Работа 21. Основные схемы соединения трансформаторов тока и реле

Содержание работы

1. Исследовать соединения трансформаторов тока и реле по схемам полной звезды, неполной звезды и включения реле на разность токов двух фаз.

2. Измерить токи в первичных цепях и в цепях защит при различных видах коротких замыканий и замыканий на землю за силовым трансформатором с включением его обмоток по схемам: Y/Δ, Y/Y.

Общие сведения

При осуществлении защиты применяются различные схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле в первую очередь схема полной звезды, схема неполной звезды и схема включения реле на разность токов двух фаз (рис. 7.19). В сельских электрических сетях в настоящее время наиболее часто используют схему неполной звезды. В дифферен­циальных защитах силовых трансформаторов и блоков генератор–трансформатор, а также в других защитах применяется схема включения трансформаторов тока в треугольник, реле в звезду.

Рис. 7.19. Схемы соединения трансформаторов тока и реле: а – полная звезда; б – неполная звезда; в – включение одного реле на разность токов двух фаз

Выбор той или иной схемы соединения определяется целым рядом факторов: назначением защиты, видами повреждений, на которые защита должна реагировать, условиями чувствительности, требованиями простоты выполнения и эксплуатации и т.д.

Каждая схема характеризуется своим значением коэффициента схемы, под которым понимают отношение

где I_р – ток, протекающий в обмотке реле; I_2.т.т – ток во вторичной обмотке трансформатора тока.

В схемах, где реле включается на фазные токи, k_сх = 1. Для других схем k_cx может иметь различные значения в зависимости от вида к.з. Так, для схемы включения одного реле на разность токов двух фаз A и С

На распределение токов в первичных цепях и работу различных схем защит оказывают влияние силовые трансформаторы с соединением обмоток Y/Δ и .

На распределение токов в первичных цепях и работу различных схем защит оказывают влияние силовые трансформаторы с соединением обмоток Y/A и .

На рисунке (7.20а) показано токораспределение в первичных цепях при коротком замыкании фазы В за трансформатором с соединением обмоток . При этом в месте короткого замыкания протекает ток только в поврежденной фазе, а со стороны питания – во всех трех фазах. В фазах А и С токи одинаково направлены, равны по значению и в 2 раза меньше тока в фазе В. В этом и другом подобном случае при двухфазном к.з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ (рис. 7.20б) схема неполной звезды может иметь пониженную чувствительность, а схема включения реле на разность токов двух фаз отказывает в действии (ток в реле равен 0). Для замера наибольшего тока к.з. включают дополнительное реле в обратный провод схемы неполной звезды, чтобы повысить ее чувствительность.

При проверке чувствительности защит необходимо учитывать, что наибольший ток со стороны звезды при двухфазном к.з. на стороне треугольника в относительных единицах равен току трехфазного к.з. на стороне треугольника:

а минимальный ток равен его половине:

Для трансформатора с соединением обмоток (рис. 7.20а)

Схема включения трансформаторов тока и реле определяет нагрузку на трансформатор тока и его погрешности.

В системах с заземленной нейтралью однофазное замыкание па землю является коротким замыканием и может быть обнаружено по возросшему току в фазе.

В сельских схемах электроснабжения однофазные к.з. наблюдаются в сетях с заземленной нейтралью напряжением 0,38 кВ, а простые замыкания на землю – в сетях 6…10, 20 и 35 кВ.

На стенде (рис. 7.21) показана линия с кабельной вставкой, питающей силовой трансформатор, группу соединения которого можно изменять непосредственным пересоединением накладок на его клеммнике. Для группы соединения при заземлении нейтрали включают разъединитель в цепи заземления. Со стороны питания силового трансформатора установлены три трансформатора тока, которые в сочетании с амперметрами А_р, используемыми вместо реле, позволяют выполнить различные варианты схем соединений. Для измерения тока в нулевом проводе используют амперметр А₀ с другими пределами измерений. Первичные токи на стороне питания, и за силовым трансформатором измеряют при помощи амперметров А_II и А_II, включенных через трансформаторы тока.

Рис. 7.21. Схемы: а – стенда; б – клеммника силового трансформатора

Чтобы создать короткое замыкание между фазой и землей, включают соответствующие рубильники (Р_А, Р_В, Р_С, Р_О).

При срабатывании реле подается питание на сигнальную лампу. Оперативные цепи защит собраны.

Указания к выполнению работы

1. Ознакомиться с аппаратурой на стенде и клеммником силового трансформатора. Включить силовой трансформатор и первичные обмотки трансформаторов тока в рассечки первичной цепи к предусмотренным на стенде зажимам.

2. Проверить схемы при коротких замыканиях. Для получения картины распределения токов в первичной и вторичной цепях нужно измерить первичные токи в месте к.з. I_II, со стороны питания силового трансформатора I_I и вторичные токи в реле I_р и нулевом проводе I₀ (рис. 7.21а). Программа испытаний при к.з. для каждой схемы составлена с учетом особенности ее работы.

Схему полной звезды проверяют при коротких замыканиях за трансформатором с соединением обмоток

трехфазном к.з. – ABC;

двухфазном к.з. – АВ (или ВС, СА);

однофазном к.з. – АО, ВО, СО;

двухфазных к.з. на землю – ABO, ВСО, САО.

На основании полученных данных необходимо:

убедиться в том, что схема полной звезды реагирует на все виды к.з.;

выделить к.з., при которых схема соединения силового трансформатора изменяет распределение токов по фазам со стороны питания;

выделить вид к.з., при котором со стороны питания в фазах А и С протекают токи, совпадающие по значению и направлению, а в фазе В – ток, равный их сумме.

Для к.з. АВ, АВО и ВО построить векторные диаграммы токов в месте к.з., первичных токов со стороны питания силового трансформатора и токов в реле.

Схему неполной звезды проверяют при двухфазных к.з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ.

По полученным данным сделать следующее:

выявить виды к.з., при которых схема неполной звезды имеет пониженную чувствительность по сравнению со схемой полной звезды, т.е. когда токи в реле меньше тока средней фазы, где трансформатор тока и реле отсутствуют;

для этого вида к.з. показать распределение первичных и вторичных токов в схеме.

Кроме того, по данным предыдущих опытов к.з. за трансформатором выявить вид к.з., при котором схема неполной звезды также имеет пониженную чувствительность.

Схему включения реле на разность токов двух фаз проверяют при междуфазных к.з. ABC, АВ, ВС, СА за трансформатором с соединением обмоток Y/Y, не искажающим токораспределение с первичной и вторичной стороны.

Измерить токи и убедиться в неодинаковой чувствительности схемы к разным видам к.з. из-за разных коэффициентов схемы.

Используя данные измерений токораспределения в предыдущих схемах, объяснить отказ исследуемой схемы (рис. 7.19в) при некоторых двухфазных к.з. за трансформатором Y/Δ и однофазных к.з. за трансформатором и убедиться в этом опытным путем.