Новости Электротехники №5(83) | Релейная защита
В компенсированной сети при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) дугогасящий реактор при точной настройке компенсации создает в контуре нулевой последовательности индуктивную составляющую тока, равную емкостной. При этом ток, протекающий через трансформатор тока нулевой последовательности, оказывается недостаточным для действия защиты от ОЗЗ.
Специалисты из Украины предлагают практичное, на их взгляд, решение задачи построения селективной защиты от ОЗЗ.
Защиты от озз в сетях 6–35 кв
применение низковольтных резисторов для ограничения перенапряжений
Альфред Манилов, Дмитрий Мельник, инженеры, ООО «УК «Метрополия»
Андрей Барна, инженер, ПАО «ПТИ «Киеворгстрой»
г. Киев, Украина
Для обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ в странах Европы широко применяются дугогасящие реакторы (ДГР) типа ASRC с шунтирующим резистором RS, который при ОЗЗ автоматически подключается через контактор во вторичную силовую обмотку ДГР напряжением 500 В [1].
Режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор с шунтирующим резистором (ШР) позволяет реализовать селективную и чувствительную защиту от ОЗЗ с использованием простых токовых реле, ток срабатывания которых отстраивается от максимального собственного емкостного тока присоединений.
Кратковременное подключение ШР при ОЗЗ создает активный ток, контур протекания которого охватывает только поврежденное присоединение. Величина этого тока выбирается по условию обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ.
Однако действие защиты от ОЗЗ зависит от действия автоматики подключения ШР к вторичной обмотке ДГР. Отказ этой автоматики может привести к серьезным последствиям для электроустановок, которые подлежат обязательному отключению при ОЗЗ.
Для исключения зависимости работы защиты от действия автоматики, а также для ограничения перенапряжений представляется целесообразным постоянное включение низковольт-ного резистора во вторичную обмотку ДГР.
РАСЧЕТЫ СОПРОТИВЛЕНИЙ
При комбинированном заземлении нейтрали сопротивление высоковольтного резистора определяется из выражения [2]: , (1)
где UВН – линейное напряжение сети;
ΔI – ток расстройки компенсации, не превышающий допустимый (ΔI = 5 А).
Широкое применение получили постоянно включенные высокоомные и низкоомные резисторы высокого напряжения. Однако такие резисторы имеют значительные габариты, их достаточно сложно устанавливать и монтировать, да и стоимость их довольно высока.
Чтобы избежать этих недостатков в сетях с комбинированным заземлением нейтрали, представляется целесообразным подключить ко вторичной обмотке ДГР низковольтные резисторы.
Резистор RN1 (рис. 1) предназначается для обеспечения чувствительности токовой ненаправленной защиты от ОЗЗ. Резистор RN2 в нормальном режиме зашунтирован контактором К. Величина сопротивления, образованного последовательно соединенными резисторами RN1 и RN2, после дешунтирования RN2 ограничивает перенапряжение до величины 2Uфmax и ток ОЗЗ до величины не более 10 А [3].
Рис. 1. Схема заземления нейтрали и дешунтирования резистора RN2 при ОЗЗ
Сопротивление низковольтного резистора RN определяется по выражению: , (2)
где KДГР – коэффициент трансформации ДГР.
Сопротивление резистора RN1 определяют из условия обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ: , (3)
где KЗ – коэффициент запаса;
KЧmin – минимальный коэффициент чувствительности;
IСЗmax – максимальный ток срабатывания ненаправленной токовой защиты от ОЗЗ, отстроенной от собственного емкостного тока присоединения.
Сопротивление резистора RN2 определяется по выражению:
RN2 = RN – RN1 . (4)
Применение резисторов RN1 и RN2 целесообразно не только при действии защит от ОЗЗ на сигнал, но и для ограничения перенапряжений при действии защит на отключение поврежденного присоединения, так как сеть при дуговом ОЗЗ испытывает перенапряжения. Из-за этого повышается вероятность перехода однофазного замыкания на землю в двойное замыкание (ДЗЗ) и многоместное замыкание (МЗЗ) до отключения ОЗЗ.
Для исключения необходимости установки резистора RN1 и выполнения схемы автоматики дешунтирования возможно применение устройств защиты с обратнозависимой временной характеристикой, действующих от токов непромышленной частоты.
Известно, что при возникновении ОЗЗ наибольший ток гармоник при числе присоединений больше двух проходит на повреждённом присоединении, в то время как на остальных присоединениях проходит ток, определяемый собственными проводимостями.
Поскольку в поврежденном присоединении протекает наибольший ток, то оно отключается с наименьшей выдержкой времени согласно выбранной обратнозависимой времятоковой характеристике срабатывания.
Применение на всех присоединениях терминалов с единой обратнозависимой временной характеристикой, действующих от тока промышленной частоты или от тока непромышленной частоты, с минимальным током срабатывания присоединения группы даст возможность обеспечить селективность защит и существенно повысить ее чувствительность.
Применение на всех присоединениях, которых должно быть больше двух, терминалов с единой обратнозависимой характеристикой с минимальным током срабатывания присоединения группы даст возможность в большинстве случаев обеспечить селективность и чувствительность защиты от ОЗЗ.
Условия селективности несрабатывания при внешних ОЗЗ и устойчивости срабатывания при внутренних повреждениях для устройств абсолютного замера высших гармоник обеспечиваются в основном на крупных подстанциях и электростанциях с большим числом присоединений. Область применения централизованных токовых устройств относительного замера значительно шире и в основном ограничивается погрешностями кабельных ТТНП.
Предварительно на всех устройствах защиты устанавливается одинаковая уставка срабатывания по току, величина которой больше минимального собственного емкостного тока непромышленной частоты присоединения.
При ОЗЗ через поврежденное присоединение протекает суммарный емкостный ток непромышленной частоты секции. Так как в поврежденном присоединении этот ток больше, чем в неповрежденных, его защита срабатывает раньше. После срабатывания защиты произойдет возврат защит на остальных присоединениях.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
Схема работает следующим образом. При ОЗЗ, например в точке К1, срабатывают реле KA1 защиты от ОЗЗ с действием на сигнал с выдержкой времени реле KT2 или на отключение присоединения.
Через 0,2–0,5 с срабатывает реле времени KT3 и подает питание на реле KL1, размыкающий контакт которого отключает контактор K, шунтирующий резистор RN2. Сеть переходит в режим с сопротивлением RN. При этом ток ОЗЗ уменьшается и не превышает длительно допустимого значения.
В случае, если дешунтирование не произошло по причине отказа автоматики, предусматривается отключение поврежденного присоединения с выдержкой времени реле KT1.
После устранения однофазного замыкания на землю токовое реле KA размыкает контакты в цепи реле KT3. Реле KT3 разрывает цепь обмотки KL1, контакты которого замыкают цепь контактора К. Резистор RN2 шунтируется, схема приходит в исходное состояние.
ПРИМЕР ВЫБОРА РЕЗИСТОРОВ>
Исходные данные для расчета:
Uвн = 10000 В, Uнн = 500 В, IСЗmax =10 А, ΔIc = 5 А; KЧmin = = 1,25; КЗ = 1,1, КДГР = 11,56.
Результаты расчета по (1–4):
RN= 8,65 Ом. Принимаем RN = 8 Ом;
RN1= 3,14 Ом. Принимаем RN1 = 3 Ом;
RN2= 5 Ом.
Эффективность подключения низковольтных резисторов во вторичную обмотку ДГР с точки зрения значений токов нулевой последовательности и ограничения перенапряжений при ОЗЗ подтверждается результатами математического моделирования переходных процессов (рис. 2, 3), которые совпали с результатами моделирования при использовании высоковольтного резистора (рис. 2). Перенапряжения при ОЗЗ ограничиваются величиной не более двухкратной амплитуды фазного напряжения.
Рис. 2. Графики напряжения на стороне НН понижающей ПС 110/10 кВ; а) резистор в нейтрали заземляющего трансформатора, б) резистор во вторичной обмотке дугогасящего реактора
а)
б)
Рис. 3. Графики тока нулевой последовательности в поврежденной кабельной линии
Резисторы с резистивными элементами напряжением до 660 В уже нашли применение в карьерных сетях [4].
ВЫВОД
Для повышения надежности работы сетей напряжением 6–35 кВ целесообразно подключение низковольтных резисторов к вторичной обмотке ДГР. Это позволяет использовать более простые в исполнении и дешевые резисторы вместо дорого-стоящих высоковольтных. Применение резисторов позволяет ограничить перенапряжения до уровня 2UФmax и обеспечить чувствительность защит от ОЗЗ.
ЛИТЕРАТУРА
Источник: http://www.news.elteh.ru/arh/2013/83/10.php
Что такое шунтирующий резистор?
Шунтирующий резистор используется для измерения электрического тока, чередующегося или прямого. Это делается путем измерения падения напряжения на резисторе.
Большинство амперметров имеют встроенный резистор для измерения тока. Однако, когда ток слишком высок для амперметра, требуется другая настройка. Решение состоит в том, чтобы разместить амперметр параллельно с точным шунтирующим сопротивлением. Другим термином, который иногда используется для этого типа резистора, является шунт амперметра.
Обычно это высокоточный манганиновый резистор с низким значением сопротивления. Ток делится по шунту и амперметру таким образом, что через амперметр протекает только небольшой (известный) процент. Таким образом, можно измерить большие токи. Правильно масштабируя амперметр, фактическая сила тока может быть непосредственно измерена.
Используя эту конфигурацию, теоретически максимальная сила тока, которую можно измерить, бесконечна. Однако не следует превышать номинал напряжения измерительного устройства. Это означает, что максимальный ток, умноженный на значение сопротивления, не может быть выше, чем номинальное напряжение. Кроме того, значение сопротивления должно быть как можно меньше, чтобы ограничить помехи цепи.
Напротив, разрешение становится меньше, чем меньше сопротивление и, следовательно, падение напряжения.
Положение шунта в цепи для измерения тока
, Часто шунт помещается в заземленную сторону, чтобы исключить напряжение в общем режиме. Однако существуют и другие недостатки.
B. В этой конфигурации напряжение в общем режиме может быть слишком высоким для амперметра.
Указание шунтирующего резистора
Для задания шунтирующего резистора важно несколько параметров. Шунтирующие резисторы имеют максимальный ток. Значение сопротивления определяется падением напряжения при максимальном номинальном токе. Например, шунтирующий резистор, рассчитанный на 100А и 50 мВ, имеет сопротивление 50/100 = 0,5 мОм. Падение напряжения при максимальном токе обычно составляет 50, 75 или 100 мВ.
Другими важными параметрами являются допуск сопротивления, температурный коэффициент сопротивления и номинальная мощность . мощности указывает количество электроэнергии, которое резистор может рассеивать при заданной температуре окружающей среды, не повреждая или не изменяя параметры резистора. Произведенную мощность можно рассчитать по закону Джоуля .
Шунтирующие резисторы обычно имеют коэффициент деградации 66% для непрерывной работы. Это определяется для времени работы более двух минут. Высокие температуры отрицательно влияют на точность шунта. От 80 градусов Цельсия начинается тепловой дрейф.
Это ухудшается при повышении температуры, и от 140 градусов резистор будет поврежден, а значение сопротивления будет постоянно изменено.
Что такое шунт в электронике?
В этой статье основное внимание уделяется шунтирующим резисторам с основной целью измерения тока. Однако смысл термина шунта в электронике шире, чем это. Шунт — это элемент, который используется в цепи для перенаправления тока вокруг другой части. Области применения сильно различаются. Для некоторых применений могут использоваться электрические устройства, отличные от резисторов. Несколько примеров приведены для иллюстрации разнообразия шунтов.
Защита цепи от перенапряжения
Метод защиты цепи от слишком высокого напряжения — это использование схемы лома. Когда напряжение становится слишком высоким, устройство будет короткое замыкание. Это приводит к тому, что ток протекает параллельно цепи. Это немедленно вызывает падение напряжения в цепи. Высокий ток через шунт должен запускать автоматический выключатель или предохранитель.
Обход дефектного устройства
Когда один элемент в последовательной цепи выходит из строя, он разрушает полную цепь. Для преодоления этой проблемы можно использовать шунт. Более высокое напряжение, существующее из-за отказа, приведет к короткому замыканию шунта. Электричество будет проходить через дефектный элемент. Хорошим примером этого является рождественское освещение.
Обходной электрический шум
Шунты с конденсатором иногда применяются в цепях, где проблема высокочастотного шума. Перед тем, как нежелательный сигнал достигнет элементов схемы, конденсатор перенаправляет шум на землю.
Источник: http://ru.alloystrip.com/info/what-is-shunt-resistor-26387846.html
Резисторы в цепях управления силовых выключателей
Приветствую коллеги.
Как-то мы уже обсуждали цепи привода выключателя в статье «Зачем нужны реле РПВ и РПО?». Сегодня рассмотрим применение, в этих схемах, такого элемента, как резистор.
Где применяются резисторы, какие задачи они выполняют и что это дает? Поехали!
Резисторы для реле РПВ, РПО в схемах с электромеханикой
В старых схемах катушки электромеханических реле РПВ и РПО включались в цепи управления последовательно с резисторами (см. Рис.1). Делалось это для того, чтобы, при пробое катушки, напряжение на электромагнитах выключателя было меньше напряжения их срабатывания. В этом случае резистор являлся плечом делителя напряжения, на котором создавалось требуемое падение.
Рис. 1. Подключение реле РПВ, РПО в схемах с электромеханикой
Такая схема позволяла предотвратить несанкционированное включение/ отключение силового выключателя, которое может привести к нехорошим последствиям (особенно включение)
Интересно, что в современных схемах с микропроцессорными терминалами эти резисторы не применяются (см. Рис. 2)
Рис. 2. Подключение входов РПВ, РПО в схемах с МП РЗА
Дискретные входы РПВ и РПО включены в цепи управления напрямую. В нормальном режиме сопротивление дискретного входа очень большое (даже больше, чем у реле с резистором) и поэтому на электромагните практически нет напряжения. Это круто.
Однако, при пробое дискретного входа на электромагнит выключателя прикладывается полное напряжение опер. тока, что приведет к самопроизвольной операции выключателя. Это не круто.
В принципе можно было поставить резистор и в цепи с дискретным входом, но тогда для РПВ, РПО придеться применять отдельные входы с другим порогом срабатывания, на что никто из производителей МП РЗА не идет.
Шунтрирующие резисторы для дискретных входов
Еще одно применение резисторов в цепях привода показано на Рис. 3 Это шунтирующие резисторы для дискретных входов РПВ и РПО в схемах с микропроцессорными терминалами РЗА.
Рис. 3. Шунтирующие резисторы для входов РПВ и РПО
Как видите, эти резисторы подключаются параллельно дискретным входам терминала и нужны для того, чтобы увеличить падение напряжения на внешнем контакте (в данном случае блок-контакте выключателя), при его срабатывании. Тот же делитель напряжения, только для обратной цели.
Зачем увеличивать напряжение на внешнем контакте?
Дело в том, что в такой схеме на контакте падает очень маленькое напряжение (из-за большого сопротивления дискретного входа) и существующая оксидная пленка, в месте контакта, может просто не пробиться. Контакт замкнулся, а сигнал не прошел.
Другими словами не все контакты способны коммутировать дискретный вход терминала. Для увеличения напряжения на контакте уменьшают входное сопротивление контакта, путем добавление параллельного резистора.
На самом деле такие резисторы используются не только в цепях РПВ, РПО, но для шунтирования других дискретных входов. Иногда в шкафах РЗА устанавливаются целые сборки с резисторами (см. Рис. 4). Просто блок-контакты выключателя обычно находятся в наименее благоприятных условиях эксплуатации, что и проводит к образованию оксидной пленки.
Рис. 4. Шунтирующие резисторы для других входов терминала
Стоит отметить, что практически все современные терминалы имеют специальные дискретные входы с режекцией сигнала, которые изменяют свое сопротивление в ходе коммутации внешним контактам. Такие входы уже не нужно шунтировать и постепенно схемы с резисторами уходят в прошлое.
Шунты для контроля протекания тока
Еще одним способом применения резисторов/шунтов является контроль за протеканием тока через цепи управления приводом (см. Рис.5). Шунт с малым сопротивлением включается последовательно с электромагнитом и обтекается его током при каждой операции управления.
Рис. 5. Шунты для контроля тока через ЭМ
Падение напряжения на данном шунте (около 5 В) можно зафиксировать специальным входом терминала и использовать логический сигнал «Наличие тока в цепи управления» в логике. Например, в логике защиты от длительного протекания тока через ЭМ.
Контроль такого напряжения гораздо легче, чем прямой контроль протекающего тока из-за повышенного тепловыделения, при последнем способе.
Данный способ контроля тока применяется в некоторых терминалах НПП «ЭКРА» и НТЦ «Механотроника».
Вот такие есть примеры использования резисторов в цепях управления силовым выключателя. А какие еще примеры знаете вы? Пишите об этом в комментариях)
Удачи!
Источник: https://pro-rza.ru/rezistory-v-tsepyah-upravleniya-silovyh-vyklyuchatelej/
Шунт
В электронике и электротехнике часто можно услышать слово “шунт”, “шунтирование”, “прошунтировать”. Слово “шунт” к нам пришло с буржуйского языка: shunt – в дословном переводе “ответвление”, “перевод на запасной путь”. Следовательно, шунт в электронике – это что-то такое, что “примыкает” к электрической цепи и “переводит” электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).
По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!
Как работает шунт
Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.
Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.
Помните Закон Ома для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:
где
U – напряжение
I – сила тока
R – сопротивление
Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря “константа”. Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:
Значит, исходя из формулы
получаем формулу:
и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.
Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное – просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).
Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.
Виды шунтов
Промышленные амперметры выглядят вот так:
На самом же деле, как бы это странно ни звучало – это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах ;-).
На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет белый густой дым). Поэтому такие измерения проводят только через шунты.
А вот, собственно, и промышленные шунты:
Те, которые справа внизу могут пропускать через себя силу тока до килоАмпера и больше.
К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать шунт с амперметром вот по такой схеме:
В некоторых амперметрах этот шунт встраивается прямо в корпус самого прибора.
Работа шунта на практическом примере
В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:
Сзади можно прочитать его маркировку:
Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.
0,5 – это класс точности. То есть сколько мы замерили – это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).
Итак, у нас имеется простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:
Выставляем на Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.
Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:
И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.
Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс
Вспоминаем, что показывал наш блок питания?
Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).
Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится ” голь на выдумку хитра” 
Где купить шунт
Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:
Источник: https://www.ruselectronic.com/shunt-dlya-ampermetra/
