Что такое обратная последовательность

Что является источником токов обратной и нулевой последовательностей?

Ток нулевой последовательности это:

Сумма мгновенных значений токов трех фаз трехфазной системы Система нулевой последовательности существенно отличается от прямой иобратной тем, что отсутствует сдвиг фаз. Нулевая система токов по существу представляет три однофазныхтока, для которых три провода трехфазной цепи представляют прямой провод, а обратным проводом служитземля или четвертый (нулевой), по которому ток возвращается.

Составляющие нулевой последовательности появляются при обрыве одной или двух фаз, однофазном или двухфазном КЗ на землю. ( при межфазных замыканиях без земли, составляющие равны нулю) Токи нулевой последовательности по существу являются однофазным током, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю и параллельные ей цепи. В силу этого, путь циркуляции токов нулевой последовательности резко отличен от пути, по которому проходят токи прямой или обратной последовательности Для практической реализации метода симметричных составляющих необходимо составлять три схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательностей. Конфигурация этих схем и параметры их элементов в общем случае не одинаковы.

Схема прямой последовательности является той же, что и для расчета тока трехфазного замыкания. Из этой схемы находят результирующую ЭДС и результирующее сопротивление прямой последовательности: и . Началом этой схемы являются точки нулевого потенциала источников питания, концом – место короткого замыкания, к которой приложено напряжение прямой последовательности . Составляющие обратной последовательности возникают при появлении в сети любой несимметрии: однофазного или двухфазного короткого замыкания, обрыва фазы, несимметрии нагрузки.

Составляющие нулевой последовательности имеют место при замыканиях на землю (одно- и двухфазных) или при обрыве одной или двух фаз. В случае междуфазного замыкания составляющие нулевой последовательности(токи и напряжения) равны нулю.

Этот метод используют многие устройства РЗиА. В частности, принцип работы трансформатора тока нулевой последовательности основан на сложении значений тока во всех трех фазах защищаемого участка. В нормальном(симметричном) режиме сумма значений фазных токов равна нулю. В случае возникновения однофазного замыкания, в сети появятся токи нулевой последовательности и сумма значений токов в трех фазах будет отлична от нуля, что зафиксирует измерительный прибор (например, амперметр), подключенный ко вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности.

Источник

1-5. Понятие о симметричных составляющих

При однофазном или двухфазном коротком замыкании, когда трехфазная система становится несимметричной, фазы оказываются в разных условиях, что не позволяет выполнять расчет, как это делалось при трехфазном к. з., только для одной из них.

Для определения токов, проходящих при несимметричных коротких замыканиях, потребовалось бы составлять несколько уравнений Кирхгофа для многих контуров и узлов, образующихся в рассматриваемой несимметричной трехфазной системе. Решение этих уравнений с учетом индуктивных связей между фазами, даже для сравнительно простой схемы, является весьма сложной задачей.

С целью упрощения расчетов несимметричных режимов в трехфазной сети предложен метод симметричных составляющих.

Сущность этого метода состоит в том, что любая трехфазная несимметричная система векторов токов или напряжений может быть заменена суммой трех симметричных систем:

Затем производится расчет этих трех симметричных систем с учетом уже упоминавшегося нами упрощения, т. е. по расчетным схемам, составленным для одной фазы, и согласно (1-35) определяются полные фазные токи и напряжения. Таким образом, вместо одной схемы рассчитываются три, но значительно более простые, что в конечном итоге существенно упрощает вычисления.

На рис. 1-29 приведены векторные диаграммы систем симметричных составляющих:

прямая последовательность, в которой векторы, вращающиеся против часовой стрелки, следуют друг за другом в чередовании А, В, С;

обратная последовательность, отличающаяся обратным чередованием векторов А, С, В;

нулевая последовательность, в которой векторы всех фаз совпадают по направлению.

В нормальном симметричном режиме, а также при симметричном коротком замыкании полные токи и напряжения равны току и напряжению прямой последовательности. Составляющие обратной и нулевой последовательностей в симметричном режиме равны нулю.

Составляющие обратной последовательности возникают при появлении в сети любой несимметрии: однофазного или двухфазного короткого замыкания, обрыва фазы или несимметрии нагрузки. Наибольшее значение ток и напряжение обратной последовательности имеют в месте несимметрии.

Составляющие нулевой последовательности появляются только при коротких замыканиях на землю (однофазных и двухфазных), а также при обрыве одной или двух фаз. При междуфазных коротких замыканиях без земли (двухфазных и трехфазных) токи и напряжения нулевой последовательности равны нулю.

Источник

Что такое напряжение нулевой последовательности? Схемы, применение, физический смысл

Система трехфазных напряжений в нормальном режиме работы является симметричной. Но, стоит произойти короткому замыканию, как симметрия нарушается. Для удобства распознавания видов КЗ и проведения расчетов применяется метод симметричных составляющих. Согласно ему любую трехфазную систему с момента КЗ можно, для удобства расчетов, представить в виде суммы напряжений трех симметричных систем:

Все они являются мнимыми величинами, не существующими на самом деле. Но с помощью некоторых ухищрений их можно сделать реально осязаемыми, и применить на практике.

Устройства, выделяющие из системы трехфазных напряжений напряжение нужной последовательности, называют фильтрами. Рассмотрим одно из таких устройств, применяемое на практике для фиксации замыканий на землю.

Назначение дополнительных обмоток ТН

Особенностью напряжения нулевой последовательности (3Uo) является тот факт, что оно не появляется в результате междуфазных замыканий, а является только следствием КЗ на землю. Причем, не важно, где происходит замыкание: в электроустановке с изолированной или глухозаземленной нейтралью.

Фильтром для выделения этой величины являются специальные обмотки трансформаторов напряжения (ТН).

Этот процесс происходит по-разному в зависимости от конструкции трансформаторов. Если используются три одинаковых ТН, у каждого из них имеется специальная обмотка, выводы которой обозначены буквами «Ад» и «Хд». Эти обмотки соединяются между собой последовательно, с обязательным соблюдением направления. Провод от вывода «Хд» фазы «А» идет на вывод «Ад» фазы «В» и так далее. Такая схема включения называется разомкнутым треугольником.

В итоге на оставшихся разомкнутыми выводах «Ад» первой фазы и «Хд» последней в любого случае повреждения в сети, связанного с замыканием на землю, появится 3Uo. Можно его измерить, а также использовать для работы сигнализации, подключив к обмотке реле напряжения. Можно использовать и для работы защит, но об этом – немного позднее.

В трансформаторах напряжения, объединяющих обмотки трех фаз в одном корпусе, не требуется выполнять внешние соединения для фильтра 3Uo. Все уже выполнено заранее, внутри корпуса трансформатора.

Если в предыдущем случае выделение 3Uo происходит путем последовательного сложения векторов напряжений за счет коммутации проводников, то внутри трехфазного ТН это происходит за счет сложения магнитных потоков в сердечнике. Поэтому, в зависимости от его формы, внутренняя схема соединений обмоток Ад-Хд может отличаться.

Но сути это не меняет: в итоге на корпусе рядом с выводами основных обмоток, использующихся для учета, измерения и защиты, появляется выводы от объединенной дополнительной обмотки 3Uo. Обозначается она точно так же, как и на однофазных ТН.

Интересное видео о ТЗНП смотрите ниже:

Сигнализация о замыкании на землю

В сетях 6-10 кВ, где нейтраль изолирована, работа с «землей» возможна некоторое время. Но замыкание нужно активно искать. И чем раньше начнется поиск, тем лучше.

Для контроля изоляции используются вольтметры, подключенные к обмоткам ТН на фазные напряжения.

В сети без повреждений все они показывают одинаковую величину. Стоит случиться однофазному замыканию, как показания вольтметра поврежденной фазы снизятся. Вольтметр покажет ноль при полном устойчивом КЗ. Так определяется фаза с повреждением.

Но, чтобы взглянуть на вольтметры, нужно сгенерировать предупредительный сигнал.

Для этого используется контроль величины 3Uo с помощью реле.

При его срабатывании зажигается табло, привлекающее к себе внимание.

Величину 3Uo принято регистрировать с помощью самопишущих приборов, а также она обязательно записывается аварийными осциллографами или микропроцессорными терминалами в момент любой аварии, даже не связанной с замыканиями на землю.

Еще один пример применения сигнализации, работающей от 3Uo, связан с эксплуатацией установок компенсации емкостных токов.

Отключать разъединитель дугогасящей катушки запрещено при наличии «земли» в сети. Для этого рядом с коммутационным устройством устанавливается индикаторная лампа, либо блок-замок рукоятки блокируется при наличии 3Uo системой автоматики.

Использование 3Uo в составе защит

В сетях с изолированной нейтралью совместное использование напряжений и токов нулевой последовательности позволяет определить направление на точку короткого замыкания. Но в настоящее время существуют более эффективные методы точного определения места повреждения в этих сетях.

Гораздо большую пользу подобная схема приносит в сетях в глухозаземленной нейтралью (ЛЭП-110 кВ и выше).

Подключение напряжения 3Uo (нулевой последовательности) и тока 3Io к обмоткам реле направления мощности позволяет определить, произошло ли однофазное КЗ в линии или вне ее. Так обеспечивается селективность работы защиты от однофазных замыканий на землю.

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Прямая Обратная Нулевая последовательности

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 13

1 Тема от Brain 2015-01-08 08:01:17

Тема: Прямая Обратная Нулевая последовательности

Уважаемые коллеги. Вопрос, наверное, идиотский, но все-таки проясните немного.

1. Каков физический смысл этих последовательностей. Например, когда симметричный режим, то понятно,
что нужно учитывать только прямую последовательность, потому что ток течет от фазы генератора к нагрузке и ток в нейтрале от всех фаз равен нулю.
Для обратной последовательности на примере двухфазного КЗ я бы описал так, ток течет по одной фазе в прямом направлении
(сопротивление прямой последовательности) и возвращается по другой фазе (обратная последовательность). Верно ли это?

3. Когда идет речь о замыкании на землю для определения емкостного тока от неповржеденной линии считают для одной фазы
I=jwCU, потом для трех фаз выплывает I=j3wCU, однако если рассмотреть распределения токов, например при замыкании в фазе A, по неповрежденной
линии протекают токи через емкость по фазам В и С. Непонятно почему тогда тут множитель 3.

Заранее спасибо за терпение ну и за ответы, если они будут 🙂

2 Ответ от ustas 2015-01-08 08:44:22

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

1. Каков физический смысл этих последовательностей. Например, когда симметричный режим, то понятно,
что нужно учитывать только прямую последовательность, потому что ток течет от фазы генератора к нагрузке и ток в нейтрале от всех фаз равен нулю.
Для обратной последовательности на примере двухфазного КЗ я бы описал так, ток течет по одной фазе в прямом направлении
(сопротивление прямой последовательности) и возвращается по другой фазе (обратная последовательность). Верно ли это?

не равен нулю, это идеализированное условие.

3. Когда идет речь о замыкании на землю для определения емкостного тока от неповржеденной линии считают для одной фазы
I=jwCU, потом для трех фаз выплывает I=j3wCU, однако если рассмотреть распределения токов, например при замыкании в фазе A, по неповрежденной
линии протекают токи через емкость по фазам В и С. Непонятно почему тогда тут множитель 3.

— можно поподробней, непонятно о чем Вы.

Можно посоветовать перечитать Ульянова, там все это хорошо изложено.

3 Ответ от Brain 2015-01-08 09:28:13 (2015-01-08 09:28:40 отредактировано Brain)

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

— можно поподробней, непонятно о чем Вы.

ОЗЗ.png 143.15 Кб, 2 скачиваний с 2015-01-08

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

4 Ответ от retriever 2015-01-08 12:50:32 (2015-01-08 12:51:45 отредактировано retriever)

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

например, если двухфазное КЗ между фазами А и В, то принимают, что ток в фазе С равен нулю.

5 Ответ от Dnestr 2015-01-08 13:30:31 (2015-01-08 14:06:55 отредактировано Dnestr)

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

метод расчёта несимметричных электрических систем, основанный на разложении несимметричной системы на три симметричные — прямую, обратную и нулевую придуман математиками в помощь физикам и электрикам. Я, как электрик, понял его так: если в системе нарушилась симметрия, то можно представить, что систему питают: один трехфазный генератор, который генерирует три симметричных напряжения с прямым чередованием фаз; один трехфазный генератор, который генерирует тоже три симметричных напряжения, но чередование фаз обратное (по сравнению с первым); и три однофазных генератора генерируют совершенно одинаковые напряжения (и по величине и по фазе), но каждый в своей фазе. Все генераторы вращаются с одинаковой частотой! Имея такую сложную систему, можно подбирая величины напряжений и углы сдвига между первым, вторым и тремя последними, можно создать любой несимметричный режим. А расчеты делать для каждого генератора. Так, как это придумали математики, то и расчеты они делали удобным для них способом – при помощи систем уравнений.

6 Ответ от Dnestr 2015-01-08 14:03:05

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

А Ваши рассуждения о том, куда течет ток в разных режимах мне не понятны. Ведь ток переменный и он меняет свое направление 50 раз в секунду!

7 Ответ от Brain 2015-01-08 14:26:05 (2015-01-08 15:02:12 отредактировано Brain)

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

А Ваши рассуждения о том, куда течет ток в разных режимах мне не понятны. Ведь ток переменный и он меняет свое направление 50 раз в секунду!

ну но мы же строим векторные диаграммы для одного разреза времени, в котором можно точно определить направление.

Т.е. фактически по мне, то что это все можно считать через последовательности не аксиома, а теорема. У меня допустим, когда учил это в университете невольно в голову выплывала мысль, а почему раскладывают только на три последовательности, а не на четыре. ну и так далее.

8 Ответ от doro 2015-01-08 14:44:10

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

Для обратной последовательности на примере двухфазного КЗ я бы описал так, ток течет по одной фазе в прямом направлении
(сопротивление прямой последовательности) и возвращается по другой фазе (обратная последовательность). Верно ли это?

9 Ответ от retriever 2015-01-08 17:26:15 (2015-01-08 17:27:11 отредактировано retriever)

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

Каков физический смысл этих последовательностей

Его придумали, чтобы три магнитосвязанные фазы представить в виде последовательностей, между которыми магнитных связей нет (могут быть только внутренние связи в схеме нулевой последовательности), и затем их сворачивать отдельно, как однолинейки.

Существует бесконечное множество способов, как развязать. Существует универсальный математический алгоритм, как это делать (метод симметричных составляющих не уникален, подобный математический аппарат применяется много где). Почитайте книжку С. Бёрнас З. Цёк «Математические модели элементов электроэнергетических систем», стр. 15-20, там есть кое-что про это, хотя изложение довольно мутное.

На практике идеальной симметрии обычно не наблюдается, поэтому на самом деле магнитные связи между последовательностями есть. Но ими пренебрегают, потому что иначе в методе симметричных составляющих проку будет ноль. Итого данный метод вносит некоторую погрешность в расчет (обычно небольшую).

Т.е. фактически по мне, то что это все можно считать через последовательности не аксиома, а теорема.

10 Ответ от retriever 2015-01-08 18:17:57 (2015-01-08 18:34:34 отредактировано retriever)

Re: Прямая Обратная Нулевая последовательности

Когда идет речь о замыкании на землю для определения емкостного тока от неповржеденной линии считают для одной фазы
I=jwCU, потом для трех фаз выплывает I=j3wCU, однако если рассмотреть распределения токов, например при замыкании в фазе A, по неповрежденной
линии протекают токи через емкость по фазам В и С. Непонятно почему тогда тут множитель 3.

Если предположить, что линии короткие, и их индуктивное сопротивление мало по сравнению с емкостным (обычно оно так и есть, сети 6-10-35 кВ редко бывают очень длинными), то линию можно тупо заменить конденсатором. У нас три фазных «конденсатора», и три взаимных. Если считать взаимные одинаковыми, то можно упрощенно ими пренебречь. Сопротивление системы тоже будем считать малым.

Напряжения неповрежденных фаз относительно земли, как мы помним, возрастают до линейных, угол между ними 60°.
Их сумма равна корень(3)*Uлин=корень(3)*корень(3)*Uф=3*Uф.
Тогда ток в земле Ie=3*Uф/jXc. Т.е. множитель 3 возникает в результате сложения двух линейных напряжений.
См. Чернобровов, стр. 290.
Метод симметричных составляющих в этих рассуждениях не применялся, это логика «в фазных координатах». Не нужно искать здесь никакие последовательности, их здесь нет.

В симметричных составляющих логика будет такая: Uk0=Uka+Ukb+Ukc, Uka=0 (фазу А замкнули). Также, с учетом малости токов ОЗЗ и пренебрежимо малым влиянием индуктивных сопротивлений, Uk0 можно приделать прямо на шины, и считать, что оно равно Uk0=(Ua+Ub+Uc)/3.
В фазе А напряжение, будем считать, равно нулю, в фазах B и С у нас линейные напряжения, тогда
модуль Uk0=корень(3)*Uлин/3=корень(3)*корень(3)*Uф/3=Uф
I0=Uk0/jXc0, ток в земле Ie=3I0=3*Uk0/jXc0=3*Uф/jXc0, а при идеальной симметрии межфазных емкостей и емкостей на землю, Xc0=jw*Cф-з, т.е. мы возвращаемся к уже полученным значениям.
Здесь цифра 3 получается из формулы Ie=3*I0

Источник

Метод симметричных составляющих

Метод симметричных составляющих — метод расчета несимметричных электричеких систем, основанный на разложении несимметричных систем на три симметричные.

Содержание

Общие положения

Электрическая система состоит из большого количества элементов. В случае аварии на каком-либо из них, система перестает быть симметричной. Для анализа, зачастую применяют метод симметричных составляющих, суть которого состоит в том, что

Расчет электрических величин проводят с использованием схем замещения. Комплексные сопротивления для каждой из последовательностей — различны. Поэтому на основании принципа наложения, несимметричный режим представляют как результат наложения трех симметричных режимов. Проводят три расчета для схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательности и искомая электрическая величина определяется как сумма составляющих трех последовательностей.

Разложение в комплексных числах

Прямая последовательность

Обратная последовательность

Нулевая последовательность

Система нулевой последовательности состоит из трёх векторов [math]\displaystyle \dot A_<0>, \dot B_ <0>\text < и >\dot C_ <0>[/math] равных по модулю и совпадающих по фазе.

Оператор а

Для упрощения расчетов используется оператор а, который равен:

Тогда можно записать, что

[math] \displaystyle \dot B_ <1>= \dot a^2 \cdot \dot A_ <1>\text < и >\dot C_ <1>= \dot a \cdot \dot A_<1>[/math] ;

[math] \displaystyle \dot B_ <2>= \dot a \cdot \dot A_ <2>\text < и >\dot C_ <2>= \dot a^2 \cdot \dot A_<2>[/math] ;

Выразим произвольную трехфазную величину [math]\displaystyle \dot A, \dot B \text < и >\dot C [/math] через векторы симметричных составляющих:

[math] \displaystyle \dot A = \dot A_ <1>+ \dot A_ <2>+ \dot A_<0>[/math] ;

[math] \displaystyle \dot B = \dot B_ <1>+ \dot B_ <2>+ \dot B_<0>[/math] ;

Запишем полученные выражения с учетом оператора а:

[math] \displaystyle \dot A = \dot A_ <1>+ \dot A_ <2>+ \dot A_<0>[/math] ;

[math] \displaystyle \dot B = \dot A_ <1>\cdot \dot a^2 + \dot A_ <2>\cdot \dot a + \dot B_<0>[/math] ;

Сложим эти уравнения, с учетом того, что [math] \displaystyle 1+\dot a+\dot a^2=0[/math] и получим:

Аналогичным образом выразим [math] \displaystyle \dot A_ <1>\text < и >\dot A_<2>[/math] :

[math] \displaystyle \dot A_ <1>= \frac <1> <3>\cdot (\dot A + \dot a \cdot \dot B + \dot a^2 \cdot \dot C)[/math] ;

Таким образом можно записать матрицу Фортескью и свести задачу к матричной форме:

Матричная форма

Разложение в действительных числах

В некоторых случаях при получении прямой, обратной и нулевой последовательности удобнее использовать не комплексную форму представления величин, а в виде компонент в прямоуголных координатах.

Пример разложения

Пусть есть несимметричная система токов:

Найдем симметричные составляющие:

[math] \displaystyle \dot I_> = \dot I_> \cdot \dot a = 2,843 \angle 86,705^\circ \text < A >[/math] ;

[math] \displaystyle \dot I_> = 1,166 \angle 86,144^\circ \text < A >[/math] ;

Векторная диаграмма разложения представленна на рисунке 1.

Источник