Что такое неполная звезда
Схемы соединений обмоток ТТ и реле
В данной статье речь пойдет о типовых схемах соединений обмоток трансформаторов тока (ТТ) и реле.
В трехфазных электрических сетях переменного тока всех классов напряжения ТТ для питания устройств РЗ устанавливаются в двух или в трех фазах: как правило, в сетях 6 и 10 кВ с малыми токами замыкания на землю в двух фазах (А и С), в сетях 35 кВ и обязательно в сетях 110 кВ и выше в трех фазах. Все три фазы оснащаются ТТ и в сетях напряжением до 1 кВ, если они работают с глухозаземленной нейтралью.
При выполнении токовых защит используются следующие четыре схемы соединения вторичных обмоток ТТ и токовых цепей реле тока [Л1, с.41]:
Схемы характеризуются отношением тока в реле lр к вторичному I2 току ТТ, называемым коэффициентом схемы.
Схема полной звезды ТТ
В схеме полной звезды (рис. 1, а) в реле проходят вторичные токи измерительных трансформаторов, поэтому коэффициент схемы kcx=1.
Защита может срабатывать при любом виде КЗ. Эта схема применяется обычно в сетях с глухозаземленной нейтралью, в которых могут возникать не только междуфазные, но и однофазные КЗ, сопровождающиеся протеканием тока в одной фазе. В сетях с изолированной (компенсированной) нейтралью (6-35 кВ) схема, как правило, не применяется, так как в этих сетях могут возникать лишь междуфазные КЗ, для фиксации которых достаточно иметь трансформаторы тока в двух фазах. Схема относительно дорогая, так как требует трех ТТ и трех реле тока.
Схема неполной звезды ТТ
В схеме неполной звезды (рис. 1, б) в реле тока проходят вторичные токи ТТ, установленных в фазах А и С. Коэффициент схемы kcx = 1. Схема нашла широкое распространение в сетях с изолированной нейтралью, поскольку она обеспечивает отключение любого междуфазного КЗ (двухфазного или трехфазного).
Недостатком схемы является пониженная (в 2 раза по сравнению с предыдущей схемой) чувствительность максимальной токовой защиты при двухфазном КЗ АВ за трансформатором со схемой соединения обмоток У/Д-11, поскольку при этом в реле защиты проходит ток, в 2 раза меньше, чем в схеме полной звезды.
Схема неполной звезды ТТ с реле в обратном проводе
В схеме неполной звезды с реле в обратном проводе (рис. 1, в) через реле 3КА, включенное в обратный провод, проходит сумма вторичных токов фаз А и С или (при междуфазных КЗ) ток фазы В с обратным знаком [Л1, с.42]:
Схема обладает достоинством схемы неполной звезды (использование двух ТТ) и имеет такую же чувствительность при двухфазных КЗ за трансформатором У/Д-11, как и схема полной звезды. Коэффициент схемы kcx = 1.
Схема неполной звезды с реле в обратном проводе или без него нашла широкое распространение в токовых защитах линий напряжением до 35 кВ включительно (т.е. в сетях с изолированной нейтралью).
Схема неполного треугольника ТТ
В схеме неполного треугольника (рис. 1, г) в реле КА проходит ток, равный разности токов фаз А и С, в которых установлены ТТ [Л1, с.42]:
Коэффициент схемы (в симметричном режиме работы защищаемой линии) [Л1, с.43]:
Достоинствами схемы являются ее простота и дешевизна: используется только одно реле тока.
Однако схема имеет недостатки, существенно ограничивающие область ее применения:
И напоследок, для проверки своих знаний в части схем соединения обмоток ТТ и реле, можете воспользоваться обучающей программой по релейной защите и автоматике.
1. Измерительные трансформаторы тока и напряжения с литой изоляцией. Часть 1. Киреева Э.А., 2009 г.
Проект РЗА
Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике
Недостаток РЗА по схеме «неполная звезда» (два ТТ)
Схемы с двумя трансформаторами тока на присоединение (схема неполной звезды) одни из самых распространенных в сетях 6-35 кВ. Раньше такие схемы применяли в проектах по умолчанию на большинстве присоединений, начиная с линии и заканчивая трансформаторами 35/6 кВ.
В действительности схема неполной звезды обычно имеет такую же чувствительность, как и схема полной, если вы применяете трехрелейную РЗА.
Однако, есть один вид повреждения, при котором данная схема включения релейной защиты может привести к очень неприятным последствиям. Об этом и поговорим в сегодняшней статье.
Как вы, наверное, догадались этот вид повреждения – двойное замыкание на землю. Причем к проблемам приводит только один тип распределения точек замыкания, именно тот, что указан на Рис. 1
Рис. 1. Вариант двойного замыкания на землю в сетях 6-35 кВ
Развитие аварии может иметь следующий вид:
— Сначала происходит однофазное замыкание на землю на фазе А (или С) в вышестоящей сети. ОЗЗ не является аварийным режимом и может существовать в сети достаточно долго (на время поиска “земли”);
— Несмотря на отсутствие токов КЗ изоляция здоровых фазы, в том числе фазы B, находятся под действием линейных напряжений. Из-за перенапряжения происходит пробой изоляции фазы В в нижестоящем РУ (например, шины или разделка отходящего кабеля);
— Получаем двойное замыкание на землю через фазы А (или С) и В, причем эти точки находятся на разных уровнях распределения. Нижестоящая защита ввода, выполненная по двухтрансформаторной схеме, не фиксирует ток двойного замыкания на землю несмотря на то, что это уже аварийный ток;
— Двойное замыкание отключается вышестоящей защитой.
Думаю, ситуация понятна. На практике такие случаи хоть и относительно редки, но все же встречаются.
Первый вопрос в том, что имеет место быть неселективное отключение присоединения (если бы сработала защита ввода, то двойное замыкание опять перешло бы в ОЗЗ, с которым типа можно работать). Но это не самое страшное.
Гораздо хуже то, что отключение происходит с выдержкой времени, которой быть не должно. Если второе замыкание было на шинах, то, например, не отработает ЛЗШ.
Еще хуже, если замыкание дуговое – у вас просто не сработает дуговая защита (вспышка есть, а тока нет). Выдержка МТЗ на линейном выключателе сверху может быть 1-1,5 секунды, за которое дуга разрушит ячейку, а то и всю секцию.
Таким образом, не стоит применять двухтрансформаторные схемы на вводах и СВ. На линиях и других присоединениях это не так критично потому, что дуговая защита обычно не пускается от их МТЗ.
Также стоит проанализировать влияние этого фактора на проверку термической стойкости экранов одножильных кабелей из СПЭ, отходящих от подобной подстанций (с РЗА по схеме неполная звезда), в случае второго замыкания на кабеле.
Экраны таких кабелей проверяют именно по двухфазному замыканию на землю и здесь нужно правильно определить время отключения. Возможно оно окажется гораздо выше, чем время собственной МТЗ. Но об этом как-нибудь в другой раз.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Неполная звезда
Неполная звезда и схема на разность токов двух фаз применяются в сетях с изолированной нейтралью, а схема на сумму трех токов используется в релейных защитах от замыканий на землю. [2]
Неполную звезду и схему на разность токов двух фаз применяют в сетях с изолированной нейтралью, а схему на сумму трех токов используют в релейных защитах от замыканий на землю. [3]
Схема неполной звезды без реле, включенного на сумму токов двух фаз, не может быть использована, так как при одном из коротких замыканий между двумя фазами за трансформатором ( в данном случае при коротком замыкании между фазами А и В) ее чувствительность недостаточна. [4]
Соединение в неполную звезду ( схема в) широко применяют для включения измерительных приборов в трехпроводных установках при равномерной и неравномерной нагрузках фаз. [9]
Соединение в неполную звезду ( рис. 143, в) широко используют для включения приборов в установках как с равномерной, так и неравномерной нагрузкой фаз. A IC), что показано на векторной диаграмме. [10]
Более дешевая схема неполной звезды предусматривается для трехфазных систем с изолированной нейтралью. Включение ИТТ на разность токов двух фаз применяется редко, только в специальных схемах релейных защит. [11]
Обычно для схемы неполной звезды используются трансформаторы тока, установленные в фазах А и С. [13]
Схема соединений в неполную звезду ( рис. 77 6) реагирует только на все виды междуфазных коротких замыканий. [14]
Основные схемы соединения трансформаторов тока и реле
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. 1).
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.
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.
Рис. 1. Схемы соединения трансформаторов тока и реле: а – полная звезда; б – неполная звезда; в – включение одного реле на разность токов двух фаз.
Рис. 2. Распределение токов в обмотках силового трансформатора при к.з. за ним: а — схема защиты — полная звезда, силового трансформатора— Y/Y-0; б — схема защиты — неполная звезда, силового трансформатора—Y/Δ.
Каждая схема характеризуется своим значением коэффициента схемы, под которым понимают отношение
где Iр — ток, протекающий в обмотке реле; I2.тт — ток во вторичной обмотке трансформатора тока.
В схемах, где реле включается на фазные токи, kсх=1. Для других схем kcx может иметь различные значения в зависимости от вида к. з. Так, для схемы включения одного реле на разность токов двух фаз А и С
На распределение токов в первичных цепях и работу различных схем защит оказывают влияние силовые трансформаторы с соединением обмоток Y/Δ и Y/Y-0.
На рисунке (2, а) показано токораспределение в первичных цепях при коротком замыкании фазы В за трансформатором с соединением обмоток Y/Y-0. 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. 2,б) 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 Y/Y-0 (рис. 2, а)
Схема включения трансформаторов тока и реле определяет нагрузку на трансформатор тока и его погрешности.
В системах с заземленной нейтралью однофазное замыкание на землю является коротким замыканием и может быть обнаружено по возросшему току в фазе.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Схемы подключения трансформатора
Подписка на рассылку
Полная звезда
Схема подключения трансформаторов тока «полная звезда» (рис.1), при которой ТТ устанавливают во всех трёх фазах, а нулевые точки вторичных обмоток последовательно соединены одним нулевым проводником. При таком подключении в реле тока (обозначены на рисунке I, II и III) протекают токи равные токам проходящие через первичные обмоток ТТ, делённые на коэффициент трансформации nT. В нулевом же проводе протекает геометрическая сумма всех токов Iн.п., которая в случае равенства этих трёх токов равна нулю.
Коэффициент схемы Ксх, представляющий собой отношение тока в реле к току в фазе, равен 1, поскольку ток в каждом из трёх реле равен току в соответствующей фазе.
Неполная звезда
На рис. 2 показана схема «неполная звезда». Отличием данной схемы от предыдущей является то, что ТТ установлены только на дух фазах из трех. В остальном же схема аналогична: обмотки реле (I и III) и вторичные обмотки ТТ установлены так же, как в полной звезде. В нулевом проводе протекает геометрическая сумма токов тех двух фаз, к которым подключены трансформаторы.
Также, как и для предыдущей схемы коэффициент Ксх = 1.
Треугольник
На рис. 3 показана схема подключения устройств максимальной токовой защиты в «треугольник». При такой схеме подключения вторичные обмотки ТТ соединены последовательно с противоположными выводами, образуя треугольник. Таким образом, в каждом из реле протекает ток, равный геометрической разнице тока в соответствующей фазе и тока в фазе, следующей за ней:
«Восьмёрка» («неполный треугольник»)
На рис. 4 показано подключение ТТ по схеме «восьмёрка» (неполный треугольник). В данной схеме трансформаторы установлены только в двух фазах, а вторичные обмотки соединены друг с другом противоположными выводами. Ток в реле равен разнице токов двух фаз, в которых установлены трансформаторы. При такой схеме подключения Ксх = 2.
Последовательное и параллельное включение трансформаторов тока
На рис.5 представлена схема последовательного соединения трансформаторов тока. При таком соединении вторичных обмоток ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации сила тока такая же, как при включении в цепь только одного из трансформаторов, при этом нагрузка распределяется поровну по двум. Такая схема может применяться при использовании трансформаторов малой мощности.
При соединении трансформаторов тока по схеме указанной на рисунке 6 ток в реле равен сумме токов во вторичных обмотках каждого из трансформаторов. Обычно, данная схема используется для получения нестандартных коэффициентов трансформации.