1 Проверка трансформаторов тока по кривым 10% погрешности тт

• Название: 1 Проверка трансформаторов тока по кривым 10% погрешности тт
• Анкор: shpory_RZES.docx
• Дата: 05.02.2017
• Размер: 2.01 Mb.
• Имя файла: shpory_RZES.docx
• Тип: Документы; #2304
• страница: 1 из 15

1 Проверка трансформаторов тока по кривым 10% погрешности ТТ.

Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность производится в следующем порядке:

1 Определяется нагрузка на вторичную обмотку.

Нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока складывается из последовательно включенных сопротивлений: реле, приборов, жил контрольного кабеля и переходного сопротивления в месте контактных соединений и в общем случае равна

zн = zреле + zприб+ rкаб + rпер

Нагрузка на трансформаторы тока зависит также от схемы их соединения и вида короткого замыкания. Поэтому нагрузка должна определяться для наиболее загруженного трансформатора тока с учетом схемы соединения и для такого вида короткого замыкания, при котором получаются наихудшие результаты.

2Определяется допустимая кратность первичного тока по отношению к номинальному току трансформатора тока.

Для этого полученное в п. 1 значение нагрузки вторичной обмотки откладывается по горизонтальной оси соответствующих кривых 10-процентной погрешности и на вертикальной оси отсчитывается значение допустимой кратности m_д, соответствующее этой нагрузке.

3Определяется фактическая кратность первичного тока по отношению к номинальному току трансформатора тока mф, как отношение: mрасч = Iрасч/0,8∙Iном

где Iрасч – расчетный первичный ток;

Iном – номинальный первичный ток трансформатора тока.

Расчетный первичный ток определяется как: Iрасч = kп∙Iмакс

Iмакс в – максимальный ток, проходящий через трансформатор тока при к. з. в таких точках защищаемой сети, где увеличение погрешностей трансформатора тока сверх допустимой может вызвать неправильное действие защиты;

kп –коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при к. з., которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе к. з.

4 По кривым 10%-ной кратности для данного типа трансформатора тока и данного коэффициента трансформации определяется по расчетной кратности mрасч допустимая нагрузка zн.доп. на вторичную обмотку трансформатора тока.

5 Сравниваются фактическая и допустимая нагрузки. Если zн.<= zн.доп, то трансформатор тока удовлетворяет требованиям 10%-ной погрешности. Если zн.>= zн.доп, то необходимо уменьшить zн. путем уменьшения количества подключаемых реле и приборов или увеличения сечения контрольного кабеля (или уменьшения его длины).

6 Если нагрузку уменьшить нельзя, то по тем же кривым 10%-ной кратности по определенной в п. 1 фактической нагрузке zн определяется допустимая кратность первичного тока mдоп. и проверяется возможность снижения расчетной кратности mрасч. так, чтобы выполнялось условие mрасч.<= mдоп. 

Снижение расчетной кратности может быть достигнуто путем увеличения номинального первичного тока трансформатора тока, т. е. путем перехода на трансформатор тока с большим коэффициентом трансформации.

2 Принцип действия и выбор уставок дифференциальной защиты трансформаторов.

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. При внешнем КЗ и нагрузке токи II и III направлены в одну сторону (рис. а) и находятся в определенном соотношении, равном коэффициенту трансформации защищаемого трансформатора: III/II = Кт.

При внешнем КЗзащита не должна действовать, при КЗ в трансформаторе - должна работать. С учетом этого и выполняется схема защиты. Трансформаторы тока TAI и TAII, питающие схему, устанавливаются с обеих сторон защищаемого трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются разноименными полярностями так, чтобы при внешнем КЗ и нагрузке вторичные токи IIВ и IIIВ были направлены в контуре соединительных проводов последовательно (циркулировали по ним). Дифференциальное реле КА включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока. При таком соединении в случае внешнего КЗ и при токе нагрузки вторичные токи IIВ и IIIВ замыкаются по обмотке реле КА и направлены в ней встречно, поэтому ток в реле равен разности вторичных токов: IР = IIВ – IIIВ.

При КЗ в защищаемом трансформаторе вторичные токи IIВ и IIIВ проходят по обмотке реле в одном направлении (рис. б), в результате чего ток в реле равен их сумме: IР = IIВ + IIIВ.

Если IР> IC.Р , то реле срабатывает и отключает трансформатор.

Практически в режиме нагрузки, и особенно при внешнем КЗ, ток в реле КА не может быть равен нулю, поскольку трансформаторы тока TAI и TAII имеют разные значения полных погрешностей и даже при равных первичных токах вторичные токи IIВ и IIIВ не равны между собой. Ток в реле КА в режимах нагрузки и внешнего КЗ называется током небаланса.

Для обеспечения несрабатывания дифференциальной защиты в этих режимах ток срабатывания реле КА выбирается большим, чем ток небаланса: IC.Р>= kнIнб.

где kн — коэффициент надежности, принимаемый для современных дифференциальных защит примерно равным 1,3.

8 Виды повреждений, какие причины приводят к повреждениям и ненормальным режимам работы электрических сетей.

Большинство повреждений в ЭЭС приводит к коротким замыканиям (КЗ) фаз между собой или на землю. В обмотках электрических машин и трансформаторов могут также возникать КЗ между витками одной фазы. Основными причинами повреждений являются:

1) нарушения изоляции токоведущих частей, вызванные ее старением, перенапряжениями, механическими повреждениями;

2) повреждения проводов и опор ЛЭП, вызванные их неудовлетворительным состоянием, гололедом, ураганным ветром, "пляской проводов" и другими причинами;

3) ошибки персонала при операциях (отключение разъединителей под нагрузкой или включение их на ошибочно оставленное заземление и др.)

К ненормальным относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы. Виды:

1) Перегрузка оборудования, вызванная сверхтоком, т.е. увеличением тока сверх номинального значения;

2) Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов;

3) Повышение напряжения сверх допустимого значения может возникнуть на гидрогенераторах, а также на турбогенераторах большой мощности, работающих по схеме блока, при внезапном отключении их от сети;

4) Асинхронный режим. К ненормальным режимам относится также работа синхронного генератора без возбуждения [например, при отключении автомата гашения поля (АГП)]. При работе в асинхронном режиме увеличивается частота вращения генератора и возникает пульсация тока статора.


3 Общие понятия о релейной защите. Назначение релейной защиты.

В электрической части энергосистем могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций (ЭС) и подстанций (ПС) линий электропередачи (ЛЭП) и электроустановок потребителей электроэнергии.

Повреждения вызывают появление значительных аварийных токов и сопровождаются глубоким понижением напряжения на шинах ЭС и ПС. Ток повреждения выделяет большое количество теплоты, которое вызывает сильное разрушение в месте повреждения (точка К) и опасное нагревание проводов неповрежденных ЛЭП и оборудования, по которым этот ток проходит. Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости ЭЭС, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и ЛЭП. Для уменьшения разрушений в месте повреждения и обеспечения нормальной работы неповрежденной части ЭЭС необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной части ЭЭС.

В связи с этим возникла необходимость в создании и применении автоматических устройств, защищающих ЭЭС и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов ЭЭС и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить поврежденный участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели Q, предназначенные для размыкания токов повреждения. Релейная зашита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем. Она тесно связана с другими видами электрической автоматики, предназначенной для предотвращения развития аварийных нарушений и быстрого восстановления нормального режима работы ЭЭС и электроснабжения потребителей: автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервных источников питания (АВР), автоматической частотной разгрузки (АЧР) и др.

4 Принцип действия направленной поперечной дифференциальной защиты линий.

Направленная поперечная дифференциальная РЗ применяется на параллельных ЛЭП с самостоятельными выключателями на каждой ЛЭП.



а – первичная схема и цепи тока; б – цепи напряжения; в – оперативные цепи

К РЗ таких ЛЭП предъявляется требование отключать только ту из двух ЛЭП, которая повредилась. Для выполнения этого требования токовая поперечная дифференциальная РЗ дополняется РНМ двустороннего действия или двумя РНМ одностороннего действия, каждое из которых предназначено для отключения одной ЛЭП. Токовые обмотки РНМ KW и токового реле КА соединяются последовательно и включаются параллельно вторичным обмоткам ТТ на разность токов параллельных ЛЭП: IР = II – III. Токовые реле выполняют функции пусковых органов, реагирующих на КЗ и разрешающих РЗ действовать. РНМ служит для определения поврежденной ЛЭП по знаку мощности. Напряжение к реле подводится от ТН шин подстанции. Оперативный ток к РЗ подается через вспомогательные контакты выключателей.

При срабатывании КА плюс постоянного тока подводится к контактам KW, которое замыкает верхний или нижний контакт, в зависимости от того, какая из двух ЛЭП повреждена.

Для отключения поврежденной ЛЭП РЗ устанавливается с обеих сторон параллельных ЛЭП.

При внешних КЗ, нагрузке и качаниях первичные токи II и III равны по значению и совпадают по направлению на обоих концах ЛЭП. При внешних КЗ, нагрузке и качаниях РЗ не действует. Вследствие погрешности ТТ и неравенства сопротивлений параллельных ЛЭП IIВ и IIIВ различаются по значению и фазе, в результате чего в реле появляется ток небаланса IР = Iнб. Для исключения работы РЗ при внешних КЗ ее ток срабатывания должен удовлетворять условию: Iс.з.>Iнб.

Короткое замыкание на одной из параллельных ЛЭП (WI и WII). На питающем конце (ПС А) в случае повреждения на WI или WII первичные токи II и III имеют одинаковое направление. При этом токи II и III различаются по значению: в поврежденной ЛЭП ток всегда больше, так как сопротивление от ПС А до точки К для тока в поврежденной ЛЭП всегда меньше, чем в неповрежденной. В результате Ip = IIВ – IIIВ= 0, а его знак и направление зависят от того, какая ЛЭП повреждена.

Таким образом, при КЗ на одной из параллельных ЛЭП под действием тока Iр срабатывают пусковые реле РЗ, подводя оперативный ток к контактам РНМ. Последнее по знаку Sp определяет поврежденную ЛЭП и замыкает цепь отключения ее выключателя.

7 Основные требования, предъявляемые к элементам релейной защиты

Защита от повреждений должна удовлетворять четырем основным требованиям: действовать селективно, быстро, обладать необходимой чувствительностью к повреждениям и надежно выполнять свои функции.

Селективность.Селективностью, или избирательностью, называется действие защиты, обеспечивающее отключение только поврежденного элемента системы посредством его выключателей.

Таким образом, требование селективности является основным условием для обеспечения надежного питания потребителей.

Быстрота действия. Отключение КЗ должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения в месте повреждения, обеспечения термической стойкости оборудования, кабельных и воздушных ЛЭП, повышения эффективности АПВ ЛЭП и сборных шин, уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций.

Для сохранения устойчивости энергосистем требуется весьма малое время отключения КЗ. На ЛЭП 750-1150 кВ междуфазные КЗ необходимо отключать через 0,06-0,08 с после их возникновения, на ЛЭП 330-500 кВ - за 0,1-0,12 с, на ЛЭП 110-220 кВ-за 0,15-0,3 с.

Чувствительность. РЗ должна обладать достаточной чувствительностью при возникновении КЗ в пределах зоны ее действия. Чувствительность РЗ должна быть достаточной для надежного действия ее при КЗ в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме энергосистемы и при замыканиях через переходное сопротивление Rn. Требования к чувствительности РЗ для разных защищаемых объектов приведены в ПУЭ.

Надежность.Требование надежности состоит в том, что РЗ должна безотказно работать при повреждении в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно, когда работа ее не предусматривается. Отказ в работе или неправильное действие РЗ приводят к дополнительному нарушению электропитания потребителей, а иногда к авариям системного значения.


5 Факторы, влияющие на величину тока небаланса в реле дифференциальной токовой защиты трансформатора.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока(TAI, TAII). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

В нормальном режиме значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.

В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса.

Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:

- Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу еще на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например, трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков, в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.

- Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того, чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.

- Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.

Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.

6 Поясните схему замещения трансформаторов тока. Маркировка Т.Т.

Трансформаторы тока (ТТ) служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же для приведения величины тока к уровню удобному для измерения (стандартный номинальный ток вторичной обмотки 1 А или 5 А).

Процесс трансформации тока хорошо иллюстрируется схемой замещения ТТ, приведенной на рис. 2.3.

На этой схеме Z1 и Z2 – сопротивления первичной и вторичной обмоток, a Zнам – сопротивление ветви намагничивания, которое характеризует указанные выше потери мощности.

Из схемы замещения видно, что первичный ток I1 входящий в начало первичной обмотки Н, проходит по её сопротивлению Z1 и в точке a разветвляется по двум параллельным ветвям. Основная часть тока, являющаяся вторичным током I2, замыкается через сопротивление вторичной обмотки Z2 и сопротивление нагрузки Zнагр, состоящее из сопротивлений реле, приборов и соединительных проводов. Другая часть первичного тока Iнам замыкается через сопротивление ветви намагничивания и, следовательно, в реле, подключенное к вторичной обмотке ТТ, не попадает. Поскольку из всех затрат мощности наибольшая часть приходится на создание магнитного потока в сердечнике, то ветвь между точками а и б схемы замещения ТТ называется ветвью намагничивания и весь ток Iнам, проходящий по этой ветви, – током намагничивания.

Таким образом, схема замещения показывает, что во вторичную обмотку ТТ поступает не весь трансформированный первичный ток, равный II/kI, а его часть, и что, следовательно, процесс трансформации происходит с погрешностями.

Для правильного соединения ТТ между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счётчиков, выводы обмоток ТТ обозначаются (маркируются) заводами-изготовителями следующим образом: начало первичной обмотки – Л1, начало вторичной обмотки – u1, конец первичной обмотки – Л2, конец вторичной обмотки – u2. При монтаже ТТ они обычно располагаются так, чтобы начала первичных обмоток Л1 были обращены в сторону шин, а концы Л2 – в сторону защищаемого оборудования. При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки Н(u1) принимается тот её вывод, из которого ток выходит, если в этот момент в первичной обмотке ток проходит от начала Н(Л1) к концу К(Л2), как показано на рис. 2.2. При включении реле КA по этому правилу, ток в реле, как показано на рис. 2.2, при включении его через ТТ сохраняет то же направление, что и при включении непосредственно в первичную цепь.