Файл: Фабрикант, В. Л. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 193
Скачиваний: 1
сл |
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 4.1 |
||
to |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные элементов еди |
|
|
|
'Рнагр |
|
|
‘Рнагр ® |
|
|
Схема фильтра |
ZBH- ° М |
потр- |
акт* |
|
|
|
|
|
|
|
ничного фильтра, ом |
ва |
вт |
Снагр> |
|
|
Qнагр» |
|
|
||
•в- |
|
|
|
|
а |
р |
а |
р |
||
|
|
|
|
|
ва |
|
ва |
|
||
W, |
и>1=щ; Лх=1; |
3,4 6 |
|
|
|
,33 |
1,33 |
|
|
0 ,5 |
А'2—0 , 58; Х 3= 0 ,5 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 -гС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
JV? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*хХ2 Я/
10 |
А |
В |
w , |
С |
ш1=м)2; |
0 ,5 8 |
1,73 |
1,7 3 3 ,4 6 |
1,73* |
0 ,2 9 |
|
X.г |
|
|
*•> |
Я ,= 0 ,Е 8 ; Х 2= 1 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
Х 3= 1 ; Х к= 1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П п и м е ч а н и е |
Все |
трансформаторы принимались |
идеальными |
(сопротивление короткого замыкания равно нулю; сопротивление |
|||||
намагничивания |
равно |
бесконечности). Учет реальных трансформаторов |
приведет к |
некоторому снижению |
показателей фильтров, содержа- |
|||||
щих трансформаторы.
* Значения даны для фильтра без элемента
Учитывая, что мощности Sn0Tp, |
Р'акт и SHarp |
пропорциональны, |
|||||||
квадрату напряжения |
(прямой |
последовательности |
для |
5ПотР и РаК1 |
|||||
и обратной последовательности |
для SHarp) |
и обратно |
|
пропорцио |
|||||
нальны абсолютным значениям |
сопротивлений фильтра [см., |
напри |
|||||||
мер, (4.10)1, находим: |
|
|
|
|
|
|
|
'2 |
|
С |
7/^ |
|
Р |
1г |
|
S |
|
U |
|
°потр ^ном |
Ракт — |
' а к т ином |
'Snarp — |
нагр |
2 |
||||
>SnOTp --- |
|
|
|
|
k |
|
|||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k -- “^потр Рном/^потр! |
|
|
|
|
(4.22)- |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
k = Ракт Uaou/Pакт! |
|
|
|
|
(4.23) |
||
|
|
|
|
,2 |
|
|
|
|
(4.24) |
|
|
k — •ЬнагрU2 /5цагр. |
|
|
|
|
|||
По одному из приведенных выражений и определяется зна чение k.
Пример 4.2. Выбрать тип и рассчитать фильтр напряжения обратной после довательности, предназначенный для использования в схеме блокировки защиты при качаниях. Фильтр питается от измерительного трансформатора напряжения с номинальным напряжением [/Ном= 100 в. Первичное напряжение небаланса, вызванное ошибками измерительных трансформаторов напряжения и самого
фильтра (ориентировочно с запасом), (/2нб = 2,3 в. К фильтру подключается реле, использующее магнитную систему, которая характеризуется мощностью,
необходимой для срабатывания |
S ' Harp = 0,l ва, углом обмотки ф в а г р = я / 3 и |
|||
коэффициентом |
возврата ftB= 0,85. Сопротивление |
обмотки зависит |
от числа |
|
витков и может |
изменяться в |
широких пределах. |
Потребление |
и активные |
потери в фильтре практически не ограничены. Возможные изменения частоты за.
период времени, |
существенный |
для работы блокировки, |
Л/ = ± 3 гц. Схема |
должна иметь максимально возможную чувствительность. |
колебаться, поведение |
||
Р е ш е н и е . |
Поскольку при |
качаниях частота может |
|
фильтра при изменении частоты в значительной мере определяет чувствитель
ность схемы. |
Поэтому |
следует выбрать фильтр |
с малым значением Y/- |
|||||
В табл. |
4.1 |
четыре |
фильтра |
имеют |
наименьшее |
значение |
этого показателя |
|
-у/= 0,29. |
(№ |
2, 3, 4 |
и |
10). |
С целью |
упрощения выполнения |
и большей линей |
|
ности элементов целесообразно выбрать фильтр без индуктивностей. |
Из |
ука |
||
занных фильтров не содержит индуктивностей фильтр № 2. |
Принимаем |
этот |
||
фильтр. |
отклонением частоты, |
согласно |
(4.14), |
|
Напряжение небаланса, вызванное |
||||
U 2n6 = V/ t/ном ■А ///ном = |
0,29-100-3/50 = 1,74 в. |
|
|
|
Значение Y/—0,29 взято из табл. 4.1.
Напряжение срабатывания определяется в предположении арифметического сложения первичных напряжений небаланса. Коэффициент запаса не вводится,
так как он уже введен в величины 1У2нб и А/, а также арифметическим сложе
нием небалансов. Поскольку реле должно возвращаться в исходное положение при наличии максимального небаланса, то вводится коэффициент возврата kB:
t 4 p = (</2нб + г |
4 б )/* в = (2,3-г 1,74)/0,85= |
4,75 в. |
Определяется масштабный |
коэффициент по (4.24) |
|
k = SHarp t/'2/ SHarp = 2,52 • 4,752/0,1 = |
570. |
|
153
Значение SHarp= 2 ,5 2 взято из |
табл. 4.1; значения SHarp = 0 ,l и |
= 4 , 7 5 |
соответствуют условию срабатывания. |
|
|
Определяются сопротивления конденсаторов |
|
|
Х А = Х'с = kXA = |
kXc = 570-0,5 = 285 ом. |
|
Значение Хд = Хс = 0,5 взято из табл. 4.1. Определяются емкости конденсаторов
Сл = Сс = Ю“/((йХл ) = 10®/(314-285) = 11,2 мкф.
Принимаем емкость в плече С=10 |
мкф, что несколько увеличивает запас |
по селективности: |
|
Сд = Cq = |
1 0 мкф\ |
Х А = Х'С = 10в/(314-10) = 317,5 ом;
ft = ХА1ХА = 317,5/0,5 = 635.
Определяются активные сопротивления фильтра и их мощности:
|
R A = kRA = 635 .0,87= 550 |
ом\ |
|
|||
RA |
U2 R , |
1002 -5Е0 |
= |
13,65 вт\ |
||
|
|
|
|
|||
\Ял + 1 х а Р |
5502 + |
317,52 |
|
|||
|
|
|||||
|
Rc = |
kRc = |
635-0,29 = |
184 ом\ |
|
|
Prc — |
U\RC |
1 0 0 2-184 |
= |
13,75 вт. |
||
|
|
|
|
|||
^c + ^ c l2 |
184* + 3 1 7 ,52 |
|
||||
|
|
|
|
|
||
Выбираем сопротивления |
RA и |
Rc на мощность |
--- 15 вт. |
|||
Внутреннее сопротивление |
фильтра |
|
|
|
||
zBH = йгвн = 635-0,66 = 419 ом.
Значения R A = 0,87, Rc = 0,29 и zBH= 0 , 6 6 взяты из табл. 4.1. Сопротивление обмотки реле, согласно (4.8),
zBh = 2 НВГр = 4 1 9 ом.
Определяются полная и активная мощности, потребляемые фильтром, и на пряжение срабатывания по (4.22), (4.23) и (4.24):
|
S'nOTp = |
Snorpu lo J b = 2,64 -1003/635 = |
41,6 ва; |
|||
|
P'aKT= |
|
l,73-10°2/635 = |
27,3 |
em; |
|
|
/ cp = |
V |
kSmrpl SHarp = /6 35 -0,1/2,52 = |
5 в. |
||
Значения |
S n oTP = 2 ,6 4 , |
Pакт = 1,73 и SHarp=2,52 взяты |
из |
табл. 4.1. |
||
Пример 4.3. Выбрать тип и рассчитать фильтр напряжения обратной по |
||||||
следовательности. К фильтру присоединяется активная |
нагрузка. Устройство |
|||||
действует при |
выделении |
на нагрузке мощности 2 вт. Сопротивление нагрузки |
||||
154
произвольно. Желательно обеспечить максимальную чувствительность устройст ва. Мощность источника ограничена, и потребление устройства не должно пре
вышать S 'i,otp= 1 0 0 ва при номинальном |
напряжении |
прямой последователь |
|
ности (/ном = 1 0 0 |
в. |
требованиям |
желательно выбрать |
Р е ш е н и е . |
Согласно поставленным |
||
фильтр с максимальным значением показателя а при фНагр=0. По табл. 4.1 на ходим два фильтра с а=1 при фНагр=0 (№ 9 и 10). По сложности фильтры одинаковы [для активной нагрузки конденсатор Хк в фильтре № 1 0 не ставится (см. примечание к табл. 4.1)]. Выбираем фильтр № 10, как имеющий меньшее значение показателя у/.
Определяем масштабный коэффициент k по (4.22): |
|
|
||||
|
fe = S nOTp(/H2OM/SnOTp = |
1.73-100*/100= 173. |
|
|||
Значение Sn0Tp = 1 , 73 |
взято из табл. 4.1. |
|
|
|
|
|
Определяем сопротивление и емкость конденсатора фильтра: |
|
|||||
Х 3 = kX3 = 173-1 = 173 ол*, С = |
10е |
10е |
|
мкф. |
||
-------- = |
--------------= 1 8 , 4 |
|||||
|
|
|
(йХ3 |
314-173 |
|
|
Значение Zf3= l |
взято |
из табл. 4.1. |
|
|
|
|
Принимаем С=18 мкф. При этом потребление несколько уменьшится. Тогда |
||||||
|
10я |
, 106 |
|
*3 |
177 |
177. |
*з = |
(оС |
177 ом, k = |
------ |
1 |
||
314-18 |
|
|
|
|||
Определяем сопротивления остальных элементов и внутреннее сопротивле ние фильтра:
R[ = kRt = 177-0,58 = 102,5 ом;
X 2 = kX.1= 177-1 = 177 ом\
гВ11 = kzBH= 177-0,58 = 102,5 ом.
Значения i ?j =0, 58, Х г = 1 и zBH= |
0,58 |
взяты |
из табл. |
4.1. |
Сопротивление нагрузки согласно |
(4.8) |
|
|
|
^ нагр = г вн = |
Ю 2 ,5 |
о м . |
|
|
Конструктивный расчет дросселя Х 2 и трансформатора |
напряжения фильтра |
|||
не дается и может быть произведен в соответствии с рекомендациями, приве денными в § 3.20 и 3.12.
Определяем по (4.22), (4.23) и (4.24) полную и активную мощности, потребляемые фильтром, и напряжение обратной последовательности, при ко тором устройство действует:
S T O T |
P = |
5 П о т р £ |
/ 2„ о м |
/ * |
= |
1,73.100*/177 = |
97,6 |
аа; |
Р'т |
= |
■Ракт U |
l j k |
= |
1.73-100*/177 = |
97,6 |
вт. |
|
(вся активная мощность |
тратится в сопротивлении Rt . которое выбирается на мот • |
|||||||
ность 1 0 0 вт); |
|
|
|
|
|
|
|
|
U2.ср = V |
*s;arp/s,ыагр |
= |
У 177-2/1,73 |
= 14,3 в. |
||||
155
§4.7. Фильтры напряжения прямой последовательности; их особенности
Всякий фильтр обратной последовательности легко мо жет быть превращен в фильтр прямой последовательности изме нением чередования фаз на его зажимах, т. е. взаимной заменой
обозначений на любых двух зажимах (рис. |
4.16). |
|
образом |
|||||||
При |
подведении |
к преобразованному |
указанным |
|||||||
фильтру системы напряжений обратной |
последовательности |
он, |
||||||||
|
|
|
|
|
очевидно, |
совершенно идентичен фильтру |
||||
|
|
|
|
|
обратной последовательности, к которому |
|||||
|
|
|
с |
0В |
подведена система напряжений |
прямой по |
||||
0 |
|
0 |
следовательности. Напряжение |
на |
его |
вто |
||||
А |
|
$ |
п |
t |
||||||
|
ричных зажимах равно в этом режиме ну |
|||||||||
0 |
|
0 |
|
|||||||
|
СО |
|
у |
|
лю. Напротив, при подведении к фильтру |
|||||
|
|
|
|
|
прямой последовательности системы напря |
|||||
Рис. 4.16. Преобразо |
жений прямой последовательности на его |
|||||||||
вание |
фильтра |
обрат |
вторичных зажимах возникает такое же на |
|||||||
ной |
последовательно |
пряжение, как при подведении к фильтру |
||||||||
|
|
сти |
|
обратной |
последовательности |
системы |
на |
|||
в фильтр прямой по |
пряжений обратной последовательности. |
|||||||||
следовательности |
||||||||||
|
|
|
|
|
Ток в нагрузке фильтра определяется по |
|||||
|
|
|
|
|
тем же выражениям (3.2), (4.6) и |
(4.7), и |
||||
при изменении сопротивления нагрузки мощность на ней достигает максимума, определяемого выражением (4.10), но с заменой £/2 на ■11\ при том же условии (4.8).
В § 4.3 были указаны причины, по которым потребление фильт ра обратной последовательности следует определять в нормаль ном симметричном режиме. По тем же причинам и потребление фильтра прямой последовательности должно определяться в том же режиме. Однако этот режим, когда к фильтру подведена систе ма напряжений прямой последовательности, существенно различен для фильтров прямой и обратной последовательностей. Основное отличие заключается в том, что в этом режиме в нагрузке, при соединенной к фильтру прямой последовательности, протекает ток, в то время как в нагрузке, присоединенной к фильтру обратной последовательности, ток отсутствует.
Вследствие этого потребляемая фильтром прямой последова тельности мощность зависит от значения угла и сопротивления на грузки, тогда как для фильтра обратной последовательности такой зависимости нет. Из-за этой зависимости определение потребления и показателей а и р для фильтра напряжения прямой последова тельности значительно сложнее, чем для фильтра обратной после довательности. Однако эти показатели не имеют существенного значения для фильтра прямой последовательности. Объясняется это тем, что к чувствительности устройств, реагирующих на напря жение прямой последовательности, обычно не предъявляется высо-
156