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.

Рис. 3-9. Схема соединения трансфор­маторов тока и обмоток реле в звезду.

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

I_a=I_A/n_r ; I_b=I_B/n_r ; I_c=I_C/n_r;

а в нулевом проводе — их гео­метрическая сумма

I_н.п=( _a+ _b+ _c), (3-11)

которая при симметричных режимах (при наличии и отсутствии за­земления в точках H и К) равна нулю (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 сумма токов в узле равна нулю, следовательно, _B+ _C = 0, отсюда _C= - _B.

С учетом этого на векторной диаграмме токи _B и _C показаны сдвинутыми по фазе на 180° (рис. 3-10, б).

Ток в нулевом проводе схемы равен сумме токов двух повреж­денных фаз ( _b и _c ), но так как последние равны и противоположны по фазе (рис.З-10, б), то ток в нулевом проводе также отсутствует:

I_н.п= _c+ _b=0

Поэтому реле IV, включенное в нулевой провод, не будет реаги­ровать на нагрузку и междуфазные к. з., в чем состоит важная осо­бенность схемы звезды.

В действительности в результате не идентичности 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 имеет величину порядка 0,01—0,2 а. При к.з. в связи с уве­личением токов намагничивания величина тока 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, B 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 точках прохождение токов в сети показано на рис. 3-10, д.

Рис. 3-10. Векторная диаграмма токов.

о — при трехфазном к. з.; 6 — при двухфазном к. з.; в — при однофазном коротком замыкании; г — при двухфазном к. з. на землю: д — при двойном замыкании на землю в разных точках.

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 у левой последовательности. 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 (сумме нуль (рис. 3-11, бив). Токи же нулевой последовательности рис. 3-11, г) совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе про­водит утроенное значение этого тока I_н.п=3 I_о.

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. з., а реле в нулевом проводе — только на к. з. на землю.

Рис. 3-11. Прохождение токов симметричных составляющих в схеме

звезды.

а — токораспределение в схеме; б — а — векторы токов прямой, обрати ной и нулевой последовательностей.

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), k_сх= 1.