Коэффициент схемы релейной защиты

Трансформаторы тока в схемах релейной защиты (Лабораторная работа № 4)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Схема реагирует на токи нулевой последовательности и поэтому может быть использована для защит, действующих при КЗ на землю.

Таблица 4.5.

3.Описание лабораторного стенда

В стенде (рис.4.3) смонтированы ТТ, приборы, необходимые для производства измерений, коммутационная и сигнальная аппаратура. Соединение схем производится проводами соответствующего сечения при отключенном стенде. При сборке схемы необходимо помнить, что при измерениях вторичная обмотка неиспользуемого ТТ должна быть закорочена.

Рис.4.3. Внешний вид лабораторного стенда

4. Задание на работу

1. Ознакомиться с принципом действия и условиями работы ТТ в схемах РЗА.

2. Собрать поочередно все схемы, представленные на рис.4.4., рис. 4.5. Для каждой схемы, имитируя различные виды КЗ, произвести запись показаний приборов в таблицу 4.6.

Примечание. С целью определения К_сх при различных видах повреждений обмотки реле заменены амперметрами, указывающими вторичные токи.

Рис.4.4. Схемы испытаний

Рис.4.5. Схемы испытаний

Название схемы

Коэффициент схемы

В первичных цепях

Во вторичных цепях

3. С помощью векторных диаграмм, приведенных в таблицах 4.1-4.6 для всех видов КЗ, проверить правильность полученных результатов. На диаграммах выделить векторы токов, проходящих по обмоткам реле.

4. По данным показаний приборов для каждой схемы определить коэффициент схемы Ксх, соответствующий определенному виду КЗ. (табл.4.6)

Первичный ток , А при К (3)

Лабораторная работа №4.а (Стенд)

Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и обмоток реле

1. Цель работы: Ознакомление со схемами соединения вторичных обмоток трансформаторов тока, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики и обмоток реле.

2. Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с принципом действия и условиями работы ТТ в схемах РЗА.

2. Ознакомиться с аппаратурой установленной на стенде.

3. Собрать поочерёдно все схемы, представленные на рис.4.1.2.а – 4.1.2.д.

После проверки преподавателем собранной схемы, замкнуть тумблер SA1, амперметры РА1 — РА4 покажут первичный ток цепи, а амперметры РА5 — РА8 токи вторичных цепей. Переключателем SA2 можно установить вид короткого замыкания в первичной цепи.

4. Для каждой схемы, имитируя различные виды коротких замыканий, произвести запись показаний всех приборов в таблице 4.1.1.

5. По данным показаний приборов для каждой схемы определить величину Ксх соответствующего определённому виду короткого замыкания.

6. Определить чувствительность токовой защиты при различных схемах её выполнения и различных видах коротких замыканий.

Таблица 4.1.1.

Вид КЗ

Показания приборов

В первичных цепях

Во вторичных цепях

Схема рис.4.1.1.а

Трехфазное

Двухфазное

Однофазное

Схема рис.4.1.1.б

Двухфазное

Двухфазное

Однофазное

Схема рис.4.1.1.в

Двухфазное

Двухфазное

Однофазное

Схема рис.4.1.1.г

Двухфазное

Двухфазное

Однофазное

Схема рис.4.1.1.д

Двухфазное

Двухфазное

Однофазное

6. Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Схемы испытания.

3. Таблицы измерений.

4. По результатам измерений построить векторные диаграммы токов при всех видов КЗ для схемы, соответствующей номеру бригады (табл.4.7).

5. Контрольные вопросы

1. Назовите назначение ТТ. Как производится маркировка выводов обмоток ТТ?

2. Каковы номинальные токи первичной и вторичной обмоток ТТ?

3. Назовите условия работы ТТ в схемах РЗА.

4. Принцип действия, схема замещения ТТ.

5. Векторная диаграмма нормального режима ТТ. Каковы погрешности ТТ?

6. Каковы классы точности ТТ и от чего они зависят?

7. Что происходит с ТТ при размыкании вторичной обмотки?

8. Назначение нулевого провода в схеме полной звезды.

9. В каких случаях применяется схема соединения трансформаторов тока в треугольник?

10. Преимущества и недостатки схемы соединения ТТ в треугольник по сравнению со схемой полной звезды.

11. Преимущества и недостатки схемы соединения ТТ в неполную звезду по сравнению со схемой на разность токов двух фаз.

12. Ток каких фаз измеряет каждый из амперметров схемы неполной звезды при нормальном режиме?

13. Почему в сетях с изолированной нейтралью устанавливают два трансформатора тока (по одному на каждую крайнюю фазу), а в сетях с глухозаземлённой нейтралью — три трансформатора тока (по одному на каждую фазу)?

14. В схеме фильтра токов нулевой последовательности вторичная обмотка ТТ фазы С оборвана. Коэффициент трансформации ТТ равен 1. Первичный ток в фазах 5 А. Какой ток будет измеряться амперметром? Чем опасен такой режим работы для трансформатора тока фазы С?

15. Ток, каких фаз измеряет каждый из амперметров схемы на рис. 4.2, б при нормальном режиме?

16. Реле токовой отсечки предназначены для защиты от междуфазных КЗ и включены один раз по схеме полной звезды, другой раз ТТ включены в треугольник. Меняется ли защищаемая зона этих защит в зависимости от того

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

а) Типовые схемы и их анализ

Питание устройств релейной защиты током сети производится по рассмотренным ниже типовым схемам соединений трансформа­торов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях.

Для нахождения токораспределения в схеме сначала показываются положи­тельные направления действующей вели­чины первичных токов при рассматриваемом виде к. з.; затем наносятся стрелки вто­ричных токов в каждом трансформаторе тока, по которому проходит первичный ток, после чего показывается путь, по ко­торому замыкается вторичный ток каждого трансформатора тока. Если в каком-либо элементе схемы (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток в этом элементе находится путем геометри­ческого сложения или вычитания соответствующих векторов фаз­ных токов с учетом их сдвигов по фазе.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле I_р к току в фазе I_ф. Это отношение называется коэф­фициентом схемы

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

Ниже рассмотрены основные типовые схемы, анализируется токораспределение в них и определяется их область применения.

б) Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторич­ные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым (рис. 3-9). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

При нормальном режиме и трехфазном к. з., как показано на рис. 3-9, в реле /, // и /// проходят токи фаз

которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления в точках Н и К, рис. 3-10, а).

При двухфазных к. з. ток к. з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис. 3-10, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа

В действительности в результате неидентичности характеристик и погрешностей трансформаторов тока сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторый остаточный ток, называемый током небаланса I_н.п. = I_нб. При нормальном ре­жиме ток небаланса равен примерно 0,01—0,2 А. При к. з. в связи с увеличением токов намагничивания ток небаланса возрастает.

При однофазных к. з. первичный ток к. з. проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3-10, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замы­кается по нулевому проводу.

При двухфазных к. з. на землю (рис. 3-10, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из их век­торной диаграммы.

При двойном замыкании на землю в раз­ных т о ч к а х прохождение токов в сети показано на рис. 3-10,5. На участке между местами замыкания на землю условия анало­гичны однофазному к. з., а между источником питания и ближай­шим к нему местом повреждения они соответствуют двухфаз­ному к. з.

Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Ток I_н.п. опреде­ляется по (3-11). Токи прямой и обратной последовательностей, как видно из рис. 3-11, а, в нулевом проводе не проходят, так как векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль (рис. 3-11, б и в). Токи же нулевой последовательности (рис. 3-11, г) совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока I_н.п. = 3I.

При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из трансфор­маторов тока в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, уста­новленного в нулевом проводе.

В рассмотренной схеме реле, установленные в фазах, реагируют на все виды к. г., а реле в нулевом проводе — только на к. з. на землю. Схема соединения в звезду применяется в защитах, действующих при всех видах к. з. Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы, определяемый выражением (3-11), к_сх = 1.

в) Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

В случае однофазного к. з. фаз (А или С), в кото­рых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к. з. При замыкании на землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного к. з. и поэтому применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях. Коэффициент схемы к_сх == 1.

г) Схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные после­довательно разноименными выводами (рис. 3-13), образуют треугольник.

Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рис. 3-13 видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

В табл. 3-2 приведены значения токов при других видах к. з. в предположении, что коэффициент трансформации трансформа­торов тока равен единице (n_т = 1).

Таким образом, схема соединения трансформаторов тока в тре­угольник обладает следующими особенностями:

1. Токи в реле проходят при всех видах к. з., и, следовательно, защиты по такой схеме реагируют на все виды к. з.

2. Отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к. з.

3. Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока, не имея пути для замыкания через обмотки реле.

Отсюда следует, что при к. з. на землю в реле попадают только токи прямой и обратной последовательностей, т. е. только часть тока к. з.

Описанная выше схема применяется в основном для дифферен­циальных и дистанционных защит.

чувствительность при двухфазных к. з. на линии между фазами АВ и ВС) нужно учитывать при применении схемы.

В случае двухфазного к. з. между фазами В и С за силовым трансформатором с соединением обмоток звезда — треугольник ток в реле _р = _а — _с оказывается равным нулю, так как токи 1_а и 1_С равны по величине и совпадают по фазе, что видно из токораспределения на рис. 3-17. Таким образом, при этом случае повреждения реле не будет действовать, что является существенным недостатком схемы. По этой причине однорелейную схему нельзя применять для защит, которые должны действовать при к. з. за трансформаторами с соединением обмоток λ/Δ.

В случае однофазных к. з. на фазе, не имеющей трансформато­ров тока (фаза В), ток в реле равен нулю, поэтому схема с включе­нием на разность токов двух фаз не может использоваться в ка­честве защиты от однофазных к. з.

Рассматриваемая схема может применяться только для за­щиты от междуфазных к. з. в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных к. з. и когда не требуется ее действие при к. з. за трансформатором с соединением обмотки λ/Δ.

Коэффициент схемы при симметричных режимах , с учетом что в этом режиме I_p = √3 I_ф.

е) Схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

При нагрузках, трехфазных и двухфазных к. з. сумма первич­ных токов трех фаз равна нулю, соответственно ток I = 0 и реле Р не действует. Но из-за погрешности трансформаторов тока сумма вторичных токов не балансируется и в реле появляется ток небаланса I_нб

что необходимо учитывать при применении схемы.

Включение реле по схеме на рис. 3-16 равносильно его вклю­чению в нулевой провод звезды по рис. 3-9.

Рассмотренная схема часто называется трехтрансфор-м а т о р н ы м фильтром токов I.

Дата добавления: 2014-12-23 ; Просмотров: 9096 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Схемы соединений обмоток ТТ и реле

В данной статье речь пойдет о типовых схемах соединений обмоток трансформаторов тока (ТТ) и реле.

В трехфазных электрических сетях переменного тока всех классов напряжения ТТ для питания устройств РЗ устанавливаются в двух или в трех фазах: как правило, в сетях 6 и 10 кВ с малыми токами замыкания на землю в двух фазах (А и С), в сетях 35 кВ и обязательно в сетях 110 кВ и выше в трех фазах. Все три фазы оснащаются ТТ и в сетях напряжением до 1 кВ, если они работают с глухозаземленной нейтралью.

При выполнении токовых защит используются следующие четыре схемы соединения вторичных обмоток ТТ и токовых цепей реле тока [Л1, с.41]:

• полная звезда (трехфазная, трехрелейная);
• неполная звезда (двухфазная, двухрелейная);
• неполная звезда с реле в обратном проводе (двухфазная, трехрелейная);
• включение реле на разность токов двух фаз (двухфазная, однорелейная).

Схемы характеризуются отношением тока в реле lр к вторичному I2 току ТТ, называемым коэффициентом схемы.

Схема полной звезды ТТ

В схеме полной звезды (рис. 1, а) в реле проходят вторичные токи измерительных трансформаторов, поэтому коэффициент схемы kcx=1.

Защита может срабатывать при любом виде КЗ. Эта схема применяется обычно в сетях с глухозаземленной нейтралью, в которых могут возникать не только междуфазные, но и однофазные КЗ, сопровождающиеся протеканием тока в одной фазе. В сетях с изолированной (компенсированной) нейтралью (6-35 кВ) схема, как правило, не применяется, так как в этих сетях могут возникать лишь междуфазные КЗ, для фиксации которых достаточно иметь трансформаторы тока в двух фазах. Схема относительно дорогая, так как требует трех ТТ и трех реле тока.

Схема неполной звезды ТТ

В схеме неполной звезды (рис. 1, б) в реле тока проходят вторичные токи ТТ, установленных в фазах А и С. Коэффициент схемы kcx = 1. Схема нашла широкое распространение в сетях с изолированной нейтралью, поскольку она обеспечивает отключение любого междуфазного КЗ (двухфазного или трехфазного).

Недостатком схемы является пониженная (в 2 раза по сравнению с предыдущей схемой) чувствительность максимальной токовой защиты при двухфазном КЗ АВ за трансформатором со схемой соединения обмоток У/Д-11, поскольку при этом в реле защиты проходит ток, в 2 раза меньше, чем в схеме полной звезды.

Схема неполной звезды ТТ с реле в обратном проводе

В схеме неполной звезды с реле в обратном проводе (рис. 1, в) через реле 3КА, включенное в обратный провод, проходит сумма вторичных токов фаз А и С или (при междуфазных КЗ) ток фазы В с обратным знаком [Л1, с.42]:

Схема обладает достоинством схемы неполной звезды (использование двух ТТ) и имеет такую же чувствительность при двухфазных КЗ за трансформатором У/Д-11, как и схема полной звезды. Коэффициент схемы kcx = 1.

Схема неполной звезды с реле в обратном проводе или без него нашла широкое распространение в токовых защитах линий напряжением до 35 кВ включительно (т.е. в сетях с изолированной нейтралью).

Схема неполного треугольника ТТ

В схеме неполного треугольника (рис. 1, г) в реле КА проходит ток, равный разности токов фаз А и С, в которых установлены ТТ [Л1, с.42]:

Коэффициент схемы (в симметричном режиме работы защищаемой линии) [Л1, с.43]:

Достоинствами схемы являются ее простота и дешевизна: используется только одно реле тока.

Однако схема имеет недостатки, существенно ограничивающие область ее применения:

• защита обладает пониженной чувствительностью (по сравнению с рассмотренными выше схемами в √3 раз) при некоторых видах двухфазных К3 на защищаемой линии;
• защита отказывает в действии при двухфазном К3 за трансформатором Y/Д-l1, так как Iр = Iа — Iс оказывается в этом случае равным нулю;

И напоследок, для проверки своих знаний в части схем соединения обмоток ТТ и реле, можете воспользоваться обучающей программой по релейной защите и автоматике.

1. Измерительные трансформаторы тока и напряжения с литой изоляцией. Часть 1. Киреева Э.А., 2009 г.

Основные схемы соединения трансформаторов тока и реле

При осуществлении защиты применяются различные схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле в первую очередь схема полной звезды, схема неполной звезды и схема включения реле на разность токов двух фаз (рис. 1).

В сельских электрических сетях в настоящее время наиболее часто используют схему неполной звезды. В дифференциальных защитах силовых трансформаторов и блоков генератор — трансформатор, а также в других защитах применяется схема включения трансформаторов тока в треугольник, реле в звезду.

Выбор той или иной схемы соединения определяется целым рядом факторов: назначением защиты, видами повреждений, на которые защита должна реагировать, условиями чувствительности, требованиями простоты выполнения и эксплуатации и т. д.

Рис. 1. Схемы соединения трансформаторов тока и реле: а – полная звезда; б – неполная звезда; в – включение одного реле на разность токов двух фаз.

Рис. 2. Распределение токов в обмотках силового трансформатора при к.з. за ним: а — схема защиты — полная звезда, силового трансформатора— Y/Y-0; б — схема защиты — неполная звезда, силового трансформатора—Y/Δ.

Каждая схема характеризуется своим значением коэффициента схемы, под которым понимают отношение

где Iр — ток, протекающий в обмотке реле; I2.тт — ток во вторичной обмотке трансформатора тока.

В схемах, где реле включается на фазные токи, kсх=1. Для других схем kcx может иметь различные значения в зависимости от вида к. з. Так, для схемы включения одного реле на разность токов двух фаз А и С

На распределение токов в первичных цепях и работу различных схем защит оказывают влияние силовые трансформаторы с соединением обмоток Y/Δ и Y/Y-0.

На рисунке (2, а) показано токораспределение в первичных цепях при коротком замыкании фазы В за трансформатором с соединением обмоток Y/Y-0. При этом в месте короткого замыкания протекает ток только в поврежденной фазе, а со стороны питания — во всех трех фазах. В фазах А и С токи одинаково направлены, равны по значению и в 2 раза меньше тока в фазе В.

В этом и другом подобном случае при двухфазном к. з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ (рис. 2,б) схема неполной звезды может иметь пониженную чувствительность, а схема включения реле на разность токов двух фаз отказывает в действии (ток в реле равен 0).

Для замера наибольшего тока к. з. включают дополнительное реле в обратный провод схемы неполной звезды, чтобы повысить ее чувствительность.

При проверке чувствительности защит необходимо учитывать, что наибольший ток со стороны звезды при двухфазном к. з. на стороне треугольника в относительных единицах равен току трехфазного к. з. на стороне треугольника:

а минимальный ток равен его половине:

Для трансформатора с соединением обмоток Y/Y-0 (рис. 2, а)

Схема включения трансформаторов тока и реле определяет нагрузку на трансформатор тока и его погрешности.

В системах с заземленной нейтралью однофазное замыкание на землю является коротким замыканием и может быть обнаружено по возросшему току в фазе.

В сельских схемах электроснабжения однофазные к. з. наблюдаются в сетях с заземленной нейтралью напряжением 0,38 кВ, а простые замыкания на землю — в сетях 6 . 10, 20 и 35 кВ.

Коэффициент схемы релейной защиты

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Отчет сформирован автоматически на примере двигателя 10 кВ на сайте online-electric.ru

1. Паспортные данные электродвигателя

Марка электродвигателя: СДН–15–76–643.

Номинальная мощность P_НОМ=2500 кВт.

Номинальное напряжение U_НОМ==10 кВ.

Номинальный коэффициент мощности =0,95 .

Номинальный коэффициент полезного действия =0,91 .

Кратность пускового тока К_П=7.

Номинальный ток I_НОМ электродвигателя рассчитывается по формуле:

; (1)

I_НОМ= EQ EQ F(2500;R(;3)· 0,95·0,91)=167 А.

Пусковой ток электродвигателя рассчитывается по формуле:

; (2)

2. Расчет токовой отсечки

Первичный ток срабатывания токовой отсечки выбираем по условию отстройки от пускового тока электродвигателя по формуле:

, (3)

где — коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и наличие апериодической составляющей в электродвигателя, для реле РТ-40 применяется 1, 4; для РТ-80 – 1,8.

Поскольку в качестве защитного органа используется реле типа РТ-40, то коэффициент надежности принимаем К_Н=1,4.

Тогда по формуле (3) первичный ток срабатывания отсечки I_СЗ составит:

Ток срабатывания реле отсечки определяется по формуле:

, (4)

I_СР – ток срабатывания реле, А; K_CX – коэффициент, учитывающий схему соединения трансформаторов тока (ТТ) защиты: К_СХ=1, при включении реле на фазные токи (рис. 1); К_СХ= , при включении реле на фазные токи (рис. 2); n_Т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Рис. 1 – Схема включения реле на фазные токи

Рис. 2 – Схема включения реле на разность токов двух фаз

Поскольку в нашем случае используется схема соединения рис.1, то коэффициент схемы К_СХ=1.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока n_Т=40.

Подставляя известные данные в формулу (4), получаем:

Принимаем I_СР=41 А, тогда уточненное значение тока срабатывания защиты составит:

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном коротком замыкании на выводах электродвигателя в минимальном режиме питающей сети и оценивается коэффициентом чувствительности К_Ч:

, (5)

– минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания на выводах электродвигателя, А.

Подставляя рассчитанные выше данные в формулу (5), получим:

Значение коэффициента чувствительности в соответствии с ПУЭ должно быть не менее 2. Однако для обеспечения чувствительности токовой отсечки при внутренних КЗ в витках обмотки статора, удаленных от выводов, желательно, чтобы коэффициент чувствительности был не менее 3. В нашем случае чувствительность токовой отсечки обеспечена.

3. Расчет дифференциальной токовой защиты

Для электродвигателей мощностью до 5000 кВт диффиренциальная защита не устанавливается. В нашем случае мощность электродвигателя составляет P_НОМ=2500 кВт.

Ток срабатывания защиты определяется исходя из отстройки от тока небаланса, возникающего при пуске электродвигателя и в начальный момент времени КЗ в питающей сети.

Расчетный ток небаланса I_{НБ.РАСЧ} определяется по формуле:

где К_АПЕР – коэффициент, учитывающий увеличение пускового тока из-за наличия в нем апериодической составляющей; для реле типа РНТ-565 К_АПЕР=1; К_ОДН – коэффициент однотипности ТТ защиты, принимаемый равным 0,5 при однотипных ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации и 1 при разнотипных ТТ; f_ТТ – допустимая полная погрешность ТТ, принимаемая для современных трансформаторов равной 0,1.

Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

где К_Н – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,3.

Для защиты с реле типа РНТ-565 рекомендуется ток срабатывания защиты определять по формуле:

К дальнейшему расчету принимаем I_СЗ=334,00 А.

По первичному току срабатывания определяется ток срабатывания реле:

(9)

Расчетное число витков обмоток реле при полученном значении I_СР определяется по выражению

, (10)

где – минимальная магнитодвижущая сила реле, равная 100 А, для реле типа РНТ-565.

= EQ F(100;8,35) =12,0 витков.

Принимаем =12 шт.

Уточненное значение тока срабатывания реле

Уточненное значение тока срабатывания защиты

Подставляя рассчитанные выше данные в формулу (5), получим коэффициент чувствительности:

Значение коэффициента чувствительности в соответствии с ПУЭ должно быть не менее 2. В нашем случае чувствительность дифференциальной токовой защиты обеспечена.

4. Расчет токовой защиты электродвигателя от перегрузки

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя:

, (11)

где К_{Н —} коэффициент надежности; К_{В —} коэффициент возврата реле.

Для реле типа РТ-80: К_Н=1,2; К_В=0,8, тогда

Поскольку в нашем случае используется схема соединения рис.1, то коэффициент схемы К_СХ=1.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока n_Т=40.

Подставляя известные данные в формулу (4), получаем:

Принимаем I_СР=7 А, тогда уточненное значение тока срабатывания защиты составит:

Время выбирается с учетом пуска и самозапуска электродвигателя (для реле РТ-80 выдержка времени в независимой части характеристики принимается 15-16с).

Окончательно время срабатывания реле принимаем равным 16 с.

Расчет чувствительности токовой защиты от перегрузки не производится.

5. Расчет токовой защиты нулевой последовательности

В соответствиис п.5.3.48 ПУЭ ток срабатывания защиты должен быть не более 10 А при мощности двигателя до 2000 кВт и не более 5 А для электродвигателей мощностью 2000 кВт и более. Сучетом мощности рассматриваемого электродвигателя ток срабатывания защиты нулевой последовательности не должен превышать 5 А.

Минимальный ток срабатывания защиты при используемом типе реле и способе соединения трансформаторов тока составляет 2,5 А.

Расчет производим при использовании данных об удельных собственных емкостных токах при замыкании на землю I_З=3,25 А.

Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле

(12)

и должен быть не менее 1,25.

Окончательно принимаем ток срабатывания защиты I_СЗ=2,6 А, тогда коэффициент чувствительности составит

Чувствительность защиты обеспечивается.

6. Выбор тока срабатывания защиты от двойных замыканий на землю

Первичный ток срабатывания защиты должен быть достаточным для отключения двойных замыканий на землю, если одно из мест замыканий находится в обмотке статора. В связи с использованием для данной защиты ТТ нулевой последовательности, первичный ток срабатывания защиты составляет 100-200 А. Окончательно принимаем I_СЗ=200 А.

7. Выбор уставок защиты минимального напряжения

Напряжение срабатывания первой ступени защиты выбирается по условию обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей и возврата реле при восстановлении напряжения после отключения КЗ и принимается

=70 В.

Выдержка времени действия первой ступени отстраивается от времени действия токовых отсечек электродвигателей и принимается

=0,5 с.

Напряжение срабатывания второй ступени защиты отстраивается от снижения напряжения, вызванного самозапуском, и принимается равной

=50 В.

Выдержка времени действия второй ступени принимается

=9 с.

Напряжение срабатывания фильтра-реле обратной последовательности должно быть отстроено от напряжения небаланса при нормальных режимах и при отклонении частоты и принимается

=11 В.

2. Трансформаторы тока и схемы их соединений

Трансформатор тока – важный элемент релейной защиты. Он питает цепи защиты током сети и выполняет роль датчика, через который поступает информация к измерительным органам устройств релейной защиты.

2.1. Принцип действия

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки Z _Н – последовательно включенные реле и приборы.

Ток I ₁ , протекая по обмотке, создаёт магнитный поток Ф ₁ = I w ₁ , под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е₂. По обмотке протекает ток I ₂ .

Если не учитывать потерь то:

, (2.1)

где – витковый коэффициент трансформации.

В заводских материалах на трансформаторы тока указывают номинальный коэффициент трансформации . Если не учитывать потери, то n _в = n _т .

В действительности же I ₂ отличается от расчетного значения. Часть тока I ₁ тратиться на создание намагничивающего потока:

(2.2)

Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет. Магнитопровод быстро расплавится. Кроме того на вторичной разомкнутой обмотке появиться высокое напряжение, достигающие десятков киловольт. Вторичная обмотка обязательно должна быть заземлена – если произойдет пробой изоляции, то при заземленной вторичной обмотке получится короткое замыкание, защитная аппаратура отключит поврежденный трансформатор, заземление вторичной обмотке делается прежде всего для обеспечения техники безопасности.

Причиной погрешностей в работе трансформаторов тока является ток намагничивания. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия релейной защиты, поэтому стараются уменьшить ток намагничивания.

2.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока

Ток I _нам состоит из активной и реактивной составляющих.

I _а.нам – обусловлена активными потерями на гистерезис и от вихревых токов в магнитопроводе трансформатора тока.

I _р.нам – создает магнитный поток, который индуктирует во вторичной обмотке ЭДС Е₂.

Для уменьшения I _{а .н ам} магнитопровод выполняется из шихтованной стали.

При насыщении I _нам возрастает значительно быстрее, чем поток Ф_т , что вызывает резкое увеличение погрешностей. (см. рис. 2.2.1 – характеристика намагничивания трансформатора тока.)

Для ограничения погрешностей нужно уменьшить Ф_т :

Этого можно добиться, либо снизив ток I ₂ за счет подбора соответствующего коэффициента трансформации (повысить n _т для снижения кратности максимального первичного тока ), либо уменьшив сопротивление нагрузки вторичной обмотки Z _н .

Требования к точности трансформаторов тока, питающих релейную защиту

Погрешность трансформаторов тока по току ( D I ) не должна превышать 10%, а по углу ( d ) – 7 ° .

Эти требования обеспечиваются, если I _нам £ 0,1 I ₁ .

Для каждого типа трансформаторов тока имеются определённые значения К_1макс и Z _н , при которых погрешность e будет равна 10%. Поэтому исходными величинами для оценки погрешности являются I _1макс и Z _н :

где Z _п – сопротивление проводов,

Z _р – сопротивление реле.

Для упрощения в расчетах сопротивления суммируются арифметически.

Предельные значения К_1макс и Z _н из условия 10% погрешности дают заводы, изготавливающие трансформаторы тока.

Выпускаются трансформаторы тока следующих классов точности: 0,5;1;3;10 (для подсоединения к ним измерительных приборов) и Р (для релейной защиты).

Коэффициент схемы релейной защиты

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Методические указания к расчетно-графическим работам по
для студентов специальности 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства

СОСТАВИТЕЛИ: М.А.Тергеусизова. Методические указания к расчетно-графическим работам по дисциплине «Релейная защита распределительных сетей» для студентов специальности 5В081200 Энергообеспечение сельского хозяйства – Алматы: АУЭС, 2013. 36 – с.

В расчетно-графических работах по дисциплине «Релейная защита распределительных сетей» рассмотрены вопросы выбора трансформаторов тока и их проверки по кривым 10% погрешности, расчеты резервных и основных защит трансформаторов, а так же расчет защит цехового трансформатора, высоковольтных и низковольтных двигателей.

Ил.4 , табл. 12 , библиогр. 10 — назв.

Рецензент: проф.Цыба Ю.А.

Печатается по плану издания НАО «Алматинского университета энергетики и связи» на 2013 год.

НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013г.

РГР №1. Проверка трансформаторов тока на 10%-ную полную погрешность по кривым предельных кратностей

РГР №2. Расчет токов КЗ и дифференциальной защиты трансформатора

РГР №3. Расчет защиты цехового трансформатора

РГР №4. Расчет защиты высоковольтных двигателей и выбор низковольтных автоматов и предохранителей для защиты низковольтных двигателей

Согласно учебному плану, студенты, обучающиеся по специальности 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства, изучают курс «Релейная защита распределительных сетей», в котором предусмотрены 4 расчетно-графические работы, предполагающие закрепление студентами пройденных разделов дисциплины.

К сдаче экзаменов по курсу студенты допускаются после успешного выполнения и защиты расчетно-графических работ.

1 Расчетно-графическая работа №1. Проверка трансформаторов тока на 10%-ную полную погрешность по кривым предельных кратностей

1.1.1 Выбрать номер варианта задания по первой букве фамилии, предпоследней и последней цифрам зачетной книжки в таблицах 1.3, 1.4.

1.1.2 Определить вторичную нагрузку трансформаторов тока в зависимости от схемы соединений трансформаторов тока и от вида КЗ.

1.1.3 Определить допустимое значение сопротивления вторичной нагрузки Z_н.доп по кривым предельной кратности трансформаторов тока. Сравнить Z_н.доп с фактическим расчетным значением сопротивления нагрузки трансформаторов тока Z_н.расч. Сделать вывод о допустимости подключаемой нагрузки.

1.2 Методические указания

Трансформаторы тока, питающие релейную защиту должны, работать с определенной точностью в пределах значений токов КЗ, на которые должна реагировать релейная защита. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи трансформаторов тока I_1номТА и, следовательно, точная работа трансформаторов тока с погрешностью, не превосходящей определенного значения, должна обеспечиваться при первичных токах I₁>I_1ном. На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для определения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов тока не должна превышать по току ΔI 10%, по углу — 7 ° . Эти требования обеспечиваются, если полная погрешность трансформаторов тока ε 2 ;

g – удельная проводимость, м/Ом мм 2 , для меди равна 57, для алюминия — 34,5.

б) полное сопротивление реле определяется, как правило, по потребляемой мощности S, которая указывается в каталогах и справочниках:

, (1.2)

где S — потребляемая мощность, ВА;

I — ток, при котором задана потребляемая мощность, А.

1.4 Проверка на 10%-ную полную погрешность по кривым предельной кратности

Специальные кривые предельной кратности представляют собой зависимость допустимого по условию e=10% значения сопротивления нагрузки Z_н на трансформатор тока от значения предельной кратности К₁₀, вычисляемого по выражению:

К₁₀= , (1.3)

где I_{1ном ТА} — первичный номинальный ток трансформатора тока;

I_1расч — первичный расчетный ток, при котором должна обеспечиваться работа трансформаторов тока с погрешностью не более 10%.

Значение I_1расч выбирается различным для разных типов релейной защиты:

а) для токовых защит с независимой характеристикой выдержки времени и, в том числе, для токовых отсечек без выдержки времени:

б) для продольных дифференциальных защит (трансформаторов, генераторов, шин, линий) I_расч принимается равным наибольшему значению тока при внешнем (сквозном) КЗ;

1.5 Расчетная проверка трансформаторов тока

Расчетная проверка выполняется в следующем порядке:

а) определяется по выражению (1.3) значение предельной кратности К₁₀;

б) подбирается кривая предельной кратности, соответствующая типу трансформатора тока, классу обмотки и коэффициенту трансформации, (см.рисунок 1.1, 1.2) [6].

Номинальный ток трансформатора тока выбирается по шкале номинальных токов для ТТ (см.таблицу 1.1). Номинальный ток трансформатора тока должен быть равен или быть ближайшим большим номинального тока фидера.

Кривые предельных кратностей трансформатора тока приведены на рисунке 1.1, 1.2;