Ток нулевой последовательности

Содержание

Трансформатор тока нулевой последовательности

Содержание:

  1. Что такое ток нулевой последовательности
  2. Принцип работы
  3. Видео: Токовая защита нулевой последовательности

Иногда в электроустановках может произойти разрушение изоляции, что приводит к утечкам тока. С целью контроля подобных токовых утечек было создано специальное устройство – трансформатор тока нулевой последовательности, нашедший применение также и в устройствах защитного отключения. Данные трансформаторы обнаруживают в нейтрали небаланс или токи нулевой последовательности. Если замыкается одна из фаз, происходит фиксация общих фазных токов, превышающих допустимое значение, после чего вся цепь своевременно отключается.

В электрических сетях с напряжением от 6 до 35 кВ токи нулевой последовательности, как правило, связаны с однофазными замыканиями на землю. Эти токи могут возникать и при нормальных режимах работы, достигая значительной величины. Это приводит к ложным срабатываниям защитных устройств от замыканий на землю.

Трехфазные сети с переменным напряжением могут работать в различных режимах, в том числе и несимметричных. Для расчетов таких режимов используется метод симметричных составляющих, в котором фазные токи и напряжения представлены в виде суммы, включающей в себя прямую, обратную и нулевую последовательность.

В схемах автоматической и релейной защиты чаще всего используется прямая и нулевая последовательность. Прямая последовательность состоит из синусоидальных токов и напряжений, одинаковых по величине во всех трех фазах. Их угловой сдвиг составляет 120 градусов, а максимальные значения достигаются в порядке очереди – А, В и С. Компоненты нулевой последовательности также имеют одинаковую величину в каждой из трех фаз, однако у них отсутствует угловой сдвиг.

Когда установлен симметричный режим работы, в фазных токах и напряжениях должна быть только прямая последовательность. Если же зафиксировано заметное проявление элементов нулевой последовательности, это указывает на возникновение в сети аварийной ситуации, требующей обязательного отключения каких-либо участков.

В электрических сетях напряжением 6-35 киловольт настраивать защиту нулевой последовательности следует с особой осторожностью. Это связано с отсутствием глухозаземленной нейтрали, когда токи нулевой последовательности практически не превышают рабочих токов во всех подключениях. Из-за этого настройка защиты становится очень сложной или вообще невозможной, особенно при наличии в цепях множества линий с однофазными кабелями, неудачно расположенными между собой. Токи нулевой последовательности в нормальном режиме могут появиться в жилах и экранах однофазных кабелей. Частично влияние этих токов компенсируется подключением трансформаторов тока.

Прежде чем рассматривать трансформаторы тока нулевой последовательности, нужно остановится на обычных трансформаторах. Все устройства этого типа разделяются на трансформаторы тока и напряжения. Они применяются для измерений токов и напряжений с большими величинами. На одну из обмоток подается ток или напряжение, которое требуется измерить, а на выходе второй обмотки снимаются уже преобразованные, как правило пониженные значения этих параметров.

Через трансформаторы тока наиболее часто подключаются магнитоэлектрические вольтметры и параллельные цепи, а трансформаторы напряжения соединяются с амперметрами и другими последовательными цепями.

Трансформаторы нулевой последовательности также относятся к токовым измерительным приборам. От других видов трансформаторных устройств они отличаются назначением и принципом работы. Основной функцией данных приборов является регистрация токовых утечек или отсутствия фазы при коротком замыкании в трехфазных кабелях. Когда в жилах таких кабелей возникает асимметрия токов, это приводит к появлению на выходе вторичной обмотки сигнала небаланса. Далее этот сигнал уходит к контрольному устройству, с помощью которого отключается питание поврежденного кабеля. Подключение трансформатора тока нулевой последовательности осуществляется не к каждой фазе. Он соединяется сразу со всеми жилами кабеля.

Таким образом, принцип работы этих устройств основан на выделении сигнала через трансформацию токов нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю. Они применяются в сетях с изолированной нейтралью и схемах релейной защиты. Благодаря нормированному коэффициенту трансформации, который может переключаться во вторичной обмотке, становится возможной эффективная и точная настройка релейной защиты.

Выпуск трансформаторов производителями осуществляется в различных модификациях. Основными техническими характеристиками являются номинальное напряжение и частота, коэффициент трансформации, испытательное одноминутное напряжение, односекундный ток термической стойкости вторичной обмотки. Они имеют различные габариты, обеспечивающие возможность подключения сразу к нескольким одножильным кабелям, сечением до 500 мм2.

Трансформатор — ток — нулевая последовательность — тип

Трансформатор — ток — нулевая последовательность — тип

Cтраница 2

Для защиты кабельной линии 6 — 10 кВ от однофазных замыканий на землю используются трансформаторы тока нулевой последовательности типов ТЗ, ТЗР, ТЗЛ, ТЗЛР, монтируемые вблизи воронки на головном участке. Принципиальное устройство трансформаторов тока нулевой последовательности этих типов одинаково. Магнитные потоки, обусловленные токами трех фаз, замыкаются по общей магнитной системе. Геометрическая сумма первичных токов в нормальном режиме и при междуфазных КЗ равна нулю, поэтому результирующий магнитный поток в таких режимах также равен нулю и тока в обмотке реле, подключенной ко вторичной обмотке трансформатора, нет — защита на данные режимы не реагирует; по обмотке реле возможно лишь прохождение незначительного тока небаланса, причиной возникновения которого является некоторая несимметрия фаз первичной цепи относительно магнитной системы. С целью уменьшения тока небаланса вторичную обмотку секционируют.  

На одном из обследованных заводов для контроля состояния пробивного предохранителя применена схема с использованием трансформатора тока нулевой последовательности типа ТЗР ( рис. VIII-12) и сигнальным реле ЭС-21. Для контроля состояния предохранителя дежурный персонал периодически включает цепь регулируемого резистора R и, выводя его, убеждается в отсутствии тока в данной цепи. Если же ток возникает, а приборы контроля изоляции не зафиксировали повреждение, то предполагается, что предохранитель пробит.  

Защита от однофазных замыканий на землю осуществляется реле косвенного действия типа ЭТ-521 / 0 2 и трансформаторами тока нулевой последовательности типа ТЗ или ТЗР.  

Токовая защита нулевой последовательности в однорелеином исполнений с применением устройств типа УСЗ 2 / 2, включенных на трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТНПШ, предусматривается на токопроводах, отходящих, как правило, от шин генераторного напряжения ТЭЦ с развитой сетью 6 — 10 кВ и действует на сигнал.  

Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотки статора двигателя применяется максимальная токовая защита нулевой последовательности, выполняемая с помощью одного токового реле, которое подключается к трансформатору тока нулевой последовательности типа ТНП.  

Для защиты используются трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ ( ТЗ, ТЗРЛ) для одиночных кабелей. При наличии на линии нескольких кабелей вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются последовательно.  

В необходимых случаях, рассмотренных ранее, на двигателях устанавливается защита от замыканий одной фазы на землю. Она выполняется использованием трансформатора тока нулевой последовательности типа ТЗЛ или ТЗРЛ и действует на отключение без выдержки времени. Если двигатель не имеет дифференциальной защиты, то трансформатор тока нулевой последовательности устанавливается в распределительном устройстве на кабеле, идущем к электродвигателю. В этом случае питающий кабель входит в зону действия защиты от замыканий на землю.  

Страницы:      1    2

5.2.6 Выбор трансформаторов тока нулевой последовательности на зру 6 кВ

Принимаем к установке на ЗРУ 6 кВ трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ-1 производства » Группа компаний ЭЛЕКТРОЩИТ-ТМ Самара» .

5.2.7 Выбор сборных шин напряжением 6 кВ

Расчетный ток в утяжеленном режиме равен 2382,7 А. Тнб =8000 ч. Оборудование на 6 кВ ПС установлено в ячейке КРУ «ЭЛТИМА».

По номинальному току выбираем медные однополосные шины прямоугольного сечения 120х10 с длительно допустимым током 2650 А.

В ячейке КРУ «ЭЛТИМА» шины расположены по вершинам равнобедренного прямоугольного треугольника рисунок 35.

Рисунок 35 — Расположение сборных шин в ячейке КРУ «ЭЛТИМА»

Проверим шины выбранного сечения по условиям термической стойкости по формуле (5.20):

Определим наибольшее значение электродинамической силы по формуле (5.20):

, (5.20)

где а — расстояние между осями проводников 0,35м;

l — длина пролета 1 м;

— коэффициент формы для однополосных шин принимаем равным 1;

— коэффициент распределения, зависящий от взаимного расположения проводников. По принимаем равным 0,95.

Н.

Частоту собственных колебаний определим по формуле (5.21):

, (5.21)

где J — момент инерций поперечного сечения шины относительно оси;

S — поперечное сечение шины;

l — длина пролета.

Гц.

Определим изгибающий момент по формуле (5.22):

; (5.22)

По формуле (5.23) определим момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия:

; (5.23)

Определим максимальное напряжение в материале по формуле (5.24):

; (5.24)

МПа.

Условия выбора и проверки сборных шин приведены в таблице 30.

Таблица 30 — Условия выбора и проверки сборных шин

Условия выбора и проверки

Номинальные

параметры

Расчетные параметры

,

38,585

2382,7

, Гц

433,7

, МПа

171,5

5,094

5.2.8 Выбор изоляторов

Выбор и проверка опорных изоляторов.

Примем к установке изолятор типа ИОЛ-4/10 производства компании «ДМС — Электро» .

Определим расчетную силу, действующую на изолятор при расположений шин по вершинам равнобедренного прямоугольного треугольника по формуле (5.25):

, (5.25)

где kh — поправочный коэффициент на высоту шины, если она установлена на ребро.

Н.

Определим допустимую нагрузку на головку изолятора по формуле (5.26):

, (5.26)

где Fраз р — разрушающая нагрузка на изгиб, 4 кН.

Н.

Условия выбора и проверки изоляторов приведены в таблице 31.

Таблица 31 — Условия выбора и проверки опорных изоляторов

Условия выбора и проверки

Номинальные параметры

Расчетные параметры

, кВ

1222,673

Выбранный изолятор условиям проверки удовлетворяет.

Выбор и проверка проходных изоляторов.

Принимаем к установке изолятор типа ИППУ-10/4000-30-А4 УХЛ1 производства «Арматурно-изоляторный завод» .

По формуле (5.25) определяем расчетную силу:

Н.

Определим допустимую нагрузку на головку изолятора по формуле (5.26):

Н.

Условия выбора и проверки проходных изоляторов приведены в таблице 32.

Таблица 32 — Условия выбора и проверки проходных изоляторов

Условия выбора и проверки

Номинальные параметры

Расчетные параметры

, кВ

2382,7

1222,673

Защита нулевой последовательности (ТЗНП): токи, принцип действия, схемы

Одним из устройств, применяемых для защиты ЛЭП с напряжением 110 кВ, является токовая направленная защита нулевой последовательности (сокращенно – ТНЗНП).

Эти линии электропередач выполняются с эффективно заземленной нейтралью. В отличие от сетей 6-35кВ, у которых нейтраль изолирована, токи замыкания на землю достаточно большие, что вызывает необходимость фиксировать их и отключать с минимально возможной выдержкой времени. Но для этого нужно не просто определить факт наличия в системе замыкания на землю, но и найти линию, на которой оно произошло. Для этого такие защиты и делаются направленными.

Токи нулевой последовательности

Систему трехфазных токов и напряжений можно представить в виде векторной диаграммы, где векторы этих токов (напряжений) в нормальном режиме сдвинуты друг относительно друга в пространстве на одинаковый угол, равный 120 градусов. При этом полученная диаграмма является еще и вращающейся относительно условного наблюдателя: сначала мимо него проходит вектора фазы «А», затем «В», потом «С». И так – по кругу. Эту диаграмму принято называть системой токов (напряжений) прямой последовательности.

Если поменять порядок прохождения векторов с А-В-С на С-В-А, получается обратная последовательность. В обоих случаях неизменным остается одно: между векторами разных фаз сохраняется угол в 120 градусов.

Ток или напряжение нулевой последовательности получается, если все эти векторы сложить между собой. Для этого, если вспомнить геометрию, нужно начало второго вектора совместить с концом первого, затем так же добавить к нему третий. Поскольку угол между ними остается равным 120 градусов, то получим равносторонний треугольник, система замкнется. Результирующий вектор, определяющий сумму всех слагаемых, будет равен нулю. Он должен быть проведен от начала первого суммируемого вектора к концу последнего.

Но так будет только при отсутствии в системе замыканий на землю. При междуфазных КЗ увеличиваются векторы токов одновременно в двух фазах, а то и во всех трех. Сложение их между собой даст все тот же ноль. Поэтому такие КЗ еще называют симметричными.

Интересное видео о работе ТЗНП смотрите ниже:

Защита на токах нулевой последовательности

Но при наличии замыкания на землю нулевая последовательность токов выходит из равновесия. Появляется результирующий ток, на который и реагирует релейная защита.

В системах с изолированной нейтралью для выделения этих токов используется специальный трансформатор, надеваемый на кабель.

На ЛЭП — 110 кВ это выполнить невозможно и токи замыкания на землю определяются по другому принципу. Для этого на обычных трансформаторах тока, использующихся для релейной защиты, выделяется отдельная обмотка на каждой фазе. Обмотки фаз соединяются между собой последовательно особым способом: начало следующей соединяется с концом предыдущей. В эту же цепь включаются и токовые обмотки реле.

Обычно защищаемый участок разделяется на участки (зоны), примерно, как у дистанционной защиты. Сама защита выполняется многоступенчатой. Ток срабатывания первой ступени максимальный, выдержка времени – минимальна или равна нулю. Следующая ступень срабатывает при меньшем токе, но с большей выдержкой по времени. И так далее.

На другом конце линии установлена такая же защита. А линий может быть много. Наличие ступеней позволяет обеспечить отключение именно участка с повреждением, а также – резервировать другие защиты в случае их отказа.

Напряжение нулевой последовательности

Имея в наличии только информацию о токах нулевой последовательности, невозможно определить, где произошло КЗ: в самой линии, или «за спиной». В противоположном от линии конце находится либо распределительное устройство с другими подключенными к нему ЛЭП, либо трансформаторы. У них есть своя собственная защита, которая лучше разберется в ситуации.

Для того, чтобы определить направление на замыкание на землю, потребуется информация о напряжении нулевой последовательности. Оно берется с особых обмоток трансформаторов напряжения, соединенных в разомкнутый треугольник.

Это тоже векторная сумма, но не токов, а фазных напряжений. Она равна нулю в нормальном режиме и при симметричных КЗ, но при однофазных КЗ имеет определенную величину.

Далее в дело вступает реле направления мощности. На одну его обмотку подается напряжение нулевой последовательности, а на другую – ток, использующийся для работы земляной защиты. Срабатывание происходит при таком угле между этими величинами, когда мощность КЗ направлена в линию. В других случаях, при КЗ «за спиной», отсутствие срабатывания этого реле блокирует работу защиты.

Токи небаланса

Правильное сложение токов возможно только в случае полной идентичности характеристик трансформаторов тока. На этапе проектирования для защиты обязательно выбираются одинаковые обмотки трансформаторов с одинаковым классом точности, кратностью насыщения.

Кроме того, в цепи этих обмоток не должны быть включены другие устройства или приборы, нарушающие симметрию их нагрузки.

Но и этого может оказаться недостаточно. Если при всем при этом характеристики намагничивания оказываются разными, ток небаланса все-таки появляется. Если в нормальном режиме он не приводит к ложному срабатыванию защиты, то при симметричных КЗ, когда токи становятся в несколько раз большими, ток небаланса существенно возрастет.

Поэтому при замене трансформаторов тока, если не удается подобрать аналог для одного из них с полным соответствием вольт-амперных характеристик, то лучше сменить не один или два, а все три.

Реализация защит ТЗНП

Широко применялись еще с советских времен панели защит ЛЭП-110 кВ на базе электромеханических реле, например ЭПЗ-1636. В ее состав, кроме ТЗНП входит еще дистанционная защита и токовая отсечка.

Однако электромеханические реле эксплуатирующихся панелей давно выработали свой ресурс, а точечная их замена не всегда приводит к надежным результатам.

Поскольку со времен разработки данной релейной техники прогресс уже ушел далеко вперед, старое оборудование целиком меняется на панели или шкафы, включающие в себя микропроцессорные терминалы релейных защит.

10 Контроль изоляции. Трансформатор тока нулевой последовательности

Контроль изоляции обязателен к применению в электрических сетях изолированных от земли, т.к. от электроустановок работающих в режиме изолированной нейтрали требуется повышенная надежность энергоснабжения и по условиям электропоражения они относятся к числу с повышенной опасностью.

В сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов возможна работа сети при наличии замыкания на землю. Однако длительная работа сети с повышенным напряжением на неповрежденных фазах увеличивает вероятность аварии, а обрыв и падение проводов на землю создает опасность для людей. Поэтому отыскание и устранение замыкания фазы на землю производятся как можно быстрее. Простые сигнальные устройства при замыкании на землю в сети не могут определить место замыкания фазы на землю, поскольку все участки сети электрически связаны между собой через шины подстанций.

Для определения электрической цепи с замыканием на землю применяются устройства избирательной сигнализации УСЗ. Эти устройства содержат, как правило, фильтр высших гармоник и стрелочный прибор.

Устройство сигнализации устанавливают на щите управления подстанции или в коридоре распределительного устройства б—10 кВ и подводят к нему цепи трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП) кабельных линий.

Трансформатор нулевой последовательности был разработан с целью контроля тока утечки в результате разрушения изоляции электроустановки, а также для применения в устройствах защитного отключения. Принцип действия трансформаторов нулевой последовательности основан на обнаружении токов нулевой последовательности или небаланса в нейтрали. При замыкании одной из фаз фиксируется превышение допустимого значения суммы фазных токов, позволяя осуществить своевременное отключение.

При появлении в сети устойчивого замыкания на землю оперативный персонал подстанции измеряет последовательно по всем присоединениям токи высших гармоник и выделяет то присоединение, где ток наибольший.

После определения поврежденного присоединения принимаются меры по отысканию и устранению места замыкания на землю. Устройства УСЗ позволяют определять поврежденное присоединение вручную.

11 Принцип действия электромеханических реле, понятие коэффициента возврата

Электромеханические реле – наиболее распространенный вид электрических реле. К ним относятся электромагнитные, магнитоэлектрические, индукционные, электротепловые, пьезоэлектрические, электро- и ферродинамические, магнитострикционные, вибрационные, электретные реле и ряд других.

Простейшее электромагнитное реле с одним замыкающим контактным узлом:

1 — обмотка; 2 — ярмо; 3 — изоляционная планка; 4, 11 — упоры; 5, 6 — контактные пружины; 7,8 — контакт-детали; 9 — толкатель; 10 — якорь; 12 — сердечник

На рисунке реле изображено при нулевом значении входной величины X — тока Iвхв обмотке 1. Когда входной ток Iвхначинает увеличиваться, при определенном его значении якорь 10 отходит от упора 11 и притягивается к сердечнику 12. В процессе движения якоря его верхний конец, действуя через толкатель 9, выгибает плоскую контактную пружину 6 вверх до соприкосновения ее контакт-детали 8 с контакт-деталью 7 пружины 5, которая затем отходит вверх до упора 4. В результате по выходной цепи после окончания переходного процесса начинает протекать ток Iвых, представляющий собой выходную величину Y. При дальнейшем увеличении входного тока выходной ток практически не изменяется. Когда же входной ток начинает уменьшаться, при некотором его значении механическая сила изогнутых пружин преодолевает электромагнитную силу притяжения якоря к сердечнику. В результате контакт-детали размыкаются и выходная цепь обесточивается.

Возврат электрического реле – это переход реле в исходное состояние, в котором оно находилось до срабатывания.

Значение параметра срабатывания (возврата) электромеханического реле Хср(Хв) определяется значением входной воздействующей или характеристической величины, при котором реле соответственно срабатывает или возвращается при заданных условиях. Отношение значения параметра возврата к значению параметра срабатывания называется коэффициентом возврата. К1 — Для максимальных реле К1< 1; для минимальных К2 > 1. Чем ближе к единице значение коэффициента возврата, тем в более узких пределах реле будет осуществлять контроль входного параметра.

СЗТТ :: Трансформаторы тока ТЗРЛ

Таблица используемых коэффициентов трансформации

Краткая информация о ТТНП

Скачать опросные листы на трансформаторы тока

Скачать каталог на трансформаторы (pdf; 32 Мб)

Скачать каталог на трансформаторы ТВ (pdf; 3,5 Мб)

Скачать каталог «Трансформаторы для железных дорог» (pdf; 4,8 Мб)

Трансформаторы тока ТЗРЛ

ТУ16 — 2011 ОГГ.671 211.059 ТУвзаменТУ16 — 2006 ОГГ.671 211.055 ТУ

Руководства по эксплуатации

Сертификаты

Версия для печати (pdf)

Требования к оформлению заказов трансформаторов предназначенных на экспорт

Назначение

Трансформаторы предназначены для работы в схемах релейной защиты от замыкания на землю путем трансформации возникших при этом токов нулевой последовательности и устанавливаются на кабель. Трансформатор устанавливается на кабель диаметром от 70, 100, 125, 150, 180 и 200 мм.

Изоляция между токоведущими жилами кабеля и обмотками трансформатора обеспечивается компаундом трансформатора и собственной изоляцией кабеля, что позволяет использовать трансформаторы в распределительных устройствах до 10 кВ.

Климатическое исполнение «У» категории 2 по ГОСТ 15150.

Рабочее положение — любое.

Трансформатор может быть использован в высоковольтных кабельных или шинных линиях (3-110) кВ при условии, что главная изоляция между токопроводящими жилами кабеля (шины) и вторичной обмоткой трансформаторов обеспечивается изоляцией кабеля (шины) или воздушным промежутком. Это допущение указано в руководстве по эксплуатации.

Таблица 1. Технические данные

Наименование параметра

Норма

Номинальная частота, Гц

50 или 60

Номинальное напряжение, кВ

0,66

Односекундный ток термической стойкости вторичной обмотки, А
Испытательное одноминутное напряжение промышленной частоты, кВ

Таблица 2. Максимальная чувствительность защиты

Тип реле

Используемая шкала реле, А

Уставка токасрабатывания, А

Чувствительность защиты (первичный ток, А), не более

при работе содним транс-форматором

при после-довательномсоединен.трансформ.

при параллель-ном соеди-нении двухтрансформ.

РТ-140/0,2РТЗ-51

0,1–0,20,02–0,1

0,10,03

454,5

Общий вид трансформатора ТЗРЛ-75(-100; -150; -200) (чертеж)

Общий вид трансформатора ТЗРЛ-150(-180) (чертеж)

Версия для печати (pdf)

Разъемный трансформатор тока ТЗРЛ для защиты

Таблица 1. Технические характеристики

Наименование параметра

Значение

Номинальное напряжение, кВ

0,66

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

0,8

Номинальная частота, Гц

50 или 60*

Номинальный первичный ток, А

Наибольший рабочий первичный ток, А

Номинальный вторичный ток, А

Количество вторичных обмоток, шт.

Номинальная вторичная нагрузка, при cos φ = 0,8 (нагрузка индуктивно – активная)

3 – 30**

Класс точности по ГОСТ 7746

10Р

Односекундный ток термической стойкости, А, не менее

Номинальная предельная кратность вторичной обмотки, не менее

Уточняется при заказе

Примечание *Только для трансформаторов, предназначенных для поставок на экспорт.

**Уточняется при заказе

Общий вид трансформатора (чертеж)

Версия для печати (pdf)

Разъемный трансформатор тока нулевой последовательности ТЗРЛ для микропроцессорной защиты

Назначение

Трансформаторы ТЗРЛ для микропроцессорной защиты предназначены для схем релейной защиты от замыкания на землю путем трансформации возникших при этом токов нулевой последовательности и устанавливаются на кабель.

Трансформаторы ТЗРЛ выпускаются исполнения У2 и Т2.

У или Т – климатическое исполнение по ГОСТ 15150;

2 – категория размещения по ГОСТ 15150.

Таблица 1. Технические характеритики трансформаторов ТЗРЛ для микропроцессорной защиты

Наименование параметра

Значение

Номинальное напряжение, кВ

0,66

Номинальная частота, Гц

50,60*

Односекундный ток термической стойкости вторичной обмотки, А

20,0

Чувствительность защиты по первичному току при работе с реле РТЗ-51 с током уставки 0,03 А и сопротивлении соединительных проводов 1 Ом, не более, А:

Номинальный первичный ток, А, не более

Трансформаторы ТЗРЛ для микропроцессорной защиты используются для эксплуатации с микропроцессорной защитой типа SEPAM или микропроцессорной защитой другого типа по согласованию с заказчиком.

Общий вид трансформатора (чертеж)

Версия для печати (pdf)

  • Расчет потерь в трансформаторе
  • Производители трансформаторов в россии
  • Для чего нужен трансформатор напряжения
  • Условия параллельной работы силовых трансформаторов
  • Условия включения трансформаторов на параллельную работу
  • Испытание трансформаторного масла на пробой методика
  • Методика испытание трансформаторного масла на пробой
  • Испытания трансформаторов
  • Электрический трансформатор
  • Трансформатор электрический
  • Чем принципиально отличается автотрансформатор от трансформатора

Выбор уставок для ТЗНП

Для обеспечения ступенчатого принципа вывода линии, токовая защита, контролирующая появление нулевой последовательности в цепях, должна соответствовать селективности срабатывания. Здесь под селективностью понимается последовательное отключение определенных участков цепи, в зависимости от их значимости, с целью определения места повреждения или выделения поврежденного промежутка. Для этого выбираются соответствующие уставки срабатывания по времени для защиты. Рассмотрите пример выбора уставок на такой схеме.

Пример выбора уставок

Как видите, ТЗНП в данном случае отстраивается по тому же принципу, что и максимальная токовая защита, но с меньшей величиной выдержки времени. В этом примере каждая последующая ступень защиты выдерживает временную задержку на промежуток Δt больше, чем предыдущая. То есть время срабатывания первой токовой отсечки, в сравнении со второй будет рассчитываться по формуле: t1 = t2+ Δt. А время срабатывания второй по отношению к третей будет составлять t2 = t3+ Δt. Таким образом каждое последующее реле выполняет функцию резервной защиты.

Если обмотки преобразовательных устройств включаются по системе звезда – треугольник, а также звезда – звезда, ТЗНП первичных и вторичных цепей не совпадают. Из-за того, что замыкание в линиях высокого напряжения не обязательно вызовет появление составляющих нулевой последовательности в низких обмотках и питаемой ими цепи. Так как селективность ТЗНП для каждой из них должна выстраиваться независимо, на практике должна обеспечиваться их независимая работа.

Такая система ступенчатых защит позволяет минимизировать дальнейший переход повреждения на другие участки сети и силовое оборудование. А также помогает вывести из-под угрозы персонал, обслуживающий эти устройства. Главное требование к токовой защите – предотвращение ложных коммутаций по отношению к соответствующей зоне срабатывания.

Практическая реализация ТЗНП

Сегодня токовая защита, реагирующая на возникновение нулевой последовательности, может реализовываться микропроцессорными установками и посредством реле. В большинстве случаев устаревшие реле повсеместно заменяются на более новые версии токовой защиты. Но, помимо ТЗНП настраиваются в работу дистанционные, дифференциальные защиты и прочие устройства. Чья работа основывается как на симметричных составляющих, так и на других параметрах сети.

Помимо этого, в своем классическом исполнении ТЗНП не имеет возможности определять место повреждения. То есть для нее не имеет значение, в каком месте произошел обрыв. Поэтому для определения направления, в котором ток протекает по направлению к земле, применяют направленную защиту. Такая система отстраивается не только на токах, а и на напряжении, возникающем от нулевой последовательности. Данные величины подаются с трансформаторов напряжения, включенных по системе разомкнутого треугольника.

Схема работы направленной защиты

При замыкании в зоне резервирования токовой защиты к одной из обмоток реле мощности поступает напряжение, а на вторую обмотку поступает ток нулевой последовательности, используемый для токовой защиты. При условии, что вектор мощности направлен в линию, реле мощности разблокирует срабатывание токовой защиты. В противном случае, когда направление мощности указывает, что неисправность произошла на другом участке, реле мощности продолжит блокировать срабатывание токовой защиты.

Сегодня практическая реализация такой защиты выполняется посредством микропроцессорных блоков REL650 или на реле ЭПЗ-1636. Каждый, из которых уже включает в себя и токовую отсечку, и дистанционную защиту, и пусковое реле для возобновления питания.

Параметры обратной и нулевой последовательности различных элементов ЭЭС, составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей

Схема прямой последовательности является обычной схемой, которую составляют для расчета любого сим­метричного трехфазного режима или процесса. В зави­симости от применяемого метода расчета и момента времени в нее вводят генераторы и нагрузки соответст­вующими реактивностями и э. д. с. Все остальные эле­менты вводят в схему неизменными сопротивлениями.

Поскольку пути циркуляции токов обратной после­довательности теже, что и токов прямой последователь­ности, схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие между ними состоит прежде всего в том, что в схеме обратной последовательности э. д. с. всех генерирующих ветвей условно принимают равными нулю кроме того, считают, что реактивности обратной последо­вательности синхронных машин и нагрузок практически процесса.

Началом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и на­грузочных ветвей; это точка нулевого потенциала схемы соответствующей последовательности.

Концом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, где возникла рассматриваемая несимметрия. При продольной несим­метрии каждая из схем имеет два конца ими являются две точки, между которыми расположена данная про­дольная несимметрия. К концу или между концами схем отдельных последовательностей приложены напряжения соответствующих последовательностей, возникающие в месте несимметрии.

Схема нулевой последовательности

Токи нулевой последовательности по существу явля­ются однофазным током, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю и параллель­ные ей цепи. В силу этого путь циркуляции токов ну­левой последовательности резко отличен от пути, по которому проходят токи прямой или обратной последо­вательности.

Схема нулевой последовательности в значительной мере определяется соединением обмоток участвующих трансформаторов и автотрансформаторов.

Составление схемы нулевой последовательности сле­дует начинать, как правило, от точки, где возникла не- симметрия, считая, что в этой точке все фазы замкнуты между собой накоротко и к ней приложено напряжение нулевой последовательности. В зависимостиот вида не­симметрии это напряжение прикладывается или относи­тельно земли (поперечная несимметрия, рис. 13-1,а) или последовательно, в рассечку фазных проводов (продоль­ная несимметрия, рис. 13-1,6).

Рис. 13-1. Напряжение нулевой по­следовательности. а — при поперечной несимметрии; б — при продольной несимметрии.

Исходя из соответствующего данной несимметрии включения напряжения нулевой последовательности, да­лее следует выявить в пределах каждой электрически связанной цепи возможные пути протекания токов ну­левой последовательности.

Когда напряжение нулевой последовательности при­ложено относительно земли, то при отсутствии емкост­ной проводимости для циркуляции токов нулевой после­довательности необходима по меньшей мере одна за­земленная нейтраль в той же электрически связанной цепи, где приложено это напряжение. При нескольких заземленных нейтралях в этой цепи образуется соот­ветственно несколько параллельных контуров для токов нулевой последовательности.

При продольной несимметрии, т. е. когда напряже­ние нулевой последовательности введено последователь­но в фазные провода, циркуляция токов нулевой после­довательности возможна даже при отсутствии заземлен­ных нейтралей, если при этом имеется замкнутый контур через обходные пути той же электрически связанной цепи. При отсутствии таких путей протекание токов нулевой последовательности в рассматриваемых усло­виях возможно только в том случае, если в той же элек­трически связанной цепи имеются заземленные нейтрали с обеих сторон от места, где приложено напряжение нулевой последовательности.

Ряс. 13-2. Пример схемы нулевой последовательности. а — исходная схема; б — схема замещения нулевой последовательности при поперечной несимметрии.

Сопротивление, через которое заземлена нейтраль трансформатора, генератора, двигателя, нагрузки, долж­но быть введено в схему нулевой последовательности утроенной величиной. Это обусловлено тем, что схему нулевой последовательности составляют для одной фазы, а через указанное сопротивление протекает сумма то­ков нулевой последовательности всех трех фаз

На рис. 13-2 показан пример составления схемы ну­левой последовательности для случая, когда напряже­ние нулевой последовательности возникает между проводами и землей (поперечная несимметрия). Стрелками указаны пути циркуляции токов нулевой последователь­ности при рассматриваемых условиях. Обмотки транс­форматоров, автотрансформатора и прочие элементы схемы рис. 13-2,а обозначены порядковыми номерами, которые сохранены в обозначениях элементов схемы ну­левой последовательности.

Поскольку в цепи среднего напряжения автотранс­форматора имеется путь для токов нулевой последова­тельности, автотрансформатор, входит своей полной схе­мой замещения. Циркуляция тока нулевой последова­тельности в обмотке 12 трансформатора Т-2 обеспечена через заземленную нейтраль нагрузки. Этот трансфор­матор предполагается трехстержневым, поэтому учтена его реактивность намагничивания нулевой последова­тельности. Для другого трансформатора и автотранс­форматора указания об их конструкции практически не нужны, так как они имеют обмотки, соединенные тре­угольником.

Если предположить, что в той же точке напряжение нулевой последовательности приложено в рассечку про­водов, то легко убедиться, что в этом случае схема нуле­вой последовательности останется той же, но ее резуль­тирующее сопротивление будет совсем иным .

Началом схемы нулевой последователь­ности считают точку, в которой объединены ветви с нулевым потенциалом, а ее концом — точку, где воз­никла несимметрия. При продольной несимметрии схема нулевой последовательности имеет два конца (границы места несимметрии); при этом следует отметить, что когда нейтраль системы не заземлена, начало схемы уже теряет смысл, так как в общем случае точка нуле­вого потенциала может перемещаться в зависимости от характера продольной несимметрии, места ее возникно­вения и других факторов.

Иногда в электроустановках может произойти разрушение изоляции, что приводит к утечкам тока. С целью контроля подобных токовых утечек было создано специальное устройство – трансформатор тока нулевой последовательности, нашедший применение также и в устройствах защитного отключения. Данные трансформаторы обнаруживают в нейтрали небаланс или токи нулевой последовательности. Если замыкается одна из фаз, происходит фиксация общих фазных токов, превышающих допустимое значение, после чего вся цепь своевременно отключается.

Что такое ток нулевой последовательности

В электрических сетях с напряжением от 6 до 35 кВ токи нулевой последовательности, как правило, связаны с однофазными замыканиями на землю. Эти токи могут возникать и при нормальных режимах работы, достигая значительной величины. Это приводит к ложным срабатываниям защитных устройств от замыканий на землю.

Трехфазные сети с переменным напряжением могут работать в различных режимах, в том числе и несимметричных. Для расчетов таких режимов используется метод симметричных составляющих, в котором фазные токи и напряжения представлены в виде суммы, включающей в себя прямую, обратную и нулевую последовательность.

В схемах автоматической и релейной защиты чаще всего используется прямая и нулевая последовательность. Прямая последовательность состоит из синусоидальных токов и напряжений, одинаковых по величине во всех трех фазах. Их угловой сдвиг составляет 120 градусов, а максимальные значения достигаются в порядке очереди – А, В и С. Компоненты нулевой последовательности также имеют одинаковую величину в каждой из трех фаз, однако у них отсутствует угловой сдвиг.

Когда установлен симметричный режим работы, в фазных токах и напряжениях должна быть только прямая последовательность. Если же зафиксировано заметное проявление элементов нулевой последовательности, это указывает на возникновение в сети аварийной ситуации, требующей обязательного отключения каких-либо участков.

В электрических сетях напряжением 6-35 киловольт настраивать защиту нулевой последовательности следует с особой осторожностью. Это связано с отсутствием глухозаземленной нейтрали, когда токи нулевой последовательности практически не превышают рабочих токов во всех подключениях. Из-за этого настройка защиты становится очень сложной или вообще невозможной, особенно при наличии в цепях множества линий с однофазными кабелями, неудачно расположенными между собой. Токи нулевой последовательности в нормальном режиме могут появиться в жилах и экранах однофазных кабелей. Частично влияние этих токов компенсируется подключением трансформаторов тока.

Принцип работы

Прежде чем рассматривать трансформаторы тока нулевой последовательности, нужно остановится на обычных трансформаторах. Все устройства этого типа разделяются на трансформаторы тока и напряжения. Они применяются для измерений токов и напряжений с большими величинами. На одну из обмоток подается ток или напряжение, которое требуется измерить, а на выходе второй обмотки снимаются уже преобразованные, как правило пониженные значения этих параметров.

Через трансформаторы тока наиболее часто подключаются магнитоэлектрические вольтметры и параллельные цепи, а трансформаторы напряжения соединяются с амперметрами и другими последовательными цепями.

Трансформаторы нулевой последовательности также относятся к токовым измерительным приборам. От других видов трансформаторных устройств они отличаются назначением и принципом работы. Основной функцией данных приборов является регистрация токовых утечек или отсутствия фазы при коротком замыкании в трехфазных кабелях. Когда в жилах таких кабелей возникает асимметрия токов, это приводит к появлению на выходе вторичной обмотки сигнала небаланса. Далее этот сигнал уходит к контрольному устройству, с помощью которого отключается питание поврежденного кабеля. Подключение трансформатора тока нулевой последовательности осуществляется не к каждой фазе. Он соединяется сразу со всеми жилами кабеля.

Таким образом, принцип работы этих устройств основан на выделении сигнала через трансформацию токов нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю. Они применяются в сетях с изолированной нейтралью и схемах релейной защиты. Благодаря нормированному коэффициенту трансформации, который может переключаться во вторичной обмотке, становится возможной эффективная и точная настройка релейной защиты.

Выпуск трансформаторов производителями осуществляется в различных модификациях. Основными техническими характеристиками являются номинальное напряжение и частота, коэффициент трансформации, испытательное одноминутное напряжение, односекундный ток термической стойкости вторичной обмотки. Они имеют различные габариты, обеспечивающие возможность подключения сразу к нескольким одножильным кабелям, сечением до 500 мм2.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *