Измерительные трансформаторы тока нулевой последовательности в схемах релейной защиты
В электрических системах, в особенности в сетях и установках с малым током замыкания на землю, возможные токи нулевой последовательности часто весьма невелики по сравнению с токами нормальной нагрузки. Тем более они не велики по сравнению с токами короткого замыкания между фаз.
Еще меньше должны быть расчетные токи нулевой последовательности при срабатывании различных устройств релейной защиты от замыкания на землю, защитного отключения и автоматики с учетом задаваемых коэффициентов чувствительности и запаса.
Токи нормальных нагрузок и междуфазных коротких замыканий могут создавать значительные токи небаланса в трансформаторах нулевой последовательности. Необходимость ограничения этих небалансов, являющихся для трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП) основным видом помех, представляет основную трудность, которую приходится преодолевать при разработке и применении рассматриваемых устройств. Следует также иметь ввиду, что при небольших токах нулевой последовательности от ТТНП с приемлемыми конструктивными размерами может быть получена небольшая мощность, порядка долей В·А.
Получение заданной мощности тем труднее, чем больше номинальный рабочий ток контролируемой цепи. Это обусловлено необходимостью увеличения сечения первичных токопроводов и кабелей по условиям нагрева и соответственно – увеличения размеров окна магнитопроводов трансформаторов тока. А с увеличением окна при заданной мощности масса преобразователя резко возрастает.
Таким образом, появились определенные требования к трансформаторам тока нулевой последовательности, выполнение которых позволило бы производить точную отстройку защиты, учитывая большинство существенных паразитных явлений. Можно перечислить основные из них:
- коэффициент трансформации и чувствительность ТТНП должны позволять измерять токи различных диапазонов, включая малые токи от 100 мА
- максимальный ток небаланса ТТНП должен быть минимален и заранее известен
- мощность ТТНП должна быть регламентирована и заранее известна (влияние нагрузки погрешности при заданном коэффициенте трансформации)
Существующие предложения на рынке
В настоящее время наиболее распространены два варианта конструктивного исполнения трансформаторов тока нулевой последовательности:
- с тороидальным магнитопроводом разъемной и неразъемной конструкции, например ТЗЛК-НТЗ-0,66 и ТЗЛКР-НТЗ-0,66
- с магнитопроводом прямоугольной формы неразъемной конструкции, например ТЗЛК-НТЗ-0,66-100х490
Подобные ТТНП выпускают как все отечественные, так и зарубежные производители трансформаторов тока.
Наибольшее распространение получили кабельные ТТНП с коэффициентом трансформации равным 25/1 и 30/1. Малый коэффициент трансформации, в свое время, был принят для обеспечения условия передачи во вторичную цепь максимально возможной мощности, достаточной для срабатывания электромагнитного реле, типа РТ-40, РТ-140 и РТЗ-51.
Однако при таком малом коэффициенте трансформации токовая и угловая погрешности ТТНП, даже при весьма малом сопротивлении вторичной цепи, достигают больших значений, 10, 15 и даже 20% по токовой погрешности и до 30 электрических градусов по угловой.
В настоящее время выпускаются, в том числе и российскими производителями, ТТНП с большим витковым коэффициентом трансформации (например 100/1 или 470/1). Но стоит отметить, что и такие трансформаторы тока нулевой последовательности не сопровождаются данными о гарантированных токовых и угловых погрешностях в зависимости от сопротивления во вторичной цепи.
Также у существующих трансформаторов тока нулевой последовательности максимальный ток небаланса или никак не регламентируется, или имеет значения, не позволяющие делать точную отстройку защиты.
Возможное решение проблемы. Предложение на рынок
ООО «Невский трансформаторный завод «Волхов» совместно с ООО НПП «ЭКРА» разработали трансформатор тока нулевой последовательности, удовлетворяющий необходимым требованиям современной электроэнергетики в схемах защит от однофазных замыканий на землю.
Расшифровка условного обозначения трансформаторов, предназначенных для работы с микропроцессорными терминалами релейной защиты
Пример записи обозначения трансформатора тока нулевой последовательности, разъемного, предназначенного для работы совместно с микропроцессорным терминалом релейной защиты, с литой изоляцией, устанавливающегося на кабель, изготовленного по ТУ 3414-006-30425794-2012, на номинальное напряжение 660 В, с диаметром окна для кабеля 100 мм, с максимальной величиной токовой погрешности не более 5 % и угловой погрешности не более 20 электрических градусов, при сопротивлении вторичной нагрузки ТТНП не более 1 Ом, изготовленного с коэффициентом трансформации 100/1, в климатическом исполнении «У» и категории размещения 2 по ГОСТ 15150-69 при его заказе и записи в документации другого изделия:
Трансформатор тока нулевой последовательности
ТЗЛКР-НТЗ-0.66-100-5-1-100/1 У2 МЗ
ТУ 3414-006-30425794-2012
Основные характеристики ТТНП, предназначенных для работы в схемах микропроцессорной защиты от однофазных замыканий на землю
Преимущества разработанного ТТНП
Гарантированная максимально возможная величина тока небаланса, измеренная на заводе-изготовителе, вносится в паспорт на трансформатор.
Малая величина тока небаланса имеет первостепенное значение при малом ёмкостном токе замыкания на землю в сети, так как выбор уставки срабатывания защиты от ОЗЗ производится с учетом отстройки по току небаланса во вторичных цепях. У обычных ТТНП (даже с неразъемной конструкцией) ток небаланса достигает 0,6 А при 100% рабочего тока, что существенно затрудняет отстройку уставки срабатывания защиты от ОЗЗ.
Максимальный ток небаланса ТТНП типа ТЗЛК-НТЗ МЗ и ТЗЛКР-НТЗ МЗ, измеренный при 100% рабочего тока представлен в таблицах ниже.
ТТНП обладает гарантированной величиной токовой и угловой погрешности при вторичной нагрузке до 3 Ом. Примеры результатов измерений токовых и угловых погрешностей ТЗЛК-НТЗ МЗ и ТЗЛКР-НТЗ МЗ отображены на диаграммах ниже.
ТТНП обладает высоким качеством изготовления продукции. Трансформаторы сохранили все массогабаритные параметры ТТНП, предназначенных для работы с электромеханическими реле, обладая при этом более широким спектром электрических и метрологических характеристик.
Массогабаритные характеристики ТТНП типа ТЗЛК-НТЗ МЗ и ТЗЛКР-НТЗ МЗ
Выводы
- Предприятие ООО «Невский трансформаторный завод «Волхов» успешно разработало и внедрило в серийное производство трансформаторы тока нулевой последовательности кабельные с гарантированными токовыми и угловыми погрешностями, с нормированной нагрузочной характеристикой, с нормированными токами небаланса.
- Предприятие разработало и применяет методику приемо-сдаточных испытаний трансформаторов тока нулевой последовательности, согласованную с ведущим производителем микропроцессорных терминалов РЗиА, гарантирующую необходимые для точной отстройки терминалов защиты от ОЗЗ.
- Все необходимые параметры ТТНП, применяемые при отстройке защиты от ОЗЗ, указываются в паспорте на изделие.
Автор: Бадулин Д.Н.
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Трансформатор нулевой последовательности , Когда и зачем нужен
YoungProfi
Просмотр профиля
27.2.2010, 7:32
Группа: Пользователи
Сообщений: 192
Регистрация: 19.6.2008
Из: Владивосток
Пользователь №: 11468
Здравствуйте господа электрики.
Появился вопрос про трансформаторы тока нулевой последовательности.
Нужно собрать РУ 0,4кВ, оно будет двухсекционное (через АВР), питание будет от двух трансформаторов 10/0,4 (на каждую секцию соответственно свой трансформатор), автоматы будут скорей всего от Шнайдера, система TN-C-S, PEN будет в этом РУ, питание РУ будет скорей всего через кабель.
Нужно (желательно) ли ставить трансформаторы нулевой последовательности в таком РУ,и если нужно (желательно), то как это правильно реализовать .
Заранее спасибо.
Сунцов Денис
Просмотр профиля
27.2.2010, 8:17
Группа: Пользователи
Сообщений: 2048
Регистрация: 16.11.2009
Из: Кирсанов Тамбовская область — Новый Уренгой ООО Энерготехсервис
Пользователь №: 16238
«Бублик» на 0,4 кВ — ни разу не встречал на практике
видел только новые КТП, в них стоял ТТ в нулевом проводе, при монтаже его откинули и закоротили
(концы шли на какую-то защиту), чтобы не вызвать излишних отключений
Что за защита, не помню, внимания не обратил,т.к. монтировал фотореле для ул. освещения
с2н5он
Просмотр профиля
27.2.2010, 10:33
Группа: Модераторы
Сообщений: 22728
Регистрация: 12.7.2009
Из: Вологодская область
Пользователь №: 14996
помойму обязательного требования нет
интереснее всего в этом вранье то, что оно враньё от первого до последнего слова
gomed12
Просмотр профиля
27.2.2010, 10:44
Группа: Пользователи
Сообщений: 6854
Регистрация: 24.5.2007
Из: Москва, Ю. Бутово
Пользователь №: 8743
Необходимость определяется проектом.
ТТ для контроля утечки ВВ кабеля, монтируются в РП под разделкой кабеля.
Обычно работают на сигнальное реле.
«То, что можно объяснить посредством меньшего, не следует выражать посредством большего»
Скальпель Оккама
dimbas
Просмотр профиля
27.2.2010, 13:39
Группа: Пользователи
Сообщений: 188
Регистрация: 25.7.2007
Пользователь №: 9079
Вы какие ТТНП имеете ввиду? по высокой стороне или по низкой. По высокой стороне обязательно в ячейке 10кВ с действием на сигнал. По низкой стороне зависит от токов однофазного кз и чувствительности вводных автоматов к таким токам если чувствительность удовлетворительная то не нужно.
Anatoli
Просмотр профиля
27.2.2010, 15:31
Группа: Пользователи
Сообщений: 1306
Регистрация: 23.9.2006
Из: Киевская обл
Пользователь №: 6893
Когдато давно видел такие устройства в одном КТП, представляет собой пластиковый коробок с четырмя отверстиями, установлены были под автоматами отходящих линий, через эти отверстия были продеты концы уходящих от АВ кабелей, даное устройство воздействовало на расцепитель автомата, помоему стояли А3716, так как мыши сели обмотку трансформатора тока то устройство было не работоспособно, выпущено оно было гдето в 1980 году. В КТП или ЗТП на стороне 10 кВ применять не целессобразно, по 0,4 тоже в зависимости от месных условий, по сути тоже УЗО, токо конструктивно выполнено в разных корпусах. Если надо то можно сразу установить АВ на отходящие линии с контролем тока утечки.
бармалей
Просмотр профиля
27.2.2010, 20:27
Группа: Пользователи
Сообщений: 398
Регистрация: 19.11.2009
Из: СПб
Пользователь №: 16269
в РУ-0.4 кВ даже при изолированной нейтрали достаточно установки УЗО. Сам ни разу не видел и не слышал чтобы кто-то на низкую сторону ставил ТТНП
Roman D
Просмотр профиля
27.2.2010, 20:38
Инспектор Бел Амор
Группа: Пользователи
Сообщений: 10541
Регистрация: 11.8.2007
Из: Куртенгофъ
Пользователь №: 9187
Цитата(бармалей @ 27.2.2010, 19:27)
в РУ-0.4 кВ даже при изолированной нейтрали достаточно установки УЗО.
Так принципиально бублик и узо — почти то же самое?
Самая главная часть каждого оружия есть голова его владельца! (С) Аркаша Дзюбин, фильм «Два бойца.»
dimbas
Просмотр профиля
28.2.2010, 4:34
Группа: Пользователи
Сообщений: 188
Регистрация: 25.7.2007
Пользователь №: 9079
А что есть УЗО например на 1000А номинального тока?
И бублик ставится для защиты от однофазных КЗ, а УЗО для защиты людей
Сообщение отредактировал dimbas — 28.2.2010, 4:35
_Alex_
Просмотр профиля
28.2.2010, 19:37
Группа: Пользователи
Сообщений: 428
Регистрация: 23.2.2009
Из: МО
Пользователь №: 13555
Цитата(Roman D @ 27.2.2010, 20:38)
Так принципиально бублик и узо — почти то же самое?
В УЗО стоит ТТНП. А принципиально — то же, только УЗО — готовый аппарат, а бублик — всего лишь ТТНП.
Roman D
Просмотр профиля
28.2.2010, 20:28
Инспектор Бел Амор
Группа: Пользователи
Сообщений: 10541
Регистрация: 11.8.2007
Из: Куртенгофъ
Пользователь №: 9187
Цитата(dimbas @ 28.2.2010, 3:34)
И бублик ставится для защиты от однофазных КЗ, а УЗО для защиты людей
На 300 мА, например?
Самая главная часть каждого оружия есть голова его владельца! (С) Аркаша Дзюбин, фильм «Два бойца.»
Шаровая молния
Просмотр профиля
28.2.2010, 20:50
Группа: Пользователи
Сообщений: 908
Регистрация: 9.4.2009
Пользователь №: 14118
Тема немного прикасается к моей проблеме, поэтому спрошу здесь, сильно не пинайте.
У нас от ТП отходит кабельная линия, потом она идёт на ВЛ, от которой питаются старые четырёхэтажные жилые дома. В принципе, таких схем навалом, они однотипные по всей стране. Дело в том, что сопротивление цепи фаза — нуль очень большое и защита в ТП (там стоят ПН-2-250 А) не срабатывает, так как ток не разгоняется до такой величины, чтобы предохранители перегорели. Недавно был случай. Работники управляющей компании уронили с крыши дома металлическую лестницу на нашу ВЛ-0,4 кВ и замкнули фазный и нулевой провода. Так вот, пока не приехала дежурная бригада и не отключила на ТП вручную этот фидер, замыкание продолжалось. За это время сгорела аппаратура у жильцов на некоторую сумму.
Что думаете по этому поводу? Как можно защитить линии?
gomed12
Просмотр профиля
28.2.2010, 21:00
Группа: Пользователи
Сообщений: 6854
Регистрация: 24.5.2007
Из: Москва, Ю. Бутово
Пользователь №: 8743
Цитата(Шаровая молния @ 28.2.2010, 20:50)
Что думаете по этому поводу? Как можно защитить линии?
Ставьте АВ с независимым расцепителем, который получает питание через контакты токового реле РТ-40.
Возможно реле придется ставить 3 шт через ТТ.
«То, что можно объяснить посредством меньшего, не следует выражать посредством большего»
Скальпель Оккама
Шаровая молния
Просмотр профиля
28.2.2010, 21:10
Группа: Пользователи
Сообщений: 908
Регистрация: 9.4.2009
Пользователь №: 14118
А в нулевом проводнике можно что-нибудь замутить? Чтобы три штуки на фазы не ставить?
gomed12
Просмотр профиля
28.2.2010, 21:20
Группа: Пользователи
Сообщений: 6854
Регистрация: 24.5.2007
Из: Москва, Ю. Бутово
Пользователь №: 8743
Цитата(Шаровая молния @ 28.2.2010, 21:10)
А в нулевом проводнике можно что-нибудь замутить? Чтобы три штуки на фазы не ставить?
Выше говорят бублик.
На ноль, один ТТ поставьте и одно реле, если вся нагрузка однофазная.
Сообщение отредактировал gomed12 — 28.2.2010, 21:21
«То, что можно объяснить посредством меньшего, не следует выражать посредством большего»
Скальпель Оккама
YoungProfi
Просмотр профиля
1.3.2010, 3:01
Группа: Пользователи
Сообщений: 192
Регистрация: 19.6.2008
Из: Владивосток
Пользователь №: 11468
Господа, спасибо за разъяснения.
_Alex_
Просмотр профиля
1.3.2010, 11:29
Группа: Пользователи
Сообщений: 428
Регистрация: 23.2.2009
Из: МО
Пользователь №: 13555
Шаровая молния, ТТ в нейтрали спасет от однофазных или многофазных КЗ с землей, но на межфазные КЗ реагировать не будет.
Шаровая молния
Просмотр профиля
1.3.2010, 21:08
Группа: Пользователи
Сообщений: 908
Регистрация: 9.4.2009
Пользователь №: 14118
Цитата(_Alex_ @ 1.3.2010, 11:29)
ТТ в нейтрали спасет от однофазных или многофазных КЗ с землей, но на межфазные КЗ реагировать не будет.
Это я в курсе. Просто собираю всякие дельные советы, чтобы потом выбрать тот, который потребует меньших затрат. Потому как руководство денежки жмёт.
Anatoli
Просмотр профиля
3.3.2010, 10:49
Группа: Пользователи
Сообщений: 1306
Регистрация: 23.9.2006
Из: Киевская обл
Пользователь №: 6893
вопросы защиты дешовыми не бывают. Или делайте защиту или платите неустойку потребителям. Почему не пререгорел предохранитель? потому что сопротивление петли фаза-ноль слишком большое. У вас просто недостаточное сечение провода, или большая длинна. И маленькая мошность трансформатора. Токовые реле для нулевых проводов устанавливаютса во все КТП, они прямого включения, и имеют сухой контакт, который непосредственно или через промежуточное реле воздействует на независимый расцепитель автомата. Бублик или Трансформатор нлевой последовательности в слчае замыкания фаза-ноль не зработает, ибо не будет небаланса токов. Для защиты от однофазных КЗ надо какойто датчик тока в нулевом проводе прямое токовое реле, трансфор тока с реле РТ-40, либо токовое реле с герконом (КТП производства польши). Но для начала надо наверное сечение провода увеличить.
Шаровая молния
Просмотр профиля
3.3.2010, 20:17
Группа: Пользователи
Сообщений: 908
Регистрация: 9.4.2009
Пользователь №: 14118
Цитата(Anatoli @ 3.3.2010, 10:49)
У вас просто недостаточное сечение провода, или большая длинна. И маленькая мошность трансформатора.
Сечение больше некуда, по проекту. Мощность — 630 кВА — достаточно. Длина 500 метров, ерунда. Цепь ф-0 около одного Ома, сам мерял. Это слишком дофига.
Цитата(Anatoli @ 3.3.2010, 10:49)
Токовые реле для нулевых проводов устанавливаютса во все КТП
Неправда. Да у нас и не КТП.
Цитата(Anatoli @ 3.3.2010, 10:49)
Бублик или Трансформатор нлевой последовательности в слчае замыкания фаза-ноль не зработает, ибо не будет небаланса токов.
В общем, самый безболезненный вариант: вместо рубильника с ПН-2-250 ставить автомат с тепловым расцепителем, например А3716 и чтобы уставка была соответствующая.
Ток нулевой, обратной и прямой последовательности
Тем, кто хочет знать, что такое ток нулевой последовательности, следует понимать, что он может возникнуть только в трехфазной цепи. Такая цепь питается переменным синусоидальным током. Так называют периодический ток, изменяющийся по закону синусоидальной функции. Трехфазная цепь — это электрическая цепь, в которой проходят 3 синусоидальных напряжения, сдвинутые по фазе на 120 градусов.
Графическое отображение трехфазного напряжения
Токи прямой, обратной и нулевой последовательности
Векторная диаграмма трехфазной цепи похожа на звездочку, у которой 3 луча. Если между фазами наблюдается равенство между токами и напряжениями, то система является симметричной. Геометрическая сумма векторов в этом случае будет равна нулю.
Диаграмма токов трехфазной электроцепи
В нормальном рабочем режиме трехфазная система напряжений является симметричной. Но если возникает короткое замыкание, симметрия нарушается. Распознавать виды КЗ и проводить расчеты удобно с помощью метода симметричных составляющих. Он заключается в том, что произвольную несимметричную систему, включающую три вектора напряжения (тока), можно представить в виде трех симметричных систем:
- Напряжение (ток) обратной последовательности.
- Напряжение (ток) прямой последовательности.
- Напряжение (ток) нулевой последовательности.
Последовательности токов
Диаграмма прямой последовательности изображается с помощью трех векторов одинаковой величины, с фазовым сдвигом 120 градусов и вращающихся против часовой стрелки. Смена фаз происходит по часовой стрелке в очередности А-В-С. Аналогично изображается диаграмма для обратной последовательности, но фазы чередуются в другом порядке: С-В-А.
Нулевая последовательность — это трехфазная цепь, в которой все напряжения имеют одинаковую фазу. Поэтому вектора токов направлены в одну сторону. Токи и напряжения одинаковы по величине. На вопрос, что такое напряжение нулевой последовательности, можно ответить так: это напряжение, которое образуют токи нулевой последовательности.
Чтобы изобразить диаграмму фазовых токов, нужно конец второго вектора соединить с концом первого. Дальше окончание третьего вектора также соединить с окончанием первого. В результате получается равносторонний треугольник. При суммировании векторов выходит нуль.
При разложении какой-либо несимметричной системы линейных напряжений никогда не получится выделить составляющую нулевой последовательности. Это обусловлено тем, что векторы несимметричной системы всегда образуют замкнутый треугольник, независимо от степени несимметрии, поэтому их геометрическая сумма всегда равна нулю.
Следовательно, ток прямой последовательности протекает в цепи, вектора на диаграмме которой имеют последовательность A-B-C. Его образует напряжение прямой последовательности.
Ток обратной последовательности протекает в цепи, диаграмма которой изображается векторами с последовательностью C-B-A. Его образует напряжение обратной последовательности.
Разложение трехфазной системы на токи прямой, обратной и нулевой последовательности — это удобный метод моделирования реальных физических процессов, которые могут появиться при несимметричных режимах электроцепей.
Разложение несимметричной системы
Особенности возникновения нулевого тока и напряжения
Нулевую систему токов несложно представить в виде трех однофазных токов. Для них прямым проводом является каждый из трех проводов трехфазной цепи, а обратным служит четвертый (нулевой) или земля. Ток нулевой последовательности можно выразить с помощью такого уравнения:
Уравнение тока НП
Напряжение нулевой последовательности зависит от того, в каком положении нейтраль находится относительно земли. Если в цепи симметрия, напряжение нулевое.
Физический смысл тока нулевой последовательности заключается в том, что ток нейтрали находится под воздействием напряжения нейтрали. Если происходит однофазное замыкание на землю, система становится несимметричной и появляются токи нулевой последовательности I0 и U0. Иногда можно встретить понятие «утроенное значение». То есть, значение тока в 3 раза больше изначального. Обычно вместе с понятием утроенного значения можно увидеть 2 комбинации цифр и букв: 3U0 и 3I0. Эти токи возникают при КЗ.
Однофазное КЗ
В трансформаторных устройствах магнитные потоки нулевой последовательности имеют одну и ту же фазу. У них нет возможности замкнуться по сердечнику, поэтому они замыкаются по воздуху. Если магнитные потоки имеют обратную или прямую последовательность, у них есть возможность замкнуться по сердечнику.
В электромашинах магнитное поле возникает под воздействием токов прямой последовательности и вращается синхронно с ротором. Образование обратно-синхронного МП происходит за счет токов обратной последовательности. Нулевые токи создают поле рассеяния обмотки якоря. В реальности все поля, причиной возникновения которых является ток нулевой, прямой и обратной последовательности, накладываются друг на друга и образовывают общее магнитное поле электромашины.
Суть токовой защиты
Токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП) используют с целью защиты высоковольтных линий от однофазных КЗ. Основная задача такой защиты — контроль значения 3I0 на линии электросети. Если этот параметр достигает определенной величины, происходит автоматическое отключение линии с заданной выдержкой времени. Токи небаланса 3I0 могут появиться в результате обрыва одного из фазных проводов и его падения на землю.
Обычно ТЗНП не может определить конкретное место повреждения. Она лишь говорит о том, что поломка произошла. Чтобы узнать точное место проблемы, используют направленную защиту. Она основывается на токе и напряжении, возникающих в результате нулевой последовательности.
Как правило, ТЗНП используется совместно с дистанционной защитой. Устройства, на основании которых строятся данные защиты, реализовываются или на электромеханических реле, или на современных микропроцессорных терминалах.
Принцип работы ТЗНП
Все виды релейных защит на основе токов нулевой последовательности строятся по одному принципу. На рисунке ниже представлена схема такой защиты.
Пример схемы ТЗНП
Реле T подключается ко вторичным контурам трансформатора. Последние соединены по схеме «звезда». При возникновении нулевых токов, нулевой провод отфильтровывает их. Если ток в системе равномерно распределяется, то электричество на реле Т отсутствует, а в случае замыкания появится реакция трансформатора ТT. В итоге электроток пойдет по нулевому проводу. Это и есть тот элемент последовательности нуля, в результате которого возбуждается обмотка реле T.
Дальше следует выдержка времени, зависящая от параметров реле В. Когда пройдет установленный интервал времени, сигнал поступит из токовой защиты к коммутационной установке У, отключающей сеть от напряжения. Существуют и более сложные варианты защиты, в составе которых могут присутствовать реле мощности, позволяющие реализовывать защиту по направлению.
При использовании ТЗНП, если появится междуфазное повреждение, симметрия системы не нарушится, изменится лишь величина токов. Трансформатор будет продолжать компенсировать токи, направляющиеся в нулевой провод. Преимуществом данной схемы является то, что сохраняется симметрия системы, поэтому защита не срабатывает, даже если рабочие токи достигают максимального значения
Однако магнитные параметры трансформаторов могут существенно отличаться, поэтому в системе может возникнуть дисбаланс. В этом случае по нулевому проводу будет проходить ток небаланса и это может стать причиной ложного срабатывания токовой защиты, даже если в сети соблюдается номинальный режим питания.
Как подобрать трансформаторы
Небаланс влияет на работу токовой защиты. Поэтому трансформаторы подбираются с таким расчетом, чтобы их вторичные токи не создавали перетоков. ТТ должен соответствовать нескольким параметрам:
- Наличие идентичных кривых гистерезиса.
- На вторичные цепи должна ложиться равная нагрузка.
- На границах участков цепи погрешность должна быть не более 10%.
Схема трансформатора тока НП
Ко вторичным сетям нельзя подводить нагрузку, если из-за последней кривая намагничивания искажается. Это справедливо даже при искажении всего одного ТТ. В реальной жизни при возникновении токов срабатывания от симметричной системы меняют не один, а все трансформаторы.
Если токовая защита активируется, когда возникают токи нулевой последовательности, ее задействуют в линиях, где нейтраль заземлена. Причина этому — возникновение очень высоких токов КЗ. Если нейтраль изолированная, то ТЗНП не устанавливают.
Системы ТЗНП широко применяются:
- В электроцепях крупных промышленных предприятий, использующих трехфазное силовое оборудование.
- В распределительных устройствах подстанций разного вида, в том числе трансформаторных и переключающих.
- Для защиты силового оборудования, с помощью которого реализовываются шины районных подстанций.
Как выбирают установки для ТЗНП
На практике часто необходимо ступенчато вывести токовую линию. В таких случаях токовая защита, которая регулирует нулевую последовательность, должна соответствовать селективности срабатывания. Селективность — это выключение элементов цепи в определенной последовательности. Это нужно, чтобы определить точку повреждения и выделить проблемный участок. Последовательность определяется по значительности повреждения. Для защиты выбирают уставки срабатывания. Основной фактор, по которому они работают, время.
Селективность срабатывания защиты
На основании выше приведенной схемы, можно сказать, что ТЗНП выстраивают таким же образом, как и при максимальной токовой защите. Разница лишь в том, что выдержка времени меньше. Задержка на каждой ступени на промежуток Δt больше, чем на предыдущей. Следовательно, чтобы согласовать первую токовую защиту со второй, нужно применить формулу t1 = t2+ Δt.
Чтобы рассчитать время срабатывания второй защиты по отношению к третьей, нужно воспользоваться формулой: t2 = t3+ Δt
Получается, что каждое реле, следующее после предыдущего, защищает цепь от поломок.
Бывают обмотки, которые строятся по схеме звезда-треугольник и звезда-звезда. В таких случаях ТЗНП первичных и вторичных цепей разные. Если обмотка низкая, а в линиях будет высокое напряжение, то составляющие нулевой последовательности, скорее всего, не появятся. Селективность каждого ТЗНП будет независима от других.
При использовании подобной схемы, если в цепи случается повреждение, оно остается на своем участке, не переходя на другие элементы. Таким образом, люди, которые работают с электрическими устройствами, находятся в безопасности. Главное, что должно присутствовать в каждой токовой защите — предотвращение ложных срабатываний системы.
Трансформатор тока нулевой последовательности
Иногда в электроустановках может произойти разрушение изоляции, что приводит к утечкам тока. С целью контроля подобных токовых утечек было создано специальное устройство – трансформатор тока нулевой последовательности, нашедший применение также и в устройствах защитного отключения. Данные трансформаторы обнаруживают в нейтрали небаланс или токи нулевой последовательности. Если замыкается одна из фаз, происходит фиксация общих фазных токов, превышающих допустимое значение, после чего вся цепь своевременно отключается.
Что такое ток нулевой последовательности
В электрических сетях с напряжением от 6 до 35 кВ токи нулевой последовательности, как правило, связаны с однофазными замыканиями на землю. Эти токи могут возникать и при нормальных режимах работы, достигая значительной величины. Это приводит к ложным срабатываниям защитных устройств от замыканий на землю.
Трехфазные сети с переменным напряжением могут работать в различных режимах, в том числе и несимметричных. Для расчетов таких режимов используется метод симметричных составляющих, в котором фазные токи и напряжения представлены в виде суммы, включающей в себя прямую, обратную и нулевую последовательность.
В схемах автоматической и релейной защиты чаще всего используется прямая и нулевая последовательность. Прямая последовательность состоит из синусоидальных токов и напряжений, одинаковых по величине во всех трех фазах. Их угловой сдвиг составляет 120 градусов, а максимальные значения достигаются в порядке очереди – А, В и С. Компоненты нулевой последовательности также имеют одинаковую величину в каждой из трех фаз, однако у них отсутствует угловой сдвиг.
Когда установлен симметричный режим работы, в фазных токах и напряжениях должна быть только прямая последовательность. Если же зафиксировано заметное проявление элементов нулевой последовательности, это указывает на возникновение в сети аварийной ситуации, требующей обязательного отключения каких-либо участков.
Читайте также:
Выбор трансформаторов тока
В электрических сетях напряжением 6-35 киловольт настраивать защиту нулевой последовательности следует с особой осторожностью. Это связано с отсутствием глухозаземленной нейтрали, когда токи нулевой последовательности практически не превышают рабочих токов во всех подключениях. Из-за этого настройка защиты становится очень сложной или вообще невозможной, особенно при наличии в цепях множества линий с однофазными кабелями, неудачно расположенными между собой. Токи нулевой последовательности в нормальном режиме могут появиться в жилах и экранах однофазных кабелей. Частично влияние этих токов компенсируется подключением трансформаторов тока.
Принцип работы
Прежде чем рассматривать трансформаторы тока нулевой последовательности, нужно остановится на обычных трансформаторах. Все устройства этого типа разделяются на трансформаторы тока и напряжения. Они применяются для измерений токов и напряжений с большими величинами. На одну из обмоток подается ток или напряжение, которое требуется измерить, а на выходе второй обмотки снимаются уже преобразованные, как правило пониженные значения этих параметров.
Через трансформаторы тока наиболее часто подключаются магнитоэлектрические вольтметры и параллельные цепи, а трансформаторы напряжения соединяются с амперметрами и другими последовательными цепями.
Трансформаторы нулевой последовательности также относятся к токовым измерительным приборам. От других видов трансформаторных устройств они отличаются назначением и принципом работы. Основной функцией данных приборов является регистрация токовых утечек или отсутствия фазы при коротком замыкании в трехфазных кабелях. Когда в жилах таких кабелей возникает асимметрия токов, это приводит к появлению на выходе вторичной обмотки сигнала небаланса. Далее этот сигнал уходит к контрольному устройству, с помощью которого отключается питание поврежденного кабеля. Подключение трансформатора тока нулевой последовательности осуществляется не к каждой фазе. Он соединяется сразу со всеми жилами кабеля.
Читайте также:
Расчет трансформатора
Таким образом, принцип работы этих устройств основан на выделении сигнала через трансформацию токов нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю. Они применяются в сетях с изолированной нейтралью и схемах релейной защиты. Благодаря нормированному коэффициенту трансформации, который может переключаться во вторичной обмотке, становится возможной эффективная и точная настройка релейной защиты.
Выпуск трансформаторов производителями осуществляется в различных модификациях. Основными техническими характеристиками являются номинальное напряжение и частота, коэффициент трансформации, испытательное одноминутное напряжение, односекундный ток термической стойкости вторичной обмотки. Они имеют различные габариты, обеспечивающие возможность подключения сразу к нескольким одножильным кабелям, сечением до 500 мм2.
Принцип работы и схема генератора переменного тока
Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром
Чем отличается фазное напряжение или ток, от линейного
Что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны
Какой стабилизатор напряжения лучше купить — ТОП лучших для дома, дачи, котла, холодильника в 2024 году
Как проверить электродвигатель мультиметром: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя