Вопросы по теме «введение»

1. Что понимается под термином система электроснабжения?

2. Перечислить основные виды КЗ. Какие КЗ называются симметричными?

3. Какие ненормальные режимы могут иметь место в системах электроснабжения?

4. Что обозначают следующие аббревиатуры – АПВ, АВР и АЧР?

5. Для чего предназначена релейная защита?

6. Перечислить требования, предъявляемые к релейной защите. Что понимается под требованием селективности применительно к релейной защите?

7. Какие элементы содержит структурная схема релейной защиты?

8. Чем отличается защита с относительной селективностью от защиты с абсолютной селективностью?

Раздел 1. Элементы устройств релейной защиты и автоматики.

1. Пассивные линейные измерительные преобразователи синусоидальных напряжений и токов.

1.1. Первичные измерительные преобразователи тока

К ИО (измерительным органам) воздействующая величина – ток – обычно подводится от ИП тока (измерительных преобразователей), в качестве которых применяются трансформаторы тока (ТТ).

Условное буквенное обозначение на схемах:

ТА – первичный измерительный трансформатор тока,

ТАL – вторичный измерительный трансформатор тока.

ТТ представляют собой аппараты для преобразования токов первичных цепей в стандартные токи 5 или 1А, т.е.

I_2ном = 1; 5 А при любых значениях номинального первичного тока I_1ном.

ТТ обеспечивают изоляцию цепей тока ИО от высокого напряжения.

а)

б)

Рис. 1.1. Трансформаторы тока:

а) низковольтный кабельный трансформатор тока;

б) высоковольтный трансформатор тока на напряжение 220 кВ.

К онструктивно трансформатор тока представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками: первичной w₁ и вторичной w₂ (Рис. 1.2).

Рис. 1.2. Устройство трансформатора тока

Первичная обмотка w₁ включена последовательно в цепь контролируемого тока, вторичная обмотка w₂ замкнута на сопротивление нагрузки Z_н.

Л₁ и Л₂ – выводы первичной обмотки (маркируются произвольно),

И₁ и И₂ – выводы вторичной обмотки (маркируются с учетом принятого обозначения выводов первичной обмотки).

Первичный ток I₁ создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф₁, который пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней вторичный ток I₂, который также создает в сердечнике магнитный поток Ф₂, но направленный противоположно магнитному потоку Ф₁. Результирующий поток Ф_р = Ф₁ – Ф₂.

Согласно закону полного тока

I₁w₁ – I₂w₂ = F_нам.

Результирующая МДС F_нам (намагничивающая сила) создается частью тока I₁, которая называется током намагничивания I_нам, т.е. F_нам = I_нам w₁.

В идеальном ТТ F_нам = 0. Тогда I₁w₁ – I₂w₂ = 0 и .

Отношение чисел витков обмоток называется витковым коэффициентом трансформации трансформатора тока:

.

Отношение первичных и вторичных номинальных токов называется номинальным коэффициентом трансформации трансформатора тока:

.

Из-за потерь в стали сердечника значения виткового и номинального коэффициентов трансформации трансформаторов тока различны. Рассмотрим схему замещения трансформатора тока (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема замещения трансформатора тока

Первичный ток I₁ проходит сопротивление Z₁ и далее разветвляется по двум параллельным ветвям. На нагрузку поступает вторичный ток I₂ , по ветви намагничивания замыкается ток намагничивания I_нам= I₁–I₂. Введение ветви намагничивания в схему замещения ТТ позволяет учесть погрешности при реальном процессе трансформации.

I₁w₁ – I₂w₂ = F_нам= I_нам w₁, и соотношение первичного и вторичного токов имеет вид , т.е. реальный ТТ имеет погрешности.

Из схемы замещения следует, что величина погрешности зависит от значения сопротивления ветви намагничивания Z_нам и от его соотношения с сопротивлением нагрузки Z_н. Сопротивление намагничивания определяется конструкцией трансформатора тока, характеристикой стали сердечника и кратностью первичного тока. Увеличение первичного тока приводит к насыщению стали и уменьшению сопротивления Z_нам, что приводит к росту погрешности. Если увеличивать нагрузку при неизменном первичном токе, то I₂ уменьшается, I_нам увеличивается → также происходит увеличение погрешности.

Различают следующие виды погрешностей.

Токовая погрешность f определяет разницу между измеренным модулем тока и его фактическим значением.

Фазовая погрешность δ определяет угол сдвига вторичного тока относительно первичного.

Полная погрешность ε. ТТ, используемые в РЗ, имеют два класса точности: 5Р и 10Р. Полная погрешность первых не должна превышать ε = 5 %, а вторых ε = 10% при заданной вторичной нагрузке и расчетной предельной кратности первичного тока.

ТТ, в отличие от силовых трансформаторов, работают в условиях, близких к режиму короткого замыкания вторичной обмотки.

При размыкании вторичной обмотки (режим ХХ) весь первичный ток переходит в ветвь намагничивания, и ТТ переходит в режим глубокого насыщения. Режим насыщения сопровождается нагревом магнитопровода и возникновением опасных перенапряжений на вторичных зажимах и повреждением изоляции ТТ.

Работа ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой недопустима, а работа с закороченной является частным случаем нормальной работы. По условиям электробезопасности вторичные обмотки ТТ заземляются.