2.4 Фильтры симметричных составляющих

В схемах релейной защиты широко применяются реле, реагирующие на отдельные симметричные составляющие или на их комбинации. Использование составляющих тока и напряжения обратной и нулевой последовательности позволяет выполнить устройства релейной защиты более чувствительными, так как не требуется отстройка защиты от нагрузочного режима.

Для выделения симметричных составляющих из полных токов и напряжений применяются специальные устройства — фильтры. Фильтром тока или напряжения симметричных составляющих называется электрическая схема, состоящая из различных элементов (трансформаторов, активных и реактивных сопротивлений), параметры которых подобраны таким образом, чтобы пропускать в подключенный на выходе реагирующий орган только составляющие определенной последовательности, а в некоторых случаях — их комбинацию. Так, например, напряжение на выходе фильтра напряжения обратной последовательности (ФНОП) будет равно нулю при подаче на его вход напряжения прямой или нулевой последовательности. При подаче на вход этого фильтра напряжения обратной последовательности на его выходе появится напряжение определенной величины, зависящей от параметров фильтра и подключенной нагрузки. Рассмотрим схемы некоторых фильтров, применяемых в схемах релейной защиты и автоматики.

2.4.1 Фильтры напряжения нулевой последовательности (фннп)

Для выполнения ФННП чаще всего используются вторичные обмотки трансформаторов напряжения, которые соединяются на сумму напряжения трех фаз или, в схему разомкнутого треугольника. Схема соединения обмоток ТН приведена на рисунке 4.1.

Напряжение на выходе такого фильтра равно утроенному напряжению нулевой последовательности: (4.1)

Напряжения двух других последовательностей на выходе фильтра не образуются, так как системы прямой и обратной последовательности являются уравновешенными:

(4.2)

(4.3)

В качестве фильтра напряжения нулевой последовательности непригодны трехстержневые трехфазные трансформаторы, так как их магнитопроводы не имеют пути, по которому замыкался бы магнитный поток, соответствующий напряжению нулевой последовательности. В качестве ФННП используются или группы однофазных трансформаторов (ТН напряжением 35 кВ и выше), или трехфазные трансформаторы напряжения с пятистержневым магнитопроводом типа НТМИ, НАМИ (напряжением до 35 кВ).

Другой вариант ФННП применяется в том случае, если приходится использовать трансформатор напряжения со вторичной обмоткой, соединенной в звезду или ТН в схеме не используется. В этом случае создается вторая искусственная нулевая точка, объединяемая с основным "нулем" через реагирующий орган (см. рисунок 4.2).

Вместо резисторов могут быть использованы конденсаторы.

Рис. 4.1

Рис. 4.2

2.4.2 Фильтры тока нулевой последовательности (фтнп)

Нулевой провод источников тока, соединенных в звезду (обычно это вторичные обмотки трансформаторов тока), является фильтром тока нулевой последовательности. Токи прямой и обратной последовательности (уравновешенные системы) замыкаются в фазных проводах и в нулевой провод не проходят. Токи нулевой последовательности образуют неуравновешенную систему и в нулевом проводе проходит утроенное значение тока нулевой последовательности (рисунок 4.3).

Э тот фильтр применяется чаще в сетях с большими токами замыкания на землю (110кВ и выше). В сетях напряжением до 10 кВ в качестве ФТНП более распространены кабельные трансформаторы тока. Силовой кабель образует первичную обмотку ТТ. В нормальном режиме сумма токов в трех фазах равна нулю. Ток нулевой последовательности при КЗ на землю трансформируется во вторичную обмотку, и на выходе фильтра появляется вторичный ток.

Рис.4.3