ТА:

При нормальном режиме и трехфазном КЗ, как показано на рис.3.11, в реле I, II и III проходят токи фаз I_a = I_A/K_I; I_b =I_B/K_I; I_c = I_C/K_I, a в нулевом проводе – их геометрическая сумма:

                                                                                                (3.12)

которая при симметричных режимах равна нулю.

При двухфазных КЗ ток проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз (рис.3.12, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует:

I_C = – I_B.

Ток в нулевом проводе отсутствует как в нагрузочном (симметричном) режиме, так и при трех- и двухфазных КЗ. Однако в результате неидентичности характеристик и погрешностей ТТ в нулевом проводе протекает ток небаланса I_н.п = I_нб: в нормальном режиме он имеет значение 0,01—0,2 А, а при КЗ возрастает.

При однофазных КЗ первичный ток протекает только по одной поврежденной фазе (рис.3.12, в). Соответствующий ему вторичный ток протекает также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

При двухфазных КЗ на землю (рис.3.12, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С) (рис.3.12, г). В нулевом проводе протекает геометрическая сумма этих токов, отличная от нуля.

При двойном замыкании на землю в разных точках протекание токов в сети показано на рис.3.12, д. На участке между местами замыкания на землю условия аналогичны однофазному КЗ, а между источником питания и ближайшим к нему местом повреждения соответствуют двухфазному КЗ.

Нулевой провод схемы соединения в звезду является фильтром токов НП. Ток I₀ определяется из (3.12). Токи прямой и обратной последовательностей, как видно из рис.3.13, в нулевом проводе не проходят, так как сумма векторов каждой из этих систем равна нулю (рис.3.13, б, в). Токи же НП совпадают по фазе и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока: I_н.п = 3I₀.

При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из ТТ в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, установленному в нулевом проводе. В рассмотренной схеме реле, установленные в фазах, реагируют на все виды КЗ, а реле в нулевом проводе – только на КЗ на землю. Схема соединения ТТ и обмоток реле в звезду применяется в РЗ, действующих при всех видах КЗ.

Как рассматриваемая, так и другие схемы соединения ТТ и реле характеризуются отношением тока в реле I_р к току в фазе I_ф, которое называется коэффициентом схемы:

                                                                                                            (3.13)

Для схемы соединения в звезду k_сх = 1.

Схема соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду. Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах и соединяются так же, как и в схеме соединения в звезду (рис.3.14, а). В реле I и III проходят токи соответствующих фаз I_a = I_A/K_I; I_c = I_C/K_I, а в обратном (общем) проводе (реле IV) ток равен их геометрической сумме:

                                                                                           (3.14)

С учетом векторной диаграммы I_а + I_c = –I_b, т.е. I_о.п равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи (рис. 3.14, б).

При трехфазном КЗ и в нормальном режиме токи проходят по обоим реле I и III и в обратном проводе. В случае двухфазного КЗ токи появляются в одном или двух реле (I и III) в зависимости от того, какие фазы повреждены. Ток в обратном проводе при двухфазных КЗ между фазами А и С, в которых установлены ТТ согласно рис.3.12, б с учетом того, что I_c = – I_а, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он соответственно [см. (3.14)] равен: I_о.п = – I_а и I_о.п = – I_c.

В случае однофазного КЗ фаз (А или С), в которых установлены ТТ, во вторичной обмотке ТТ и обратном проводе проходит ток КЗ. При замыкании на землю фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в РЗ не появляются. Коэффициент схемы k_сх = 1.

Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду. Вторичные обмотки ТТ, соединенные последовательно разноименными выводами (рис.3.15), образуют треугольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам треугольника. Из токораспределения видно, что в каждом реле протекает ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ в реле проходит ток, в  раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30° (рис.3.16).

В табл.3.2 приведены значения токов при других видах КЗ в предположении, что коэффициент трансформации ТТ равен единице. Схема соединений ТТ в треугольник обладает следующими особенностями:

— токи в реле протекают при всех видах КЗ;

— РЗ по такой схеме реагируют на все виды повреждений;

— отношение тока в реле к фазному току зависит от вида КЗ;

— токи НП не выходят за пределы треугольника.

Отсюда следует, что при КЗ на землю в реле попадают только прямая и обратная последовательности, т.е. только часть тока КЗ. Описанная выше схема применяется в основном для дифференциальных и дистанционных РЗ.

Поскольку в рассматриваемой схеме ток в реле при трехфазных симметричных режимах в  раз больше тока в фазе, коэффициент схемы согласно (3.13) равен:

Схема соединения с двумя ТТ и одним реле, включенным на разность токов двух фаз. Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах (например, A и С на рис.3.17); их вторичные обмотки соединяются разноименными зажимами, к которым подключается обмотка реле. Из токораспределения, показанного на рис.3.17 для случая, когда по первичной цепи проходят положительные токи I_А, I_В, I_С, находим, что ток в реле I_p равен геометрической разности токов двух фаз I_а и I_c, т.е.

                                                                                                           (3.15)

где I_a = I_A/K_I; I_c = I_C/K_I.

При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ разность токов I_а – I_c в раз больше тока в фазе (I_а и I_c) и, следовательно,

                                                                                                             (3.15а)

При двухфазном КЗ АС (фазы, на которых установлены ТТ):

                                                                                           (3.15б)

где

При двухфазных КЗ АВ или ВС в реле поступает ток только одной фазы I_а или I_c:

(3.15в)

где I_ф = I_а или I_ф = I_c.

Из (3.15а) – (3.15в) следует, что данная схема по сравнению со схемами полной и двухфазной звезды имеет худшую в  раз чувствительность при КЗ между фазами АВ и ВС.

В случае двухфазного КЗ между фазами В и С за силовым трансформатором с соединением обмоток звезда – треугольник ток в реле I_р = I_а – I_c оказывается равным нулю, так как токи I_а и I_c равны по значению и совпадают по фазе, что видно из токораспределения на рис.3.19.

Рассматриваемая схема может применяться только для РЗ от междуфазных КЗ в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных КЗ и когда не требуется ее действие при КЗ за трансформатором с соединением обмотки ^y/_Δ. Коэффициент схемы при симметричных режимах

Схема соединения ТТ в фильтр токов НП. Трансформаторы тока устанавливаются на трех фазах, одноименные зажимы вторичных обмоток соединяются параллельно, и к ним подключается обмотка реле КА (рис.3.18). Ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:I_p = I_a + I_b + I_c = 3I₀.

Рассматриваемая схема является фильтром токов НП. Ток в реле появляется только при одно- и двухфазных КЗ на землю. Поэтому схема применяется для РЗ от КЗ на землю.

Включение реле по схеме на рис.3.18 равносильно его включению в нулевой провод звезды по рис.3.11.

TV:

Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду, приведенная на рис.6.5, а, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV1 соединяются в звезду. Начала каждой обмотки (А, В, C) присоединяются к соответствующим фазам ЛЭП, а концы X, Y, Z объединяются в общую точку (нейтраль N1) и заземляются. При таком включении к каждой первичной обмотке TV1 подводится напряжение фазы ЛЭП относительно земли. Концы вторичных обмоток TV1 (х, у, z на рис.6.5, а) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки N3 (сопротивления 1, 2, 3). В приведенной схеме нейтраль первичной обмотки (точка N1) жестко связана с землей и имеет потенциал, равный нулю, такой же потенциал будет иметь нейтраль N2 и связанная с ней нейтраль нагрузки N3. При такой схеме фазные напряжения на вторичной стороне соответствуют фазным напряжениям относительно земли первичной стороны. Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи являются обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.

Соединение обмоток ТН по схеме ^y/_y обычно выполняется по 12-й группе. Эта схема может быть осуществлена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН. Трехфазные трехстержневые ТН для данной схемы применяться не могут, так как в их магнитопроводе отсутствуют пути для замыкания магнитных потоков НП Ф₀, создаваемых током I₀ в первичных обмотках при замыканиях на землю в сети. В этом случае поток Ф₀ замыкается через воздух по пути с большим магнитным сопротивлением. Это приводит к уменьшению сопротивления НП трансформатора и резкому увеличению I_нам. Повышенный I_нам вызывает недопустимый нагрев трансформатора, в связи с чем применение трехстержневых ТН недопустимо. В пятистержневых трансформаторах для замыкания потоков служат четвертый и пятый стержни магнитопровода (рис.6.6).

Схема соединений обмоток ТН в открытый треугольник изображена на рис.6.7. Она выполняется при помощи двух однофазных ТН, включенных на два междуфазных напряжения, например U_AB и U_BC . Напряжение на зажимах вторичных обмоток ТН всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения U_AB, U_BC и U_AC.

Схема соединений обмоток однофазных ТН в фильтр напряжения НП выполняется посредством трех однофазных ТН, как показано на рис.6.8. Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью, а вторичные – последовательно, образуя незамкнутый треугольник. К зажимам разомкнутых вершин треугольника подсоединяются реле. Напряжение U_p на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений вторичных обмоток: U_p = U_а + U_b + U_c.

Так как сумма трех фазных напряжений равна утроенному напряжению НП, выражая вторичные напряжения через первичные, получаем

                                                                                              (6.4)

В нормальных условиях напряжения фаз симметричны, U_p = 0. При КЗ без земли также U_p = 3U₀ = 0 (см. гл. 1). При КЗ на землю (одно- и двухфазных) на зажимах разомкнутого треугольника ТН появляется напряжение U_p = 3U₀/K_U.

Напряжения прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды и поэтому при суммировании в цепи разомкнутого треугольника всегда дают нуль на его зажимах.

Рассмотренная схема является фильтром НП. Необходимым условием работы схемы в качестве фильтра НП является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. Применяя однофазные ТН с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну из них по схеме звезды, а вторую – по схеме разомкнутого треугольника (рис.6.9). Номинальное вторичное напряжение у обмотки, предназначенной для соединения в разомкнутый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

Схема соединения обмоток трехфазных ТН в фильтр напряжения НП. Для получения 3U₀ от трехфазного пятистержневого ТН (см. рис.6.6) на каждом из его основных стержней 1, 2 и 3 выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется только при КЗ на землю, когда возникают магнитные потоки НП, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода. Схемы с пятистержневым ТН позволяют получать одновременно с напряжением НП фазные и междуфазные напряжения.

В начало