CC BY
10
УДК 621.314.224
ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОГО ЗНАЧЕНИЯ НАГРУЗКИ ФАЗЫ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА
Н.А. Свистунов, А.В. Зеленков
Рассмотрен аналитический расчет сопротивления фазы трансформатора тока с соединением обмоток в треугольник, а нагрузки в звезду. В основу вывода расчетного значения сопротивления положены соотношения теории трехфазных цепей. Затронуты вопросы актуальности данного расчета.
Ключевые слова: трансформатор тока, релейная защита, короткое замыкание, фаза, погрешность.
Трансформаторы тока (ТТ), питающие устройства релейной защиты (РЗ), должны работать с определенной точностью в пределах значений токов короткого замыкания (КЗ), на которые РЗ должна реагировать. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи ТТ, и, следовательно, точная работа ТТ должна обеспечиваться при первичных токах 11>1ном. [1].
Для того, чтобы ТТ работал в допустимом диапазоне погрешностей, необходимо нагружать ТТ в соответствии с кривой предельной кратности (зависимость допустимой нагрузки от предельной кратности ТТ). Нагрузка 2н состоит из сопротивлений реле 2р=Яр+]Хр, соединительных проводов Яп и переходных контактов Япк.
Для защиты от повреждений на выводах трансформатора, а также от внутренних повреждений должна быть предусмотрена продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени на трансформаторах мощностью 6,3 МВ-А и более, на шунтирующих реакторах 500 кВ, а также на трансформаторах мощностью 4 МВ- А при параллельной работе последних с целью селективного отключения поврежденного трансформатора [2].
При соединении обмоток трансформатора звезда-треугольник и треугольник-звезда токи 11уи11д различаются как повеличине, так и по фазе (угол сдвига фазы зависит от группы соединения обмоток).
Для того чтобы уравновесить вторичные токи Ьу и 12д в плечах РЗ, вторичные обмотки ТТ, установленные на стороне звезды силового трансформатора, соединяются в треугольник, а на стороне треугольника - в звезду.
Это необходимое условие, чтобы ток в дифференциальном реле, равный разности вторичных токов ТТ, отсутствовал и дифференциальная РЗ работала правильно.
Схема соединения вторичных обмоток ТТ в треугольник также применяется и в дистанционных РЗ.
В случае трехфазного КЗ во всех вторичных обмотках протекает одинаковый
ток.
>
Рис. 1. Схема замещения
Известия ТулГУ. Технические науки. 2018. Вып. 12
Сопротивление нагрузки ТТ определяется как
X = Ц", (1)
н 4
где И2 и 12 напряжение и ток вторичной обмотки.
и = IX, (2)
где Ъ - обобщенная нагрузка, включающая сопротивление провода, контактов и реле; и и I - напряжение и ток обобщенной нагрузки.
Поскольку нагрузка соединена в звезду, то И2 для нее является линейным напряжением, откуда
и=. (3)
Тз
Определим И2 с учетом (2)
и2 =^3И. (4).
ОбмоткиТТ соединены в треугольник, через каждое сопротивление протекает ток, равный геометрической разности двух токов фаз. При симметричной нагрузке и трехфазном КЗ
I = л/3/2 (5)
Нагрузка фазы ТТс учетом (4), (5)
X =^^2 = зх.
н I
2
В результате подтверждено, что нагрузка фазы трансформаторов тока, соединенных в треугольник равна утроенному значению сопротивления одной линии приборов, проводов и контактов, соединенных в звезду.
В связи с внедрением микропроцессорных устройств релейной защиты нагрузка на фазы трансформаторов тока сильно сократилась. Причиной стала замена электромеханических реле, обладающих большим сопротивлением, на микропроцессорный терминал. Однако, токовые цепи все также представлены медными кабелями, сопротивление которых зависит от его сечения.
Как известно, трансформаторы тока должны работать в режиме близком к режиму короткого замыкания для обеспечения наибольшей точности показаний. Поэтому расчет на допустимую погрешность трансформаторов тока до сих пор является актуальным и выполняется как на стадии разработки проектной документации, так и на стадии рабочей документации после выбора конкретного производителя и типа оборудования.
Перспективным решением является разработка трансформаторов тока, принцип работы которого основан на продольном магнитооптическом эффекте Фарадея. Главным его преимуществом является отсутствие погрешности, которая появлялась в виду намагничивания сердечника у обычного трансформатора тока. Так же оптические ТТ не исключают возможность организовать передачу данных от ТТ до терминалов по цифровым и оптическим каналам связи. Не смотря на это возникают и сложности такие как разработка устройств преобразования оптического сигнала в электрический и обеспечения необходимой электромагнитной совместимости этих устройств.
Список литературы
1. Чернобровов Н.В., Семенов В. А. Релейная защита энергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1998.
2. Правила устройства электроустановок Минэнерго СССР. 7-е изд. перераб. и дополн. М.: Атомэнергоиздат, 2000.
3. Степанов В.М., Косырихин В.С. Расчёт и проектирование электрических сетей и систем. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 351 с.
4. Новости электротехники // Оптические трансформаторы и преобразователи тока. №5(59).
Свистунов Николай Андреевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Зеленков Александр Вадимович, магистрант, sashazelnkv@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
JUSTIFICATION OF THE CALCULATED VALUES OF THE LOAD PHASE CURRENT
TRANSFORMER
N.A. Svistunov, A. V. Zelenkov
The analytical calculation of the phase resistance of the current transformer with the connection of windings into a triangle and the load into the star is considered. The basis of the output of the calculated value of the resistance relations of the theory of three-phase circuits. The issues of relevance of this calculation are touched upon.
Key words: current transformer, relay protection, short circuit, phase, error.
Svistunov Nickolay Andreevich, graduate student, [email protected], Russia, Tula, Tula state University,
Zelenkov Alexander Vadimovich, magister, sashazelnkv@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.313
АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
С.В. Ершов, А.О. Дихтярь
Проанализирован актуальный вопрос - компенсация реактивной мощности, а также эффективные средства: управляемые шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы, устройства типа статических компенсаторов СТАТКОМ, асинхронизированные синхронные компенсаторы и др.
Ключевые слова: коэффициент мощности, реактивная мощность, конструктивные особенности, потери электроэнергии, нагрузка.
В реальных условиях электроснабжения ее составляющие и нагрузка потребителя, кроме активного сопротивления, содержат еще и составляющие индуктивного, а также емкостного характера. В большинстве случаев преобладает индуктивная нагрузка. Поэтому одновременно с активной мощностью будет передаваться и реактивная мощность индуктивного характера. Таким образом нагрузка в цепи переменного тока может быть описана схемой, которая состоит из активного ra реактивного индуктивного xL имеющего активное сопротивление r и реактивного емкостного xC сопротивлений. На рис. 1, а представлена эквивалентная схема одной из фаз системы электроснабжения, которая содержит все перечисленные составляющие сопротивлений.
105
