/
Автор: Удрис А.П.
Теги: электротехника электроэнергетика электрооборудование автоматика релейная защита серия библиотечка электротехника
ISBN: 0013-7278
Год: 2006
Текст
I5n&nnOTe'IKa эnеКТDотеХlinка
пРWlоженuе к журнШlУ НЭнерzетuк"
Основана в июне 1998 r.
Выпуск 1 О (94)
А. п. Удрис
BEKTOPHblE диАrрАммы
И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ
НАЛАДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ
зАщиты И АВТОМАТИКИ
(часть 2)
Москва
НТФ "Энерrопроrpесс", "Энерrетик"
2006
УДК 621.316.925
ББК 31.27 05
Y 31
fлавный редактор журнала "Энерreтик" А Ф. ДЬЯКОВ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
"Библиотечки электротехника"
В. А. Семенов (председатель), и. и. Батюк (зам. председателя),
Б. А Алексеев, К. М. Антипов, [. А. Безчастнов, А Н. Жулев,
В. А. Забеraлов, В. х. Ишкин, Ф. л. Коraи, В. и. Кочкарев,
Н. В. Лисицын, л. [. Мамиконянц, л. Ф. ПЛетнев, В. и. Пуляев,
ю. В. Усачев, М. А Шабад
Удрис А. п.
у 31 Векторные диаrpаммы и их использование при наладке и
эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики
(часть 2). М.: НТФ "Энерrопроrресс", 2006. 64 с.; ил.
[Библиотечка электротехника, приложение к журналу
"Энерrетик"; Вып. 10 (94)].
Брошюра издается в двух частях. В части 1 рассмотрены принципы
отображения синусоидальных процессов в электрических цепях с помо
щью векторных диаrpамм. На простейших при мерах показаны COOTHO
шения электрических величин в однофазных и трехфазных цепях.
В части 2 дано краткое изложение принципов построения векторных
диаrpамм с помощью метода симметричных состаWIяющих. Представ
лен ряд примеров векторных диаrpамм во вторичных цепях и способов
использования векторных диаrpамм при наладочных работах.
для начинающих специалистов, занимающихся эксплуатацией
устройств релейной защиты и автоматики.
ISSN 001З 7278 @ НТФ"Энерrопроrpесс", "Энерrетик",2006
Предисловие
Данная брошюра предназначена для начинающих работников
служб релейной защиты и автоматики (РЗА) энерroсистем, знако
мых с основами электротехники и релейной защиты, но не имею
щих достаточноrо практическоro опыта в применении векторных
диаrpамм при наладке аппаратуры, при раСIIIИфровке осциллоr
рамм аварийных процессов и Т.П. Поэтому В работе не ставится зада
ча освоения теоретических основ электротехники (тоз) или релей
ной защиты. Сведения из таз и из основ релейной защиты привле
каются лишь для разъяснения TOro набора условностей, знание
которых необходимо для ясноro понимания векторных диаrpамм.
Данная брошюра не является справочником, поскольку для oxвa
та Bcero спектра использования векторных диаrpамм требуется бо
льшой учебник. Более Toro, материал построен так, что читать ero
нужно только подряд, поскольку последующие параrpафы опира
ются на терминолоrию и понятия предыдущих. Наконец, хочется
обратить внимание на то, что внедрение в практику энерroсистем
микропроцессорных (МП) устройств не освобождает персонал от
проверки подключения этих устройств ко вторичным цепям тока,
напряжения и Т.П. Идеальное МП устройство будет работать непра
вильно, если оно подключено ОIIIИбочно. А для правильноro под
ключения как раз необходимы определенные теоретические и прак
тические знания, которые не всеrда даются в заводских материалах
на устройства или даются в очень сжатом виде, рассчитанном на
идеальную подroтовку эксплуатационноro персонала.
Во второй части данной работы даются некоторые практичес:кие
методы использования векторных диаrpамм в процессе наладки и
эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики, в частно
71
сти, элементыI метода симметричных составляющих, необходимые
для техническоro обслуживания фильтровых защит, векторныIe диа
rpаммы для основных схем включения измерителъных трансформа
торов, а также ряд приемов наладочных работ.
3амечаНИJI и пожелания по броппоре
просим направлять по адресу:
115280, осква,ул.Автозаводская, 14/23.
Редакция журнала "Энерreтик".
Автор
72
rЛАВА ШЕСТАЯ
Метод симметричных составляющих
Этот метод основан на математическом положении о том, что лю
бая система векторов мноrофазной системы может быть разложена
на столько симметричных систем векторов, сколько фаз в системе.
Таким образом, трехфазную систему векторов можно разложить на
три симметричные системы векторов. Разложение осущеCТRЛЯется
по определенным правилам, которые описываются следующими
математическими выражениями:
1
P 1 A == з(Р А + аР в + а 2рс> ;
1
Р и == з(Р А + а 2 рв + аРе );
1
ЕоА == з(F А + р в + рс ).
(6.1)
(6.2)
(6.3)
В этих выражениях электрическая величина F может быть как TO
ком (1), таки напряжением (И). Векторы с индексами А, Ои С это
исходные векторы в несимметричной системе, которую надо пред
ставить в виде трех симметричных систем. Один или два из этих BeK
торов MO:ryr быть равными нулю. Величина а называется оператором
поворота. Вектор, который умножается на этот оператор, поворачи
вается в положительном направлении (против часовой стрелки) на
21t/З рад, или 1200. Величина а 2 означает двукратный поворот исход
Horo вектора против часовой стрелки, т.е. на 4п/3 рад, или 2400 в по
ложительном направлении.
В результате получаются следующие величины. Вектор F 1 A назы
вается составляющей вектора Р А в системе прямой пОCJlедовательно
сти. Здесь ПОД системой прямой последовательности понимается
симметричная трехфазная система, в которой векторы F 1 A , F 1 B , Fl С
73
F 1 A
F 2 A
F 1 C
F 1 B
F 2 C
р 2 в
а)
б)
ЕоА Еов Еос
в)
Рис. 6.1. Симметричные состав.ляющие трехфазной системы
равны по модулю и имеют сдвиr по yrлу: вектор Р 1 В сдвинyr относи
тельно вектора Р] А на 1200 по часовой стрелке, а вектор Fl С сдвинyr
относительно тoro же вектора Р] А на 2400 по часовой стрелке
(рис. 6.1, а). Таким образом, определив модуль и направление BeK
тора F 1 A , мы тем самым определили векторы Р] В и Р} с.
Вектор F 2A называется составляющей вектора Р А в системе обрат
ной (в старых изданиях "отрицательной") последовательности. Здесь
под системой обратной последовательности понимается симмет
ричная трехфазная система, в которой векторы Р 2А , Р 2 В ' Р 2 С равны
по модулю и имеют сдвиr по yrлу: вектор Р 2 В сдвинyr относительно
вектора F 2A на 2400 по часовой стрелке, а вектор F 2 с сдвинyr относи
тельно TOro же вектора F 2A на 1200 по часовой стрелке (рис. 6.1, б).
Таким образом, определив модуль и направление вектора Р 2А , мы
тем самым определили векторы Р 2 В и Р 2 С .
Вектор F OA назьmается составляющей вектора Р А в системе нуле
вой последовательности. Здесь под системой нулевой последователь
ности понимается трехфазная система, в которой векторы Р оА , Р О В '
Ро с равныI по модулю и совпадают по направлению (рис. 6.1, в).
Поэтому в третьем уравнении индекс фазы может не ставиться. Ta
ким образом, определив модуль и направление вектора Р оА , мы тем
самым определили векторы Р О В и Ро с.
74
Фаза А в этих уравнениях назьmается особой фазой, потому что
именно к ней с помощью операторов поворота приводятся векторы
двух дрyrиx фаз. Следует отметить, что особой фазой может бьлъ вы
брана любая фаза, к которой с помощью оператора а при водятся
векторы двух дрyrих фаз. Следует также сказать, что изображенное на
рис. 6.1 взаимное расположение векторов и равенство численных
значеНИЙ их модулей вовсе не обязательно и зависит от тoro, какие
исходные векторы раСЮIадьmаются на симметричные составляющие.
Из рис. 6.1, а видно, что при вращении системы векторов прямой
последовательности, как обычно, против часовой стрелки максиму
мы MrнoBeHHЫx значений синусоидальных токов или напряжений в
элементах А, В, С сети следуют во времени в последовательности:
сначала в фазе А, затем в фазе В, затем в фазе С. Это подтверждается
и преобразованием выражений (6.1) (6.3) для случая наrpузочноro
режима или симметричноrо трехфазноrо кз. В выражении (6.1)
aF B == F A ; а 2 F с == F A . Отсюда F 1 A == F A . В выражении (6.2) а 2 FJJ == F с ;
aF с == F в- Отсюда F 2 A == о. Из выражения (6.3) видно, что и вектор
F OA == о. Поэтому система и назьmается системой прямой
последовательности.
Аналоrично, при вращении системы векторов обратной последо
вательности также против часовой стрелки максимумыI мrновенных
значеНИЙ токов или напряжений в элементах А, В, С сети следуют во
времени в последовательности: сначала в фазе А, затем в фазе С, за
тем в фазе В. Поэтому система и называется системой обратной по
следовательности. В отличие от этих систем в системе нулевой по
следовательности все векторы совпадают по направлению, т.е. MaK
симумы во всех трех фазах наступают одновременно.
Обратная задача вычисление значений фазных токов или фаз
ных и линейных напряжений по их симметричным составляющим
решается по методу наложения: симметричные составляющие
для каждой фазы складьmаются reометрически. Именно эта задача
является целью расчетов по методу симметричных составляющих.
Итак, reометрическая сумма вычисленных симметричных составля
ющих представляет собой значения несимметричных токов или Ha
пряжений в фазах по выражениям:
Е А == F 1 A + F 2 A + ЕоА; (6.4)
F B == F 1 JJ + F 2 JJ + Еов == a 2 FI A + aF 2 A + ЕоА; (6.5)
Fc == FI C+ F 2 C + Еос== aF 1 A + а 2 Е2 А + ЕоА. (6.6)
В данной брошюре нет возможности подробно рассмотреть MaTe
матические основы метода и принципы расчетов с применением
75
этоro метода. для подробноro ознакомления с методом необходимо
обратиться к учебникам по теоретическим основам электротехники
и по электромаmитным переходным процессам [3, 4]. Здесь же pac
смотрим векторные диаrpаммы несимметричных КЗ.
Проанализируем двухфазное К3 между фазами В и С в схеме
рис. 5.3, а (см. ч. 1) методом симметричных составляющих. В каче
стве особой фазы удобно принять фазу без К3, отличающую ее от
двух дрyrиx фаз, в которых протекает ток К3. для вывода соотноше
НИЙ симметричных составляющих токов и напряжений, а также для
построения векторных диаrpамм необходимы так назьmаемые rpa
ничныIe условия. Первым таким условием ЯШIяется то, что в непо
врежденной фазе ток равен нулю (пренебреrая остающимся током
наrpузки). Векторная диаrpамма токов строится исходя из этоrо
условия. Известно, что при двухфазном КЗ отсyrствует составляю
щая нулевой последовательности. Следовательно, токи I i и I
должны быть равны по модулю и находиться в противофазе. Распо
ложив векторы этих токов в противофазе (рис. 6.2, а), строим систе
му векторов токов прямой последовательности, как на рис. 6.1, а, и
систему векторов токов обратной последовательности, как на
рис. 6.1, б, но с учетом расположения тока [ вниз. Отсюда reoMeт
рическим сложением составляющих токов прямой и обратной по
следовательностей получим векторную диаrpамму фазных токов.
Как видим, векторная диаrpамма токов, построенная по методу
симметричных составляющих, совпала с построениями предыду
щей rлавы. Bтopым rpаничным условием является то, что в месте К3
линейное напряжение ОС равно нулю: и и 2!: == о. Выражая
фазные напряжения О и С через симметричные составляющие фаз
HOro напряжения фазы А по (6.5), (6.6), находим u f == и . Отсюда
простым reометрическим сложением составляющих прямой и об
ратной последовательностей каждой фазы получаем векторную диа
rpaммy напряжеНИЙ в месте К3 (рис. 6.2, б).
Значения симметричных составляющих токов двухфазноro КЗ
при заданных значениях ЭДС системы и эквивалентных сопротив
леНИЙ прямой и обратной последовательностей методом симмет
рwпIых составляющих вычисляются по выражению
[(2) [
lA Z Z 2A'
1 + 2
(6.7)
rде Zl и эквивалентные комплексныIe сопротивления прямой и
обратной последовательностей.
76
11А
12С
12В
1с
1в
11С
1lB
и А
12А
а)
и 1 А ll2 A
и А == Е А
и 2 с
Е в с
u,
IC ........ и 2 Ь
...
...
....
....
....
....
....
"
"""" U 1 B
"
"
"
"
и с и в
б)
1с
и А
в)
1в
и в с
1в
z)
Рис. 6.2. Двухфазное кз:
а диаrpамма токов в месте кз; б диаrpамма напряжений в месте кз; в
уrловые соотношения между напряжениями и токами; z обычный вариант
диаrpаммы
77
БА БА
llA ZI ltffiJ
Н1 К1
U 1 A
llA
..........12A z2
Н2 К2
а) б)
и 2А == U 1 A Е А
llffir
U 1 A
llA
1 ll AZr
в) с)
U 1 A
и 2А == lWr
и 2 А
12ffir
U 1 C
и 2 С
U 1 B
д)
Рис. 6.3. Расчет токов и напряжений при двухфазном кз:
а комплексная схема замещения; б диаrрамма токов; в диаrрамма Ha
пряжений прямой последовательности в месте К3; z диаrpамма напряже
ний обратной последовательности в месте К3; д е диаrpаммы напряже
ний на ПСА
78
Следует отметить, что для вращающихся машин Сопротивления
обратной последовательности не равныI сопротивлениям прямой
последовательности.
Исходя из выражения (6.7), для рассматриваемой сети (см.
рис. 5.3, а) можно составить комплексную схему замещения для
особой фазы (рис. 6.3, а), совмещающую схемы замещения сети в
прямой и обратной последовательностях. Схема замещения прямой
последовательности включает в себя ЭДС reHepaTopa и сопротивле
ния прямой последовательности Zl == Zl r + Zl пер. Схема замещения
обратной последовательности, естественно, не имеет ЭДС и Bктo
чает в себя только сопротивления обратной последовательности
== r + пер. В общем виде l :1= . Буквами H 1 , Н 2 обозначают
начала схем каждой последовательности (нейтраль reHepaTopa), а
К}, К 2 концы этих схем, совпадающие с местом кз. Если задать на
схеме обычные направления токов от нейтрали к месту кз, очевид
но, что I == I , откуда леrко получается диаrpамма рис. 6.2, а
уже с конкретными значениями токов.
Вычислив токи, леrко вычислить напряжения в месте КЗ (шины
ПС Б) и в любой точке сети. Так, в месте КЗ и l == БА 1 1 Z l;
и == 1 Z 2. Векторные диаrpаммы для этих выражений даны на
рис. 6.3, б и 8. Аналоrично, на шинах ПС А и 1 == БА I Z lr;
и == I Z 2r (рис. 6.3, 2И д). Отсюдалеrко получаются остаточ
ные напряжения на поврежденных фазах в месте кз (см. рис. 6.2, б)
и на шинах ПСА (см. рис. 6.2, 2И рис. 6.3, е).
Рассмотрим пример. Примем (см. рис. 6.3, а) БА == 60 кВ, индук
тивные сопротивления Zl r == r == 10 Ом, Zl пер == пер== 20 Ом, для
упрощения считая активное СОПfотивление передачи paBным нулю.
Тоrда значения токов I == I == 60/60 == 1 кА. Значения токов в
поврежденных фазах I<j> == I 2) == 1 . .J3 == 1,73 КА (рис. 6.2, а). Уroл
между ЭДС и током КЗ при отсyrcтвии активноro сопротивления
получается paBHым 900. Значения напряжеНИЙ в месте КЗ
u f == 60 1 . (10 + 20) == 30 кВ, и == О ( 1) · (10 + 20) ==
== 30 кВ. Значения напряжений на шинах ПС А и == 60 1 . 10 ==
== 50 кВ, и == О ( 1) . 10 == 10 кВ. Значение фазноro напряже
пия на wазе А шин пс А получается равным фазной эдс:
и + и == 50 + 10 == 60 кВ. Значения остаточных напряжеНИЙ на
поврежденных фазах В и С леrко рассчитать, рассматривая
рис. 6.3, е: проекция IЛ на rоризонтальную ось равна
79
u
Е А
и 1 А
U 1 AK
ПСА
ПСБ
и 2 Ак
ПСА
ПСБ
Рис. 6.4. Эпюра напряжений при двухфазном К3
JЗ
(50 10) · cos 30 == 40 . 2 == 34,6 кВ; проекция I u на вертикальную
ось авна 50 + 10) . sin 30 == 60/2 == 30 кВ; отсюда значение IQ paB
но 34,62 + 302 == 45,8 кВ. Очевидно, таково же и значение напряже
ния I u d . для данноro примера можно построить эпюру напряжений
прямой и обратной последовательностей (рис. 6.4).
Как бьто сказано в предыдущей rлаве, yroл сдвиra между напря
жением и током определяется соотношением активной и индуктив
ной составляющих комплексных сопротивлений. Поэтому в COBMe
щенной диаrpамме напряжений и токов для места К3 ток повреж
денной фазы, например Iн, сдвинyr относительно Е н е на yroл <РК. На
ПС А, в начале ЛЭП, rде установлены защиты и реrистраторы, Ha
пряжение U <jt отличается от нуля, и диаrpамма принимает вид
рис. 6.2, z. Нацифровыхреrистраторахмоryrбыть представлены как
диаrpаммы фазных напряжений и токов, так и диаrpаммы напряже
ний и токов отдельных последовательностей, причем со значениями
модулей и yrлов векторов. Из этих данных можно достаточно точно
определить параметры ЛЭ П от места установки реrистратора до Me
ста К3, ЭДС и сопротивление системы за спиной реrистратора. Pac
сматривая диаrpаммы для разных моментов времени, можно также
80
л' л" t С2
е
9 2)
А Б
а)
Н)
Eel Zl cl , z" Zl c2 Ее2
.............. Zl л К) ............
Iл
............... !Ьк == Ьк
llcl А Б llc2
Z2 c) ZJ. c2
............... К 2
12сl А Б 12с2
Н 2
б)
Е э к Zl эк
...............
Н) Kl
l1к == 12К!
Z2 эк
Н 2 К 2
в) llA
12С lА 12В
lc
1а
llC
12A
llJJ
z)
Рис. 6.5. Двухфазное К3 на линии с двухсторонним питанием:
а схема сети; б комплексная схема замещения; в то же в свернутом
виде; z диаrрамма токов от Сl
81
оценить изменение параметров reHepaTopa в зависимости от BpeMe
ни и правильность поведения устройств РЗА.
Следует обратить внимание на то, что реальные электрические
сети намноro сложнее сети, приведенной в предыдущих примерах.
Но любая электрическая сеть с помощью расчетов и измерений MO
жет быть приведена к простейшему наrлядному виду. Рассмотрим
двухфазное К3 на ЛЭП с двусторонним питанием (рис. 6.5, а). Комп
лексная схема замещения для особой фазы строится по аналоrии с
изложенными принципами (рис. 6.5, б). Индекс фазы А как особой
фазы здесь опущен. Условные обозначения понятны из схемы. С oд
ним штрихом обозначены параметры ЛЭП между ПС А и местом
КЗ, с двумя штрихами между ПС Би местом КЗ. Параметры пер
вой системы обозначены индексом "cl", второй "с2". Параллель
ное соединение ветвей в схемах прямой и обратной последователь
ностей приводит схему к виду, показанномунарис. 6.5, 8. Отсюда по
выражению (6.7) находим токиl / 1 )1 == I / I. Заметим, что это paBeH
ство справедливо только для места КЗ (поэтому токи с индексом
"к"). Аналоrично предыдущему можно рассчитать напряжения пря
мой U ) и обратной и последовательностей в месте КЗ. Исходя из
этих напряжений, ассчитываем токи от первой и второй систем.
Очев идн о /(2) == /( ) + /(2) и/(2) == /(2) + /(2) Посколь ку значения
, IK lcl lc2' 2K 2cl 2c2.
токов обратно пропорциональны сопротимениям, от более мощ
ной системы, т.е. с меНЬШИА-fИ значениями сопротивлений, токи бу
дyr больше. Кроме Toro, в общем виде сопротивления прямой и об
ратной последовательностей не равны между собой, например
cl :1= Zl cl. Это характерно для вращающихся машин в начальный
момент КЗ (индуктивное сопротивление обратной последователь
ности несколько больше сверхпереходноrо сопротивления). Тоrда
для особой (неповрежденной) фазы / f l :1= / , и появляется фазный
ток в неповрежденной фазе / 11 == / 1 ) / . Векторная диarрамма
фазных токов (рис. 6.5, z) приобретает несколько иной вид по cpaB
нению с рис. 6.2, а.
Все рассуждения по поводу двухфазноrо КЗ применимы для по
строения векторной диаrpаммы однофазноzо К3 в сети с заземленной
нейтралью (рис. 6.6, а). Здесь в качестве особой фазы удобно при
пять фазу с током КЗ, что отличает эту фазу от двухдрyrиx, в которых
ток К3 отсyrcтвует. fраничным условием для построения векторной
диаrpаммыI токов является отсyrcтвие токов в неповрежденных фа
зах (если пренебречъ токами наrpузки). Тоrда из уравнений для TO
ков по (6.1) (6.3) видно, что симметричныIe составляющие фазы с
КЗ, например фазы А, равныI по модулю, составляют по одной трети
82
Е А A [КА epA
...............
"'"
Ев B epB
"'"
Е е e epe
"'"
А Б
а)
lA kA Е А
12А [$ tJ . L 1 AK
kB ke
llА ПСА ПСБ
12B [2е J;2A K
б) и 2А
r;;
Е ............11А == [2А == kA 1kA llOAK
ZI z2 zo д)
F I · · r I . . I
Kl Н 2 К 2 Но
в) и А
и 1 А
е)
2)
Рис. 6.6. Однофазное кз:
а трехфазная схема; б векторная диаrpамма токов; в комплексная схема
замещения; z векторная диаrpамма напряжений; д эпюра напряжений; е
уrловые соотношения токов и напряжений
83
от фазноro тока КЗ и не имеют yrловоrо сдвиra. системыI симмет
ричных составляющих тока выrлядят, как на рис. 6.1. Если сложить
симметричные составляющие для каждой фазы, получим вектор
фазноro тока фазы А и равные нулю токи в двух дрyrиx фазах
(рис. 6.6, б). Значения симметричных составляющих тока для oco
бой фазы рассчитьmаются по выражению
/(1) /(1) /(1) (6.8)
lA 2A OA Z + Z + Z '
1 2 O
rде Zl ' , эквивалентные сопротивления прямой, обратной и
нулевой последовательностей.
Равенство векторов токов прямой, обратной и нулевой последо
вательностей в месте КЗ определяет комплексную схему замещения
для особой фазы (рис. 6.6, в), в том числе расположение начал и
концов схемы замещения каждой последовательности. Сопротивле
ния нулевой последовательности элементов схемы замещения, как
правило, существенно отличаются от сопротивлений прямой и об
ратной последовательностей. Это объясняется тем, что пyrи для TO
ков нулевой последовательности существенно отличаются от путей
для токов дрyrиx последовательностей. rраничным условием для
построения векторной диаrpаммыI напряжений является то, что в
месте КЗ фазное напряжение поврежденной фазы (приняли фазу А )
равно нулю: и == о. Из равенства U 1 A + и 2 А + и ОА == О можно пред
ставить векторную диаrpамму напряжений в месте К3 (рис. 6.6, 2),
rде U IA = Е А / Z 1. Соотношение напряжений обратной и нуле
вой последовательностей определяется соотношением сопротивле
ний и . На диаrpамме представлен случай, коrда > . [eo
метрическая сумма напряжеНИЙ в поврежденной фазе в месте КЗ
равна нулю, а в двух дрyrиx фазах не HaMHoro отличается от нормаль
Horo фазноro напряжения. Если измерять напряжения не в месте
КЗ, а в точке более близкой к источнику питания, составляющие Ha
пряжения обратной и нулевой последовательностей будут уменьша
ться, а составляющая прямой последовательности возрастать.
Как и для двухфазноrо КЗ, рассмотрим пример. На рис. 6.6, а
примем Е А == 60 кВ, индуктивные сопротивления Zl r == r == r ==
== 10 Ом. Конечно, здесь под reHepaтopoM надо понимать эквива
лент энерroсистемы, питающий наrpузку по данной передаче; ин
дуктИВные сопротивления Zl пер == пер == 20 Ом, для упрощения
принимаем активное сопротивление передачи равным нулю. При
мем также индуктивное сопротивление пер ==50 Ом. В комплекс
ной схеме замещения (рис. 6.6, в) получаются Zl == == 10 + 20 ==
84
== 30 Ом, l1> == 10 + 50 == 60 ОМ. Тоrда значения токов / 1 , / и / g1
получаются равными 60/120 == 0,5 КА Значение тока в поврежден
ной фазе I ) == 3 . 0,5 == 1,5 кА. Уroл между ЭДС фазы А и током КЗ
при отсyrствии активноro СОПРОТИШIения получается равным 900.
ЗначениянапряженийвместеКЗ и == 60 0,5. (10 + 20) == 45 кВ,
и == О 0,5 . (10 + 20) == 15 кВ, и ОА == О 0,5 · (10 + 50) ==
== 30 кВ. Значения фазных напряжений в месте КЗ леrко подсчи
тать, используя рис. 6.6, z: и == 45 15 30 == О кВ. Проекция IQ
на rоризонтальную ось равна (45 + 15) . cos 30 == 60 == 51,9 кВ.
2
Проекция IQ на вертикальную ось рав на ( 45 + 15) . sin 30 30 ==
== 45 кВ. Отсюда значение IQ равно 5192 + 452 == 68,7 кВ, HeCKO
лько больше ЭДС станции. Очевидно, таково же и значение напря
жения IQd. Значения напряжений на шинах ПС А
и ==60 0,5 . 10 == 55 кВ, U == О 0,5 · 10 == 5 кВ, и О А == О
0,5 . 1 О == 5 кВ. Значение фазноrо напряжения на фазе А шин
ПС А получается и 1 + и + u g == 55 5 5 == 45 кВ. Значения
остаточных напряжений на поврежденных фазах В и С леrко под
считать так же, как это бьто сделано для места КЗ. для данноrо при
мера можно построить эпюру напряжений прямой, обратной и нy
левой последовательностей для особой фазы для однофазноro КЗ на
шинах ПС Б (рис. 6.6, д).
Как и для двухфазноrо КЗ, yroл сдвиrа между напряжением и TO
ком определяется соотношением активной и индуктивной COCTaB
ляющих комплексных сопротивлений передачи. Поэтому в COBMe
щенной диаrpамме напряжений и токов для места КЗ ток повреж
денной фазы, например IА' сдвинyr относительно БА на yroл <Р К '
также близкий к 60 700 для линий 11 О кВ или к 800 для линий
220 кВ и выше. На ПСА, в началеЛЭП, rдеустановленыреrистрато
ры, наблюдается снижение напряжения на поврежденной фазе
«[ ) == 55 кВ), и диаrpамма принимает вид рис. 6.6, е. На цифровых
реrистраторах MOтyr быть представлены как диаrpаммы фа ных Ha
пряжений и токов, так и диаrpаммы напряжений и токов отдельных
последовательностей, причем со значениями модулей и yrлов Beктo
ров (рис. 6.7).
Может показаться, что в схемах обратной и нулевой последовате
льностей токи в цепи с индуктивностями опережают приложенные
напряжения. Однако это не так. приведенныIe эпюры наrлядно по
85
U 1 A
11C
U1 C
а)
и 2 С 12С
12В
и 2 А
б)
kA
%kB
kc
1kA 1kB 1kc
в)
Рис. 6. Z Векторные диarpаммы то..
ков и напряжений в месте К3 при од"
нофазном К3
86
казывают, что источником токов
обратной и нулевой последовате
лъностей ямяется место кз. А pa
нее бьто принято условие, что для
правильноrо отображения процес
сов условное направление тока
должно совпадать с напрамением
источника этоrо тока. Значит, на
схемах и диarpаммах для обратной
и нулевой последовательностей
условные направления токов сле
довало бы поменять на обратные.
Однако менять общепринятые и
привычные диаrpаммы не имеет
смысла, хотя следует учитывать
сказанное в случаях, коrда речь
идет о фильтровых реле направле
ния мощности.
Рассмотрим векторные диarpам
мы однофазноro кз на ЛЭП с двyx
сторонним питанием (рис. 6.8, а).
Все основные принципы и обозна
чения здесь аналоrичны таковым
для случая двухфазноro кз. Комп
лексная схема замещения для oco
бой (поврежденной) фазы приве
дена на рис. 6.8, б. ПаРaJUIельное
соединение ветвей в схемах трех по
следовательностей приводит схему
к виду рис. 6.6, 8, откуда можно
вычислить симметричные cocтaB
ляющие /(1) == /(1) == /(l) тока в Me
lK 2K OK
сте кз. По значениям этих токов
можно вычислить напряжения
u(l) U(l) u(l) также в месте кз ПО
IK' 2K' OK ·
значениям напряжений в месте кз
рассчитьmаются симметричные
составляющие токов кз от каждой
из систем. Поскольку обычно
Z Ocl + Zол > Z lcl + Z{л, поямя
л' л" t С2
8
Тк(2)
А Б
а)
НI
Ееl Zl cl , и,! z" ZI c2 Ее2
Zl л
KI Iл
.............. Р'к
llcl А Б Ilс2
Z2 cl Z2 c2
.............. и 2 ! Н 2
12сl А Б 12с2
К 2
cl 4л !12K 4 c2
..............
kJcl А Б kJc2
IIA
12А
118
kJB
4fff l loc
128
12С
12С 128
в)
Рис. 6.8. Однофазное К3 на линии с двухсторонним питанием:
а схема сети; б комплексная схема замещения; в диаrpамма токов от С 1
87
Е А ZrA 1кА I epA
............
Ев Zr B k epB
"-.;
Ес Zr C Zn epC
"-.;
А Б
а)
и А 1kA Е А
............ ............ 11 А ZI Kl
ИИ Н 1 ""
............ 12А Z2 К 2
1kB 1kc Н 2
и 1 А lJ и 2 с ............ kA ко
2B НО
б) в)
11А
Е А
ПСА
l: AK
ПСБ
2)
и к
1kA 1kAK
д)
Рис. 6.9. Двухфазное К3 на землю:
а трехфазная схема; б векторная диаrpамма токов; в комплексная схема
замещения; z векторная диаrpамма токов; д эпюра напряжений
88
ются токи в неповрежденных фазах, и диarpамма токов от первой
системы принимает вид рис. 6.8, 8.
Коротко рассмотрим принципы построения векторныхдиаrpамм
iJвухфазноzо К3 на землю в сети с заземленной нейтралью
(рис. 6.9, а). Здесь, как и в случае двухфазноro КЗ, в качестве особой
фазы удобно принять неповрежденную фазу, отличающую ее от двух
дрyrиx. и удобно начать рассмотрение rpаничных условий с paBeH
ства нулю фазных напряжений в месте КЗ: u i == u 2t == о. Тоrда из
(6.1) (6.3) видно, что векторы симметричных составляющих Ha
пряжения в месте КЗ равны между собой и составляют 1/3 фазноro
напряжения здоровой фазы: и 1 ) == и ) == иb ) == и А (рис. 6.9, б).
При этом виде КЗ равенство векторов напряжений в месте КЗ опре
деляет расположение схем замещения отдельных последовательно
стей в комплексной схеме замещения для особой фазы (рис. 6.9, в).
Здесь напряжения прямой, обратной и нулевой последовательно
стей в месте КЗ равны. Из такой схемы наrлядно видно выражение
для расчета симметричных составляющих тока КЗ:
[(I.I)
lA Z + 2 O '
l Z 2 + Z О
(6.9)
rде сопротивления обратной и нулевой последовательностей под
ключены паРaтIельно.
При принятых условных положительных направлениях Beктop
наядиаrpамматоковимеетвидрис. 6.9, 2. Внейсумматоковвнепо
врежденной фазе равна нулю, а соотношение между токами обрат
ной и нулевой последовательностей определяется соотношением
сопротивлений и . Векторы токов поврежденных фаз леrко
определяются reометрическим суммированием симметричных co
ставляющих токов.
Используя данныIe
60
30.60 == 1,2 кА.
30+
30 + 60
== О 8 КА и [(1.1) == [(11) 2 == 1" . 30 == О 4 КА Очевидно ток
, OA lA Z 2 + Z О 30 + 60 ' ,
[ 1) == о. Значения токов в фазах Ви с можно вычислить С помощью
приема, использованноro в предыдущих расчетах: [ 1 ) == [ 1 ) ==
предыдущеro примера, получаем [ ) ==
Orcюда [(11) == [(Щ o == 1,2. 60
2A IA Z + Z 30 + 60
2 O
89
== 1,83 кА. Значения напряжений в месте КЗ U l) == 60 1,2 .30 ==
== 24 кВ, и ) == О ( 0,8) . 30 == 24 кВ, U ) == О ( 0,4) . 60 ==
== 24 кВ. Как видим, подтверждается rpаничное условие, по KOTOpO
му рассчитъmались симметричные составляющие напряжения в Me
сте КЗ. Значения напряжений на шинах ПС А при К3 на ПС Б:
u 1 1) == 60 1,2.10 == 48 кВ, U ) == О ( 0,8) .10 == 8 кВ, U ) ==
== О ( 0,4) . 10 == 4 кВ. для особой фазы можно построить эпюру
напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей при
КЗ на ПС Б (рис. 6.9, д). Значения фазных напряжений на шинах
ПС А леrко вычислить, как и в предыдущем случае, через проещии
векторов симметричных составляющих на rоризонтальную и верти
кальную оси. Получается .l)1 == 60 кВ, .l)1 == g.l)1 == 47 кВ.
Так же как и в предыдущих случаях, yrлы СДБиrа между напряже
пиями и токами определяются соотношением активной и индуктив
ной составляющих комплексных сопротивлений передачи.
Рассматривать пример двухфазноzо К3 на 3eJНJlЮ на ЛЗИ с двух..
cтopOHHUJН питанием не имеет большоrо смысла, поскольку все
основные этапы расчета и все подходы к построению векторных
диаrpамм остаются теми же самыми. Так же как и в предыдущих слу
чаях, MOryr появиться токи В неповрежденных фазах.
До сих пор рассматривались варианты К3 в схемах без трансфор
маторных связей. Между тем, с помощью метода симметричных co
ставляющих достаточно просто уяснить соотношения между тока и
и напряжениями сторон ВН и НН трансформатора в случае возник
новения КЗ на одной из ею сторон. для этоrо наrpузку ПС Б на
рис. 5.1, б ПОДЮIючим через понижающий трансформатор, а reHepa
тор на ПС А подключим через повышающий трансформатор
(рис. 6.10, а). На схеме рис. 6.10, а показаны трансформаторы со
схемой соединения "звезда треyrольник 11", хотя в тексте будет
рассматриваться и трансформатор Т2 со схемой соединения "звез
да звезда 12". В схеме замещения трансформаторы следует ввести
своими индуктивными сопротивлениями (рис. 6.10, б). для упро
щения последующих примеров удобно пренебречь активным co
противлением ЛЭП и заместить ее также индуктивным сопротивле
ни ем . Под параметрами reHepaTopa и трансформатора Тl для pac
чета КЗ в точке Кl подразумеваются эквивалентная ЭДС и
эквивалентное сопротивление электростанции. Сопротивление Ha
rpузки в расчете не исполыуется, поскольку рассмотрение токов
подпитКИ места КЗ от двиrательной наrpузки не является целью
данной раБотыI.
90
вл
r Тр1 А Б Тр2
а)
Е + 1 1 Kl
X r 2 7
А Б
б)
Рис. 6.10. Учет трансформаторных связей в сети:
а схема сети; б схема замещения
Рассмотрение удобно начать с К3 в точке Кl, непосредственно за
трансформатором Т2. для наrлядности такое рассмотрение вьmол
ним в виде конкретноrо примера. Номинальное напряжение ЛЭП
между ПСА и ПС Б 110 кВ. ДлинаЛЭП примерно 25 км, ее сопро
тивление == 1 О Ом. Эквивалентное сопротивление электростан
дии Хе == X r + Xrl' приведенное к напряжению 110 кВ, примем paB
ныIM 10 Ом, а фазная ЭДС, также приведенная к напряжению
110 кВ, составляет Ее == 110/JЗ == 63,5 кВ. Трансформатор T2 тpe
хобмоточный мощностью 25 МВ . А, с номинальныIи напряжения
ми 115/38,5/11 кВ и схемой соединений "звезда с заземленной ней
тралью" на стороне ВН, "звезда с изолированной неЙТРалью" на
стороне СИ и "треyroльник" на стороне НН. Напряжение и к
ВИ СИ и ВИ нн условно примем равным 10 %. Сопротивле
ние рассеяния трансформатора между сторонами СН и ВН, приве
денное к напряжению 11 О кВ, получается одинаковым и равным
u 2 1102
У 2 == U == О 1 . == 52 9 Ом.
L.,. К S ' 25 '
НОМ
Рассмотрим трехфазное К3 в точке Кl на шинах СН, т.е. за тpaHC
форматором со схемой соединеНИЙ "звезда звезда 12". Ток К3 по
ЛЭП во всех фазах одинаков и равен I З) == EJ(Xe + Х л + Xr2) ==
== 63,5/(10 + 10 + 52,9) == 0,87 кА. Векторная диаrpамма токов на
стороне ВИ совпадает (за исключением масштаба) с диаrpаммой на
стороне СИ и имеет вид симметричной звезды (рис. 6.11, а).. Сдвиr
токов по отношению к ЭД с равен 900 вследствие пренебрежения ак
тивныIи сопротивлениями сети. Фазные напряжения на IIIИНах
110кВ ПС Б также симметричныI и равны UБ==I З)ХТ2==
== 0,87 . 52,9 == 46,1 кВ. Аналоrично фазныIe напряжения на шинах
91
Е А
lc
Е А
и А U Б
А
Б
Kl
lв
а)
б)
иА (НН)
иВ (НН)
и С (НН)
lв(нн)
в)
Рис. 6.11. Трехфазное К3 в точке Kl:
а диаrрамма ЭДС и токов за трансформатором "звезда звезда"; б эпюра
напряжений; в диаrрамма напряжений и токов за трансформатором "звез
да треуrольник"
110 кв ПС А равны и А == I 3)(Хл + А;.2) == 0,87 . (10 + 52,9) == 54,8 кВ.
Эпюра фазных напряжеНИЙ и токов имеет вид (рис. 6.11, б).
Почти то же получается в случае трехфазноrо К3 в точке Кl на
шинах НН, т.е. за трансформатором со схемой соединений "звез
да...треyrольник ...11". Расчет токов и напряжений совершенно оди
наков, как одинакова и эпюра фазных напряжений. Разница в нали
чии yrловоro сдвиra между диаrpаммами токов сторон ВН и НН
вследствие yrловоro сдвиra напряжений стороны НН в сторону опе
режения (рис. 6.11, в).
Рассмотрим двухфазное К3, например, между фазами Ви Свточ
ке Кl с использованием метода симметричных составляющих. KOM
плексная схема замещения приобретает вид рис. 6.12, й, уже pac
сматривавШИЙся ранее. СОПРОТИRЛения обратной последовательно
сти элементов схемы обычно равны сопротивлениям прямой
92
Е l1А
...д. X 1 JI0 Х 1л /l0 X 1T 2I52,9
Н 1 Kl
[2А
X 2 JIO Х 2л /lО Х 2т 2I52,9 К 2
Н 2
а)
Е А и А [е
U1 Af и 2А lи 11A
Е е Ев uJlu B
Ев е
[в
б)
Е А
и 1 А U 1 A
U 1 AK
и 2А
Т
в)
Е А
Е е
и е
и в
2)
Рис. 6.12. Двухфазное К3 в точке Кl за трансформатором "звеэда"звезда":
а комплексная схема замещения; б диаrpаммы токов и напряжений; в
эпюра напряжений; z диаrpамма напряжений на ПС А
93
последовательности. Значения токов прямой и обратной последова
тельностей при КЗ за трансформатором, приведенные к стороне
110 кВ, равны 1[;> == I == ЕJ(Х]эк + Х 2ЭК ) == 63,5/(72,9 + 72,9) ==
== 0,44 кА.
При рассмотрении КЗ на стороне СН, т.е. за трансформатором со
схемой соединения "звезда звезда", векторная диаrpамма токов
прямой и обратной последовательностей ничем не отличается от
диаrpаммы рис. 6.2, а. Векторная диarpамма напряжений в месте КЗ
также совпадает с диаrpаммой рис. 6.2, б. Поскольку мы пренебреr
ли активными сопротивлениями, взаимное расположение диаrpамм
вьrrлядит, как показано на рис. 6.12, б. ТОК КЗ отстает от линейной
ЭДС Ев е на yrол 900. Значения фазных токов /<ff> == / 2) == .J3/f;) ==
== 1,73 · 0,44 == 0,75 кА. Значения напряжений прямой и обратной
последовательностей в месте КЗ, так же как и значения фазных Ha
пряжений поврежденных фаз, равны половине фазной ЭДС, т.е.
u 1 <i == иfJк == EJ2 == 63,5/2 == 31,8 кВ. Здесь токи и напряжения
приведены к стороне 110 кВ. для выяснения реальных значений на
стороне СН вышеприведенные значения следует пере считать через
коэффициенты трансформации.
для расчета напряжеНИЙ на стороне ВН ПС Б необходимо pac
считать отдельно падения напряжений в трансформаторе в схемах
прямой и обратной последовательностей: !!иа> == II ) Х т2 ==
== 0,44 . 52,9 == 23 кВ. Это падение напряжения добавляется к напря
жению в месте КЗ. Отсюда иа == 31,8 + 23 == 54,8 кВ. Очевидно,
!! и == I Х т2 == 23 кВ. Это падение напряжения отнимается от Ha
пряжения в месте КЗ. Отсюда и == 31,8 23 == 8,8 кВ. Аналоrично
рассчитъmаются напряжения на стороне 110 кВ ПС А. Только токи
умножаются на сумму сопротивления трансформатора Т2 и линии.
Ие приводя расчета, запишем, что иа == 59,1 кВ, а и == 4,4 кВ.
Исходя из полученных значений, можно построить эпюру напряже
ний для особой фазы (рис. 6.12, в).
Отсюда можно рассчитать фазные напряжения на шинах 11 О кВ
ПС Б и ПС А. для контроля на шинах 110 кВ ПС Б и 2) == иа> +
+ и == 54,8 + 8,8 == 63,6 кВ, т.е. равно фазной ЭДС неповрежден
ной фазы (расхождение вызвано неточностью расчета). Пользуясь,
как и раньше, методом проекций симметричных состаWIЯЮЩИХ на
roризонталъную и вертикальную оси, получаем uCj2 x == (uf'jJ
и ) cos 30 == 40 кВ и и 1!..y == (Ulj + и ) sin 30 == 31,8 кВ, откуда
94
и ) == и; + и} == 402 + 31$2 == 51 кВ. Очевидно, такое же значе
ине будет иметь и ug) (рис. 6.12, z). фазныIe напряжения на пс А
будyr близки к фазныIM эдс.
Рассмотрим двухфазное кз между теми же фазами В и С в точке
Кl на стороне НН. Расчет токов К3 за трансформатором в этом слу
чае не отличается от расчета токов кз за трансформатором со cxe
мой соединения "звезда звезда". векторныIe диаrpаммы токов и Ha
пряжеНИЙ на стороне НН повторяют диаrpаммы на рис. 6.2, а и б.
Для наrлядности последующих рассуждений они вынесеныI на
рис. 6.13, аи бсправа.
Для построения векторной диаrpаммы токов на стороне ВН при
К3 на стороне НН необходимо вспомнить, что при подаче на CTOpO
ну ВН системы напряжений прямой последовательности векторы
напряжений на стороне НН при rpуппе соединеНИЙ "звезда треyro
льник 11" опережают векторы напряжений стороны ВН на 300. 3Ha
чит, токи прямой последовательности на стороне ВН при кз на cтo
роне НН отстают от токов прямой последовательности CTOpOНbI НН
на 300. В свою очередь, при подаче на сторону ВН системы напряже
ний обратной последовательности схема соединений трансформа
тора превращается в схему "звезда треyrольник 1" и токи обратной
последовательности на стороне ВН при К3 на стороне НН опережа
ют токи обратной последовательности стороныI НН на те же 300
(рис. 6.13, а слева). Значения фазных токов получаются сложением
симме тр ичных составляю щих . /(2) == 2/(2) == /(3) == О 88 КА. /(2) ==
. с IK К ' , А
= /Cff) == 0,44 кА. Векторная диаrpамма токов на стороне ВН приоб
рела вид диаrpаммы напряжений на стороне НН. Эта особенность
важна как при расчете защит на стороне ВН трансформатора, так и
при анализе осциллоrpамм.
Чтобы получить векторную диаrpамму напряжений на стороне
ВИ, представим трансформатор в виде идеальноro (без СОпрОТИШIе
ния) трансформатора с такой схемой соединеНИЙ сторон и BЫHeceH
Horo на сторону ВН ero сопротивления рассеяния. На стороне ВН
этоro идеалъноrо трансформатора векторы прямой последователь
ности поворачиваются на 300 по часовой стрелке (в сторону OTCTaBa
ния), а векторы обратной последовательности на 300 против часо
вой стрелки (в сторону опережения). Значения напряжений сим
метричных составляющих не изменились вследствие идеальности
трансформатора и составляют половину фазной эдс, т.е.
63,5/2 == 31,8 кВ. Результирующие фазные напряжения получаются
reометрическим сложением симметричных составляющих. При
этом получается, что векторы фазных напряжеНИЙ фаз А и В Haxo
95
12А
1IA
1с(вн)
12С 1IC
1IB
т .... ....и 2 Ь
L2A ............
........
........
'" '" '" '" 12 В
'"
'"
'"
'"
'"
12В
1в(вн) 1А(ВН)
а)
U 1 C
иА (ВН)
и А
А;.2
Т2
и 2 А
U 1 A и 2А
и 2 с
тт ........
М2Ь ............
....
........
....
'" '" '" '" U 1 В
'"
'"
'"
'"
'"
U 1 B
и С и в
б)
Рис. 6.13, а б
96
дятся в противофазе, а вектор напряжения фазы С равен нулю. BeK
торная диаrpамма напряжеНИЙ на стороне ВН приобрела вид диа
rpаммы токов на стороне НН.
Теперь, чтобы рассчитать симметрwпIыIe составляющие и фазные
напряжения на стороне ВН ПС Б, необходимо учесть падение напря
жения в сопротивлении рассеяния трансформатора. Все необходи
мые значения уже рассчитаны, поскольку ни параметры схемыI за
мещения, ни значения симметричных составляющих токов не изме
нились при изменении схемы соединеНИЙ трансформатора. Значит,
!! и == !! и == 23 кВ. Отсюда на IIIИнах ВН трансформатора ПС Б
и(2) == 54 8 кВ и(2) == 8 8 кВ Нап р яжение на Ф азе с u(2) == u(2)
lA ' , 2А ' · с lА
и == 54,8 8,8 == 46 кВ. Значения фазных напряжеНИЙ Ulff) и u 2)
леrко рассчитать как reометрическую сумму составляющих. И это
уже сделано для предыдущей схемы соединения: ulff) == u1 2 ) == 51 кВ.
Векторная диаrpамма приобретает вид рис. 6.13, в. Она резко отли
чается от предыдущей. Все фазные напряжения снизились относи
U 1 C
и 2 В
U 1 B
и с
и 2 А
в)
Рис. 6.1 З. Двухфазное К3 в точке Кl за трансформатором "звезда..треyro.льиик":
а диаrраммы токов на стороне ВН (слева) и НН (справа); б диаrpаммы Ha
пряжений на стороне ВИ идеальноrо трансформатора (слева) и на стороне
НН (справа); в диаrpамма напряжений на стороне ВН (шины пс Б)
97
тельно ЭДС станции, и больше Bcero на фазе с. Это естественно, по
сколъку по ней протекает наибольший ток К3. Расчет напряжений
на шинах ВН ПС А про изводится аналоrично. Эпюра напряжений
для этоrо вида К3 (рис. 6.12, в) остается той же самой.
Теперь, рассмотрим векторные диаrpаммы при разлИЧНЫХ видах
К3 на шинах ВН станции. для расчета используем данные предыду
щеro примера. Чтобы не усложнять вопрос возможным изменением
параметров reHepaTopa в процессе К3, исполыуем расчет периоди
ческой составляющей тока К3 для начальноro момента времени. И
все параметры оставим приведенными к стороне 11 О кВ. Небольшое
yrочнение схемы состоит в том, что необходимо разделить сопро
ТИRЛение станции на сопротивления эквиваленmых reHepaTopa и
трансформатора Tl. Условно принимая оmосительное сверхпере
ходное СОПРОТИRЛение эквивалентноro reHepaTopa приблизительно
равным 0,2 и относительное СОПРОТИRЛение рассеяния трансформа
тора равным 0,1, можно принять СОПРОТИRЛение reHepaтopa
X r == 7 Ом и A;.l == 3 Ом (мощность станции порядка 400 МВт).
Сверхпереходную ЭДС станции примем на 10 % больше номиналь
HOro напряжения, т.е. Ее == 70 кВ.
1jJехфазnое К3 на шинах ВН станции рассчитывается элементар
но: I З) == EJXe == 70/10 == 7 КА Остаточное напряжение на шинах
ВН ПС А получается равным нулю. Остаточное напряжение на BЫ
водах reHepaTopa Ц. == 1 З) Х тl == 7 . 3 == 21 кв (30 % номинальноrо).
Векторная диаrpамма токов на стороне ВН имеет вид симметричной
звезды, как и на рис. 6.11, а, и сдвиr токов, равный 900, по OПIоше
нию к фазным напряжениям. Поскольку Тl имеет rpуппу соедине
ний "звезда треyroльник 11", векторы ЭДС reHepaTopa и векторы
токов К3 reHepaTopa сдвинуrы на 300 против часовой стрелки oтнo
сительно соответствующих векторов на стороне ВН.
При двухфазном К3, например, ВС на шинах ВН станции необхо
димо составить комrтексную схему замещения (рис. 6.14, а). При
состаRЛении схемы замещения пренебрежем дрyrими линиями, Ha
верняка присоединенными к шинам станции, считая их сопротив
ления мноro большими, чем СОПРОТИRЛение станции. для нашеro
случая примем X 1r == Х 2 р хотя, cтporo roворя, здесь этоro нельзя дe
лать. Тоrда токи I ) == I == ЕJ(Х 1эк + Х 2ЭК ) == 70/20 == 3,5 кА. BeK
торная диаrpамма токов на стороне ВН соответствует правой диа
rpaMMe рис. 6.13, а, а векторная диarpамма напряжений правой
диаrpамме рис. 6.13, б. Токи прямой последовательности на reHepa
ТОРНОЙ стороне, как и в предыдущих случаях, сдвинуrы на 300 про
тив часовой стрелки, а токи обраmой последовательности на 300
98
по часовой стрелке (рис. 6.14, б). Отсюда, как и в случае с К3 за
трансформатором Т2, фазный ток в одной фазе (В) в 2 раза превы
шает ток в двух дрyrиx фазах и равен току трехфазноro К3 на шинах
ВН станции.
Для построения векторной диаrpаммы напряжений на вьтодах
reHepaTopa воспользуемся прежним приемом разделения схемы за
мещения трансформатора Т 1 на идеальный трансформатор, примы
кающий к шинам ВН, и ero сопротивление, примыкающее к reHepa
тору (рис. 6.14, в). Векторная диаrpамма на reнераторной стороне
этоrо трансформатора строится по тем же правилам, что и для тpaHC
форматора Т2. Падение напряжения на сопротивлении тpaHC OP
матора для системыI прямой последовательности составляет А U 1 ;( ==
[f;) А;.} == 3,5.3== 10,5 кВ. Это падение напряжения добавляется к
напряжению в месте К3, равному половине фазноrо напряжения,
35 кВ. Отсюда Uj<'i == 35 + 10,5 == 45,5 кВ. Очевидно,
Aи + [ Х т1 == 3,5 . 3 == 10,5 кВ. Это падение напряжения отни
мается от напряжения в месте К3. Отсюда и == 35 10,5 ==
== 24,5 кВ. Теперь можно построить векторную диаrpамму на BЫBO
дах reHepaTopa (рис. 6.14, д). Напряжение и ) == Uf и ==
== 45,5 24,5 == 21 кВ. Фазные напряжениядрyrиxфазвычисляются
как reометрическая сумма симметричных составляющих: и 2) ==
= и 2) == 53,9 кВ. Реальные значения токов и напряжений на reHepa
торной стороне пересчитыIаютсяя через коэффициент трансформа
ции Тl.
Рассмотрим однофазное К3 на шинах ВН станции. для этоrо необ
ходимо знать сопротивления нулевой последовательности элемен
тов схемы. Сопротивление ХО Тl примем равным сопротивлению
прямой последовательности, считая трансформатор пятистержне
вым. Сопротивление ХО линии примем в 3 раза большим сопротив
ления Х 1 , т.е. ХО == 30 Ом. Для Т2примем Хо == 0,9Х 1 == 47,6 Ом. Oт
сюда комплексная схема замещения для особой фазы с К3 принимает
вид рис. 6.15, а. Поскольку началами схемы нулевой последователь
ности являются заземленные нейтрали трансформаторов, в схеме
получаются две ветви от нейтрали Тl и от нейтрали Т2. ЭI<Вива
лентное сопротивление нулевой последовательности .хоЭК ==
== 3 . 77 6 /( 3 + 77 6 ) == 2 9 Ом Токи 1(1) == [(1) == [Н) == Е /( X 1 +
, ". lк 2к ОК е ЭК
+ Х 2ЭК + .хоЭК) == 70/(10 + 10 + 2,9) == 3,06 кА. Напряжение прямой
последовательности в месте К3 ufl) == Ее [f:l Х 1ЭК == 70
3,06 . 10 == 39,4 кВ. Напряжение обратной последовательности в
99
Е 11A
......;A
...............
Н 1
К}
12А
Н 2
К 2
А
а)
1с(вн) 1А(ВН)
" "
" "
" "
,," ""
11 С,,""" """" 11А
Xr + l
в)
12В 11В
U1 A
U 1 B
1в(вн)
б)
и 2 В
и 2 с
Рис. 6.14, а z
100
месте К3 U I) == I X 2эк ==3,06 . 10==30,6 кВ. Напряжение нулевой по
следовательности в месте К3 иЫ) == IЪ X Оэк == 3,06 . 2,9 == 8,8 кВ. Or
сюда ток Iъ l ) из нейтрали Т2 состамяет 18!2 == uъ l ) /(Хол + Хот2) ==
== 8,8/77,6 == 0,11 кА. В данном примере подпитка от неWrpали Т2
невелика, и при построении диаrpаммы токов и напряжений на re
нераторной стороне ею можно пренебречъ. Векторная диаrpамма
токов и напряжений в месте К3 дана на рис. 6.15, б.
Составляющие прямой и обратной последовательностей тpaHC
формируются на сторону треyroльника Тl так же, как и в случае
двухфазноro К3. Составляющая нулевой последовательности oтcyr
ствует в токах и напряжениях reнераторной стороныI. Напряжения
нулевой последовательности не имеют СДБиra по yrлу и, приложен
ные к трансформатору со стороныI ВН между фазами и неWrpалью,
трансформируются на сторону НН, создавая в этой обмотке цирку
ЛЯЦИЮ тока 3Iы). В свою очередь, на стороне ВН это ток из
неWrpали.
U 1 A
и 2 А и в
и 2 С U 1 B
U 1 C
д)
Рис. 6.14. Двухфазное К3 на шинах ВН ПС А:
а комплексная схема замещения; б диаrpамма токов на стороне ВН; в
поясняющая схема замещения трансформатора Тl; z диаrpамма напряже
ний на стороне reHepaTopHoro напряжения за идеальным трансформатором
Тl; д реальная диаrpамма напряжений на стороне reHepaTopHoro напряже
ния
101
Е
Н 1
12А X 2T1
.............
Н 2
X Oтl
loA
.............
Но Х От2 Хоп
ко
а)
и 1 А
11А 1 А
10 12А
12 С [,
18
б) 128
11А
2)
102
и 1 В
12С
12А
и в
118
в)
Рис. 6.15, а z
Е А
U 1 A
U 1 AK
и 2Ак
llOAк .
д)
и 2 В
.
U 1B
и в
.
е)
Рис. 6.15. Однофазное К3 на шинах НН ПС А:
а комплексная схема замещения; б диаrpаммы напряжений и токов на
стороне ВН; в диаrpаммы токов на стороне reHepaTopHoro напряжения; z
диаrpамма напряжений за идеальным трансформатором на стороне reHepa
TopHoro напряжения; д эпюра напряжений; е диаrpамма напряжений на
стороне reHepaTopHoro напряжения
103
По уже знакомому принципу
составляющих токов прямой и
обратной последовательностей
получаем диаrpамму токов на CTO
роне reHepaтopHoro напряжения
(рис. 6.15, в). Значения токов в
фазах А и С в .J3 превышают co
ставляю щую /(1) или /(1).
lK 2к.
I А == / с == .J3 . 3,06 == 5,3 кА. По
тому же принципу преобразуем
диаrpамму напряжений в месте
КЗ на сторону НН идеальноrо
трансформатора Тl(рис. 6.15, 2).
Падение напряжения прямой
последовательности в трансфор
мато р е U(I) == /(1) Х 1 == 3 06 х
lA I к т '
х 3== 9,2 кВ. Напряжение на BЫ
водах reHepaTopa UrJ == 39,4 +
+ 9,2 == 48,6 кВ. Падение напря
жения и(l) == /(2) Х 1 == 3 06 х
2А 2к Т '
Х 3 == 9,2 кВ отнимается от Ha
пряжения в месте КЗ. Напряже
ние на выводах reHepaTopa И ==
== 30,6 9,2 == 21,4 кВ. Теперь
можно построить эпюру напря
жений для особой фазы
(рис. 6.15, д) и векторную диа
rpaMMY на стороне reHepaтopHoro
напряжения (рис. 6.15, е). Из
диаrpаммы фазное напряжение
ИЯ) == 48,6 21,4 == 27,2 кВ.
Можно вычислить и фазные Ha
пряжения и ) == и2) == 42,2 кВ.
Таким же образом можно рассчитать токи и напряжения при
двухфазном КЗ на землю, построить векторные диаrpаммы. Поско
льку при этом использYlUТСЯ те же дважды рассмотренные COBep
теино одинаковые приемы, нет смысла повторять их еще раз.
Подводя итоr рассмотренным видам КЗ, можно сказать, что зало
roM правильноro расчета, построения и расшифровки любых BeK
торных диаrpамм ЯВЛЯЮТСЯ, во первых, максимальная унификация
llA
а)
lA
12A
llA
10
б)
Рис. 6.16. Векторные диаrраммы то..
ков по линии при разрыве фаз:
а при разрыве ОДНОЙ фазы; б
при разрыве двух фаз
104
всех условных обозначений и, BO BТOpЫX, разделение сложных задач
на простые составные части.
В число наиболее часто встречающихся нарушений в работе элек
троустановок, которые можно анализировать методом симметрич
ных составляющих, входят разрьmы фаз, так назьmаемая продоль
ная несимметрия.
Разрывы фаз происходят при неполнофазных включениях или
отключениях выключателей, при обрьmах проводов лэп. Осцил
лоrpаммы и векторные диаrpаммы, предоставляемые в этих случаях
цифровыми реrистраторами, позволяют оценить поведение выклю
чателей и их исправность, выявить обрыв на ЛЭ п. в этом смысле pe
rистрация предшествующеrо режима оказьmает неоценимую услу
Jy, позволяя сопоставить векторную диаrpамму предшествующеro
режима с векторной диаrpаммой возникшею неполнофазноro pe
жима. Разумеется, разрьm может быть замечен в случае, коrда в
предшествующем режиме по элементу передачи, ЛЭП, трансформа
тору существовал какой то переток мощности либо коrда при ВЮIIO
чении выключателя такой переток мощности возникает.
Может иметь место разрьm одной или двух фаз. для случая разры
ва одной фазы векторная диаrpамма токов аналоrична векторной
диаrpамме токов при двухфазном КЗ на землю (рис. 6.16, й). Значе
ния токов по последовательностям рассчитьmаются по тем же фор
мулам, что и Д)IЯ двухфазною КЗ на землю. для случая разрьmа двух
фаз векторная диаrpамма токов аналоrична векторной диаrpамме
токов при однофазном КЗ (рис. 6.16, б). Здесь значения токов по
последовательностям рассчитьmаются также по формулам, как и
Д)IЯ однофазноro КЗ. Результирующие эдс и сопротивления в KOM
плексных схемах замещения приводятся, как и Д)IЯ расчета КЗ кточ
ке несимметрии, т.е. в точке разрьmа. Однако следует обратить вни
мание, что в комплексных схемах замещения должны учитываться и
ветви наrpузки, и расчет результирующих ЭДС и сопротивлеНИЙ
должен вьmолняться с учетом ветвей наrpузки. Например, при об
рьше одной фазы ЛЭП возле пс Б (рис. 6.1, й, в) комплексная cxe
ма замещения включает в себя эдс и сумму сопротивлеНИЙ reHepa
тора, передачи и нйzрузl(,U. Иначе юворя, именно сопротивление
наrpузки создает предшествуюЩИЙ режим. Можно также восполь
зоваться методом наложения и ВЮIIOЧИТЬ в схему замещения источ
ник тока, paBHOro предшествующему току наrpузки.
105
rЛАВА СЕДЬМАЯ
Измерительные трансформаторы
и векторные диаrраммы
вторичных цепей
в данной rлаве рассматриваются измерительные трансформаторы
(ИТ) только широко распространенноrо электромаrнитноro типа.
Первичный ток, протекающий в какой либо ветви сети, ЛЭП, re
нераторе, трансформаторе и т.д., практически не зависит от вклю
ченноrо в пепь п. Для наиболее точноro представления первичных
токов необходимо, чтобы часть измеряемоro первичноrо тока, испо
льзуемая на намаrничивание сердечника П, была минимальной. С
этой целью должно быть минимально сопротивление вторичных цe
пей. Минимальное сопротивление имеет место при закорачивании
вторичной обмотки п. Следовательно, П должен работать в режи
ме, близком к режиму кз.
В свою очередь, первичное напряжение, приложенное к элементу
сети, практически не зависит от подключенноrо к нему ТН. Для
наиболее точноro представления первичноrо напряжения необхо
димо, чтобы падение напряжения на первичных и вторичных об
мотках от протекания токов наrpузки вторичных цепей бьто мини
мальным. Минимальное падение напряжения получается при OT
сyrствии вторичноrо тока. Следовательно, ТН должен работать в
режиме, близком к режиму холостоrо хода.
В данной работе не рассматриваются теория раБотыI ИТ и вопро
сы их поrpеmностей. Для более подробноrо изучения ИТ можно
обратиться к ряду работ, в том числе к [6] и [7]. При рассмотрении
вeкropHЫX диаrpамм вторичных цепей ИТ предполаraем, что ИТ не
имеют поrpellIНостей ни по модулю, ни по yrлу.
Принципиально важной для построения ве:кторныxиаrpаммM xa
ра:ктеристикой ИТ является полярность обмоток. Поскольку пер
вичная и вторичная обмотки связаны между собой индуктивно, при
подключении первичной обмотки к синусоидальному напряжению
106
Лl ТТ Л2 ТТ
ft .
Иl И2 !
lrпор
lперв
.
а) ............... lBТOP
А а
U п ерв
U п ерв i i и в roр i и в roр
х х
б)
Рис. Z 1. Однополярные зажимы ТТ (а) и ТН (6)
синусоида вторичноro напряжения может либо оказаться совпадаю
щей с синусоидой первичноrо напряжения, либо находиться в про
тивофазе. Одно полярными зажимами первичной и вТоричной об
мотки можно назвать такие зажимыI, при подключении к которым
фазы первичной и вторичной синусоид совпадают. Обычно тf име
ют маркировку первичных зажимов Лl и Л2, а вторичных зажимов
И 1 и И2. Зажимы Лl иИ 1 являются однополярным,, зажимыI Л2и
И2 тоже одно полярные. На схемах однополярные зажимы пер
вичной и вторичной обмоток маркируются точкой возле обмотки
(рис. 7.1, а). условныIнаправленияпервичноro и вторичноroтоков
на схемах обычно представляют таким образом: если первичный ток
входит в первичный полярный зажим, то вторичНЫЙ ток выходит из
вторичноro полярноro зажима. И наоборот, если первичный ток
входит в первичНЫЙ неполярный зажим, то вторичный ток выходит
из вторичноro неполярноrо зажима. Тоrда все диаrpаммыI токов во
вторичных цепях совпадают с диаrpаммами токов в первичных цe
nяx, различаясь только масштабом. Можно даже мысленно предста
вить себе отсyrствие Тf: ток одноrо направления как бы входит пря
мо В прибор, подключенный ко вторичной обмотке. И это очень
удобно с точки зрения наrлядности. однополярныIe зажимы тн
обычно маркируются латинскими буквами. Вьшоды первичной об
107
ТАа . 1 КА]
ЦJ
lc
.
.
(lb) lN == la + lc
tI .
а)
lA
la
б)
Рис. 7.2. Схема (а) и веКТОРНaJI диаrpамма (6) соединений 1т в неполную звезду
мотки маркируются буквами А и А: вторичной буквами а и х
(рис. 7.1, б). выводыIиа однополярныы.. условныIположитель
ныIe направления для последующеro рассмотрения векторных диа
rpамм удобно располaraть началами к этим выводам, как к точкам
BbIcOKOro потенциала. И так же, как в случае с ТТ, все диаrpаммыI Ha
пряжеНИЙ во вторичных цепях совпадают с диаrpаммами напряже
НИЙ в первичных цепях, различаясь только масштабом. Пренебреrая
yrловыми поrpешностями ТТ и ТН, можно сказать, что и yrлыI сдви
ra между токами и напряжениями во вторичных цепях совпадают с
соответствующими yrлами сдвиra в первичных цепях.
Рассмотрим некоторые наиболее употребительные cxeМbI BTO
ричных соединений ТТ и соотношения токов в фазах при различных
видах К3 в первичной сети.
НепOlШaR звезда. Схема включает в себя два ТТ, подключенных
первичными обмотками, как правило, в фазы А и С (рис. 7.2, а).
Схема применяется в основном для подключения устройств РЗА и
приборов учета в сетях с изолированной неЙ1ралью, rде не бывает
однофазных кз. Токи, протекающие во вторичных обмотках ТТ,
условно показьmаются направленными от полярных концов тт. в
нулевом проводе, предназначенном для создания замкнyrой цепи
108
для каждоro Тf, протекает reометрическая сумма токов la + lc
(рис. 7.2, б). В рабочем режиме и при трехфазном К3, коrда система
первичных токов симметрична, ток в нулевом проводе находится в
противофазе с током фазы В. Если схема используется для paCCMOT
рения рабочеrо режима, можно на ней изобразить ток lь, направлен
ный от неполярных концов тf ко вторичной наrpузке. Ток lь пока
зан в скобках, потому что в несимметричных режимах сети это будет
уже неверно. При двухфазном К3 между фазами А и В по линии по
сле тf по фазному и нулевому про воду протекает только ток 10. При
двухфазном КЗ между фазами В и С по фазному и нулевому прово
дам протекает только ток !С. При двухфазном КЗ между фазами А и С
в нулевом проводе ток вообще не протекает, поскольку из предьщу
щеrо материала известно, что в этом случае токи la и lc находятся в
противофазе и их reометрическая сумма равна нулю. Все сказанное
относится и к двойным замыканиям на землю в сети с изолирован
ной неЙ1ралъю.
Полная звезда. Схема включает в себя три Тf, включенных во все
фазы первичной сети (рис. 7.3, а). Направления токов на схеме при
нимаются такими же, как и в предыдyIцйй схеме. В нулевом проводе
протекает reометрическая сумма трех фазных токов. При трехфаз
ном симметричном режиме векторная диаrpамма первичных и BTO
ричных токов представлена на рис. 7.3, б. В нулевом проводе тeope
тически ток отсутствует, поскольку reометрическая сумма трех сим
метричных токов равна нулю. Практически в нулевом проводе
существует только ток небаланса. При всех трех вариантах двухфаз
HOro КЗ ток в нулевом проводе практически отсyrcтвует, так как
фазные токи равныI по модулю и противоположны по направлению.
Ток в нулевом проводе появляется лишь в том случае, если reoMeT
рическая сумма токов не равна нулю. А это возможно лишь в случае
протекания через данное присоединение токов нулевой последова
тельности, как это бьто рассмотрено в предыдyIцйй rлаве. Поэтому
нулевой провод можно назвать фильтром токов нулевой последова
тельности. Защита, включенная в нулевой провод (реле КА4 на
рис. 7.3, а), называется токовой защитой нулевой последовательно
сти (ТЗНП). УтроеЮIЫЙ ток нулевой последовательнocrи в нулевом
проводе вторичных цепей появляется при однофазном К3, при двyx
фазном К3 на землю на ЛЭП и при неполнофазном режиме нarpужен
ной лэп. Конечно, речь здесь идет о сети с заземленной неЙ1ралью.
Треуzольник. Так же как и предыдyIця,, схема включает в себя три
Тf, включенных в фазные провода. Применяется чаще Bcero в cxe
мах защит трансформаторов, коrда требуется скомпенсировать
сдвиr по yrлу токов сторон ВН и НН. Впрочем, при применении
МП защит, коrда yrловая компенсация вьmолняется внyrpи терми
109
10 КА]
lb КА2
.
k КАЗ
...............
.
1o+1b+k КА4
а)
lA
la
б)
Рис. 7.3. Схема (а) и векторная диаrpамма (6) соединений 1т в полную звезду
нала, использование схемы треyroльника не требуется, конечно,
если нет дрyrиx причин для использования рассматриваемой схемы.
Схема вюпочения в треyroльник представлена на рис. 7.4, а. Ha
правления токов во вторичных обмотках совпадают с направления
ми первичных токов, как и в предыдущих схемах. В линейных про
водах, в которых включены реле защиты, циркулирует reометриче
ская разность фазных токов, как это показано на рис. 7.4, б для
наrpузочноro режима или режима трехфазноro К3. По абсолютному
значению ток в реле в .J3 больше фазноro тока. Впрочем, разность
фазных токов циркулирует и при двухфазных К3, как это показано
на рис. 7.4, в для случая К3 между фазами А и В. При двухфазном К3
только в одном реле течет удвоенный фазныIй ток. Поэтому исполь
зование только двух реле может привести к снижению чувствитель
ности защиты вдвое. В режиме однофазноrо К3 в двух реле течет
фазный ток.
Рассмотрим распределение токов в ЛЭП при двухфазном К3 за
трансформатором со схемой соединеНИЙ "звезда треyroльник 11"
(рис. 7.5, а). как бьто описано выше, при двухфазном К3 на вьшо
дах НН ток в одной фазе стороны ВН вдвое больше двух дрyrиx, при
чем меньшие токи совпадают по yrлу и находятся в противофазе к
110
большему току. Например, при кз АВ на стороне НН (рис. 7.5, б)
больший ток, равный по значению току трехфазноro кз, протекает в
фазеВ,аменьшие вфазахАи С(рис. 7.5, в). в результате в реле 1 и
2 reометрическая разность вторичных токов в 1,5 раза больше BTO
ричноrо тока трехфазноrо кз, а в реле 3 ток равен нулю. Можно
сравнить с трехфазным кз, при котором токи в рел в 1,73 раза боль
ше вторичноrо тока трехфазноrо кз.
Схема соединения на разность фазных токов (или в просторечии
"восьмерка") включает в себя два разно полярно включенных тr,
подключенных первичными обмотками, как правило, в фазы А и С
(рис. 7.6, а). Схема применяется в основном для подключения
устройств Р3Ав сетях с изолированной нейтралью, rде не бывает oд
нофазных кз. В реле протекает rеометрическая разность токов
10 [с. в рабочем режиме и при трехфазном кз, коrда система пер
вичных токов симметрична, ток в реле в .J3 больше фазноrо тока
(рис. 7.6, б). Очевидно, что при двухфазном кз вида АВ или ВСтокв
реле равен фазному. При двухфазном кз вида СА ток в реле равен
удвоенному фазному току. Такое различие создает некоторые Hey
добства при выборе уставок защитыI.
Трансформаторы напряжения MOryт выполняться как однофаз
ными, так и трехфазными. Однофазные трансформаторы MOryт под
ключаться либо по схеме "фаза земля", либо по схеме "фаза
фаза". Начала и концы первичной и вторичной обмоток маркиру
ются у первичной обмотки буквами А и Х, у вторичной буквами а и
х. Однополярными зажимами являются зажимы А и а. CooтвeTCT
венно векторы первичноrо и вторичноrо напряжений ТН на схеме
изображаются направленными к началам обмоток. Как уже rовори
лось, при таких принятых на схеме направлениях векторы первично
ro и вторичноro напряжений на диarpаммах совпадают (см. рис. 7.1).
В отличие от трансформаторов тока ТН MOryт иметь как одну, так
и две вторичные обмотки на одном сердечнике. Вторая, дополните
льная, обмотка используется для контроля изоляции в сети с изоли
рованной нейтралью или для орrанизации направленных защит в
сети с заземленной нейтралью. Наиболее употребительными cxeMa
ми соединений ТН являются "открытый треyroльник", "звез
да звезда", "разомкнyrый треyrольник". для выполнения этих схем
MOryт использоваться как однофазные, так и трехфазные ТН.
Открытый mpeУlольник. Схема выполняется из двух однофазных
ТН, подключенных на два линейных первичных напряжения и А В и
U в е (рис. 7.7). При принятых на схеме условных направлениях диа
rpaMMa вторичных напряжеНИЙ повторяет первичную. Схема служит
в основном для подключения приборов учета. Фазные напряжения и
напряжения относительно земли такой схемой измерить нельзя.
111
la lz, КА]
lb lc КА2
lc la КАЗ
а)
la lb
б)
L)
111
lc l.a 1 Ib L:
b
в)
l
цl
IL lb
Ilc L
z)
Рис. 7. 4. Соединение ТТ в треyrольиик:
а схема; б векторная диаrpамма при симметричном трехфазном токе; в
то же при К3 между фазами А и В; z то же при К3 фазы А на землю
112
............... .. :
1
/-
...............
IА!
3
I
I
I
I
I
I
120
la
,
,
,
,
,
,
,
110
11 c
12с
12Ь
11b
с
, I
, I
, I
, I
, I
, I
, I
1ь
б)
1и
11С
а)
в)
Рис. 7.5. Поведение схемы соединений 1т в треyroльиик при двухфазном К3 за
трансформатором "звезда..треyro.льник":
а поясняющая схема; б диаrpамма первичных токов на стороне НН; 8
то же на стороне ВН
113
с
!la fic
А
.
............
le
а)
lp==la lc
Рис. 7.6. Схема (а) и векторная диаrpамма (б) соединений тr на разность фаз-
ных токов
А
и А В
в
и в е
с
А
х А
х
а
х а
х
а
1lab
ь
и Ьс
с
Рис. 7. 7. Схема соединений ТВ в открытый треyroльник
114
А
в
с
uA t
и А
l'
а а !
1la
а
ь
а)
с
N
б)
Рис. 7.8. Схема (а) и векторная диаrрамма (6) соединений ТН в звезду
Звезда..звезда. Схема вьmолняется в трехфазном исполнении как с
первичной, так и со вторичной стороны (рис. 7.8, а). Может вьmол
няться как из rpуппы однофазных ТН, так и из трехфазных пяти
стержневых ТН. На первичной стороне концы обмоток объединя
ются в нейтраль, которая обязательно зазещяется, чтобы можно
было в любом режиме измерять напряжение относительно земли.
На вторичной стороне раньше заземлялась нейтраль, в типовом pe
шении, действующем уже мноrие roды, заземляется начало фазы В.
Топоrpафические или, как их обычно назьmают, потенциальные
диаrpаммы первичных и вторичных напряжений представляют co
бой стандартное соединение в звезду (рис. 7.8, б) с отметкой зазем
ленной точки. Номинальное вторичное линейное напряжение paB
но 100 В. При принятых на схеме условных направлениях фазных
напряжений диаrpаммы вторичных напряжений в точности повто
ряют первичные. Аппаратура РЗА, измерений и учета подключается
либо к линейным, либо к фазным вторичным напряжениям.
Разомкнутый mpeYZO/lbHUK. Схема выполняется так же, как и cxe
ма звезды из трех однофазных или одноro трехфазноro ТН. Обычно
используются ТН с двумя вторичными обмотками. И вторые, дo
полнительные, обмотки собираются в разомкнуrый треyrольник.
Типовая схема соединений TaKoro ТН приведена на рис. 7.9, а. Ho
минальноевторичноефазноенапряжениедополнительнь обмоток
115
А
в
с
иА !
11
Ла! lloд ! и ьд ! !
l'
а Ь с N НИК Ф
а)
1la И а
1la
и
в)
и
б)
llcN\
\
\
\
\
\
\
\
\
\
\
z)
Рис. 7.9. Соединение ТН в звезду и разомкнутый треуroльник:
а схема; б потенциальная диаrрамма вторичных напряжений; в напря
жение на выходе разомкнутоrо треyrольника при К3 на землю; z напряже
ние на выходе разомкнутоrо треуrольника при замыкании на землю в сети с
изолированной нейтралъю
116
равно 100 в для сети с заземленной нейтральюи 33,3 ВдЛЯсетисизо
лированной нейтралью. Orличие вызвано разными назначениями и
режимами работы этой схемыI. для сети с заземленной нейтралью
схема используется ДЛЯ вьmолнения направленной ТЗНП (векторная
диаrpамма на рис. 7.9, б), а ДЛЯ сети с изолированной нейтралью
схема используется для контроля изоляции фазных проводов сети.
В нормальном режиме работы сети reометрическая сумма трех
фазных напряжений дополнительных обмоток теоретически равна
нулю. На практике между началом и концом существует небольшое
напряжение небаланса, не влияющее на работу подключенных к
схеме opraHoB. Напряжение на вьmодах Н и К появляется лишь в
случаях замыкания на землю одной из фаз первичной сети. Приве
дем два небольших примера. При снижении напряжения на одной
из фаз, например на фазе'А, в случае однофазноrо КЗ rде нибудь в
сети с заземленной нейтралью на вьmодах Н Кпоявляется напря
жение 3 И О (рис. 7.9, в). Это напряжение подводится к ортнам Ha
правления мощности токовых защит нулевой последовательности.
При металлическом замыкании на землю какой либо фазы, напри
мер фазы А, на землю в сети с изолированной неЙ'rpалью первичное
напряжение на этой фазе становится равным нулю, фазныIe напря
жения на двух дрyrиx фазах возрастают до линейных, на вьmодах Н и
Кпоявляется напряжение ЗИ о , равное 100 В (рис. 7.9, z).
Следует обратить особое внимание на сборку схемыI разомкнуто
ro треyrольника. На рисунках представлена типовая схема сборки и
соответствующая ей векторная диаrpамма, в то время как на практи
ке существуют и дрyrие схемы. В схеме заземлен конец фазы В, и на
панели защитыI он и маркируется как "конец". Соответственно, на
диаrpамме конец вектора И Ь д подключен к земле. Начало фазы В co
единяют с концом фазы Си в ряде случаев вьmодят на панели защи
ThI с маркировкой Ф. Начало фазы С соединяют с концом фазы А и,
как правило, вьmодят на панели защиты с маркировкой И (испьпа
тельная) для проверки под наrpузкой направленных защит от замы
каний на землю сети 110 кВ и выше. Начало фазы А вьmодят на па
нели защитыI с маркировкой Н (начало). Между вьmодами Н и К
подключают орraны направления мощности нулевой последовате
льности (сеть с заземленной нейтралью ) или устройства контроля
изоляции (сеть с изолированной нейтралью). Схема сборки может
быть леrко вьmерена снятием потенциальной диаrpаммыI с помо
щью вольтметра. для этоro измеряют напряжения между всеми BЫ
водами: И а И И Ь ' И а и N, fla и Ус, fla и Ф, fla и и, !la 'H Н, !la н к, !la и
землей. Затем измеряют напряжения фазы И Ь относительно всех
остальных и т.д. Все полученные измерения строят в масmтабе. В pe
зультате получается точная потенциальная диarpамма.
117
rЛАВА ВОСЬМАЯ
Использование векторных диаrрамм
при наладочных работах
Изображение токов и напряжений в виде векторных диаrpамм
носит не только теоретичесКИЙ, но и практический характер. Испо
ЛЪЗ0вание векторных диаrpамм значительно облеrчает процессы
техническоro обслуживания устройств РЗА, измерений, учета, oco
бенно в случаях, коrда эти устройства проверяют в рабочих режимах.
для измерения величин, необходимых для построения BeктopHbIX
диаrpамм, нужны приборы, измеряющие не только значения токов
и напряжеНИЙ, но и yrловые соотношения между этими величина
ми. для измерения этих соотношеНИЙ можно использовать, напри
мер, обычные индукционныIe вaтrмeтpы или фазометры. Однако спе
циализированные приборы для снятия векторных диаrpамм оказа
лись нампоro удобнее и вытеснили дрyrие более rpомоздкие методы.
Уже несколько десятилетий пользуется популярностью вольтам
перфазоиндикатор ВАФ 85. Этот прибор позволяет в приемлемых
для наладочной цели пределах измерять модули токов и напряже
НИЙ, а также yrлы между напряжениями, принятыми за опорные, и
исследуемыми токами. В последнее время в связи с развитием мик
роэлектронной и микропроцессорной техники появился ряд дрyrиx,
более совершенных приборов, например вольтамперфазометр
"Парма ВАФ А" или Ретометр НПФ "Динамика".
В основе всех этих приборов лежит принцип измерения yrла тока
или напряжения по отношению к дрyroму току или напряжению,
принятому за опорную величину. В приборе ВАФ 85 для создания
опорной величиныI используется симметричная трехфазная система
опорных напряжений, чаще Bcero с линейным напряжением 100 В.
это очень удобно при подключении прибора ко вторичным цепям
звезды трансформатора напряжения.
Вторым важным принципом этих приборов является возмож
ность измерения токов без разрьmа цепей этих токов. для этоro в Ta
118
ких приборах используются токоизмерительныIe клещи, которые
представляют собой трансформатор тока с разъемным сердечником.
Первичной обмоткой этоro трансформатора тока является провод с
током, который необходимо измерить. При надежном замыкании
клещей можно получить достаточно точное для практических целей
измерение тока и yrла между этим током и опорной величиной. В OT
личие от при бора ВАФ 85 прибор "Парма ВАФ А" может быть
укомплектован двумя клещами, одни из которых служат для форми
рования опорноro тока. Одним из неизбежных свойств токоизмери
тельных клещей является возможность двоякоrо их включения. По
этому для BepHoro измерения yrловых соотношеНИЙ важнейшим
правилом является соблюдение полярности их включения. И здесь
не обойтись без рассмотренных ранее принципов формирования
условных направлений токов. Здесь можно воспользоваться
рис. 7.1, а, rде в качестве 1т следует понимать токоизмерительные
клещи. Чтобы соблюсти совпадение векторов первичноro (измеряе
MOro) тока и вторичноro (в прибор) тока, необходимо определить
полярный вывод первичноro тока по отношению к полярному BЫ
воду вторичноrо. Определение это делается предельно просто: на
клещах с той стороны, куда должен быть введен полярный конец
первичноrо тока, наносится звездочка. Если далее рассмотреть при
пятое на рис. 7.2, а условное направление фазных токов, становится
ясным, что для правильноro измерения yrлов звездочку клещей надо
направлять в сторону п.
С подробной методикой пользования рассматриваемыми прибо
рами можно ознакомиться в заводских инструкциях. Здесь же pac
смотрим только основные моменты.
Прибор ВАФ..85 (рис. 8.1, а). как уже rоворилось, в качестве
опорноrо напряжения в нем используется система трехфазноrо Ha
пряжения. для правильноrо измерения на при бор должна быть по
дана опорная система напряжений прямой последовательности на
клеммы А, Ои с. Проверкачередования фаз производитсялимбом 1.
Свободное вращение ero по часовой стрелке при подключенном Ha
пряжении указывает на прямое чередование фаз. Измерение Beктo
ров тока относительно опорноrо напряжения производят клещами,
подключаемыми на клеммы /и *. Измерение каких либо векторов
напряжения относительно опорноro напряжения про изводят пода
чей этоro напряжения на клеммы U и *. Пределы измерения токов и
напряжений выбирают переключателем 2. Прибор 3 измеряет MO
дуль или yroл измеряемой величины в зависимости от положения
тумблера 4 "Величина Фаза". Отсчет yrла измеряемой величины,
например тока, производят относительно вектора линейноro напря
119
lизм
=:: 100 220 В
О О О
А В С
} t U изм
1 · U
U изм {
/изм
2
1
з
а)
4
о о о о
llonoPH u и зм
(Q) I Дисплей I со
lonoPH
lизм
в)
Рис. 8.1. Приборы дЛЯ СНJIТИЯ векторных диarpамм:
а ВАФ 85; б векторная диаrрамма ТОКОВ наrpузки; в "Парма ВАФ А"
жения и А В поданной системыI опорных напряжений (рис. 8.1, б).
Измерение yrла поданноro тока производят вращением лимба 1
против часовой стрелки вплоть до установки на нуль стрелки изме
рительноro прибора 3 при ее движении от максимальною значения
к нулю. В момент установки стрелки на нуль по лимбу отсчитывают
значение yrла. Уrлы, отсчитываемые по часовой стрелке, от нуля до
1800 назьmаются индуктивными, поскольку означают отставание
измеряемоro вектора от опорною. В свою очередь, yrлыI, отсчитыва
емые против часовой стрелки, называются емкостныIи.. Изображе
ние векторных диarpамм, как это сделано на рис. 8.1, б, представля
ется наrлядным, поскольку сразу становится виден yroл <р между
120
фазным напряжением и фазным током. Отсюда сразу видно cooтнo
шение активной и реактивной мощностей и можно даже вычислить
эти мощности, пользуясь проекциями векторов тока на свои фазные
напряжения.
Прибор "Парма ВАФ..А" (рис. 8.1, в) отличается тем, что в качест
ве опорных величин используются либо однофазное напряжение,
либо однофазный ток. Напряжения подаются на соответствующие
клеммы вверху панели. Токи подаются на специальные разъемы, к
которым подключаются клещи. Измеряемые значения подаются aB
томатически в числовом виде на экран дисплея. Отсчет измеряемой
величины по отношению к опорной производят, как и в ВАФ 85:
измеряемый вектор, отстающий от опорноro, маркируется как ин
дуктивный, опережающий как емкостной. Прибор имеет преиму
щество в том, что позволяет проверять однофазные счетчики. Кроме
Toro, он позволяет измерять yrлыI сдвиrа между двумя токами. для
снятия векторных диаrpамм в трехфазных цепях необходимо вьmол
нить измерение двух векторов фазных напряжений относительно
исходноro опорноrо, например и А , и трех фазных токов. К HeДOCTaT
кам прибора можно отнести необходимость источника питания.
Представляется, что автономное питание с помощью raлъваниче
ских элементов всеrда несет в себе опасность ОIIIИбочноro измере
ния при rлубоком разряде элементов.
Достаточно полный и подробный материал по использованию
векторных диаrpамм при техническом обслуживании устройств РЗА
содержится в [8]. В данной rлаве можно рассмотреть только ряд xa
рактерных примеров, позволяющих персоналу лучше понимать
принципы построения векторных диаrpамм и, следовательно, OCBO
ить практику их использования также и в нестандартных ситуациях.
1. Проверка правuльности сборки токовых цепей максuмШlЬНОЙ тo
ковой защиты от пOCmopoHHezo источника однофазноro синусоидаль
Horo тока. Наиболее распространенной схемой проверки является
так называемая "зетка" (рис. 8.2). Первичные токи, подаваемые во
все три фазы испытуемоrо присоединения, совпадают по yrлу. Поэ
тому при правильной сборке вторичных цепей должны совпадать по
yrлу и вторичные токи. Следовательно, в фазных проводах должны
протекать равные вторичные токи, а в нулевом проводе должен про
текать ток, равныIй трем фазным токам при схеме полной звезды
либо равный двум фазным токам при схеме неполной звезды. Если
такой результат не получается, значит один из 1т включен с непра
вильной полярностью. Например, при ошибочной полярности 1т в
фазе С схемы полной звезды векторная диаrpамма принимает вид,
передставленный рис. 8.3, и в нулевом проводе протекает ток по
121
[втор КА]
..............
[ВТОР КА2
..............
lперв [втор
КАЗ
НУ
3[втор
А
в
с
Рис. 8.2. Схема проrpузки токовых цепей первнчиым током от одиофазиоro не..
точинка
значению равный фазному. для отыскания фазы с ОIIIИбочной по
лярностью тr достаточно измерить yrловые сдвиrи токов в фазах по
отношению к любому опорному напряжению. В той фазе, rде ток
оказался в противофазе по отношению к двум дрyrим, тr включен с
неправилъной полярностью.
2. Проверка правuльности подключения ваттметра или трехфаз
НО20 счетчика электроэнерrии ЛЭ п. Фазировкой с заведомо исправ
ными цепями напряжения проверяют, что фазы вторичноro напря
жения к прибору подключены правильно. Снимают векторную диа
rpaммy токов по отношению к этой системе напряжений (рис. 8.4).
для правильноrо снятия векторной диаrpаммы необходимо, чтобы
условные положительные направления токов в схеме бьши одинако
вы и направлены от полярных концов вторичных обмоток тr в по
лярныIe концы схемы измерений и учета. Поэтому клещи вольтам
перфазоиндикатора, используемоro для снятия векторных диа
rpамм, должны подключаться полярныIM концом (звездочкой) в
сторону тr на всех фазах. Следует отметить, что в схеме неполной
звезды реально ток фазы В отсусствует. Взамен при снятии Beктop
ной диаrpаммыI измеряют таким же способом ток в нулевом прово
де. Именно поэтому на рисунке этот вектор взят в скобки. Уrол
сдвиra <р между фазным напряжением, например, А и током той же
фазы А позволяет определить активную и реактивную мощности,
выдаваемые в ЛЭП: Р == 3 UAIAcos <р, Q == 3 UAIAsin <р. По балансу
122
lb
lc
10
1N
Рис. 8.3. Ошибочная полярность
ТТ фазы С, выявленная проrpузкой
(lb)
Рис. 8.4. Удобный вид векторной диаrpам"
мы тока наrpузки
мощностей на шинах ПС можно окончательно убедиться в правиль
ности включения прибора.
з. Проверку правuльности подключения шлейфов цифровоzо pezucm
ратора аварийных событий можно вьmолнить аналоrичным обра
зом. Ранее при использовании светолучевых осциллоrpафов BO
просу подключения токовых шлейфов с нужной полярностью не
уделялось должноrо внимания. Теперь, коrда реtистратор строит
векторные диаrpаммы, от правильноrо подключения реrистратора
зависит правильность построения диаrpаммы и, следовательно,
правильность анализа происшедшеro события.
4. Проверка дuфференциШlЬНОЙ защиты трансформатора рабочим
током. Рассмотрим дифференциальную защиту трансформатора со
схемой соединений "звезда треyrольник 11". в схеме этой защиты
со стороны высокоrо напряжения со схемой соединения "звезда"
вторичная схема П собирается в треyrольник, а со стороныI низкоro
напряжения со схемой соединения "треyrольник" в звезду
(рис. 8.5, а). Дифференциальные реле изображеныI несколько He
стандартно, чтобы схема бьта приroдна для любоro типа реле,
Brтoтьдo МП терминала, если по каким то соображениям он под
ключается со стороны вн к П, собранным в треyrольник. Режим
проверки рабочим током соответствует режиму сквозноro трехфаз
Horo кз. Следовательно, необходимо убедиться в том, что в реаrиру
ющих opraHax реле существует только ток небаланса.
Прежде Bcero, необходимо на схеме обозначить условные поло
жительные направления токов. При питании трансформатора со
стороны ВН удобно за положительныIe направления векторов пер
123
IА!
12А 128
120 12С
12c 12А
11
!
la!
Рис. 8.5, а
124
lКА3(ВН) lКА2(ВН) 1КAl(BH)
.............. ..............
а)
)
)
lКА2(НН)
[КА 1(ВН)
-----------
.........
"""'............,
......
......
.........
.........
12A
12Ь
lКА2(ВН)
....
......
......
....
......
....
......
....
....
......
......
б)
Рис. 8.5. Про верка правИJlЬНОСТИ включения дифзащиты трансформатора:
а схема соединений; б векторная диаrpамма токов
125
вичных токов стороны ВН lА' Iв, lс принять направления от источ
ника в трансформатор. Соответственно, положительные направле
ния векторов первичных токов стороны НН 10' lь, lc получаются Ha
правленными от трансформатора в сеть НН. Векторы вторичных
токов стороны ВН 12А' 12В' 12с по лучаются на рисунке направленны
ми вверх, поскольку направление вектора вторичноro тока, выходя
щеro из полярноro вьтода, должно совпадать с направлением Beктo
ра первичноrо тока, входящеrо в полярный вывод. Здесь для Kpaткo
сти индексами "2" обозначены вторичные величины, а не токи
обратной последовательности. Векторы первичноro тока стороны
НН направлены входящими в неполярные выводы п. Поэтому
векторы вторичноro тока стороны НН тоже должны быть направле
ны выходящими из неполярных вьтодов п. На схеме это направле
ине получается тоже вверх. Из схемы видно, что ТОКИ в реле на cтo
роне ВН lКAJ(BH)' 1КА2(ВН)' lКАЗ(ВН) получаются равными rеометри
ческой разности вторичных фазных токов. Векторы этих токов
направлены входящими в полярные вьтоды реле. Векторы токов в
реле на стороне НН, равные вторичным фазным токам, направлены
в неполярные вьтоды НН. Следовательно, векторы токов сторон
ВН иНН, проходящие через реле, находятся в противофазе.
Убедимся в правильности включения реле снятием векторных
диаrpамм в реальных условиях. Для этоrо снимают векторную диа
rpaMМY токов, входящих в реле со стороны ВН, относительно линей
ных напряжений тоже со стороны ВН: 1КAJ(BH)' lКА2(ВН)' lКАЗ(ВН)
(рис. 8.5, б). эти векторы должны опережать на 300 векторы фазных
токов 12А' 12В, 12С. Поскольку векторы линейных напряжений тоже
опережают векторы фазных напряжений на 300, можно сказать, что
yrлы <р между напряжениями и токами соответствуют yrлам наrpуз
КИ, как на рис. 8.4. Отсюда можно вычислить активную и реактив
ную мощности через трансформатор и сравнить их с заведомо дocтo
верными показаниями дрyrиx приборов. Тем самым можно убеди
ться в правильности снятой векторной диаrpаммы. Затем снимают
векторную диаrpамму вторичных токов стороны НН относительно
тех же напряжений стороныI В Н. При подключении клещей из мер и
теля полярным концом в сторону П токи в реле lКAJ(HH)' 1КА2(НН)'
1КАЗ(НJI) должны оказаться в противофазе с токами в реле стороны
ВН. Модули токов сторон ВН и НН MOryr оказаться не равными, но
внyrpи реле производится выравнивание. Например, в электроме
ханических реле серий РНТ и ДЗТ это выравнивание осуществляет
ся выбором числа витков сторон ВН и НН в реле, чтобы были равны
ампервитки этих сторон. В МП защитах выбираются соответствую
щие выравнивающие коэффициенты.
126
Т3НП
С2
Сl
а)
А А А
..Q ..Q ..а
В В 5 в 5
Q)
с ::с С а с ::с
c'\s CI:S
r:: r:: r::
о о о
в)
Рис. 8.6. Проверка правИJlЬНОСТИ включения реле мощности нулевой последова..
тельности:
а условная схема включения; б векторная диаrpамма; в переключения
токовых цепей на испытательных блоках панели эпз 1636
Принцип про верки приrоден и для случаев проверки дифзащиты
reHepaTopoB и двиrателей.
5. Проверка схемы вКllючения opzana направления мощности (О НМ)
в направленной тзнп. OpraH подключен в токовые цепи по схеме
фильтра токов нулевой последовательности (см. рис. 7.3, а) и в цe
пях напряжения по схеме фильтра напряжения нулевой последова
тельности, т.е. к выводам Н и К разомкнyrоro треyroльника
(см. рис. 7.9, а). Необходимо убедиться в том, что включение вьmол
нено правильно, и ОНМ разрешает защите сработать при К3 на зем
лю на защищаемой ЛЭП с двухсторонним питанием (рис. 8.6, а).
127
для этоro снимают векторную диаrpамму фазных токов по лэп
относительно напряжения на шинах, к которым подключена ЛЭП
(рис. 8.6, б). Уrол <р между фазными напряжениями и фазными TO
ками зависит от направления активной и реактивной мощностей по
лэп. На диarpамму наносят также заранее измеренную rpаницу
между зоной срабатывания и зоной несрабатывания ОНМ, а также
yroл максимальной чувствительности opraHa. На диаrpамме
рис. 8.6, б.активная и реактивная мощности направлены влэп. По
измеренным значениям напряжения, тока и yrла между ними pac
считьmают значения активной и реактивной мощностей и сравни
вают с заведомо достоверными показаниями измерительных прибо
ров. Поскольку на выходе фильтров напряжения и тока в нормаль
ном режиме имеются только напряжение и ток небаланса,
однофазное кз приходится имитировать. для этоro в токовую об
мотку ОНМ подается ток 310' а на обмотку напряжения ОНМ Ha
пряжение 3 и о . для подачи тока 3/0 в нулевой провод токовых цепей
пропускаются поочередно токи фаз А, В и С закорачиванием двух
дрyrиx фаз (ВСО, АСО, АВО) на испытательных блоках панели за
щитыI в соответствии с рис. 8.6, в. для подачи напряжения 3 и о от па
нели отсоединяется фаза Н разомкнутоrо треyrольника ТН
(см. рис. 7.9, а) и вместо нее подключается фаза И (испытательная
жила). Этим имитируется близкое кз на фазе А. Пропусканием трех
разных токов в нулевой провод имитируются разные расположения
места кз: на защищаемой ЛЭП или за ее пределами. При этом зона
раБотыI ОНМ и ero поведение при подаче токов на входы А, В и С
должны соответствовать диarpамме рис. 8.6, б. Следует отметить,
что при дрyrом способе исполнения цепей разомкнутоrо треyrоль
ника по сравнению с рис. 7.9, а потенциальная диаrрамма цепей
напряжения и диаrpамма поведения будут иными, поэтому перед
началом проверки направленности ОНМ следует точно знать эту
потенциальную диаrpамму и место подключения испытательной
жилы.
6. Проверка схемы включения направленноzо реле сопротивления в
схеме дистанционной защиты. Обычно направленные реле сопротив
ления (РС) подключены к линейным напряжениям и разности COOT
ветствующих фазных токов, например и А В и IА [в. Необходимо
убедиться в том, что схема включения РС вьmолнена правильно и
РС будет срабатьmать при кз именно на лэп. Так же как и в преды
дущей проверке, к защите подводятся напряжения и ток нормально
ro режима и снимается векторная диаrpамма токов, проверяется ее
достоверность. Поскольку в нормальном режиме РС срабатьmать не
должно, имитируется режим близкоrо двухфазноro кз. На испьпа
128
А А А
..Q ..Q
i3 в i3 в i3 в
::с ::с С ::с С
c'\s С c'\s CI:S
t:: t:: t::
О О О
lA 1в
Замыкание
а)
и с
и в
Клин
б)
Клин
в)
Рис. 8. 7. Проверка правильности включения реле сопротивления па нели
ЭПЗ-1636
тельных блоках панели, через которые к РС подаются цепи напря
жения, испьnyемое РС отключается от напряжения и А в , и ero BЫBO
дЫ закорачиваются. этим имитируется близкое КЗ, при котором РС
превращается в opraH направления мощности. Напряжение третьей
фазы U cu остается поданным в реле. Сравнивается поведение реле
по заранее подroтовленной диаrpамме с поведением реле в натуре.
Если направление тока IА lв оказьmается в зоне срабатьmания
реле, оно должно сработать (рис. 8.7). Затем в реле вместо напряже
пия U cu подается напряжение и Ао , чем реле, нормально реаrирую
щее на КЗ между фазами А и В, превращается в реле, реаrирующее на
КЗ между фазами Ви с. Снова сравнивается поведение реле в натуре
с ожидаемым поведением на диаrpамме. Наконец, вместо напряже
ния U cu подается напряжение U во ' таким образом это же реле пре
вращается в реле, реаrирующее на КЗ между фазами Си А. Совпаде
пия расчетных и измеренных случаев поведения РС подтверждают
правильность включения защитыI во вторичные цепи. Принципиа
льно такая проверка приroдна дЛЯ РС различных типов, поскольку
здесь проверяется не собственно РС, а как оно включено в цепи.
129
Список литературы
1. Елфимов В. М. Векторные диаrраммы в релейной защите. М.:
Энерrия, 1967.
2. Степанов ю. А., Степанов Д. Ю. Совершенствование релейной
защиты на примерах построения векторных диаrpамм. М.: Энер
rоатомиздат, 1999.
3. Ульянов С. А. Электромаrнитные переходные процессы в элект
рических системах. М.: Энерrия, 1970.
4. Куликов ю. А. Переходные процессы в электрических системах /
Новосибирск, НПУ. М.: Мир, 2003.
5. Шуин В. А., I)ceHKoB А. В. Защиты от замыканий на землю в элек
трических сетях 6 10 кВ. М.: НТФ "Энерrопроrpесс", Библио
течка электротехника, 2001.
6. Шабад М. А. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты.
М.: НТФ "Энерrопроrресс", Библиотечка электротехника, 1998.
7. Вавин В. Н. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи.
М.: Энерrия, 1977.
8. Типовая инструкция по орrанизации и производству работ в
устройствах релейной защиты и автоматики электростанций и
подстанций. РД 34.35.302 90. М.: СПО ОРfРЭС, 1991.
130
Содержание
Ч астъ 1
Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
r Л А В А ПЕР В АЯ. Понятие о синусоидальных процессах
в электрических цепях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
r Л А В А В Т О РАЯ. Отображение синусоидальных процессов
в виде векторных диаrpамм . . . . . . . . . . . . . . . .
r Л А В А Т Р Е Т Ь я. Практическне методы построенИJI
векторных диаrpамм . . . . . . . . . . . . . . . . .
r Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А я. Векторные диаrpаммы
в трехфазных цепях . . . . . . . . . . . . . . . . . .
r Л А В А П Я Т АЯ. Использование векторных диаrpамм
ДЛЯ анализа аварийных событий . .
Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
19
. 33
. . . . . . 50
. . 66
Часть 2
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
r ЛАВА ШЕСТ АЯ. Метод симметричных составляющих. . . . 73
r Л А В А С Е Д Ь м А Я. Измерительные трансформаторы
и векторные диаrpаммы вторичных цепей . . . . . . . . . . . . . 106
r Л А В А В О С Ь м А Я. Использование векторных диаrpамм
при наладочных работах . . . . . . . . . . 118
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
131
&n&nnотечкаJnеКТDOтехнnка
ПРWlоженuе к проuзводственно массовому ЖУРНШlУ НЭнерzетuк"
удрис АНДРЕЙ ПЕТРОВИЧ
Векторные диаrраммы и их использование при наладке
и эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики (часть 2)
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
115280, осква,ул.Автозаводская, 14/23
Телефоны: (495) 675 19 06, тел. 675 00 23 доб. 22 47; факс: 234 74 21
Научный редактор В. и. Пуляев
Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская
Худож. техн. редактор Т. ю. Андреева
Сдано в набор 10.10.2006 f. Подписано в печать 14.09.2006 f.
Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.
Печ. л. 4,0. Заказ БЭТ/I0(94) 2006
Макет выполнен издательством "Фолиум": 127238, Москва, ДМИТРОБСкое Ш., 58.
Оmечатанотипоrpафией издательства "Фолиум": 127238, Москва,Дмитровское Ш., 58.