как и токи Iав(2), Iвс(2), 1са(2), на угол 30°. В результате этого токи, поступающие в релœе, совпадают по фазе.

Соединœение одной из групп трансформаторов тока в треуголь­ник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трехфазных к. з., но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.

Справедливость этого положения наиболее просто доказыва­ется с помощью метода симметричных составляющих. Токи прямой и обратной последовательностей симметричны, и в связи с этим токораспределœение их в схеме защит полностью соответствует токораспределœению при трехфазном к. з. (рис. 16-21). Следовательно, соединœение одной из групп трансформаторов тока в треугольник, а другой — в звезду обеспечивает компенсацию сдвига фаз пер­вичных токов прямой и обратной последовательностей.

Токи нулевой последовательности появляются в случае к. з. на землю и могут замыкаться только через обмотку трансформа­тора, соединœенную в звезду, при условии, что ее нулевая точка заземлена. Проходя по этой обмотке, токи нулевой последова­тельности трансформируются в фазы обмотки, соединœенные тре­угольником (рис. 16-22).

В контуре треугольника токи I0 каждой фазы направлены последовательно и в связи с этим циркулируют в нем, не выходя за его пределы (рис. 16-22). Это означает, что в дифференциальной за­щите трансформаторов с соединœением обмоток звезда — треуголь­ник токи нулевой последовательности протекают только по транс­форматорам тока, установ­ленным со стороны звезды силового трансформатора.

Такое протекание первич­ных токов равноценно токораспределœению при повреж­дении внутри трансформато­ра (при одностороннем пита­нии) и может вызвать непра­вильную работу защиты. Эта опасность устраняется тем, что на стороне звезды сило­вого трансформатора (где протекают первичные токи I0) трансформаторы тока соеди­няются в треугольник, как показано на рис. 16-22. Тогда токи I0 трансформируясь на вторичную сторону трансфор­маторов тока, замыкаются в контуре этого треугольника, не по­падая в релœе. При соединœении трансформаторов тока па стороне звезды силового трансформатора также в звезду токи нулевой последовательности получают возможность замыкаться через релœе, что приведет к неправильной работе защиты при однофазных и двухфазных к. з. на землю в сети.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, для компенсации сдвига фаз токов силовых трансформаторов, соединœенных по схеме λ/∆ или ∆/λ, необхо­димо трансформаторы тока на стороне звезды соединить в тре­угольник, а на стороне треугольника в звезду.

Выравнивание величин вторичных токов в плечах дифферен­циальной защитыдостигается подбором коэффициентов транс­формации пТ1, пТII трансформаторов тока дифференциальной за­щиты и параметров специально для этой цели установленных промежуточных автотрансформаторов (рис. 16-23, а) или транс­форматоров (рис. 16-23, б).

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока nТI и nТII выбираются с таким расчетом: чтобы вторичные токи в плечах защиты были равны, как это требуется по условию (16-12), при нагрузке и внешних к. з.

При соединœении обмоток силового транс­форматора λ/λ условие (16-12) имеет вид: I1/nТI = III/nТII, отсюда находим, что для обеспечения равенства токов в плечах защиты коэффициенты трансформации трансформаторов тока за­щиты должны удовлетворять условию

Задаваясь одним из коэффициентов трансформации, к примеру nТII, можно найти, пользуясь выражением (16-13) или (16-14), расчетное значение второго — nТI, обеспечивающее равенство вто­ричных токов в плечах защиты. Найденный, таким образом, nТI, как правило, получается нестандартным. По этой причине используются стандартные трансформаторы с ближайшим к расчетному значению коэффициентом трансформации, а компенсация оставшегося нера­венства осуществляется с помощью выравнивающих автотрансфор­маторов или трансформаторов. В первом случае (рис. 16-23, а) в одном из плеч защиты устанавливается авто­трансформатор АТ. Для выравнивания токов в плечах защиты коэффициент трансформации na автотрансформатора подбирается так, чтобы его вторичный ток IIIа был равен току I1в в противо­положном плече защиты:

Во втором случае (рис. 16-23, б) применяется промежуточный компенсирующий трансформатор ТК. Трансформатор ТК состоит из трех первичных обмоток. Обмотки wy1 и wy2 (урав­нительные) включаются в плечи защиты, а обмотка wд (дифферен­циальная) — по дифференциальной схеме на разность токов IIIIВ. Вторичная обмотка w2 питает дифференциальное релœе РД. Число витков уравнительных обмоток подбирается так, чтобы геометрическая сумма намагничивающих сил всœех трех обмоток в условиях сквозного тока была равна нулю:

При выполнении этого условия результирующая н. с. и маг­нитный поток Фрез в магнитопроводе ТК отсутствуют, в связи с этим ток в дифференциальном релœе Iр = 0.

В рассмотренной схеме неравенство токов плеч (I1рIIIв) компенсируется магнитным способом. Этот способ компенсации удобно сочетается с дифференциальным релœе, включаемым через БНТ, и получил в связи с этим широкое распространение в Советском Союзе.


Читайте также


  • - Направленная поперечная дифференциальная защита. Принцип действия

    Направленная поперечная дифференциальная РЗ применяется на параллельных ЛЭП с самостоятельными выключателями на каждой ЛЭП (рисунок 7.2 ). К РЗ таких ЛЭП предъявляется требование отключать только ту из двух ЛЭП, которая повредилась. Для выполнения этого требования... [читать подробенее]


  • - Дифференциальная защита.

    Назначение и принцип действия дифференциальной защиты. В качестве основной быстродействующей РЗ трансформаторов от КЗ между фазами, однофазных КЗ на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная РЗ (рис. 8). При внешнем КЗ и... [читать подробенее]


  • - Токовая поперечная дифференциальная защита

    Принцип действия и виды поперечных дифференциальных защит параллельных линий Поперечные дифференциальные РЗ применяются на параллельных ЛЭП, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении значений и фаз токов, протекающих по обеим ЛЭП. Благодаря... [читать подробенее]


  • - Лекция 7. Поперечная дифференциальная защита линий

    Полная схема дифференциальной защиты линий Токи небаланса в дифференциальной защите Выразив в (6.2) вторичные токи через первичные, с учетом погрешности ТТ получим Iнб в реле: Iнб = (II/КI - IIнам) - (III/KI - III нам), (6.5) где IIнам и III нам - токи намагничивания, отнесенные ко... [читать подробенее]


  • - Лекция 7. Поперечная дифференциальная защита линий

    Полная схема дифференциальной защиты линий Токи небаланса в дифференциальной защите Выразив в (6.2) вторичные токи через первичные, с учетом погрешности ТТ получим Iнб в реле: Iнб = (II/КI - IIнам) - (III/KI - III нам), (6.5) где IIнам и III нам - токи намагничивания, отнесенные ко... [читать подробенее]


  • - Дифференциальная защита линий. Принцип действия продольной дифференциальной защиты

    Лекция 6. Продольная дифференциальная защита линий Содержание лекции:рассмотрены схемы продольной защиты линий, принцип её действия Цель лекции: изучается принцип действия продольной защиты линий, обладающей абсолютной селективностью, причины возникновения... [читать подробенее]


  • - Дифференциальная защита шин.

    Защиты шин. 9.1.Защита сборных шин, ошиновки. Опыт эксплуатации показывает, что несмотря на благополучные условия для надзора и ухода за элементами распредустройств подстанций повреждения на их шинах все же имеет место. К числу причин к.з. на шинах можно отнести:... [читать подробенее]


  • - Дифференциальная защита шин.

    Защиты шин. 9.1.Защита сборных шин, ошиновки. Опыт эксплуатации показывает, что несмотря на благополучные условия для надзора и ухода за элементами распредустройств подстанций повреждения на их шинах все же имеет место. К числу причин к.з. на шинах можно отнести:... [читать подробенее]


  • - ТОКОВАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА

    ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ВИДЫ ПОПЕРЕЧНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ОЦЕНКА ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ Принцип действия защиты прост и надежен. Защита не реаги­рует на качания и перегрузки и действует без выдержки времени при коротком... [читать подробенее]


  • - Продольная дифференциальная защита.

    Участок между трансформаторами тока ТА1 и ТА2 является защищаемой зоной. Если ТА1 и ТА2 имеют одинаковые характеристики, то токи во вторичных цепях ТА1 и ТА 2 будут одинаковы как при нормальном режиме, так и при коротком замыкании в точке К1 (за пределами защищаемой зоны) .... [читать подробенее]