Н.В. Чернобровов Релейная защита

ностях первичного тока и особенно при насыщении магнитопровода Iнам возрастает и расчет I2 необходимо вести с учетом погрешностей по выражению (3-3).

где Rм — магнитное сопротивление стального сердечника 1 трансформатора тока. Графически эта зависимость представляется характеристикой намагничивания, изобра-

женной па рис. 3-2.

В начальной части характеристики ток намагничивания почти пропорционален ФТ. При некотором значении потока ФТ = Ф'Т происходит насыщение магнитопровода, вследствие чего ток намагничивания возрастает значительно быстрее, чем поток Фт, что вызывает резкое увеличение погрешно-

стей. Следовательно, для ограничения погрешностей нужно ограничивать величину магнитного потока ФТ или магнитной индукции ВТ = Фт/Q, не допуская насыщения магнитопровода.

Из принципа работы трансформатора тока вытекает, что поток Фт должен иметь такую величину, при которой наведенная им вторичная э. д. с. Е2 была бы достаточной для компенсации падения напряжения в цепи вторичной обмотки. Как известно, поток Фт связан с наведенной им э. д. с. Е2 выражением

Поскольку вторичный ток I2 = I1 /nT, то с увеличением I1 и zН э. д. с. Ег растет, а следовательно, растет магнитный поток Фт и намагничивающей ток Iнам.

Таким образом, для уменьшения Фт (а следовательно, и Iнам) нужно уменьшать Е2, стремясь к тому, чтобы при максимальных значениях тока к. з. возникающий в трансформаторе по-

ток Фт не насыщал магнитопровод. Уменьшение Е2 достигается уменьшением zН и уменьшени-

ем вторичного тока I2 путем повышения коэффициента трансформации трансформатора тока пТ, или иначе говоря, путем снижения кратности максимального первичного тока I1макс, проходящего через трансформатор тока по отношению к его номинальному току I1ном:

С у щ е с т в е н н о е в л и я н и е на в е л и ч и н у нам а г н и ч и в а ю щ е г о т о к а о к а з ы в а ю т к о н с т р у к т и в н ы е п а р а м е т р ы .

Как вытекает из выражения (3-6), для уменьшения Ip.нам необходимо уменьшать магнитное сопротивление Rм и увеличивать число витков первичной обмотки w1. Для уменьшения Rм =l/μQ нужно увеличивать сечение стали магнитопровода Q, сокращать путь l, по которому замыкается поток Фт, и применять сталь с высокой магнитной проницаемостью μ, добиваясь увеличения прямолинейной части характеристики намагничивания трансформатора тока и ее крутизны.

В качестве дополнительной меры по повышению точности трансформаторов тока заводыизготовители применяют компенсацию Iнам уменьшением числа витков w2 вторичной обмотки против расчетного значения w2 = w1n1. В результате этой коррекции вторичный ток I2 увеличивается на 1—3%, компенсируя, таким образом, его уменьшение на 1—3% за счет Iнам. Такой способ дает результат при малых значениях I т.е. при токах, близких к номинальному. Следует заметить, что при коррекции витков витковый коэффициент трансформа-

81

ции становится меньше номинального: пв < пТ.

Таким образом, для уменьшения погрешностей трансформатор тока должен иметь минимальную величину Iнам и работать в прямолинейной части своей характеристики намагничи-

вания. Это условие обеспечивается: а) конструктивными параметрами магнитопровода; б) правильным выбором нагрузки вторичной обмотки zН и в) снижением величины вторичного тока за счет уменьшения кратности первичного тока К1макс, что достигается выбором соответствующего коэффициента трансформации пТ. В процессе проектирования и эксплуатации электрических установок ограничение погрешностей трансформаторов тока возможно только за счет уменьшения кратности первичного тока К1макс и нагрузки вторичной обмотки zH.

Погрешности трансформаторов тока резко возрастают в первый момент к. з., когда в первичном токе имеется апериодическая составляющая (см. § 10-3); это необходимо учитывать при расчете быстродействующих защит.

3-3. ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА, ПИТАЮЩИХ РЕЛЕЙНУЮ ЗАЩИТУ

Трансформаторы тока, питающие релейную защиту, должны работать с определенной точностью в пределах значений токов к. з., на которые должна реагировать релейная защита. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи трансформаторов тока I1ном и, следовательно, точная работа трансформаторов тока с погрешностью, не превосходящей определенного значения, должна обеспечиваться при первичных токах 11 > I1ном. На осно-

вании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов

ε ≤ 10%, или иначе говоря, если топ намагничивания не превосходит 10% от тока I1, проходящего по трансформатору тока, т. е. Iнам ≤ 0,1 I1. В § 3-2 было показано что погрешность трансформаторов тока зависит от кратности первичного тока К1макс и нагрузки вторичной обмотки zн. Для каждого типа трансформатора тока имеются определенные значения К1макс и zн при которых погрешность ε будет равна 10%. Поэтому исходными величинами для оценки пoгрешности трансформаторов тока, применяемых для релейной защиты, является максимальный первичный ток I1макс, при котором требуется точная работа и нагрузка вторичной обмотки zн. Максимальный ток, при котором требуется точность трансформаторов тока, зависит от вида защиты. Для одних защит, например токовых максимальных с независимой характеристикой и для токовых отсечек этот ток I1макс равен их току срабатывания, для других

— току к. з., проходящему через трансформаторы тока при к. з. в начале или конце защищаемой зоны. Нагрузка zн определяется конкретными условиями выполнения рассматриваемой защиты. Она складывается из сопротивления реле zР и сопротивления соединительных проводов zп, которые для упрощения суммируются арифметически:

zн= zp+ zп

Предельные значения К1мако и zн из условия 10%-ной погрешности должны давать заводы, изготавливающие трансформаторы тока.

Кроме релейной защиты трансформаторы тока питают измерительные приборы. Поэтому согласно ГОСТ 7746-68 точность работы трансформаторов тока характеризуется для измерительных приборов классом точности, а для релейной защиты — предельной кратно-

стью первичного тока К10 = I1макс / I1ном и нагрузкой zн.доп, при которых гарантируется, что полная погрешность трансформаторов тока ε не превысит 10%.

Погрешности классов точности устанавливают, исходя из условий точной работы измерительных приборов, а погрешность при предельной кратности тока К10 и нагрузке zн.доп в соответствии с требованиями, предъявляемыми релейной защитой.

Класс точности. В СССР, для промышленных установок изготавливаются трансформаторы тока классов: 0,5; 1; 3; 10 и Р или по старому ГОСТ Д.

82

Каждый класс точности характеризуется определенной погрешностью по току I и углу δ, установленной ГОСТ 7746-68. Эти погрешности приведены в табл. 3-1, они обеспечиваются только при первичных токах I1 в пределах от 0,1 до 1,2 номинального тока, т. е. в диапазоне токов нагрузки, контролируемой измерительными приборами.

Трансформаторы тока класса Р предназначаются для релейной защиты и поэтому их погрешности при номинальных токах не нормируются. Работа трансформаторов тока с погрешностью, соответствующей классу, обеспечивается при нагрузке вторичной обмотки, не выходящей за пределы номинальной.

Номинальной нагрузкой трансформаторов тока называется максимальная нагрузка, при которой погрешность трансформаторов тока равна значению, установленному для данного класса (см. табл. 3-1). Номинальную нагрузку принято выражать в виде

полной мощности Sном (В·А) при номинальном вторичном токе 5 или 1 А и соs φ = 0,8, или в виде сопротивления нагрузки zн.ном (Ом). Номинальная мощность Sн.ном = U2I2ном.Учитывая, что U2 = I2ном zн.ном, получаем:

В зависимости от конструкции и класса точности трансформатора тока значение номи-

нальной нагрузки колеблется от 2,5 В·А до 100 В·А. При токах I1 > 1,2 I1ном погрешности трансформаторов тока выходят за пределы, установленные для данного класса. Следует от-

метить, что класс точности не может служить основанием для выбора трансформаторов тока, питающих защиту, так как предусматриваемые им погрешности относятся к номинальным токам, в диапазоне которых релейная защита не работает. Для релейной защиты, исходя из указанных выше требований к погрешностям трансформаторов тока, заводы, изготовляющие трансформаторы тока, должны согласно ГОСТ 7746-68 давать в своих информационных материалах перечисленные ниже данные.

1. Кривые предельной кратности К10 трансформаторов тока. Эти кривые приводятся в заводской информации для трансформаторов тока класса Р, предназначенных для релейной защиты. Кривые представляют собой зависимость макси-

мальной кратности первичного тока К10 = I1макс /I1ном от сопротивления нагрузки zн, при которых полная погрешность ε

=10%.

Рис. 3-3. Кривые для расчета погрешности трансформатора тока.

а — кривые предельной кратности тока К10 = f (zн); б — кривые 10%-ной погрешности трансформатора тока типа ТПФ на 6—10 кВ для сердечника

83

класса 1,

Характер подобной зависимости К10 =f (zн) при ε =10% приведен на рис. 3-3, а. При предельной кратности К10 и нагрузке zн, соответствующей любой точке кривой К10 =f(zн), трансформаторы тока работают на перегибе характеристики намагничивания в точке Н (рис. 3-2 и 3-4), т. е. вблизи начала насыщения магнитопровода. Соответствующий этой точке ток Iнас и является указанным выше предельным максимальным током I1макс.

Для трансформаторов тока класса Д, выполняемых по ГОСТ 7746-55, давались кривые 10%-ной погрешности m10 = f(zн). Эти кривые (рис. 3-3,6) определяют аналогичную предыдущей зависимость предельной кратности первичного тока m10 = f(zн), но при условии, что 10%-ная погрешность по току равна I, а не ε. Однако для релейной защиты определяющей является полная погрешность ε = Iнам/I1. Поэтому в новом ГОСТ 7746-68 вместо зависимости m10 = f(zн) при I =10%, приводится зависимость К10 = f (zн) при ε = 10%.

2. Номинальная предельная кратность К10 ном транс-

форматоров тока. Согласно ГОСТ 7746-68 значение К10 ном приводится в информационных материалах заводов для трансформаторов тока всех классов. Под этой величиной подразумевается кратность

К10 ном = I1макс / I1ном, при которой полная погрешность ε при номинальной нагрузке zнном не превышает 10%. На основании этих данных можно считать, что если действительная кратность К ≤ К10 ном

и действительная нагрузка zн ≤ zннои, то ε ≤ 10%.

раметры трансформаторов тока: номинальное число витков w2 вторичной обмотки, средняя длина магнитного пути l, сечение магнитопровода Q, сопротивление вторичной обмотки r2. Эти данные должны приводиться в за-

водской информации для всех трансформаторов тока. Пользуясь ими, можно определить при заданной кратности первичного тока К1макс значение zн доп, при котором ε =10%, или 20, 30% и т. д.

3-4. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И ДОПУСТИМОЙ ВТОРИЧНОЙ НАГРУЗКИ

Исходя из тока нагрузки защищаемого элемента, его рабочего напряжения и вида защиты, выбирают тип трансформатора тока и его номинальный коэффициент трансформации, после чего проводится проверка на термическую и динамическую стойкость.

Для дифференциальных и других защит, требующих точной работы трансформатора тока при больших кратностях первичного тока, выбираются трансформаторы тока класса Р (Д). Для защит, требующих точной работы трансформаторов тока при меньших значениях первичного тока I1макс можно выбирать трансформаторы классов 1, 3 и 10. По сравнению с трансформаторами тока класса Р эти трансформаторы насыщаются при меньших кратностях тока. Выбранные таким образом трансформаторы тока проверяют на точность работы, обеспечивающую правильное действие питающейся от них релейной защиты. Проверка сводится к определению действительной нагрузки zн и сопоставлению ее с zн.доп. Для этой цели определяют максимальную кратность К1макс и, пользуясь указанными выше данными заводовизготовителей, находят допустимое сопротивление вторичной нагрузки zн.доп при котором погрешность трансформаторов тока не превышает 10%. Действительная нагрузка zн должна удовлетворять условию: zн ≤ zн.доп. При выполнении этого условия погрешность трансформаторов тока в установившемся режиме не будет превышать заданной, т. е. 10%.

Выбор zн по кривым предельной кратности К10 = f (zн).

Этот метод является самым простым и им следует пользоваться как основным методом расчета точности работы трансформаторов тока класса Р. Выбор производится в следующем

84

порядке:

а) Находят максимальный первичный ток I1макс, при котором погрешность ε не должна превышать 10%.

б) Вычисляют максимальную кратность первичного тока по формуле

где kа — коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока к. з. на работу трансформаторов тока в переходном режиме, kа принимается равным 1,2—2; для защит, не подверженных влиянию переходных процессов (имеющих выдержку времени или включаемых через БНТ), kа = 1;

α — коэффициент, учитывающий возможное отклонение действительной характеристики намагничивания данного трансформатора тока от типовой. Коэффициент α принимается равным 0,8— 0,9.

в) По заводской кривой К10 = f (zн) (рис. 3-3, а) определяется zн.доп для вычисленного значения К10макс.

г) Определяется действительное сопротивление нагрузки zн с учетом сопротивления проводов и реле и проверяется, что zн ≤ zн.доп. Если zн > zн.доп, то увеличивается коэффициент трансформации nт выбираемого трансформатора тока, или выбирается трансформатор тока, у которого при К10макс допускается большее значение zн.доп, или принимаются меры к уменьше-

нию zн.

2. Выбор 2Н по кривым 10%-ной погрешности для трансформаторов тока класса Д, изготовлен-

ных по старому ГОСТ 7746-55. Расчет ведется аналогично предыдущему случаю: определяется I1 макс,

ется заводами для случая, когда сумма углов α + γ = 90°. При этом, как это следует из диаграммы на рис. 3-1, в и уравнения (3-4а), погрешность по току I имеет максимальное значение, а по углу δ минимальное. В действи-

ведется по данным информационного материала завода о значениях Впр, Q, l, w2. Так же как и в предыдущем случае сначала определяют максимальный первичный ток I1макс, при котором необходимо обеспечить

ε = 10%. Затем находят ток Iнам10 при ε = 10%, из уравнения Iнам10= ε I2макс, здесь I2макс = I1макс/nT.

По найденному значению Iнам10 , по типовой характеристике намагничивания Вт = f (awуд) определя-

ют Вт10, а затем находят Е2, наводимую во вторичной обмотке при Вт10 Е210 = 4,44Вт10Qlw2f. Зная Е210 определяют zн.доп, при котором ε'= 10%. Считая, что сопротивлением вторичной обмотки можно прене-

бречь, получают:

здесь коэффициент 0,9 учитывает уменьшение вторичного тока I2 на величину принятой погрешности 10%. Задавшись другим значением е, например 20%, можно таким же путем найти zн.доп.

Выбор zн по характеристике U2 = f(Iнам) При отсутствии сведений о погрешности трансформатора тока его пригодность для данной защиты и допустимая нагрузка вторичной цепи zн могут быть приближенно оценены по характеристике зависимости вторичного тока намагничивания I2нам от вторичного напряжения U2. Характеристика снимается опытным путем по схеме, приведенной на рис. 3-5, а. Меняя напряжение U2 на зажимах вторичной обмотки, измеряют соответствующий каждому значению U2 ток во вторичной обмотке, который является током намагничивания I2нам. На основании по-

лученных данных строится зависимость U2 = f (I2нам) (рис. 3-5,

б).

Вследствие малой величины сопротивления вторичной обмотки z2 принимается, что U2 ≈ Е2 и тогда полученная характеристика может рассматриваться как зависимость Е2 =f (I2нам)-

На основании этой характеристики можно определить значение Е2, при котором наступает насы-

85

щение, и, пользуясь формулой (3-7), вычислить допустимую нагрузку при заданном токе к. з. Вторичный ток. Трансформаторы тока выполняются со вторичным номинальным током 5 и 1 А.

Мощность нагрузки SН = I 22 zÍ . Поэтому одноамперный трансформатор тока может нести н агрузку в 25 раз большую, чем пятиамперный, имеющий те же конструктивные параметры.

Приведенные методы расчета допустимой нагрузки трансформаторов тока из условия 10%-ной погрешности пригодны для у с т а н о в и в ш е г о с я режима. В переходном режиме апериодическая составляющая тока к. з. намагничивает сердечник трансформатора тока, что приводит к резкому увеличению Iнам, а следовательно и, увеличению погрешности трансформатора тока. Учет влияния апериодической составляющей увеличением в 2 раза расчетного значения максимальной кратности тока введением коэффициента ка в уравнение (3-9) не дает гарантии сохранения требуемого уровня погрешности в переходном режиме. Исследование и опыты показывают, что в переходном режиме трансформаторы тока с нагрузкой и кратностью К1макс,обеспечивающей в установив режиме ε = 10%, могут иметь погрешность, доходящую до 70-80%.

Имеется ряд предложений по расчету погрешностей в переходном режиме, но все они еще не применяются в повседневной практике ввиду их сложности и приближенности [Л. 88].

3-5. ОБОЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ

Обозначение выводов. При изготовлении трансформаторов тока выводы их первичной и вторичной обмоток условно обозначаются (маркируются) так, чтобы при помощи этих обозначений можно было определять направление вторичного тока по направлению первичного.

Выводы первичной обмотки могут обозначаться произвольно: один из них принимается за начало Н, а второй — за конец обмотки К (рис. 3-6, а). Маркировка же выводов вторичной обмотки выполняется по следующему правилу.

При прохождении топа в первичной обмотке от начала Н к концу К за начало вторичной обмотки н принимается тот ее вывод, из которого в этот момент ток вытекает в цепь нагрузки (рис. 3-6, а). Соответственно второй вывод вторичной обмотки принимается за конец обмотки к.

При обозначении выводов вторичной обмотки по указанному выше правилу ток в обмотке реле, включенного во вторичную цепь трансформатора тока, имеет такое же направление, как и в случае включения реле непосредственно в первичную цепь (рис.

3-6, а).

В СССР принято обозначать начало и конец первичной обмотки трансформаторов Л1 и Л2, а начало и конец вторичной обмотки И1 и И2 (рис. 3-6, в).

Пользуясь указанными обозначениями выводов, производят включение обмоток реле направления мощности, ваттметров и некоторых других приборов и выполняют соединения вторичных обмоток трансформаторов тока в заданные схемы. Обозначение одноименных выводов на схемах показано на рис. 3-6, в.

На рис. 3-6, г показаны направление вторичного тока и маркировка выводов при одинако-

86

вом и различном направлениях намотки витков первичной и вторичной обмоток при условии, что первичный ток в обоих случаях направлен от Н к К. Направления потока Ф1 и вторичного тока определяются по правилу буравчика.

Изображение векторов вторичных токов. Направление векторов вторичного тока I2 на диаграмме зависит от положительного направления тока, принятого для вторичной

обмотки. Если положительное направление вторичного и первичного токов принято совпадающим, например направленным от начала к концу (рис. 3-7, а), то при прохождении по первичной обмотке тока положительного направления вторичный ток будет иметь отрицательный знак и изобразится на векторной диаграмме вектором, противоположным вектору первичного тока. Если же принять за положительное направление вторичного тока ток, обратный первичному (рис. 3-7, б), проходящий от конца к началу вторичной обмотки, то

знаки первичного тока и соответствующего ему вторичного тока будут одинаковы, а их векторы будут совпадать. Второй способ удобнее первого, так как он позволяет при построении векторных диаграмм вторичные и первичные токи считать совпадающими. Поэтому он принимается в дальнейшем изложении. В рассмотренных построениях погрешность трансформаторов тока не учитывается.

3-6. НОВЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПЕРВИЧНОМ ТОКЕ

Рост мощности электростанций и энергосистем приводит к увеличению токов к. з., а увеличение единичных мощностей генераторов вызывает увеличение времени затухания апериодических составляющих тока к. з. Для крупных генераторов постоянная времени приближается к 0,3 с. Одновременно с этим вследствие роста энергосистем и сооружения мощных электропередач сверхвысокого напряжения повышаются требования к быстродействию защит. Появляются измерительные органы защит, действующие в течение первого полупериода к. з., т. е. тогда, когда апериодическая составляющая тока к. з. еще не затухает.

Увеличение кратности первичного тока при к. з. и постоянной времени затухания апериодической составляющей существенно ухудшает работу трансформаторов тока, вызывая их насыщение в переходных режимах и, как следствие этого, искажение трансформации первичного тока, что создает опасность ложной работы быстродействующих защит. Одновременно с этим из-за роста рабочего напряжения увеличиваются размеры и стоимость трансформатора тока. В настоящее время уже сооружены линии электропередачи 750 кВ, а в ближайшем будущем появятся линии передачи 1200 кВ. Наличие указанных недостатков у обычных электромагнитных трансформаторов тока побуждает искать более точные и дешевые способы информации о первичном токе для устройств релейной защиты. Разработка новых способов ведется в двух направлениях.

Первое направление заключается в попытке усовершенствования электромагнитных трансформаторов тока:

а) Предлагается применять трансреакторы, т. е. трансформаторы тока с воздушным зазором в стальном магнитопроводе (см. § 2-16).

Трансреактор преобразует первичный ток I1 во вторичную э. д. с. Е2 ≡ I1, он имеет, в отличие от обычного трансформатора тока, линейную зависимость вторичной э. д. с. от первичного тока и в меньшей мере насыщается под действием апериодической составляющей, но такая конструкция обладает тем же недостатком, что и трансформатор тока в части размеров и стоимости при увеличении рабочего напряжения.

б) Разрабатываются электромагнитные датчики, называемые магнитными трансформаторами тока (МТТ). Вторичная обмотка 2 МТТ располагается вдали от токоведущих частей на стальном сердечнике 2 и не требует специальной изоляции от высокого напряжения (рис. 3-8, а). Первичный ток I1, протекая по проводу, создает магнитное поле. Часть силовых линий

87

этого поля замыкается по сердечнику 1, индуктируя э.д.с. Е2 ≡ I1. Размеры и стоимость такого устройства значительно меньше, чем у обычных трансформаторов тока, но его мощность невелика около 0,5 Вт.

Вторым направлением, принципиально новым, является применение датчиков первичного тока удаленных от токоведущих частей на расстояние, не требующее специальной изоляции от первичной цепи. Связь между датчиком и приемником, питающим защиту, осуществляется с помощью особых (неэлектрических) каналов. Принцип выполнения подобных устройств изображен на рис. 3-8, б. Измеряемый первичный ток I1 преобразуется с помощью преобразователя — передатчика 1 в сигнал С, который по каналу 2, не имеющему электрической связи с токопроводом первичной цепи, передается на приемник 3. В приемнике 3 полученный сигнал преобразуется в электрический ток I2, питающий защиту 4. Этот ток пропорционален первичному току по величине и совпадает с ним по фазе. В качестве сигнала и соответствующего канала используются: высокочастотный сигнал, радиосигнал, оптический сигнал. Сигналы имеют специальный код, характеризующий значение и фазу первичного тока. Передатчик имеет потенциал первичного тока, а приемник располагается на земле и имеет нулевой потенциал. При таком устройстве отпадают проблемы высоковольтной изоляции. Подобные устройства обладают высокой точностью.

Но отдаваемая ими мощность значительно меньше мощности трансформатора тока. Новые датчики тока находятся в стадии разработки и опытной проверки. Практическое применение возможно только в части магнитного трансформатора тока, который изготавливается в комплекте с токовой защитой Рижским опытным заводом Латвэнерго [Л. 108].

3-7. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

а) Типовые схемы и их анализ

Питание устройств релейной защиты током сети производится по рассмотренным ниже типовым схемам соединений трансформаторов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях.

Для нахождения токораспределения в схеме сначала показываются положительные направления действующей величины первичных токов при рассматриваемом виде к. з.; затем наносятся стрелки вторичных токов в каждом трансформаторе тока, по которому проходит первичный ток, после чего показывается путь, по которому замыкается вторичный ток каждого трансформатора тока. Если в каком-либо элементе схемы (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток в этом элементе находится путем геометрического сложения или вычитания соответствующих

88

векторов фазных токов с учетом их сдвигов по фазе.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф. Это отношение называется коэффициентом схемы

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

Ниже рассмотрены основные типовые схемы, анализируется токораспределение в них и определяется их область применения.

б) Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым (рис. 3-9). В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

При нормальном режиме и трехфазном к. з., как показано на рис. 3-9, в реле /, // и /// проходят токи фаз

которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления в точках Н и К, рис. 3-10, а).

89

При двухфазных к. з. ток к. з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис. 3-10, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа

В действительности в результате н е и д е н т и ч н о с т и характеристик и п о - г р е ш н о с т е й трансформаторов тока сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторый остаточный ток, называемый т о к о м н е б а л а н с а Iн.п. = Iнб. При нормальном режиме ток небаланса равен примерно 0,01—0,2 А. При к. з. в связи с увеличением токов намагничивания ток небаланса возрастает.

Пр и о д н о ф а з н ы х к. з. первичный ток к. з. проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3-10, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

Пр и д в у х ф а з н ы х к. з. на з е м л ю (рис. 3-10, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из их векторной диаграммы.

90