6.2.2. Схема соединения трансформаторов тока и измерительных органов в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки трансформаторов тока и измерительные органы соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым (рис. 6.7). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

При трехфазном КЗ и нормальном режиме в измерительных органах ИО_А, ИО_В и ИО_С проходят токи фаз

, , ,

(6.3)

а в нулевом проводе и измерительном органе ИО_Н – их геометрическая сумма

,

(6.4)

которая при симметричных режимах равна нулю.

Нулевой провод схемы полной звезды является фильтром токов нулевой последовательности и ток I_Н.П определяется последним соотношением. Токи прямой и обратной последовательностей в нулевом проводе не проходят, т.к. векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль. Токи же нулевой последовательности совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока I_Н.П = 3∙I_0. 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.

Рис. 6.7. Схема соединения трансформаторов тока и измерительных органов в полную звезду

При двухфазных КЗ ток проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в ИО, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис. 3.1,б и 3.8,д), а ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, следовательно, I_В + I_С = 0, отсюда I_С = –I_В. С учетом этого на векторной диаграмме токи I_В и I_С показаны сдвинутыми по фазе на 180^О.

Ток в нулевом проводе схемы и измерительном органе ИО_Н равен сумме токов двух поврежденных фаз (I_2.В и I_2.С), но так как последние равны и противоположны по фазе, то ток в нулевом проводе также отсутствует. Поэтому измерительный орган ИО_Н, включенный в нулевой провод, не будет реагировать на междуфазные КЗ и нагрузку, в чем состоит важная особенность схемы полной звезды.

При однофазных КЗ на землю первичный ток КЗ проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3.10,д). Соответствующий ему вторичный ток I_2.Ф проходит также только через один соответствующий фазный ИО и замы­кается по нулевому проводу и ИО_Н.

По вторичным обмоткам ТТ и измерительным органам ИО (рис. 6.7) протекают одинаковые токи I_2.Ф = I_ИО, поэтому коэффициент схемы при любых видах КЗ в линии, в начале которой установлены ТТ, равен

.

(6.5)

В табл. 6.1 представлена сводная информация о токах в фазах сети при различных видах КЗ в защищаемой линии и относительных токах, протекающих по измерительным органам при различных схемах соединений ТТ и ИО. Приведенные относительные токи в измерительных органах (отнесенные к вторичным фазным токам I_к^(m)/n_т) являются коэффициентами схемы соединений ТТ и ИО: – при трехфазных КЗ в защищаемой линии; – при двухфазных КЗ; – при однофазных КЗ на землю.

Таблица 6.1

			Вид короткого замыкания, поврежденные фазы
			Трехфазное КЗ	Двухфазные КЗ			Однофазные КЗ на землю
			АВС	АВ	ВС	СА	А	В	С
1	Токи в фазах сети	А			0			0	0
2		В				0	0		0
3		С		0			0	0
Схема соединения ТТ и ИО в полную звезду
4	Токи в ИО*	ИОА	1	1	0	1	1	0	0
5		ИОВ	1	1	1	0	0	1	0
6		ИОС	1	0	1	1	0	0	1
7		ИОН	0	0	0	0	1	1	1
Схема соединения ТТ и ИО в неполную звезду
8	Токи в ИО*	ИОА	1	1	0	1	1	0	0
9		ИОС	1	0	1	1	0	0	1
10		ИОН	1	1	1	0	1	0	1
Схема соединения ТТ в полный треугольник, а ИО – в полную звезду
11	Токи в ИО*	ИОА		2	1	1	1	1	0
12		ИОВ		1	2	1	0	1	1
13		ИОС		1	1	2	1	0	1
Схема соединения ТТ в неполный треугольник с одним ИО
14	Токи в ИО*	ИО		1	1	2	1	0	1

* Примечание: В строках «Токи ИО» значения токов даны в относительных единицах, приведенных к соответствующим токам: для трехфазного КЗ – к току /n_Т; для двухфазного КЗ – к току /n_Т; для однофазного КЗ – к току /n_Т.

Комментарии к табл. 6.1:

1. В строках 1-3 показаны токи, протекающие по фазам сети, в зависимости от вида КЗ и сочетания поврежденных фаз.

2. В строках 4–7 показаны токи, протекающие по измерительным органам ИО_А, ИО_В, ИО_С и ИО_Н, для схемы соединения ТТ и ИО в полную звезду при различных видах КЗ. Здесь видно, что:

2.1. При трехфазном КЗ токи протекают по всем фазным ИО (ИО_А, ИО_В, ИО_С) – это обеспечит срабатывание защиты. В ИО_Н, включенном в нулевом проводе, ток отсутствует.

2.2. При двухфазных КЗ токи протекают по двум фазным ИО в зависимости от сочетания поврежденных фаз – это обеспечит срабатывание защиты. В ИО_Н, включенном в нулевом проводе, ток отсутствует.

2.3. При однофазных КЗ на землю токи протекают по одному фазному ИО в зависимости от поврежденной фазы и по ИО_Н, включенному в нулевом проводе,– это обеспечит срабатывание защиты.

Резюме. В рассмотренной схеме соединения трансформаторов тока и измерительных органов в полную звезду измерительные органы ИО_А, ИО_В и ИО_С, установленные в фазах, реагируют на все виды КЗ, а измерительный орган ИО_Н в нулевом проводе – только при КЗ на землю. Схема соединения в полную звезду применяется в защитах, действующих при всех видах КЗ. Дополнительно следует отметить, что данная схема соединения ТТ и ИО наиболее широко применяется в микропроцессорных устройствах релейной защиты.