Лаборна 1 Юхимчук

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Юхимчук Ярослав

Група ЕЕЕ-20001б

ДОСЛІДЖЕННЯ СХЕМ З'ЄДНАННЯ ВТОРИННИХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ ТА РЕЛЕ

Мета роботи. Дослідити типові схеми з'єднання вторинних обмоток трансформаторів струму та реле в пристроях релейного захисту, відзначити їх особливості та області використання.

Теоретичні відомості

Трансформатори струму (ТС) призначені:

•для зменшення великих значень струмів до величин допустимих для роботи схем релейного захисту;.

•для електричного відділення схем релейного захисту від силових кіл високої напруги.

ТС мають стандартний номінальний вторинний струм Iном = 5 А при

будь-яких значеннях номінального первинного струму I1ном= 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600 А. Звідси їхній коефіцієнт трансформації дорівнює

Кта = I1ном/I2ном = I1ном/5А.

ТС складаються з магнітопроводу, на якому є первинна обмотка,

включена в первинне коло послідовно із навантаженням і вторинна обмотка, до якої підключаються струмові котушки вторинних вимірювальних приладів

іреле. Принцип дії ТС заснований на законі повного струму, законах Фарадея

іЛенца.

Первинну обмотку ТС маркірують на його корпусі літерами Л1 і Л2, а вторинну - И1 та И2. Вторинну обмотку обов'язково заземлюють для забезпечення безпеки і захисту ізоляції приладів в разі пробою ізоляції між первинною і вторинною обмотками. обмоток. Для того, щоб виміри були досить точними, вторинна обмотка ТС, обмотки приладів і сполучні проводи повинні мати невеликий опір, оскільки вторинна обмотка ТС працює в режимі короткого замикання.

ТС випускаються із класом точності: 0,2 - для лабораторних вимірювань; 0,5 – для живлення приладів комерційного обліку; 1, 3 для живлення щитових приладів, 10 і Р - для живлення щитових реле захисту. Вторинний номінальний струм майже всіх ТС прийнятий рівним 5А.

Вторинні обмотки ТС, що включені в одну фазу, з'єднуються за двома схемами: паралельно і послідовно. Вони використовуються в разі застосування ТС, вбудованих в силові трансформатори і вимикачі. Навантаження на трансформатор струму за першою схемою включення в 2 рази менше, а по другій – більше в 2 рази, ніж при включенні на один ТС.

Трансформатори струму розрізняються:

−за родом встановлення – внутрішнього і зовнішнього (Н);

−за конструктивним виконанням – прохідні (П), котушкові (К),

вбудовані (В) і так далі;

−за кількістю витків первинної обмотки – багатовиткові, одновиткові (О), шинні (Ш);

−за видом основної ізоляції - із фарфоровою (Ф) ізоляцією, з литою (Л) ізоляцією з епоксидних смол;

−за кількістю осердь – з одним, з двома, з багатьма осердям.

Вторинні обмотки низьковольтних ТС в схемах обліку електроенергії з'єднують із первинними (перемичка між виводами Л1 і И1) для підведення до лічильника напруги контрольованої трифазної мережі по тих же проводах, що живлять струмові котушки лічильника.

Для контролю величини струму в трифазній мережі достатньо мати один ТС в одній із фаз і один амперметр.

При здійсненні захисту застосовуються різні схеми з'єднання ТС і обмоток реле, які характеризуються коефіцієнтом схеми.

Для побудови струмових захистів використовують наступні схеми включення струмових реле до вторинних обмоток трансформаторів струму: схема «повної зірки»; схема «неповної зірки»; схема «вісімки» на різницю струмів; схема «повного трикутника»; схема «розімкнутого трикутника».

Види коротких замикань

При побудові векторних діаграм приймається наступне допущення: струм у непошкодженій фазі – відсутній.

а) Трифазне замикання. Векторна діаграма відповідає зображеній на рис. 1.1. Вектори фазних струмів рівні по величині і зсунуті один відносно одного на кут 120о. У векторній діаграмі струми тільки прямої послідовності.

3I0 = Ia + Ib + Ic = 0

Ia

б) Двофазні замикання в мережах з ізольованою та глухозаземленою нейтраллю, двофазні замикання на землю в мережах з ізольованої нейтраллю. Векторна діаграма відповідає зображеній на рис. 1.2. Вектори фазних струмів рівні за величиною і зсунуті один відносно одного на кут 180о. У векторній діаграмі струми прямої та оберненої послідовностей.

При трифазному КЗ і нормальному режимі в реле Р1, РЗ проходять вторинні струми відповідних фаз Іа = Іа/Кт, Іс=Іс/Кт , (Кт - коефіцієнт трансформації ТС), в зворотному ж дроті струм дорівнює їх геометричній сумі, тобто дорівнює струму фази, що відсутня у вторинному ланцюгу Ізв=Іа+Іс=-Ів.

У випадку двофазного КЗ струми з'являються в одному або двох реле, в залежності від того, які фази пошкоджено. Струм у зворотному дроті Ізв=0 у випадку двофазного КЗ між фазами А і С, і Ізв=Іа(Іс) при замиканні АВ або ВС.

При однофазному замиканні фаз А або С в реле Р1(РЗ), Р4 протікають струми фаз, при замиканні на землю фази В струми в схемі захисту не протікають ( у фазі В відсутній ТС).

Таким чином, схема неповної зірки реагує не на всі випадки однофазного КЗ і може використовуватись тільки для захисту від міжфазних КЗ. Застосовується у мережах з ізольованою нейтраллю. Коефіцієнт схеми Ксх = 1.

в) Схема з'єднання трансформаторів струму в трикутник, а обмоток реле в зірку (Рис. 1.8)

На рис. 1.8.а приведено струморозподіл для нормального режиму роботи електричної мережі і для трифазного КЗ. Для точок 1, 2, 3 згідно закону Кірхгофа можна записати вирази для струмів, які проходять через реле Р1, Р2,

Р3:

Із струморозподілу на рис. 1.8 видно, що в кожному реле тече струм, рівний геометричній різниці струмів двох фаз. Звідси, при навантаженні і

При двофазному КЗ струм в реле Р1, Р2, РЗ в залежності від пошкоджених фаз може дорівнювати струму фази (Ксх =1) або перевищувати його в 2 рази (Ксх = 2). При однофазному КЗ через два відповідні реле протікає струм фази (Ксх=1).

Таким чином, ця схема захисту реагує на всі види КЗ, коефіцієнт схеми залежить від виду КЗ (зазвичай цю схему характеризують коефіцієнтом схеми при трифазному симетричному КЗ Ксх= 3 ), струми нульової послідовності не виходять за межі трикутника ТС, тобто при КЗ на землю в реле потрапляє тільки частина струму КЗ (пряма та зворотна послідовності).

Описана вище схема використовується в основному для

диференціальних та дистанційних захистів.

г) Схема з включенням реле на різницю струмів двох фаз (рис. 1.9)

Рис. 1.9. Схема на різницю струмів а) струморозподіл при трифазному КЗ; б) векторна діаграма

ТС звичайно встановлюються в двох крайніх фазах (А,С), їх вторинні обмотки з'єднуються різнойменними затискувачами, до яких підключається обмотка реле. При навантаженні та трифазному КЗ струм в реле дорівнює геометричній різниці струмів двох фаз Ір(3) =Іа-Іс і перевищує фазний струм в

3 рази, тобто Ір(3) = 3 Іф, Ксх= 3 .

Аналогічний аналіз струморозподілу показує, що при двофазному КЗ (АВ або ВС) через реле протікає струм тільки однієї фази Ір(2)=Іа(Іс)=Іф, Ксх=1. При двофазному КЗ між фазами А і С (рис. 1.9) в реле надходить два струми Іа і Іс, Оскільки у цьому випадку Ic= -Іа, то струм в реле буде дорівнювати Ір(2)=Іа-Іс =2Іа=2Іф, Ксх=2. Бачимо, що струм в реле, а отже, і чутливість схеми при різних видах КЗ будуть різними. У випадку однофазних КЗ на фазі, що не має трансформаторів струму (фаза В), струм в реле дорівнює нулю, тому дана схема не може використовуватись як захист від однофазних

КЗ. Вона може використовуватись тільки для захисту від міжфазних КЗ в тих випадках, коли вона забезпечує необхідну чутливість при двофазних КЗ. Вагомим недоліком схеми є те, що її неможливо використовувати як захист, що повинен діяти при КЗ за силовими трансформаторами із з'єднанням

обмоток Y / , оскільки у цьому випадку при двофазному КЗ (АВ) струм в реле Ір=Іа-Іс буде дорівнювати нулю.

д) Схема з включенням реле в фільтр струмів нульової послідовності

(рис.1.10)

Рис. 1.10. Схема фільтра струмів нульової послідовності а) струморозподіл при трифазному КЗ; б) векторна діаграма

Струм в реле дорівнює геометричній сумі вторинних струмів трьох фаз:

IP1 = Ia + Ib + Ic = 3I0 .

Струм в реле з'являється тільки при однофазних та двофазних КЗ на землю, тобто тільки при цих пошкодженнях з'являються Іо. Схема використовується для захисту від замикань на землю. При навантаженнях, трифазних та двофазних КЗ сума струмів фаз в реле дорівнює нулю і реле не діє.

Вмикання реле по схемі рис.1.10. рівносильне його ввімкненню в

нульовий провід схеми повної зірки.

При спільній роботі ТС необхідно забезпечити правильне з’єднання їхніх вторинних обмоток. В протилежному випадку захист, який підключений до цих ТС, може «відмовити» або «хибно» спрацьовувати. Перевірку правильності з’єднання вторинних обмоток ТФ здійснюємо за схемою рис.1.11 Правильність підключення перевіряють за допомогою векторних діаграм.