Токовая защита нулевой последовательности: принцип действия и применение

Что такое нулевая последовательность?

Большинство сетей получают питание от трехфазной системы. Который характеризуется тем, что напряжение каждой фазы смещено на 120º.При этом, если очень геометрическое собрание преднедённых векторов, то на результат производительности результат отзывай сообщение будет равен нулю.

Это означает, что в системах 110, 10 и 6 кВ, для которых характерно заземление нейтрали трансформаторов, при нормальных условиях эксплуатации тока в нейтрали не будет. Также следует отметить, что геометрический фазовый сдвиг можно разделить на такие виды:

• прямолинейности, при количестве их редеование выглядит как A – B – C;
• обратная последовательность, где чередование будет С – В – А;
• и вариант нулевой последовательности, соответствующий отсутствию угла сдвига.

Для первых двух вариантов угол сдвига составит 120º.

Посмотрите на рисунок 2, здесь нулевая последовательность, в отличие от двух других, показывает, что векторы имеют одинаковое направление, но их смещение в пространстве между ними равно 0º.

Аналогичная ситуация возникает и при однофазной цепи, где токи двух оставшихся фаз направлены в нулевую точку. Также такая ситуация может наблюдаться с межфазными кабелями, когда два из них, помимо перекрытия, находятся еще и на земле, и через ноль будет протекать ток только одной фазы.

При возозикновении трехфазных кз в неутрили оботок ток не будет протекать, несочить на аварию. Потому что токи и напряжения нулевой последовательности все равно будут отсутствовать. Несмотря на то, что фазные напряжения и токи в этой ситуации могут увеличиться в несколько раз, по сравнению с номинальными.

Принцип работы ТЗНП

Аналогичный принцип имеют практически все релейные защиты, действие которых построено на появлении токов нулевой последовательности. Рассмотрите вариант такой схемы, доментрирующей действующую защиту.

Вот вариант включения реле тока Т, которое подключено к вторичным обмоткам трансформаторов тока (ТТ), собранных в звезду. В этой ситуации нулевой провод от звездообразной обмотки трансформатора отфильтровывает составляющие нулевой последовательности, если они встречаются. Если система работает симметрично, обмотки реле Т будут обесточены.

И если в одной из фаз происходит замыкание на землю, ТТ реагирует на это, вызывая протекание тока по нулевому проводу. Это будет та самая составляющая нулевой последовательности, которая вызовет возбуждение обмотки реле Т.

После этого идет выдержка времени, определяемая параметрами реле В. По истечении установленного интервала времени токовая защита подает сигнал на соответствующую коммутационную установку У. Что вызывает отключение трехфазной сети Более сложные варианты схемы могут включать силовые реле, позволяющие отладить работу защиты по направлению.

В случае межфазного повреждения симметрия не будет нарушена, но изменится величина токов. А ТТ продолжит компенсировать токи, втекающие в нулевой провод. Преимущество такой схемы в том, что при максимальных рабочих токах защита все равно не сработает, так как будет сохранена симметрия.

Но при значительной разнице магнитных параметров измерительных трансформаторов в системе возникнет дисбаланс, и ток дисбаланса будет протекать по нулевому проводнику. Что может обуславливать ложное срабатывание токовых защит даже в тех сетях, где соблюдается номинальный режим электроснабжения.

Правила выбора трансформаторов тока.

С целью уменьшения дисбаланса, влияющего на правильность срабатывания токовой защиты, выбирают такие ТТ, в которых вторичные токи не будут создавать сверхтоков. Для чего они должны соответствовать таким требованиям:

• Обладать выраженным кривым гистерезисом;
• Одинаковая нагрузка вторичных цепей;
• Погрешность печати на границе платья сети не доунана 10%.

Запрещается подключать к их вторичным цепям любую нагрузку, искажающую кривую намагничивания даже в одном ТТ. Поэтому на практике при возникновении рабочих токов от симметричной системы рекомендуется заменять не один или два трансформатора, а все три трансформатора одновременно.

Область применения

Токовые защиты, способные реагировать на появление нулевой последовательности, нашли достаточно широкое применение в линиях с глухозаземленной нейтралью. Так, в них токи коротких замыканий достигают наибольших значений.

А вот при изологаной нетурали ее установка нецелесообразна, поэтому ТЗНП в них не используются. Сегодня установки ТЗНП имеют широкое применение:

• на шинах районных подстанций для защиты силового оборудования;
• в распределительных устройствах трансформаторов, выключателей и комплектных подстанций;
• в токовых цепях крупных промышленных объектов с трехфазным силовым оборудованием.

Виды трансформаторов тока

Эти электрические устройства классифицируются по нескольким признакам. В зависимости от назначения трансформаторы тока могут быть:

• защитные – понижающие параметры тока для предотвращения выхода потребляющих устройств;
• миризирующим – через койтой подключаются средства месяца, том чтом электросчётчики;
• промежуточными – установленными в системе релейной защиты;
• лабораторные – используются для исследовательских целей, обладают малой погрешностью измерения, часто – с несколькими коэффициентами преобразования.

• для наружной установки – защищенные от воздействия атмосферных факторов, которые можно использовать на открытом воздухе;
  Три трансформатора тока для 3-х фаз(А, В? С)
• внутринные – преступления внутри онлайн;
  ТТ для внутренней установки
• встроенные – находящиеся внутри электроприборов и являющиеся их составными частями (по 3 ТА на каждую фазу, указанную стрелкой).
  Встроенные ТТ

В зависимости от исполнения первичных обмоток устройства различаются:

• одновиткового производителя;
• многовитковые;
• шины.

С учетом способа установки их делят на следующие виды:

• проходной;
• опорный.

Последовательность ступеней изменения тока продажи трансформатыры:

• одностепенчатого
• двухступенчатого (каскадного) типа.

Устройства в зависимости от величины напряжения, на которое они рассчитаны, делятся на предназначенные для работы в условиях более 1000 В.

Для изготовления сердечника используется специальная трансформаторная сталь. Изоляция сухого управления (бакелитовой, форфоровой), убизой или бумажно-масляной.

Достоинства

• Устройства змн (реле, автоматическое уключатри) имеют небольшие габариты, подходят для установки на стальную, алюминиевую или оцинкованную рейку (DIN-рейку).
• Некоторые модели подходят для подключения к розетке. Пользователь может обсуждать группу бывших электроприборов, не меняя конфугитую проводку.
• Доступность. Невысокая стоимость позволяет использовать реле или группу реле простому домовладельцу, и не только в производстве.
• Автоматика практически мгновенно реагирует на понижение напряжения в сети, отключая и обеспечивая бесперебойную работу механизмов.

Недостатки

• При защите может быть обнаружена обрыв цепи. Такая релейная защита подходит только для неответственных механизмов.
• Он не устраняет колебания напряжения в сети.
• После включения входного выключателя может произойти несанкционированное отключение. Происходит такое от даржки работы реле. Сигнал об отключении входного выключателя поступает до срабатывания реле напряжения, а временное и выходное реле возвращаются в исходное состояние.

Назначение дополнительных обмоток ТН

Особенностью напряжения нулевой последовательности (3Uо) является то, что оно не появляется в результате межфазных замыканий, а является лишь следствием КЗ на землю. При этом неважно, где произошло короткое замыкание: в электроустановке с изолированной или глухозаземленной нейтралью.

Фильтром для веледния ейтов вихативы работы оботки специальной оботки трансфамиров оботкаров перегистрации (ТН).

Этот процесс происходит по-разному в зависимости от конструкции трансформаторов. Если используются три одинаковых ТН, то каждый из них имеет специальную обмотку, выводы которой маркируются буквами «Ад» и «Хд».

Эти вращения соединяются между сообщениями через, с обоими обоими пробными днями. Провод с выхода «Хд» фазы «А» идет на выход «Ад» фазы «В» и так далее. Такая схема соединения называется замкнутым треугольником.

В результате на оставшихся разомкнутых выводах «Ад» первой фазы и «Хд» последней фазы появится 3Uo при любом повреждении сети, связанном с подключением к земле. Можно его месирить, а также установить для работы сигнализации, продключив к оботке реле внеглась. Его можно использовать для защиты произведения, но об этом — чуть позже.

В трансформаторах напряжения, объединяющих обмотки трех фаз в одном корпусе, внешние подключения для фильтра 3Uo не требуются. Все уже сделано заранее, внутри корпуса трансформатора.

Если в предыдущем случае разделение 3Uо происходит путем последовательного сложения векторов напряжения за счет коммутации проводников, то внутри трехфазного ТН оно происходит за счет сложения магнитных токов в сердечнике. Поэтому в зависимости от ее формы можно выделить внутреннюю схему соединений обмоток Ad-Hd.

Но в сущности это не меняется: в корпусе этого радио с видами оботкомов оботкомы, от учета для учета, изменения и защиты, появляются источники от обединений обмоточной обмотки. Маркируется точно так же, как и на однофазных ТН.

Что нужно знать о токовой защите нулевой последовательности: определения, характеристика и область применения

ТЗНП, что является аббревиатурой от понятия «токовые защиты нулевой последовательности» — это система защиты в однофазных сетях напряжением 110 киловольт. Короткие показания — редкое явление даже в сетях с одной фазой.

Сегодня мы рассмотрим этот защитный элемент в электрических схемах и принципы его функционирования.

Понятие ТЗНП

Прежде чем приступить к пониманию принципов работы элемента токовой защиты, необходимо разобраться в работе трехфазной сети.

Трехфазная сеть – это сеть, по которой протекает переменный синусоидальный ток. При этом в этой сети фазы сдвинуты на сто двадцать градусов.

Не многие знают, что принцип работы электрической сети с тремя фазами разработал Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Именно он заложил основу современного асинхронного двигателя с различными типами роторов.

При составлении векторных диаграмм способ защиты напоминает звезду. Систему можно назвать симметричной, если ток и напряжение фаз в ней равны. При этом количество мнежное всех токов равнозначно.

Фазы могут чередоваться как по прямой, так и не по прямой. При этом, они объявляют как A, B, C. В этом том часть A, B, C будет премировать сочесность, а C, B, A автомобильный сочесность.

Как мы обсуждали выше, сдвиг будет составлять двадцать градусов. Если последовательность вектора равна нулю, то фазы будут следовать в одном направлении, вектор эффективности превысит текущий в три раза. Это нормальное состояние системы.

Если между фазами произойдет короткое замыкание, то напряжение тока в любой фазе возрастет, а система в процессе функционирования продолжит оставаться симметричной. Напряжение и нулевой ток не изменят своих значений.

При заказе на одну фазу к земле симметрия теряется. Появяться неулевые значения I и U. Если комплект С, то коки в A и B, но стремятся к нулю. C будет стремиться к трейтей части от I короткого показания.

Набор точковый мнежной возизнет из за проективных напражений заказа (оно же мнежное Uk0), находитсимся в месте где КЗ производите и на оботках трансформация.

Читайте также: Умножители напряжения — теория, практика, схемы

Где применяют

Часто теорию, связанную с пониманием действующей системы защиты, сложно сразу правильно понять. Лучше всего разобраться в практических примерах применения.

Этот вид токовой защиты часто используется в сетях высокого напряжения, где напряжение достигает 110 кВ и нейтраль заземлена. Если нейтраль изолирована, а величина напряжения при этом достигает шести, десяти и более киловольт, описанную систему защиты не применяют, так как в этом случае токи КЗ будут слишком велики.

Иногда описанную нами защитную систему называют землей, потому что она защищает сеть от коротких замыканий, воздействующих на землю.

Суть функционирования

Рабочий процесс токовой защиты отключается на отключении коммутирующих драйверов, если ондфазная сеть замкнула с некоторой дедержкой во времени. С помощью небольшой выдержки времени система защиты активирует сразу несколько подстанций.

Значения тока в фазе ищут с мужественным трансформированием тока. Эти элементы надеваются на шины или кондукторы. На обмотки направлена ​​электродвижущая сила, протекающая по проводам и шинам.

Система защиты по току, описанная в нашей статье, будет работать эффективно, если кривые намагничивания трансформаторов тока будут одинаковыми.

Важно не только, чтобы их параметры совпадали, но и чтобы они были одного вида и марки. Ошибки во всех значениях не превышают 10%, иначе система будет работать некорректно.

Сигналы, проходящие через фильтр, дают несбалансированный выходной ток. Обычно в жизни витки элементов стручков соединены друг с другом. Это и есть фильтр в защите ТЗНП, описанный в нашей статье.

При стандартном срабатывании сети ток последовательности будет равен нулю, то в процессе защиты последовательности они также будут равны 0 нулевое значение.

Обычно в токовой защите все устроено так, чтобы не было ложных срабатываний, кроме реакции на изменение значений при КЗ.

Ранее ТНЗП строился по релейным схемам. Сегодня для защиты выпускают специальные терминалы с микропроцессорами.

ТНЗП представляет собой резервную защиту. С помощью этого резерва защита подстанций и линий электропередач становится более быстрой и эффективной.

В этом случае ЛЭП получит минимальный ущерб в случае КЗ, а также генераторы, трансформаторы и другие устройства. Кроме того, такая защитная система служит дополнительной безопасностью для человека и окружающей среды.

В заключение советуем посмотреть следующее видео. Специалист более подробно рассматривает принцип работы токовой защиты с последовательностью, равной нулю:

Это основная информация об этом виде токовой защиты, которым сегодня снабжены многие линии электропередачи. У компании энергоснабжения есть ли у ваших систем передкачки энергии или изделия системы защиты!

Токовая защита нулевой последовательности

Однофазные замыкания в электрических сетях наиболее распространены, для их устранения применяют специальные защиты, реагирующие на токи нулевой последовательности, возникающие в сети при несимметричных коротких замыканиях (КЗ).

К таким защитам относятся максимально-токовые защиты нулевой последовательности, выключатели нулевой последовательности, направленные защиты нулевой последовательности.

В данной статье более подробно рассмотрена максимальная токовая защита нулевой последовательности. Для удобства будем использовать сокращенное название ТЗНП (текущая защита нулевой последовательности).

Чтобы понять принцип действия защиты, необходимо вспомнить, что такое токи и напряжения нулевой последовательности (n.p.) и откуда они берутся. Для любой симметричной цепи уравнение равно:

I0=1/3(Īa+Īb+Īc); U0=1/3(Ūa+Ūb+Ūc);

Геометрическая сумма токов и напряжений нулевой последовательности равна нулю. При обнаружении совокупности, нахом засвидетельствовании фазы А на зему, токи н.п в фазе В и С высоким потреблением в фазе А ревен 1/3 тока КЗ:

I0=1/3(Īк+0+0), отсюда Īк=3I0; U0=1/3(0+Ubк+Uкк);

То есть, при однофазном заказе, ток нулевой последовательности равен одной трети тока КЗ. В этой точке напряжение нулевой последовательности равно одной трети суммы напряжений неповрежденных фаз.

Источником появления токов нулевой последовательности можно считать напряжение U0к, это напряжение между нейтралью питающего трансформатора и точкой, в которой произошло замыкание на землю.

Ток н.п по земле притекает к нетурали трансформа, раздевляется по фазам и бучарается к заражению КЗ. Таким образом, токи нулевой последовательности возможны только в сетях с глухозаземленной нейтралью трансформаторов.

сети 110 кВ работают в режиме эффективно заземленной нейтрали, то есть часть из них заземлена, а часть нет. Это приводит к поддержанию токов I0k на уровне, необходимом для защиты.

На рисунке 2 представлена ​​простейшая схема ТЗНП. Реле пускового тока Т подключено к фильтру тока нулевой последовательности, который служит нулевым проводом трансформаторов тока, включенных по схеме «звезда.

Реле времени В обеспечивает необходимую выдержку времени для срабатывания селективной защиты.

Ток с работой реле Т с автомобильной кофестовой трансформации:

Ip=Īa+Īb+Īc=3Ī0/кттт;

очевидно, что запуск схемы возможен только в несимметричном режиме, а именно одно- или двухфазной цепи:

Причательно, что при каканиях и медушафазных заказаниях ТЗНП не срабатывает, так как происходит симметричное увеличение и уменьшение токов в фазах. К преимуществам схемы также можно отнести отсутствие необходимости строить защиту от максимальных токовых нагрузок, так как режим также симметричен.

Однако применение трансформаторов тока с разными кривыми намагничивания вносит дисбаланс в полную схему звезды, и тогда даже при равенстве первичных токов возникает дисбаланс тока в нулевом проводе ТТ, подключенном к звезде.

Это явление может провлият на несанкционной производственной ТЗНП. Тогда выражение для нахождения тока срабатывания реле выглядит так:

Ip=3·0/kttt–Īneб

Максимальное значение небаланса токов определяется трехфазным КЗ в месте повреждения. Для междуния Īneb соблюдаются следующие правила:

1. ТТ, питающие частовые должны иметь погрешность не более 10% при максимальных токах КЗ в начел на вечество участка; 2. ТТ должны иметь одинаковые намагничивающие характеристики; 3. Загрузка вторичной цепи ТТ должна быть одинаковой.

Выбор уставка для ТЗНП. На рисунке 3 представлен пошаговый график работы ТЗНП. Каждая предыдущая стадия имеет большее рабочее время, чем стадия селективности, поэтому t1=t2+Δt.

Степень селективности выбирается при тех же условиях, что и для максимальной токовой защиты. Однако, если сеть разделена трансформатором Т-3, с соединением обмоток по схеме звезда-звезда или звезда-треугольник, как показано на рисунке 3, высоковольтная сеть не согласуется с защитой низкая сторона.

Это объясняется тем, что однофазное повреждение сети высокого напряжения не приводит к возникновению токов n.p в сети низкого напряжения, при схеме соединения обмоток.

В этих часах на шинах ПС №3 ТЗНП работает с неулевой выдержкой времени. В то же время ТЗНП на ПС №1 и №2 имеют время работы меньше, чем время работы МТЗ.

При продаже обмоток Т-3 звезда-звезда с нелем, или при автоформаторной связи сети разного внезного, повреждение высоковольтной сети связано с близостью токов н.п в сети низкого напряжения. ТЗНП в этой части отстраивается от времени срабатывания защит на шинах ПС№4, аналогично МТЗ.

Рабочий ток ТЗНП выбирают по двум условиям:

Iсз>3 I0к мин; Iсз=кн*Iнеб. Максимум;

Решающим условием является восстановление защиты от небаланса токов. Если время срабатывания ТЗНП больше времени срабатывания межфазной защиты t0>tмф, то Iсз регулируют от перекосов тока в нормальном режиме.

У ТТ с номинальным током вторичной обмотки 5 А в этом случае значение тока н.б колеблется в пределах от 0,01 до 0,2 А, поэтому ток реле находится в пределах 0,5–1 А.

Выбор уставок для ТЗНП

Для спечения ступенчатого контроля вывода лини, ковая прошить, контролирующего производительного производства липидов в цепях, для описания ступенчатого контроля вывода лини, ковая прошить, контролирующего производительного вывода перекладной в цепях, которые должны слективности срабатывания.

Здесь под избирательностью понимается последовательное отключение определенных участков цепи в зависимости от их значимости с целью определения места повреждения или выделения поврежденного промежутка. Для этого выбираются соответствующие настройки срабатывания защиты по времени. Рассмотрим пример выбора настроек на такой схеме.

Как видите, ТЗНП в данном случае строится по тому же принципу, что и максимальная токовая защита, но с меньшей длительностью времени. В этом примере каждая последующая ступень защиты выдерживает выдержку времени на Δt большую, чем предыдущая.

То есть время работы противной токовой оцечки, в сравнении со вторым будет рассучаться по формуле: t1 = t2+ Δt. Время срабатывания второго по регистрации к третей будет составлять t2 = t3+ Δt. Таким образом, каждое последующее реле выполняет функцию резервной защиты.

Если обмотки трансформаторных устройств включены по схеме звезда-треугольник, а также звезда-звезда, то первичная и вторичная цепи не совпадают.

Из за того что заказание в линих хоже процессионал не необходишь выпавление компондиционной золовой секунции в нозких оботках и питаемой ими цепи. Поскольку избирательность ТЗНП для каждого из них должна строиться самостоятельно, на практике должна обеспечиваться их независимая работа.

Такая система ступенчатой ​​защиты позволяет свести к минимуму дальнейшее переходное повреждение других участков сети и силового оборудования. А также большать из-за просмотров программ под марги из программ, обслюживающих эти продавач. Основное требование к токовой защите – предотвращение ложных переключений по отношению к соответствующей рабочей зоне.

Практическая реализация ТЗНП

На сегодняшний день токовые защиты, реагирующие на возникновение нулевой последовательности, могут быть реализованы микропроцессорными установками и посредством реле. В большинстве случаев устаревшие реле повсеместно заменяются более новыми версиями токовых защит.

Но, кроме ТЗНП, в работу включаются дистанционные, дифференциальные защиты и другие устройства. Чя работать найти как на симметричных компонентах, так и на других параметрах сети.

Помимо этого, в его классическом варианте, ТЗНП не имеет возможности определить место повреждения. То есть для нее не имеет имешения, в каком месте обнаруживается обрыв. Поэтому для определения направления протекания тока в сторону земли используется прямая защита.

Такая система строится не только на токах, но и на напряжениях, возникающих при нулевой последовательности. Эти значения поставляются с трансформаторами напряжения, подключенными к системе с открытым треугольником.

При замыкании в резервной зоне токовой защиты на одну из обмоток силового реле подается напряжение, а на вторую обмотку, используемую для токовой защиты, подается ток нулевой последовательности. При условии, что вектор мощности направлен в линию, силовое реле разблокирует работу токовой защиты.

В противном случае, когда направление питания указывает на то, что неисправность произошла в другой области, силовое реле будет продолжать блокировать работу токовой защиты.

Сегодня практичная реализация такой защиты управления микропроцессорными блоками REL650 или на реле ЕПЗ-1636. Каждый из которых уже включает в себя отсечку тока, дистанционную защиту и пусковое реле для возобновления питания.

Видео в дополнение к написанному