Справочник по наладке вторичных цепей — Векторные диаграммы в цепях тока и напряжения
Страница 4 из 58
Векторные диаграммы в цепях тока и напряжения Анализ правильности установки и подключения измерительных трансформаторов тока ТА и напряжения TV, выполнения вторичных цепей тока и напряжения, а также правильности включения устройств релейной защиты, как правило, производят по векторным диаграммам. Векторная диаграмма определяет положение измеряемых векторов токов или напряжения относительно симметричной трехфазной системы фазных или линейных напряжений в соответствующей системе координат. Векторные диаграммы для оценки правильности включения направленных защит необходимо обязательно снимать относительно напряжения, подведенного к данным защитам. В остальных случаях, когда к защите подводят только цепи тока или только цепи напряжения, например при проверке дифференциальных и максимальных токовых защит, фильтровых защит обратной последовательности, векторные диаграммы можно снимать относительно любой системы напряжений, синхронной с проверяемыми присоединениями. Векторные диаграммы при проверке устройств релейной защиты и измерений, как правило, снимают прибором ВАФ-85, возможно использование для этой цели ваттметра или фазометра, но применение данных приборов значительно усложняет производство работ и увеличивает вероятность возможных ошибок. При снятии векторных диаграмм к выводам А, В, С прибора ВАФ-85 подводят предварительно проверенное симметричное напряжение 100 В от вторичных обмоток TV, соединенных в звезду с чередованием фаз а, Ь, с. По направлению вращения ротора фазоизмерителя проверяют чередование фаз подведенного напряжения, при правильном чередовании а, Ь, с — вращение происходит по часовой стрелке. Индикацию фазы производят по лимбу, который имеет разметку в градусах: зона вправо от нуля (0—180°) емкостная (С); зона влево от нуля (0—180°) индуктивная (L), при измерениях фиксируется не только измеренный угол, но и зона, в которой он находится. При снятии векторных диаграмм на «посторонней» синхронном напряжении 110, 220 В правила работы с прибором остаются неизменными. При построении векторных диаграмм учитываются изложенные в § 1.2 рекомендации по предварительной проверке используемых для измерения приборов. Построение векторных диаграмм в цепях напряжения. Принято при всех проверках полярный конец измеряемого вектора напряжения подключать всегда к выводу прибора с обозначением », неполярный — к выводу U. При графическом изображении вектора напряжения тока полярный конец отмечается стрелкой, при буквенном написании полярному концу соответствует первая буква. У подготовленного к работе ВАФ-85 проверяют и корректируют установку нуля по напряжению измерением фазы базисного напряжения. Измеряют значение и фазу всех напряжений вторичных обмоток TV, соединенных по схемам звезды и разомкнутого треугольника. По полученным данным в системе координат напряжения, подведенного к прибору, строят векторную диаграмму, по которой и оценивают действительное выполнение цепей напряжения. При отсутствии ВАФ-85 правильность выполнения цепей напряжения можно оценить по потенциальной диаграмме, снимаемой вольтметром, если предварительно фазоуказателем проверить их чередование фаз. Вольтметром измеряют сначала значения всех фазных и линейных напряжений звезды Uао, Ubo, Uco, Uаь, Uic, Uca\ относительно выводов А, В, С, N определяют заземленную фазу и затем измеряют напряжения каждой вершины разомкнутого треугольника ВИ (/(), F, U, Н относительно выводов А, В, С, N звезды. По полученным результатам в масштабе (при работе с ВАФ-85 по значению напряжения и фазе, при работе с вольтметром только по значениям напряжения методом засечек) строят векторную диаграмму (см. рис. 1.27,6). Подробная методика определения заземленной фазы приведена в § 1.6. Построение векторных диаграмм в цепях тока. Для анализа выполнения токовых цепей по векторной диаграмме токов необходимо установить значение и направление активной и реактивной мощностей, протекающих по данному присоединению. По характеру первичной нагрузки, направлению и значению активной и реактивной мощностей оценивают ожидаемое положение векторов вторичного тока на диаграмме с учетом схемы соединения и коэффициента трансформации ТА. Расчетные данные сопоставляют с результатами измерений. Определение значения и направления мощности производят по соответствующим ваттметрам и уточняют у диспетчера энергосистемы. В тех случаях, когда имеются сомнения в правильности определения направления мощности проверяемого присоединения, выбирают другой режим проверки, исключающий возможность сомнений, например производят измерения в режиме одностороннего питания или на емкостном токе ЛЭП. В режиме одностороннего питания активная мощность на питающем конце имеет однозначное направление от шин в линию, на приемном конце направление активной мощности — к шинам. На протяженных ЛЭП проверка может эффективно производиться на емкостном токе линии при отключении ее с противоположной стороны, в этом случае ток в фазе опережает одноименное фазное напряжение на 90°. В зависимости от типов опор, габаритов гирлянд изоляторов, сечения проводов емкостный ток в фазе на 100 км длины составляют примерно для ЛЭП 220 кВ — 25 А, 330 кВ — 45 А, 500 кВ — 100 А, 750 кВ — 200 А. Стабильность направления и значения активной и реактивной мощностей при снятии векторных диаграмм необходимо периодически контролировать. Ошибочно определять направление мощности по показаниям амперметров смежных присоединений, так как токи в зависимости от характера и величины нагрузки присоединений могут находиться под разными углами, в связи с чем арифметическое сложение и вычитание токов недопустимо. В общем случае вектор первичного тока может занимать на векторной диаграмме любое положение в одном из четырех квадрантов. При определении квадранта, в котором располагается вектор тока, необходимо исходить из следующего: за положительное направление активной, реактивной мощностей и тока принято считать направление от шин в линию;
фазный вектор положительной активной мощности (тока) принято считать совпадающим По фазе с вектором одноименного фазного напряжения; фазный вектор положительной реактивной мощности (тока) принято считать отстающим на 90° от вектора одноименного фазного напряжения, поэтому положительная реактивная мощность соответствует индуктивной нагрузке. Рис. 1.22. Положение вектора тока фазы А в системе координат при разных направлениях активной и реактивной мощностей Таким образом, система координат имеет вертикальную и горизонтальную оси: вертикальная ось Р, положительное направление активной мощности и фазного напряжения Uао — вверх; горизонтальная ось Q, положительное напряжение реактивной мощности (тока) — вправо; I, IV — индуктивные квадранты; II, III — емкостные квадранты (рис. 1.22). При подготовке прибора ВАФ-85 к снятию векторных диаграмм в токовых цепях визуально проверяют, подключены ли токоизмерительные клещи к прибору с соблюдением полярности, а одним из приведенных выше методов проверяют установку нуля по току. При измерении векторных диаграмм вторичных токов’ существует постоянное правило — токоизмерительные клещи полярной стороной всегда располагают в сторону полярных выводов трансформаторов тока. При охватывании клещами изолированного проводника с током необходимо следить, чтобы было полное прилегание плоскостей магнитопровода без зазоров и перекосов. Измерение фазы напряжения и тока производят с соблюдением обязательного условия — направление вращения лимба и направление вращения стрелки к нулю должны совпадать.
- Назад
- Вперед
Разновидности векторных диаграмм
Для корректного отображения переменных величин, которые определяют функциональность радиотехнических устройств, хорошо подходит векторная графика. Подразумевается соответствующее изменение основных параметров сигнала по стандартной синусоидальной (косинусоидальной) кривой. Для наглядного представления процесса гармоническое колебание представляют, как проекцию вектора на координатную ось.
С применением типовых формул несложно рассчитать длину, которая получится равной амплитуде в определенный момент времени. Угол наклона будет показывать фазу. Суммарные влияния и соответствующие изменения векторов подчиняются обычным правилам геометрии.
Различают качественные и точные диаграммы. Первые применяют для учета взаимных связей. Они помогают сделать предварительную оценку либо используются для полноценной замены вычислений. Другие создают с учетом полученных результатов, которые определяют размеры и направленность отдельных векторов.
Круговая диаграмма
Допустим, что надо изучить изменение параметров тока в цепи при разных значениях сопротивления резистора в диапазоне от нуля до бесконечности. В этой схеме напряжение на выходе (U) будет равно сумме значений (UR и UL) на каждом из элементов. Индуктивный характер второй величины подразумевает перпендикулярное взаимное расположение, что хорошо видно на части рисунка б). Образованные треугольники отлично вписываются в сегмент окружности 180 градусов. Эта кривая соответствует всем возможным точкам, через которые проходит конец вектора UR при соответствующем изменении электрического сопротивления. Вторая диаграмма в) демонстрирует отставание тока по фазе на угол 90°.
Линейная диаграмма
Здесь изображен двухполюсный элемент с активной и реактивной составляющими проводимости (G и jB, соответственно). Аналогичными параметрами обладает классический колебательный контур, созданный с применением параллельной схемы. Отмеченные выше параметры можно изобразить векторами, которые расположены постоянно под углом 90°. Изменение реактивной компоненты сопровождается перемещением вектора тока (I1…I3). Образованная линия располагается перпендикулярно U и на расстоянии Ia от нулевой точки оси координат.
