- •«Релейная защита систем электроснабжения» конспект лекций
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция 1
- •1.1 История релейной защиты и автоматики
- •1.2 Назначение релейной защиты и автоматики
- •1.3 Требования, предъявляемые к свойствам релейной защиты (рз)
- •1.4 Классификация защит
- •1.5 Структура устройства рз
- •1.6 Каналы связи устройств рза
- •1.7 Источники оперативного тока
- •Лекция 2
- •2.1 Измерительные преобразователи тока и напряжения
- •2.2 Конструкция трансформатора тока
- •2.3 Принцип действия
- •2.4 Построение векторной диаграммы тт
- •2.5 Погрешности трансформатора тока
- •2.7 Активный тт
- •2.8 Схемы соединений тт
- •2.9 Коэффициенты трансформации тт
- •2.10 Конструкция трансформатора напряжения (тн)
- •2 Рисунок 2.18. Емкостный тн .11 Емкостный тн
- •2. Конструкция трансформатора тока.
- •Лекция 3
- •3.1 Токовые защиты линий электропередачи
- •3.2 Первая ступень токовой защиты
- •3.3 Вторая ступень токовой защиты
- •3.5 Карта селективности
- •3.6 Токовые направленные защиты линий электропередачи
- •3.7 Схемотехника токовых защит
- •3.8 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью
- •3.9 Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности
- •3.10 Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности
- •3.11 Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности
- •3.12 Схемотехника токовых защит нулевой последовательности
- •3.13 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью
- •Лекция 4
- •4.1 Дистанционные защиты лэп
- •4.2 Характеристики срабатывания дистанционной защиты
- •4.3 Реализация реле сопротивления
- •4.4 Первая ступень дистанционной защиты
- •4.5 Вторая ступень дистанционной защиты
- •4.6 Третья ступень дистанционной защиты
- •4.7 Особенности работы дистанционной защиты
- •Лекция 5
- •5.1 Поперечная дифференциальная защита лэп
- •5.2 Особенности работы поперечной дифференциальной защиты лэп
- •5 Рисунок 5.3. Принципиальная схема направленной поперечной дифференциальной защиты лэп .3 Направленная поперечная дифференциальная защита лэп
- •5.4 Продольная дифференциальная защита лэп
- •Чувствительность защиты рассчитывается по выражению:
- •5.5 Продольная дифференциальная защита лэп с реле на обоих концах и проводным каналом
- •5.6 Односистемная продольная дифференциальная защита лэп с реле на обоих концах и проводным каналом
- •5.7 Особенности работы продольных дифференциальных защит
- •5.8 Продольная дифференциально-фазная высокочастотная защита
- •Лекция 6
- •6.1 Повреждения и ненормальные режимы работы трансформаторов
- •6.2 Токовая отсечка
- •6.3 Продольная дифференциальная защита
- •6.4 Максимальная токовая защита
- •6.5 Защита от перегрузки
- •6 Рисунок 6.5. Схема установки газовой защиты трансформатора .6 Газовая защита
- •6.7 Специальная токовая защита нулевой последовательности с заземляющим проводом
- •6.8 Специальная токовая защита нулевой последовательности
- •6.9 Схема защиты трансформатора
- •Лекция 7
- •7.1 Ненормальные режимы работы и повреждения электродвигателей
- •7.2 Токовая отсечка
- •7.3 Продольная дифференциальная отсечка
- •7.4 Защита от перегрузки
- •7.5 Защита от понижения напряжения
- •7 Рисунок 7.6 Защита от замыканий на корпус обмотки статора .6 Защита от замыкания обмотки статора на корпус
- •7.7 Защита от эксцентриситета ротора электрической машины
- •7.8 Защита от разрыва стержня «беличьей клетки» ротора
- •7.9 Схема защиты эд с продольной дифференциальной защитой
- •7.10 Защиты эд напряжением ниже 1000 в
- •Лекция 8
- •8.1 Токовая отсечка шин без выдержки времени
- •8.2 Дифференциальная защита шин
- •8.3 Токовая отсечка шин с выдержкой времени
- •8.4 Максимальная токовая защита
- •8.5 Защита секционного выключателя.
- •8.6 Дуговая защита шин
- •8.6.1 Дуговая защита клапанного типа
- •8.6.2 Защита на фотоэлементах
- •8.6.3 Оптическая логическая защита
- •Лекция 9
- •9.1 Микропроцессорные устройства рза
- •9.2 Виды мп-защит
- •9.3 Особенности расчета уставок срабатывания мп
- •Предметный указатель
- •Библиографический список
- •Приложения приложение а. Условные буквенные и графические обозначения основных элементов рза
- •Приложение б. Характеристики электромеханических реле
2.2 Конструкция трансформатора тока
ТТ состоит из магнитопровода (рис. 2.1), который набирается из пластин холоднокатанной или горячекатанной электротехнической стали, толщиной 0,3…0,5 мм. В последнее время стали изготавливать магнитопроводы из аморфного железа, благодаря чему уменьшились потери на намагничивание. На магнитопровод наматывается первичная обмотка w1, одна w2 или нескольких вторичных обмоток.
Рисунок 2.1. Конструкция ТТ
Обмотки изготавливаются из электротехнической медной или алюминиевой проволоки. Клеммы обмотки w1 ― Л1 и Л2 подключаются к линии, клеммы обмотки w2 ― И1 и И2 ― к измерительным приборам и реле. Обычно количество витков w2 больше, чем w1.
ТТ имеет обычно два магнитопровода и две вторичные обмотки. Одна обмотка обозначается числом 0,5 – указывает погрешность данного ТТ и используется для измерительных приборов и средств учета. Вторая обмотка обозначается буквой Р – она предназначена для подключения устройств РЗ и А и имеет допустимую погрешность 10%.
2.3 Принцип действия
Ток линии I1 протекает по первичной обмотке w1 и создает в магнитопроводе магнитный поток Ф1. Этот поток Ф1 проходит сквозь обмотку w2 и наводит в ней ЭДС E2. Поскольку вторичные цепи ТТ всегда замкнуты на нагрузку или накоротко (одно из условий работы трансформатора), то по вторичной цепи протекает ток I2. Этот ток наводит в магнитопроводе магнитный поток Ф2, который направлен противоположно потоку Ф1. Результирующий поток
Ф0 = Ф1 ― Ф2, (2.1)
направленный как и Ф1, наводит в обмотке w1 противо-ЭДС Е1. Чем больше нагрузка ТТ, тем больше Е1.
Как известно, МДС обмотки равна F = I w , поэтому, согласно формуле (2.1),
F0 = F1 – F2 = I1 w1 – I2 w2, (2.2)
где I1, I2 – токи первичной w1 и вторичной w2 обмоток, F0 – МДС намагничивания трансформатора.
Записав F0 = I0 w1, и подставив в формулу (2.2), получим
I1 w1 – I0 w1 = I2 w2, (2.3)
откуда нетрудно вывести:
, (2.4)
где kТ ― коэффициент трансформации ТТ.
Из формулы (2.4) очевидно, что коэффициент трансформации ТТ зависит от I0, который в свою очередь зависит от сопротивления нагрузки (чем больше сопротивление нагрузки, тем больше насыщен магнитопровод ТТ, тем больше погрешность, тем меньше kТТ). Можно также сделать следующий вывод: наиболее благоприятный режим работы ТТ ― закороченная вторичная обмотка, так как при этом размагничивающий Ф2 максимален, а намагничивающий Ф0 минимален. При размыкании вторичной обмотки результирующий магнитный поток Ф0 станет равным Ф1 и магнитопровод войдет в насыщение. На выводах вторичной обмотки увеличится напряжение, которое может достичь нескольких киловольт, магнитопровод трансформатора нагреется. Это опасно для персонала, обслуживающего вторичные цепи, и для оборудования. В таком режиме возможен пробой изоляции вторичных цепей, поэтому один из выводов во вторичных схемах обязательно заземляется.
2.4 Построение векторной диаграммы тт
Д
Рисунок
2.2. Характеристика магнитопровода ТТ
1. Число витков обмоток w1 и w2, активное и реактивное сопротивление вторичной обмотки r2 и x2 [Ом].
2. Нагрузка r2НАГ, x2НАГ (учтено суммарное сопротивление всех проводов и приборов) [Ом].
3. Средняя длина магнитного пути lМ, [м], расчетное поперечное сечение магнитопровода SМ [м2].
4. Материал магнитопровода, его свойства и характеристики: Fуд=f(B) ― удельная МДС как функция от индукции, ψ=f(B) ‑ угол потерь в зависимости от индукции.
Построение векторной диаграммы начинают с параметра, который можно измерить,– вторичного тока I2. Зная его, по известным данным (п. 1 и 2) вычисляем ЭДС E2 на вторичной обмотке w2 и угол между E2 и током I2:
. (2.5)
Чертим E2 с рассчитанной длинной под углом к току I2. ЭДС E2 отстает от магнитного потока Ф0, который ее создает, на 90 ― восстанавливаем направление Ф0.
Рисунок 2.3. Векторная диаграмма ТТ
С направлением магнитного потока Ф0 совпадает магнитная индукция BMAX, которая определяется по выражению:
, (2.6)
где f ― частота, f = 50 Гц. По рассчитанной магнитной индукции BMAX из графика, изображенного на рис. 2.2, находим МДС FУД ― удельную МДС намагничивания, приходящуюся на 1 м длины магнитного пути магнитопровода [А/м], и угол потерь [град]. Рассчитаем абсолютное значение полной МДС намагничивания:
(2.7)
и отложим его под углом опережения ― к BMAX. Этот угол характеризует отношение активной составляющей FОА МДС намагничивания FО в магнитопроводе к реактивной составляющей FОР. Геометрическим сложением F2 и F0 найдем вектор МДС обмотки w1 и определим величину первичного тока ТТ, совпадающего по направлению с F1:
. (2.8)