Принцип работы и устройство тнп

Устройство ТНП приведено на рис. 9-8. Магнитопровод 1, собранный из листов трансформаторной стали, имеет обычно форму кольца или прямоугольника, охватывающего все три фазы защи­щаемой линии. Провода фаз А, В и С, проходящие через отверстие ТНП, являются первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка 2 располагается на магнитопроводе.

Т оки фаз I_А, 1_b  и  1_с  создают в магнитопроводе соответствующие  магнитные потоки Ф_А, Ф_В и Ф_C; складываясь, они образуют результирующий поток первичной обмотки:

Однако практически расположение проводов фаз относительно вторичной обмотки неодинаково. Коэффициент взаимоиндукции фаз со вторичной обмоткой k имеет различную величину, вслед­ствие чего, несмотря на полный баланс первичных токов, сумма их магнитных потоков не равна нулю. Появляется поток неба­ланса, вызывающий во вторичной обмотке э. д. с. и ток небаланса.

Ток небаланса ТНП значительно меньше, чем в трехтрансформаторном фильтре; это объясняется тем, что в последнем сумми­руются вторичные токи, которые искажены погрешностью транс­формации (I_нам), особенно проявляющейся при насыщении стали, в то время как в ТНП трансформация тока не влияет на небаланс. В ТНП суммируются магнитные потоки, и ток I_нб зависит только от несимметрии расположения фаз первичного тока.

Для получения максимальной чувствительности защиты, пи­тающейся от ТНП, сопротивление обмотки реле должно равняться сопротивлению ТНП. Пренебрегая сопротивлением вторичной обмотки z₂ (рис. 9-8, б), можно выразить указанное условно равен­ством

Для исключения этого необходимо компенсировать влияние токов, которые могут проходить по свинцовой оболочке и броне кабеля. С этой целью броня и оболочка кабеля на участке от его воронки до ТНП изолируются от земли (рис. 9-9). Заземляющий провод присоединяется к воронке кабеля и пропускается через окно ТНП. При таком исполнении ток, проходящий по броне кабеля, возвращается по заземляющему проводу, поэтому маг­нитные потоки в магнитопроводе ТНП от токов в броне и проводе взаимно уничтожаются. Магнитопровод ТНП должен быть также надежно изолирован от брони кабеля.

7. Токовые направленные защиты.

Токовыми направленными защитами называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток и направление (знак) мощности КЗ в месте их включения. От обычной токовой защиты направленная отличается наличием дополнительного ИО, называемого органом направления мощности (ОНМ). Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двухсторонним питанием и в кольцевых сетях с одним источником питания. Применение простых токовых защит в этом случае не может обеспечить правильной работы устройств РЗА, так как токи КЗ могут иметь различное направление относительно шин подстанций. При двухстороннем питании места КЗ для ликвидации повреждения РЗ должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой ЛЭП. Для примера обратимся к рисунку 1.

Рисунок 1

При повреждении в точке К1 ток КЗ будет протекать с шин П/ст. 2 и П/ст. 3 в точку замыкания. При этом, защиты 4 и 5 должны своевременно отключить Л2. Однако на шинах этих же подстанций расположены защиты 3 и 6, которые не должны действовать, так как это приведет к излишнему отключению Л1 и Л3. По аналогии при КЗ в точке К2 должны сработать защиты 6 и 7 для отключения Л3. Избирательную работу защит в этом случае обеспечивает орган направления мощности, который сравнивает фазу напряжения и тока КЗ Направление тока от шин в линию считается условно положительным, в этом случае реле мощности разрешает отключать контролируемый участок. Рассмотрим более подробно действие защит:

В сетях с двусторонним питанием и кольцевых сетях направление тока и мощности КЗ зависит от места возникновения повреждения и может иметь два противоположных значения. Например, при КЗ на Л2 в точке К1 через защиту 5 проходит ток от источника питания В к точке КЗ. При КЗ в точке К2 на линии Л3 ток , проходящий по линии Л2 через защиту 5, направлен от источника А и противоположен . Обратимся к рисунку 2.

Рисунок 2

Если принять, что в первом случае отстает от напряжения на шинах подстанции 3 на угол (см. Рисунок 2), а мощность КЗ (активная и реактивная) положительна и направлена от шин в линию, то во втором случае ток сдвинут на относительно , а мощность КЗ отрицательна → направлена из линии к шинам. Таким образом, направление мощности КЗ, проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции. Это обстоятельство используется в направленной защите, которая по знаку мощности определяет, на каком присоединении возникло повреждение, и действует только при КЗ на защищаемом участке. Простая токовая защита, не реагирующая на знак мощности, действует как при КЗ на защищаемой линии, так и при повреждениях на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, питающей защищаемую линию. Поэтому получить селективное отключение КЗ в сетях с двусторонним питанием с помощью простой токовой защиты, как правило, невозможно.

На основании изложенного можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной защиты в сетях с двусторонним питанием:

1. Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линию.

2. Выдержки времени на защитах, работающих при одном направлении мощности (от генератора А или генератора В), должны согласовываться между собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания, от тока которого действуют рассматриваемые защиты.

Максимальная направленная защита должна реагировать на величину тока и направление мощности КЗ. Она представляет собой МТЗ, дополненную реле направления мощности. Схема защиты (рисунок 3) состоит из трех основных элементов (органов защиты): два пусковых реле тока KA, которые срабатывают при появлении тока КЗ и выдают сигнал, разрешающий РЗ действовать; два реле направления мощности KW, которые срабатывают при направлении мощности от шин в линию и подают сигнал, разрешающий РЗ действовать. Если же мощность направлена к шинам, то реле KW выдают сигнал, блокирующий действие РЗ.

Рисунок 3

Принцип действия направленной токовой защиты прост и надёжен и позволяет обеспечить селективную релейную защиту с двухсторонним питанием. Сочетание направленных отсечек с ТНЗ даёт возможность получить ступенчатую РЗ, во многих случаях обеспечивающую достаточную быстроту отключения КЗ и чувствительность. К недостаткам следует отнести:

– большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания;

– недостаточную чувствительность в сетях с большими нагрузками и небольшими относительно их кратностями тока КЗ;

– мёртвую зону при трёхфазных КЗ (Чтобы реле направления мощности сработало, к нему нужно подводить напряжение . При трехфазном КЗ в месте установки защиты напряжение равно 0. Если  , то реле работать не будет. Появляется мертвая зона – зона, в пределах которой РНМ не действует. По величине эта зона небольшая. Наличие мертвой зоны является недостатком направленной защиты);

– возможность неправильного выбора направления при нарушении цепи напряжения, питающей РНМ (Во вторичных цепях трансформатора напряжения могут возникать повреждения (КЗ и обрывы). Короткие замыкания вызывают опасное увеличение тока в трансформаторе, и поэтому для его защиты устанавливаются предохранители или автоматы, прерывающие цепь при появлении повышенных токов. Повреждения вторичных цепей, а также их нарушение при перегорании предохранителей или действии автоматов искажают величину и фазу вторичного напряжения, что приводит к неправильной работе защиты. Так, например, при КЗ или обрыве фаз вторичной цепи напряжение, подводимое к обмоткам реле защиты, снижается или полностью исчезает, что воспринимается защитой как КЗ в сети может явиться причиной ложного действия защиты).