Комплектные устройства максимальной токовой защиты: Методические указания к лабораторной работе № 22 по релейной защите

Лабораторная работа № 22

Комплектные устройства максимальной токовой защиты

Лабораторная работа № 22

Комплектные устройства максимальной токовой защиты

1. Цель работы

 Изучение принципа действия комплектных устройств максимальной токовой защиты типа МТЗ, ТЗК, ТЗД, ЛТЗ.

2. Устройство защиты МТЗ-М

Назначение и принцип действия. Устройство максимальной токовой защиты МТЗ-М предназначено для защиты линий с односторонним питанием и силовых трансформаторов напряжением 35-220 кВ.

Устройства МТЗ-М рекомендуется использовать для защиты присоединений, которые не позволяют применять встроенные или накладные трансформаторы тока, а именно:

-  на вновь сооружаемых и реконструируемых подстанциях напряжением 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения;

-  на находящихся в эксплуатации подстанциях с трансформаторами 35 кВ мощностью 4000 кВА и менее, на которых на включение короткозамыкателя действует только газовая защита;

-  на действующих подстанциях, в том числе и с выключателями на стороне высшего напряжения, на которых присоединения напряжением 35-220 кВ не имеют трансформаторов тока.

Защита МТЗ-М имеет следующие преимущества: низкую стоимость используемых трансформаторов тока, отсутствие специальной конструкции для установки трансформаторов тока и возможность размещения их практически в любом месте присоединения, повысив таким образом, зону действия защиты.

2.1. Магнитные трансформаторы тока

Общие сведения. Магнитный трансформатор тока (ТТ) представляет собой преобразователь электромагнитного поля, создаваемого током в контролируемом проводе, в э.д.с.

В простейшем магнитном ТТ применяется датчик магнитного поля, или как его называют магнитный датчик, в виде катушки соленоидного типа, расположенной на определенном расстоянии от провода с контролируемым током. При этом сам датчик может быть расположен на нулевом потенциале и поэтому не требует специальной изоляции на номинальное напряжение провода с контролируемым током. Это весьма существенно для установок высокого напряжения, для которых трансформаторы тока обычной конструкции получаются громоздкими и дорогими из-за дорогостоящей изоляции.

Если в проводе воздушной линии, например, фазы А (рис. 22.1), протекает ток Iа, то в обмотке датчика фазы А индуктируется составляющая э.д.с., являющаяся функцией тока:

где Мд - коэффициент взаимоиндукции провода А и датчика А.

Приведенное выражение подобно выражению для э.д.с. обычного ТТ, поэтому для анализа магнитного ТТ применимы те же схемы замещения, что и при анализе обычного ТТ, но с учетом следующих особенностей:

1.  Коэффициент взаимоиндукции Мд зависит не только от конструктивных данных собственно датчика, но и от того, как датчик расположен относительно провода с контролируемым током. По условию получения наибольшей э.д.с. и соответственно наибольшего тока в цепи защиты датчик следует располагать на минимально допустимом расстоянии от контролируемого провода, причем ориентировать его так, чтобы коэффициент взаимоиндукции был наибольшим.

2.  Необходимо учитывать влияние "посторонних" токов, протекающих по соседним проводам и создающих в обмотке датчика э.д.с. помех.

При контроле токов в фазных проводах трехфазной линии при горизонтальном расположении проводов (рис. 22.1) э.д.с. Еа, контролируемая в обмотке датчика фазы А, будет определяться токами всех трех фаз:

где w - угловая частота тока;

Кд - конструктивный коэффициент;

П1 - коэффициент помех со стороны ближайшей фазы В;

П2 - коэффициент помех со стороны более удаленной фазы С.

3.  Мощность, которую можно отобрать от магнитного ТТ, значительно меньше мощности ТТ обычной конструкции. Применение магнитных ТТ в схемах защиты оказалось возможным лишь благодаря малому потреблению токовых цепей.

Магнитные ТТ типа ТВМ. Магнитный ТТ типа ТВМ представляет собой стальной сердечник П-образной формы с двумя одинаковыми обмотками, надетыми на полюса сердечника. Обмотки трансформатора соединены встречно-последовательно.

Изображенное на рис. 22.2 положение ТВМ соответствует контролю тока Iа фазы А. При этом проекция провода фазы А находится в центре сердечника и магнитный поток Фа, пропорциональный контролируемому току Iа, проходит по полюсам в противоположных направлениях. Обмотки ТВМ соединены встречно, поэтому э.д.с. обеих обмоток суммируется арифметически, в результате э.д.с. полезного сигнала Еа равна удвоенной э.д.с. каждой обмотки.

Магнитные потоки других фаз, например, Ф'в и Ф''в. пропорциональные току Iв фазы В, проходят по полюсам в одном направлении и индуктируемая ими э.д.с. в обмотках вычитается. Благодаря этому при данном соотношении расстоянии D и H коэффициент помех у ТВМ может быть получен меньше, чем у датчика соленоидного типа.

Кроме того, значение коэффициента помех у ТВМ существенно зависит от относительной длины полюсов сердечника и места расположения обмоток на полюсах. Конструктивные размеры ТВМ выбираются так, чтобы при заданном угле a₁ ориентация датчика относительно провода ближайшей фазы коэффициент помех был минимальным.