Инструкция по снятию векторных диаграмм

Снятие векторных диаграмм

Инструкция по снятию векторных диаграмм
Издательство: М.-Л.: Госэнергоиздат, 1952

В целях обмена опытом БТИ ОРГРЭС по поручению Технического управления МЭС выпускает серию инструкций Мосэнерго по релейной защите. Эти инструкции не являются типовыми и обязательны только для системы Мосэнерго.
Публикуемая инструкция составлена инженерами М. А. Берковичем, М. Л. Голубевым, Н. В. Чернобрововым и П. К. Фейстом (участвовавшим в составлении первого выпуска инструкции), под общей редакцией Н. В. Чернобровова.
Снятие векторных диаграмм токов и напряжений при проверке устройств релейной защиты и автоматики является одним из основных способов проверки правильности соединения вторичных обмоток измерительных трансформаторов и правильности подсоединения к ним реле.
Снятие векторных диаграмм дает возможность:
а) в дифференциальных токовых защитах определить векторы токов от каждой группы трансформаторов тока и по взаимному их расположению проверить правильность схемы соединений трансформаторов тока по фазам и по их полярности;
б) в защитах, для которых необходимо обеспечить определенное сочетание фаз токов и напряжений (омметры, реле направления мощности, пусковые импедансные реле), проверить правильность включения этих реле;
в) в направленных защитах проверить правильность выбора направления реле мощности путем сравнения фактического поведения реле с тем, которое должно быть при данном сочетании токов и напряжений и правильном включении реле.

Рисунок 1. Схема включения ваттметра для снятия векторной диаграммы фазовых токов.
ТН – трансформатор напряжения; ТТ – трансформатор тока; V — вольтметр; Л – амперметр; W – ваттметр; ФУ – фазоуказатель.

Векторные диаграммы снимаются главным образом однофазным ваттметром. Этот способ основан на том, что для определения любого вектора на плоскости необходимо и достаточно знать по величине и направлению две его проекции на любые оси координат, расположенные в той же плоскости.
Для построения искомого вектора необходимо отложить ею проекции на принятых осях координат и из их концов восстановить перпендикуляры к осям. Точка пересечения перпендикуляров будет концом искомого вектора, а центр системы координат – его началом.
В практике эксплуатации релейной защиты за систему координат принимаются три фазовых или линейных напряжения симметричной трехфазной системы, равные друг другу по величине и сдвинутые между собой на угол в 120°.
Все векторные диаграммы должны сниматься на симметричные токи или напряжения, принятые за оси координат. При снятии векторной диаграммы токов за оси координат могут приниматься как фазовые, так и линейные напряжения, однако для более удобного сравнения полученной диаграммы с фактическим направлением мощности в первичной цепи рекомендуется снимать диаграммы на фазовые напряжения.
В сетях с заземленной нулевой точкой фазовые напряжения практически вполне симметричны. В сетях с изолированной нулевой точкой и в компенсированных сетях несимметрия фазовых напряжений может быть настолько велика, что недопустимо исказит результаты замеров.
Допускается снятие векторной диаграммы на фазовые напряжения, если несимметрия их не превышает +5% от среднего значения.
Если несимметрия больше, то диаграмму надо снимать на линейные напряжения, а для анализа ее нанести при построении векторы фазовых напряжений.
При малых токах нагрузки целесообразно снимать диаграмму на линейные напряжения для увеличения показаний ваттметра. Если диаграмма снимается для проверки органов направления мощности или направленных омметров, то напряжение на ваттметр нужно подавать от того же трансформатора напряжения, от которого питаются проверяемые реле.
Для проверки защит, не имеющих цепей напряжения, например, дифференциальных токовых, векторные диаграммы можно снимать на напряжения любою источника симметричного трехфазного напряжения, синхронного с проверяемыми токами.

Рисунок 2. Направления вектора тока при разных направлениях активной и реактивной мощности

Векторная диаграмма правильно определяет действительное положение векторов тока только в том случае, если цепи напряжения и тока имеют правильное обозначение одноименных фаз. Для правильного нанесения на векторную диаграмму векторов напряжения необходимо знать их чередование.
Чередование фаз напряжения проверяется предварительно фазоуказателем. Правильность обозначения одноименных фаз тока и напряжения проверяется предварительно прозвонкой и контролируется по векторной диаграмме.
Правильное соединение по полярностям обмоток реле и измерительных трансформаторов должно указываться в принципиальных и монтажных схемах защит; особенно это важно для дифференциальных и направленных защит.
Необходимо отметить, что в ряде схем релейной защиты измерительные трансформаторы тока специально включаются так, чтобы повернуть один из векторов вторичною тока в реле на 180° относительно другого (например, дифференциальные защиты). При снятии векторных диаграмм в таких цепях это обстоятельство всегда следует учитывать.

Предисловие
I. Назначение векторных диаграмм
II. Метод снятия векторных диаграмм
III. Порядок снятия векторных диаграмм фазовых токов
IV. Векторные диаграммы токов и напряжений нулевой последовательности

Сканы предоставил Sm@rt (форум Советы бывалого релейщика)

Источник

Определение порядка следования фаз и снятие векторных диаграмм

Определение порядка следования фаз и снятия векторных диаграмм необходимы для проверки правильности выполнения схем:

а) дифференциальных токовых защит (по взаимному расположению векторов тока);

б) включения щитовых ваттметров, счетчиков электроэнергии, фазометров, реле сопротивления и др. (по взаимному расположению векторов напряжения и тока, подведенных к прибору или реле);

в) токовой стабилизации автоматических регуляторов напряжения.

Определение порядка следования фаз производят обычно фазоуказателем индукционной системы типа И517М, представляющим собой асинхронный короткозамкнутый двигатель, вращение которого при подключении к зажимам питающей сети с нормальным чередованием фаз происходит по направлению указанной на нем стрелки или против — при обратном чередовании фаз.

Порядок следования фаз и углы фазового сдвига могут быть определены с помощью одного из следующих приборов: однофазного фазометра (например, Д578), вольтамперфазоиндикатора ВАФ-85М, однофазного ваттметра, электронного осциллографа.

Снятие векторных диаграмм

При снятии векторных диаграмм в качестве «опорных векторов» обычно используют симметричную трехфазную систему фазных или линейных векторов напряжения, по отношению к которым строят векторы токов. Поэтому на первом этапе измерения необходимо проверить правильность чередования и симметрию фаз, измерить значения фазных (линейных) напряжений и в произвольном масштабе на миллиметровой бумаге под углом 120° (для симметричной системы) нанести векторы напряжения; измерить ток нагрузки, который для получения более точных результатов должен составлять не менее 20-30 % номинального.

При измерении однофазным фазометром зажим обмотки напряжения фазометра, обозначенный звездочкой, подключают к фазе А, а другой — к нулевому проводу. Токовую обмотку фазометра подключают последовательно нагрузке зажимом, помеченным звездочкой, — к генератору или выводу трансформатора тока (при трансформаторной схеме включения). Замерив угол, откладывают его от вектора UA и строят вектор тока IA в принятом масштабе. Аналогично определяют векторы токов IB и IC. В случае использования линейных векторов напряжения в качестве опорных фазометр подключают на линейные напряжения.

При измерении с помощью вольтамперфазоин-дикатора типа ВАФ-85М в качестве опорного принят вектор линейного напряжения UАB. Отсчет измеренных углов ведется от вектора НАВ по часовой стрелке при индуктивном характере нагрузки и против часовой — при емкостном. Угол определяют по лимбу, вращением которого стрелка показывающего прибора устанавливается на нуль. Угол установлен правильно, если при смещении лимба стрелка движется в ту же сторону, что и лимб, в противном случае угол будет отличаться от отсчитанного на 180°. Снятие тока производят без разрыва цепи токопровода с помощью токосъемной клещевой приставки.

Векторная диаграмма, построенная с помощью однофазного фазометра (а), прибора ВАФ-85М (б) и однофазного ваттметра (в)

Использование однофазного ваттметра

При измерении однофазным ваттметром токовую обмотку включают последовательно и согласно с нагрузкой в цепь фазы А. Начало обмотки напряжения поочередно включают на фазные напряжения UA, UB и UC (конец обмотки на нулевом проводе) и записывают показания ваттметра.

Если на векторах опорных напряжений отложить в выбранном масштабе измеренные мощности соответственно включению обмотки напряжения с учетом их знаков и восстановить из их концов перпендикуляры, то точка пересечения последних будет являться концом вектора фазы А. Аналогично определяют положение векторов токов фаз В и С.

Использование электронного осциллографа

При измерении с помощью электронного осциллографа фазовый сдвиг между током и напряжением можно определить методом линейной развертки, сравнивая на экране осциллографа кривую опорного напряжения и кривую тока, снимаемую с датчика тока (например, шунта). Совмещая линии их разверток при использовании двух лучевого осциллографа или засинхронизировав развертку по опорному напряжению — при использовании однолучевого осциллографа, можно рассчитать значение и знак фазового угла. Найденный угол сдвига откладывается от соответствующего опорного напряжения, и строится вектор тока.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

16-4. Проверка токовых цепей дифференциальных защит

Проверка первичным током нагрузки максимальных токовых и дифференциальных защит производится точно так же, как и проверка защит от постороннего источника трехфазного тока.

Для оценки правильности включения токовых цепей максимальной токовой защиты обычно бывает достаточно выполнить замеры токоз во вторичных цепях. Ошибки, допущенные при соединении токовых цепей, при этом легко выявляются путем сопоставления вторичных токов, проходящих в фазах и реле.

Проверка первичным током нагрузки максимальных токовых и дифференциальных защит производится точно так же, как и проверка защит от постороннего источника трехфазного тока.

Для оценки правильности включения токовых цепей максимальной токовой защиты обычно бывает достаточно выполнить замеры токоз во вторичных цепях. Ошибки, допущенные при соединении токовых цепей, при этом легко выявляются путем сопоставления вторичных токов, проходящих в фазах и реле.

Несколько сложнее выполняется проверка токовых цепей дифференциальной защиты. Для того чтобы убедиться в исправности и правильности подключения токовых цепей, что необходимо при новом включении, а также после перемонтажа токовых цепей, выполняются измерение вторичных токов в цепи каждого трансформатора тока и токов небаланса в реле и в нулевом проводе, снятие векторной диаграммы токов, проходящих в плечах защиты.

Снятие векторной диаграммы и измерение токов небаланса взаимно дополняют друг друга, благодаря чему обеспечивается более полноценная проверка.

Измерение токов небаланса, проходящих в реле, позволяет сразу определить правильность выполнения схемы токовых цепей и проверить, не допущена ли ошибка при соединении трансформаторов тока или при выборе числа витков вспомогательных трансформаторов. Однако установить точно, какая ошибка допущена, только на основании измерений токов небаланса нельзя. Для этого нужно измерить токи в плечах и снять векторную диаграмму токов.

Измерение токов небаланса, проходящих в реле дифференциальной защиты, производится в полностью собранной схеме миллиамперметром, имеющим сопротивление не больше 0,5—4,0 Ом. Для измерения токов небаланса, в частности, можно использовать миллиамперметр прибора ВАФ-85, у которого на пределе измерения 50 мА сопротивление цепи составляет 0,2 Ом, а на пределе 10 мА — 4 Ом.

При правильном соединении токовых цепей и выборе коэффициента трансформации трансформаторов тока и выравнивающих устройств ток небаланса должен иметь небольшую величину, значительно меньше, чем необходимо для срабатывания защиты.

Измерение тока небаланса следует производить при нагрузках, когда токи, проходящие во вторичных цепях трансформаторов тока, составляют не меньше 10—20% номинальных значений. В противном случае, даже при неправильном соединении токовых цепей, токи небаланса окажутся небольшими, что может привести к ошибке и неправильному выводу об исправности защиты.

Ток небаланса, измеренный в полной схеме защиты, сравнивается с величиной, измеренной ранее при предыдущей проверке данной защиты или других защит такого же типа, о которых заведомо известно, что они включены правильно. Если ток небаланса не превышает или незначительно превышает ток небаланса, измеренный ранее, значит, защита включена правильно. Измерение тока небаланса следует производить по возможности в одинаковых условиях: при одинаковых первичных токах и при одном и том же положении переключателя коэффициента трансформации силового трансформатора.

В тех случаях, когда измерение тока небаланса в полной схеме не дает четкого представления о правильности включения защиты, целесообразно дополнительно произвести измерение тока в реле при поочередном отключении каждого плеча защиты. Если токовые цепи соединены правильно, то токи небаланса, измеренные в полной схеме защиты, должны быть значительно меньше токов, проходящих в реле при отключении любого из плеч токовых цепей.

Если измерения токов небаланса показывают, что токовые цепи защиты соединены неправильно, необходимо снять векторную диаграмму токов в ее плечах, для того чтобы определить, какая допущена ошибка.

Как уже отмечалось выше, векторная диаграмма токов снимается на любые напряжения, синхронные с проверяемыми токами. Фазометр или другой прибор, с помощью которого снимается векторная диаграмма, включается поочередно в каждую фазу обоих плеч дифференциальной защиты, как показано на рис. 16-8, а, так, чтобы полярный зажим, или начало токовой обмотки, был обращен каждый раз к трансформаторам тока.

На рис. 16-8, б в качестве примера приведена векторная диаграмма токов нагрузки, проходящих в плечах дифференциальной защиты при правильном соединении токовых цепей. При анализе этой диаграммы необходимо учитывать условные положительные направления токов, задаваемые во время проверки включением зажима токовой обмотки прибора, обозначенного точкой или звездочкой на приборе. Эти положительные направления обозначены на рис. 16-8, а стрелками, направленными от трансформаторов тока к реле защиты. (Токи в обоих случаях входят в зажим токовой обмотки фазометра, обозначенный точкой.) В реле проходит сумма токов, так как при заданных положительных направлениях оба тока входят в один и тот же зажим реле.

Поскольку векторы токов одноименных фаз находятся в противофазе и равны по абсолютной величине (рис. 16-8, б), сумма их будет равна нулю. В реле при этом будет проходить только небольшой ток небаланса

Если же токи одноименных фаз не будут находиться в противофазе, значит, схема токовых цепей собрана неправильно, вследствие чего в реле будут проходить большие токи небаланса, что может вызвать ложное срабатывание дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании.

Некоторые примеры неправильного соединения токовых цепей дифференциальной защиты трансформатора с соединением обмоток приведены в табл. 16-2. После того как ошибка найдена, ее необходимо устранить и вновь снять векторную диаграмму, чтобы убедиться в том, что теперь защита включена правильно.

При проверке защиты с реле РНТ или ДЗТ ток небаланса необходимо измерять непосредственно в реле, подключая миллиамперметр, как показано на рис. 16-9, а, в цепь вторичной обмотки промежуточного трансформатора. Можно также измерять не ток, а напряжение небаланса на зажимах реле, используя вольтметр на малые пределы измерения, имеющий достаточно большое внутреннее сопротивление (например, прибор ВАФ-85, имеющий на всех пределах сопротивление порядка 2 500 Ом/В).

При правильном соединении токовых цепей дифференциальной защиты и правильном выборе коэффициентов трансформации трансформаторов тока и витков промежуточного трансформатора ток и напряжение небаланса должны иметь небольшую величину, значительно меньше, чем необходимо для срабатывания реле (напряжение срабатывания реле в РНТ и ДЗТ составляет 1,5—1,56 В).

Для того чтобы определить ошибку, допущенную при сборке токовых цепей и подключении обмоток реле, если небаланс имеет недопустимо большую величину, снимается и строится векторная диаграмма, как и в случае, рассмотренном выше. При этом строится не диаграмма токов, а диаграмма н. с. каждого плеча токовых цепей. Величина н. с. определяется как произведение тока, проходящего в соответствующем плече защиты, на число витков обмоток реле, по которым проходит этот ток. Если один ток проходит по двум или нескольким обмоткам реле, включенным с разной полярностью, определение суммарной и. с. должно производиться с учетом полярности обмоток.

Векторная диаграмма н. с, приведенная на рис. 16-9, б и снятая согласно изложенным выше требованиям, соответствует правильному включению реле РНТ дифференциальной защиты в случае, если обмотки его включены, как показано на рис. 16-9, а (токи от обеих групп трансформаторов тока входят в однополярные зажимы, обозначенные точками, дифференциальной и уравнительной обмоток).

Рассмотренные нами случаи проверки токовых цепей дифференциальной защиты, имеющей два плеча, относятся к защите генераторов или двухобмоточных трансформаторов. При наличии в схеме защиты трех и более групп трансформаторов тока (дифференциальная защита шин или многообмоточных трансформаторов) условие (16-3) принимает следующий вид:

Сумма всех токов, входящих в реле, должна равняться нулю.

Проверка исправности и правильности подключения токовых цепей дифференциальной защиты шин или многообмоточных трансформаторов производится в основном так же, как и в рассмотренном случае с двумя группами трансформаторов тока. При этом, однако, для того чтобы оценить правильность подключения токовых цепей, необходимо достаточно точно представлять, как распределяются токи в первичной цепи, т. е. по каким ветвям ток «приходит», а по каким «уходит».

На рис. 16-10, б построена векторная диаграмма н. с. реле защиты трехобмоточного трансформатора, когда питающей является сторона высшего напряжения, а по обмоткам среднего и низшего напряжения токи уходят к нагрузке. Условие (16-4) для этого случая будет иметь следующий вид:

где — н. с. плеч сторон высшего, среднего и низшего напряжения соответственно.

В некоторых схемах, объединяющих несколько групп трансформаторов тока, определение правильности подключения токовых цепей может быть затруднено из-за того, что неизвестно точное направление первичных токов в цепях. Так, например, в трехобмоточном трансформаторе, показанном на рис. 16-10, а, ток в обмотке среднего напряжения может изменять направление в зависимости от того, поступает ли он со стороны среднего напряжения для питания нагрузки или, напротив, как в случае, рассмотренном выше, уходит к потребителям, подключенным на стороне среднего напряжения.

Для предотвращения в подобном случае ошибки необходимо отключить один из выключателей трансформатора, оставляя в работе только две группы трансформаторов тока. Эти трансформаторы тока могут быть сфазированы между собой так, как было показано выше для двухобмоточного трансформатора. После этого, отключив другой выключатель, нужно создать новый режим, опять-таки с двумя группами трансформаторов тока, одна из которых участвовала в первом опыте и одна непроверенная. Снимая векторную диаграмму и измеряя токи небаланса, вновь производят фази-ровку двух групп трансформаторов тока.

Такие измерения необходимо продолжать до тех пор, пока не будут сфазированы между собой все трансформаторы тока. Для схемы дифференциальной защиты трехобмоточного трансформатора достаточно провести два опыта (рис. 16-10, а): отключить выключатель В₃ и сфазировать между собой трансформаторы тока TT₁ и TT₂, а затем включить В₃, отключить В₂ и сфазировать трансформаторы тока TT₁и ТТ₃.

Источник