симметричные точки

направленная токовая защита нулевой последовательности
—
[В.А.Семенов. Англо-русский словарь по релейной защите]

Нулевая последовательность фаз.
Согласно теории симметричных составляющих любую несимметричную систему трех токов или напряжений - обозначим их А, В, С - можно представить в виде трех систем прямой, обратной и нулевой последовательностей фаз (рис. 7.9, а-в). Первые две системы симметричны и уравновешены, последняя симметрична, но не уравновешена.
Система прямой последовательности (рис. 7.9, а) состоит из трех вращающихся векторов A 1, B 1, C 1, равных по значению и повернутых на 120° относительно друг друга, причем вектор B1 следует за вектором А 1.

Рис. 7.8. Принципиальная схема максимальной токовой защиты с пуском от реле минимального напряжения:
КА - реле тока (токовый пусковой орган); КV - реле минимального напряжения (пусковой орган по напряжению); КТ - реле времени
Система обратной последовательности (рис. 7.9, б) состоит также из трех векторов A 2, B 2, C 2, равных по значению и повернутых на 120° относительно друг друга, но при вращении в ту же сторону, что и векторы прямой последовательности, вектор B 2 опережает вектор A 2 на 120°.
Система нулевой последовательности (рис. 7.9, в) состоит из трех векторов A 0, B 0, C 0, совпадающих по фазе.
Очевидно, что сложение одноименных векторов этих трех систем дает ту несимметричную систему, которая была разложена на, ее составляющие:

В качестве примера сложение векторов фазы С выполнено на рис. 7.9, г.
Существует и метод расчета симметричных составляющих, согласно которому составляющая нулевой последовательности

Рис. 7.9. Симметричные составляющие:
а, б, в - прямой, обратной и нулевой последовательности соответственно; г - сложение векторов трех последовательностей фазы С

Рис. 7.10. Однофазное КЗ на землю на ненагруженной линии с односторонним питанием:
а - схема линии; б - векторная диаграмма напряжения и тока для точки К ; в, г - векторные диаграммы напряжения и токов, построенные с помощью симметричных составляющих

Таким образом, для нахождения A 0 надо геометрически сложить три составляющие вектора и взять одну треть от суммы.
Целесообразность представления несимметричных систем тремя симметричными составляющими состоит в том, что анализ и расчеты напряжений и токов для системы нулевой последовательности могут выполняться независимо от систем прямой и обратной последовательностей, что во многих случаях упрощает расчеты.
Включение же защит на составляющие нулевой последовательности дает ряд преимуществ по сравнению с включением их на полные токи и напряжения фаз для действия при КЗ на землю.
Практическое использование составляющих нулевой последовательности. Рассмотрим металлическое замыкание фазы А на землю в сети с эффективно заземленной нейтралью (рис. 7.10, а). Этот вид повреждения относится к несимметричным КЗ и характеризуется тем, что в замкнутом контуре действует ЭДС E A, под действием которой в поврежденной фазе А проходит ток IA=Ik отстающий от E A на 90°; напряжение фазы А относительно земли в месте повреждения (точка К) UAк =0, так как эта точка непосредственно соединена с землей; токи в неповрежденных фазах IB и IC отсутствуют. С учетом сказанного на рис. 7.10, б построена векторная диаграмма для точки К.
На рис. 7.10, в и г приведены векторные диаграммы напряжений и токов, построенные с помощью симметричных составляющих для того же случая однофазного КЗ.
Сравнение диаграммы, представленной на рис. 7.10, б, с диаграммами рис. 7.10, в и г показывает, что вектор I к равен вектору 3I0, а –ЕА =U B к + U C к = 3U0к. Значит, полный ток фазы в месте повреждения может быть представлен утроенным значением тока нулевой последовательности, а ЭДС - ЕА - утроенным значением напряжения нулевой последовательности.
Практически ток нулевой последовательности получают соединением вторичных обмоток трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности (рис. 7.11). Из схемы видно, что ток в реле КА равен геометрической сумме токов трех фаз:

Ток в реле появляется только при однофазном или двухфазном КЗ на землю. Короткие замыкания между фазами являются симметричными системами, и соответственно этому ток в реле Iр=0.
Для получения напряжения нулевой последовательности вторичные обмотки трансформатора напряжения соединяют в разомкнутый треугольник (рис. 7.12) и обязательно заземляют нейтраль его первичной обмотки. В этом случае


Рис. 7.11. Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности
В нормальном режиме работы и КЗ между фазами (без земли) геометрическая сумма напряжений вторичных обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, равна нулю, и поэтому Up также равно нулю (рис. 7.12, б). И только при однофазных (или двухфазных) КЗ на землю на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение Up=3U0 (рис. 7.12, в).
Фазные напряжения систем прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды, и поэтому суммы их векторов в схеме разомкнутого треугольника всегда равны нулю.

Рис. 7.12. Соединение однофазных трансформаторов напряжении в фильтр напряжения нулевой последовательности:
а - общая схема трансформатора напряжения; б - векторные диаграммы в нормальном режиме работы; с - то же при замыкании фазы А на землю в сети с заземленной нейтралью; PV - вольтметр контроля исправности цепей вторичной обмотки

В сетях с эффективным заземлением нейтрали около 80% повреждений связано с замыканиями на землю. Для защиты оборудования применяют устройства, реагирующие на составляющие нулевой последовательности.
Схема и некоторые вопросы эксплуатации токовой направленной защиты нулевой последовательности. Принципиальная схема защиты показана на рис. 7.13. Пусковое токовое реле КА, включенное на фильтр токов нулевой последовательности, реагирует на появление КЗ на землю, когда в нулевом проводе проходит ток 3I0.
Реле мощности KW фиксирует направление мощности КЗ, обеспечивая селективность действия: защита работает при направлении мощности КЗ от шин подстанции в защищаемую линию. Напряжение 3U0 подводится к реле мощности от обмотки разомкнутого треугольника трансформатора напряжения (шинки EV, H, KV, K).
Реле времени КТ создает выдержку времени, необходимую по условию селективности.
На рис. 7.14 показано размещение токовых направленных защит нулевой последовательности в сети, работающей с заземленными нейтралями с обеих сторон рассматриваемого участка. График характеристик выдержек времени построен по встречно-ступенчатому принципу. Из графика видно, что каждая защита отстраивается от защиты смежного участка ступенью времени Δt =t1-t3.
Значение тока срабатывания пускового токового реле выбирается по условию надежного действия реле при КЗ в конце следующего (второго) участка сети, а также по условию отстройки от тока небаланса.
Появление тока небаланса в реле связано с погрешностью трансформаторов тока, неидентичностью трансформаторов тока, неидентичностью их характеристик намагничивания и имеет решающее значение. Чтобы не допустить действия пускового токового реле от тока небаланса, ток срабатывания реле принимают больше тока небаланса. Ток небаланса определяется для нормального рабочего режима или для режима трехфазного КЗ в зависимости от выдержки времени защиты.
При наличии в защищаемой сети автотрансформаторов, электрически связывающих сети двух напряжений, однофазное или двухфазное замыкание на землю к сети среднего напряжения приводит к появлению тока I0 в линиях высшего напряжения. Чтобы избежать ложных срабатываний защит линий высшего напряжения, уставки их защит по току срабатывания и выдержкам времени согласуют с уставками защит в сети среднего напряжения. По указанной причине избегают, как правило, заземления нейтралей обмоток звезд высшего и среднего напряжений у одного трансформатора. Заметим также, что у трансформатора со схемой соединения звезда-треугольник замыкание на землю на стороне треугольника не вызывает появления тока I0 на стороне звезды.
Ток I0 появляется в линиях при неполнофазных режимах работы участков сетей. Такие режимы могут быть кратковременными и длительными. От кратковременных неполнофазных режимов, возникающих, например, в цикле ОАПВ линии, а также АПВ при неодновременном включении трех фаз выключателя защиты отстраиваются по току срабатывания или выдержки времени защит принимаются больше, чем время t ОАПВ. При возможных неполнофазных режимах работы линий (например, при пофазном ремонте под напряжением) токовые направленные защиты нулевой последовательности ремонтируемой линии и смежных участков должны проверяться и отстраиваться от несимметрии или выводиться из работы, так как они мало приспособлены для работы в таких условиях.
В процессе эксплуатации токовых защит нулевой последовательности должны строго учитываться все заземленные нейтрали автотрансформаторов и трансформаторов, являющиеся как бы источниками токов нулевой последовательности. Распределение тока I0 в сети определяется исключительно расположением заземленных нейтралей, а не генераторов электростанций.
Контроль исправности цепей напряжения разомкнутого треугольника осуществляется с помощью вольтметра, периодически подключаемого с помощью кнопки SB (см. рис. 7.12). Вольтметр измеряет напряжение небаланса, имеющего значение 1-3 В. При нарушении цепей показание вольтметра пропадает.
Наряду с рассмотренной токовой направленной защитой нулевой последовательности широкое распространение в сетях 110 кВ и выше получили направленные отсечки и ступенчатые защиты пулевой последовательности. Наиболее совершенными являются четырехступенчатые защиты, первая ступень которых обычно выполняется без выдержки времени. Первая и вторая ступени защиты предназначены для действий при замыканиях на землю в пределах защищаемой линии и на шинах противоположной подстанции. Последние ступени выполняют в основном роль резервирования.

Рис. 7.13. Схема токовой направленной защиты нулевой последовательности
[ http://leg.co.ua/knigi/raznoe/obsluzhivanie-ustroystv-releynoy-zaschity-i-avtomatiki-3.html]

Тематики

• релейная защита

EN

• directional neutral current relay

помеха общего вида
-

Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи «провод - земля» (синонимы − несимметричные, общего вида, Common Mode) и «провод-провод» (симметричные, дифференциального вида, Differential Mode).
В первом случае («провод-земля») напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей.
Во втором - между различными проводниками одной цепи.
Обычно самыми опасными для аппаратуры являются помехи «провод-провод», поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал.
Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех «провод-провод» и «провод-земля».
[Вербин В.С. Помехи.]

Помеха - внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению аналоговой или дискретной информации во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи.

Различают помехи общего и нормального вида.

Помехи нормального вида - такие помехи, источник которых находится в цепях данного канала связи. Источниками помех нормального вида могут быть элементы цепи, генерирующие сигналы, точки соединения разнородных проводников.

Помехи общего вида - такие помехи, источник которых находится в сигнальных или силовых цепях, не относящихся к данному каналу связи. Источниками помех общего вида могут быть электрические цепи, электротехническое оборудование, системы заземления, токопроводящие элементы строительных конструкций.

Помехи общего вида могут проникать в канал передачи данных различными способами: электростатические и электромагнитные поля, общие участки цепи и т.д. Путь проникновения помехи в канал связи - это точно такой же канал связи, только паразитный и имеет такую же структуру, как и обычный канал связи:

Методы борьбы с помехами:

1) Воздействие на источники помех - предотвращение появления или уменьшение числа источников помех и уровня создаваемых ими помех.

2) Уменьшение или исключение паразитных связей источников помех с каналами передачи данных и увеличение затухания помех на пути их проникновения в канал передачи данных.

3) Выделение и фильтрация помех в приемнике.

Для исключения и ослабления паразитных связей используют:

1)Пространственное разделение цепей

- существует минимально допустимое расстояние между силовыми и сигнальными цепями, которое зависит от тока и напряжения в силовых цепях. Например для тока 10А и напряжения 220В - не менее 30 см.

- не следует располагать силовые и сигнальные линии параллельно, если пересекать, то под углом 90о.

- расстояние от сигнальных линий до металлических конструкций должно быть не менее 30 см.

- сигнальные линии следует прокладывать не ближе 10-15 см от помещений с интенсивным источником помех (машинные залы и т.д.)

2)Экранирование сигнальных цепей. Использование экранированных кабелей, а также прокладка кабелей в металлических трубах и желобах ослабляет влияние паразитных электромагнитных и электростатических полей.

3)Симметрирование. Например использование витой пары - это эффективное средство борьбы с помехами от внешних НЧ электромагнитных полей. ЭДС наводимое в составляющих пару проводах полностью компенсируется по знаку и модулю.

4)Гальваническое разделение канала связи на несколько контуров (трансформаторная или оптическая развязка). Обычно такое разделение используют в том случае, когда канал связи имеет несколько заземляющих устройств.

[ http://kip-help.narod.ru/tau/pomehi.htm]

Тематики

• электромагнитная совместимость

Синонимы

• несимметричная помеха
• помеха "провод-земля"

EN

• common-mode interference
• parallel-mode interference

помеха общего вида
-

Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи «провод - земля» (синонимы − несимметричные, общего вида, Common Mode) и «провод-провод» (симметричные, дифференциального вида, Differential Mode).
В первом случае («провод-земля») напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей.
Во втором - между различными проводниками одной цепи.
Обычно самыми опасными для аппаратуры являются помехи «провод-провод», поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал.
Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех «провод-провод» и «провод-земля».
[Вербин В.С. Помехи.]

Помеха - внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению аналоговой или дискретной информации во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи.

Различают помехи общего и нормального вида.

Помехи нормального вида - такие помехи, источник которых находится в цепях данного канала связи. Источниками помех нормального вида могут быть элементы цепи, генерирующие сигналы, точки соединения разнородных проводников.

Помехи общего вида - такие помехи, источник которых находится в сигнальных или силовых цепях, не относящихся к данному каналу связи. Источниками помех общего вида могут быть электрические цепи, электротехническое оборудование, системы заземления, токопроводящие элементы строительных конструкций.

Помехи общего вида могут проникать в канал передачи данных различными способами: электростатические и электромагнитные поля, общие участки цепи и т.д. Путь проникновения помехи в канал связи - это точно такой же канал связи, только паразитный и имеет такую же структуру, как и обычный канал связи:

Методы борьбы с помехами:

1) Воздействие на источники помех - предотвращение появления или уменьшение числа источников помех и уровня создаваемых ими помех.

2) Уменьшение или исключение паразитных связей источников помех с каналами передачи данных и увеличение затухания помех на пути их проникновения в канал передачи данных.

3) Выделение и фильтрация помех в приемнике.

Для исключения и ослабления паразитных связей используют:

1)Пространственное разделение цепей

- существует минимально допустимое расстояние между силовыми и сигнальными цепями, которое зависит от тока и напряжения в силовых цепях. Например для тока 10А и напряжения 220В - не менее 30 см.

- не следует располагать силовые и сигнальные линии параллельно, если пересекать, то под углом 90о.

- расстояние от сигнальных линий до металлических конструкций должно быть не менее 30 см.

- сигнальные линии следует прокладывать не ближе 10-15 см от помещений с интенсивным источником помех (машинные залы и т.д.)

2)Экранирование сигнальных цепей. Использование экранированных кабелей, а также прокладка кабелей в металлических трубах и желобах ослабляет влияние паразитных электромагнитных и электростатических полей.

3)Симметрирование. Например использование витой пары - это эффективное средство борьбы с помехами от внешних НЧ электромагнитных полей. ЭДС наводимое в составляющих пару проводах полностью компенсируется по знаку и модулю.

4)Гальваническое разделение канала связи на несколько контуров (трансформаторная или оптическая развязка). Обычно такое разделение используют в том случае, когда канал связи имеет несколько заземляющих устройств.

[ http://kip-help.narod.ru/tau/pomehi.htm]

Тематики

• электромагнитная совместимость

Синонимы

• несимметричная помеха
• помеха "провод-земля"

EN

• common-mode interference
• parallel-mode interference