Министерство образования Республики Башкортостан

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Уфимский топливно-энергетический колледж

Методическая разработка

открытого урока по МДК.02.02. Релейная защита

электрооборудования электрических станций, сетей и систем

Тема: схемы соединения вторичных обмоток

трансформаторов тока

Разработчик:

преподаватель релейной защиты

Сорокин А.В.

2018

Данная методическая разработка урока предназначена для преподавателей средних

профессиональных образовательных учреждений.

Цель

урока: сформировать понятия

"схем

соединения

трансформаторов

тока

и

их

применение", показать работу схем при разных видах коротких замыканий, продолжить

формирование умения анализировать поведение различных схем при разных видах к.з.,

развивать навыки самостоятельной работы с документами.

Методическая карта урока

2

МДК.02.02. Релейная защита электрооборудования электрических станций, сетей и

систем

Преподаватель: Сорокин Александр Владимирович

Дата: 08.05.2018

Группа - 3С-1

Тема урока - Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока

Тип урока: комбинированный урок;

Цели урока:

1) Дидактические:

1. Обобщить знания о трансформаторах тока.

2. Получить знания схемы соединения трансформатора тока, коэффициента схемы

соединений, область применения каждой схемы соединений.

3. Формировать навыки анализа поведения схем соединения трансформаторов тока.

4. Научить применять полученные знания, умения, компетенций на практике.

2) Развивающие:

1. Формировать логическое, образное мышление.

2. Развивать умение сравнивать, сопоставлять, находить аналогии, предсказывать

практический результат на основании теоретических рассуждений.

3. Активизировать познавательную деятельность и творческое мышление студентов на

основе создания презентации.

4.Развивать навыки самостоятельной работы с оборудованием, документами.

3) Воспитательные:

1.Формировать навыки абстрактного мышления, умение применять теоретическую

подготовку к решению конкретной технической задачи.

2. Закрепление изученного материала тестированием и опросом

3.Воспитывать осознанное отношение к приобретению знаний.

4.Прививать интерес и уважение к будущей профессии.

Формируемые компетенции

ПК 2.1. Контролировать работу основного и вспомогательного оборудования.

ПК 2.2. Выполнять режимные переключения в энергоустановках.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять

3

к ней устойчивый интерес.

ОК

2.

Организовывать

собственную

деятельность,

определять

методы

и

способы

выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и

решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться

с коллегами, руководством, потребителями.

ОК

7.

Ставить

цели,

мотивировать

деятельность

подчиненных,

организовывать

и

контролировать их работу с принятием на себя ответственности за результат выполнения

заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития,

заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Быть готовым к смене технологий в профессиональной деятельности.

Методы обучения:

- словесный (рассказ, объяснение, беседа)

- наглядный

- частично-поисковый (проблемная ситуация)

- исследовательский

- рефлексивный

Организация деятельности на уроке:

- самостоятельная

- групповая

- индивидуальная

Оснащение урока:

Телевизор, компьютер

- презентация к уроку

Учебно-техническая документация

- Схемы электрические принципиальные;

Межпредметные связи:

-Электрические машины;

-Электрическое оборудование.

4

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Вступительное слово преподавателя.

Совместное формулирование темы урока.

3. Актуализация опорных знаний (фронтальный экспресс опрос).

3.1 Понятие о коротких замыканиях.

3.2 Трансформаторы тока: конструкция, режим работы, особенности

4. Изучение нового материала: лекция по схемам соединений вторичных обмоток

трансформаторов тока и реле, с использованием мультимедийных технологий

4.1 Изучение схемы соединения ТА и реле в полную звезду

4.2 Изучение схемы соединения ТА и реле в неполную звезду

4.3 Изучение схемы соединения ТА на разность токов двух фаз

4.4 Изучение схемы соединения ТА в фильтр токов нулевой последовательности

(ФТНП)

5. Закрепление изученного материала

6. Рефлексия

7. Выдача домашнего задания.

5

Ход урока

Данная

тема

является

одной

из

важнейших

для

студентов

электроэнергетической

специальности.

Особенно

студентов,

обслуживающих

устройства

релейной

защиты.

Трансформаторы тока (ТА) это основа измерительной техники и релейной защиты. Изучая

трансформаторы

тока

вспоминаем

принципы

действия,

его

полученного

при

изучение

электрических

машин,

строя

векторные

диаграммы

при

повреждениях

в

системе,

вспоминаем теоретические основы электротехники и электрооборудования электрических

станций и подстанций.

Давайте вспомним основные моменты из курса электрического оборудования и

электрических машин (фронтальный опрос)

Перед изучением основного материала, изучим правила анализа поведения схем

соединения трансформаторов тока:

1.

если ток вышел из ТА он обязательно должен вернуться;

2.

он не может проходить по другому ТА;

3.

если на каком-то участке протекают два и более вторичных тока, они суммируются

геометрически.

При анализе схемы показывают:

1.

положительные направления первичных токов;

2.

направление вторичных токов;

3.

путь по которому замыкается каждый вторичный ток;

4.

находят геометрическую сумму токов в каждом элементе схемы.

Теперь зная основные положения, перейдем к изучению материала:

1.

Схема соединения ТА и реле в полную звезду.

ТА устанавливается в каждой фазе, концы вторичных обмоток ТА соединяются в

общую точку. Общая точка ТА и реле соединяются нулевым проводом, в которое включено

реле 4.

a) Трехфазное короткое замыкание.

6

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при трехфазном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

Токи к.з. протекают по трем фазам IА=IВ=IС=Iк.з.

В.Д. 3Х фазного к.з.:

При 3х фазном к.з. Работают реле 1, 2, 3 ток нулевого провода равен геометрической

сумме токов IА+IВ+IС=0.

б) Двухфазное короткое замыкание фаз А и В.

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

Токи к.з. протекают по двум поврежденным фазам А, В, в неповрежденной фазе С ток

равен нулю.

IА=-IВ=

I

(

2

)

Геометрическая сумма токов IА+IВ=0

Работает реле 1.2

Реле

нулевого

провода

не

работает,

т. к.

по

нулевому

проводу

протекает

геометрическая сумма токов поврежденных фаз равная нулю.

7

Ia

I

С

I

В

В.Д. Двухфазного короткого замыкания фаз А и В.:

в) Однофазное короткое замыкание фазы А на землю

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

Ток протекает по поврежденной фазе А, ток в неповрежденных фазах равен нулю

IВ=IС=0

Работают реле 1, 4.

В.Д. Однофазного к.з.:

8

I

А

I

В

I

А

=

I

кз

(

1

)

г) Двухфазное короткое замыкание на землю фаз А и В

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

Ток протекает поврежденным фазам А, В и нулевому проводу, ток неповрежденной

фазе равен 0.

В.Д. двухфазногок.з. на землю:

Работают реле 1, 2 и реле нулевого провода 4, по этому реле протекает геометрическая

сумма токов поврежденных фаз. Такие повреждения в системе бывают крайне редко.

В

данной

схеме

повреждение

любого

элемента

схемы

не

приводит

к

отказу,

исключение составляет обрыв нулевого провода, что приводит к отказу схемы. Реле 4

работает только при к.з. на землю. Схема применяется в сетях 110кВ и выше. Нулевой

провод

является

фильтром

тока

нулевой

последовательности.

В

нулевой

провод

включаются токовые реле и токовая обмотка реле мощности защиты от к.з. на землю.

9

I

А

I

(

1.1

)

I

В

Схема соединений ТА в схему неполной звезды ТА устанавливаются в двух фазах.

а) Трехфазное короткое замыкание.

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В нормальном режиме через реле 1 и 2 проходят токи соответствующих фаз, в реле 3

ток равен геометрической сумме токов IА иIС.

В.Д. имеет вид:

IА=IС=Iкз

IОП= - IВ

Работают реле 1, 2, 3.

б) Двухфазное короткое замыкание фаз: АВ

10

I

ОП

I

А=

I

кз

I

С=

I

кз

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д. имеет вид:

Токи IА = IКЗ

IС = 0

Работают реле 1, 3

Двухфазное короткое замыкание фаз: АС

11

I

А

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д. имеет вид:

ТокиI

А

= IС= IКЗ

IВ= 0

Работают реле 1, 2 реле 3 не работает, т. к. геометрическая сумма токов поврежденных

фаз А и С равна нулю.

в) Однофазное короткое замыкание фазы А на землю.

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

12

I

С

I

А

В.Д. однофазного к.з.:

IА = IКЗ

Ток неповреждённых фаз равен нулю. Работают реле 1, 3.

При однофазном к.з. ф В схема не работает.

Данная схема соединений ТА и реле применяется в сетях с изолированной нейтралью

(6, 10, 35кв), имеет Ксх=1.

Схема соединений ТА характеризуется коэффициентом схемы (Ксх). Он определяется

как отношение тока в реле к току ТА соответствующей фазы.

Ксх=Iр/Iф=1

Из анализа видно, что схема реагирует на все виды к.з. При любом виде к.з. действуют

минимум два реле.

3.Схема соединений ТА на разность токов двух фаз.

а)Трехфазное короткое замыкание

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

13

I

А

-

I

С

I

Р

I

А

I

С

IР = IА —IС = IФ *

√

3

Реле работает

К

сх

=

√

3 I

ф

I

a

=

√

3

б) Двухфазное короткое замыкание фаз А и В

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

IА = IКЗ

IС = 0

Реле работает

Двухфазное короткое замыкание фаз АС

14

I

А

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

IР = IА - (- IС) = 2*IФ

Реле работает

Однофазное к.з. ф А (С) — данная схема не применяется для защит от однофазных к.з.,

применяется в сетях 6, 10кв для защит неответственных двигателей и сельхозфидеров

Повреждение любого элемента приводит к отказу.

4.Схема соединений ТА в фильтр токов нулевой последовательности (ФТНП).

ТА

устанавливаются

в

3х

фазах,

одноименные

зажимы

вторичных

обмоток

ТА

соединяются параллельно, к ним подключаются реле.

а) Трехфазное короткое замыкание

15

I

А

I

С

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

Через реле протекает геометрическая сумма токов: IА+IВ+IС = 0,

б) Двухфазное короткое замыкание фаз: АВ

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

16

I

А

I

С

I

В

I

В

I

С

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

Токи IА = IВ = IКЗ. Ток здоровой фазы IС = 0. Через реле протекает геометрическая

сумма токов поврежденных фаз. IР = IА + (- IВ) = 0, реле не работает. Аналогично для к.з.

ВС, СА.

Двухфазное короткое замыкание на землю фаз АВ

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

17

I

А

I

В

I

А

I

А+

I

В=

I

Р

IА = IВ = IКЗ, ток фазы С = 0

Ток протекающий через реле равен геометрической сумме токов IА+IВ =IР. Реле

работает. Двухфазное к.з. на землю фаз ВС, СА аналогично. Ксх = 1. Применяется в сетях

110кв и выше для подключения устройств РЗ от к.з. на землю.

в)Однофазное короткое замыкание фазы А на землю

Зная правила анализа схем соединения трансформаторов тока, давайте определим,

какие реле сработают при данном коротком замыкании. На экране появляется схема и

команды начинают обсуждать. После окончания обсуждения, капитаны каждой команды

оглашают результаты. После оглашения результатов, производится запуск анимированного

слайда

с

правильным

ответом

и

общее

обсуждение

причин

срабатывания

или

не

срабатывания реле.

В.Д.:

IА = IКЗ

IВ = IС = 0, через реле протекает ток IА, реле работает. Однофазное к.з. фаз В, С

аналогичны.

К

сх

=1

18

I

В

I

А

Закрепление изученного материала

Для закрепления материала проводится тестирование

Рефлексия

1) Всё, что пригодится в дальнейшем

2) Информация для переработки

3) Все выброшу

Домашнее задание

Тема: Схема соединения ТА

Проанализировать поведение схемы при несимметричных коротких замыканиях в других

фазах.

Чернобровов Н.В , СемёновВ.А «Релейная защита энергетических систем» страница 163-

169

19

Министерство образования Республика Башкортостан

ГАПОУ Уфимский топливно-энергетический колледж

Методическое оснащение урока для студентов

Тема урока - «Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока»

Разработчик преподаватель

релейной защиты

Сорокин А.В.

.

20

Раздаточный материал

Схема полной звезды

Схема неполной звезды

Схема на разность токов двух фаз

ФТНП

21

KA1

KA2

KA3

KA4

К

3

К

2

А и В

К

1

А

К

1.1

А и В

KA1

KA2

KA3

К

3

К

2

АиВ

К

1

А

К

1.1

АиВ

KA1

Ксх

К

3

К

2

АиВ

К

2

АиВ

К

1

А

К

1.1

АиВ

KA1

К

3

К

2

АиВ

К

1

А

К

1.1

АиВ

22

Тесты

Вариант 1

1. Схема соединений ТА в треугольник применяется для:

а) для подключения токовых цепей дифференциальной защиты трансформатора;

б) для подключения токоведущих цепей МТЗ в сетях с изолированной нейтралью;

в) подключения токовых цепей земляной защиты с глухозаземленной нейтралью.

г)

для подключения токовых цепей дифзащиты генератора.

2. Какая из схем соединений ТА применяется для защиты неответственные двигателей

а) на разность токов двух фаз;

б) полная звезда;

в) ФТНП;

г)

неполная звезда.

3. Какое соединение ТА применяется для защиты от однофазных КЗ в сети с

глухозаземленной нейтралью

а) Разность токов двух фаз;

б) Неполная звезда;

в) ФТНП;

г)

Треугольник.

4. Вторичная обмотка ТА всегда заземляется

а) Для селективной работы защиты;

б) Для надежной работы пусковой цепи;

в) Для безопасности персонала;

г)

Для уменьшения тока вторичной цепи.

5. Обозначение первичной обмотки трансформатора тока:

а) A-X

б) Л1-Л2

в) J-M

г) A-N

6. Обозначение вторичной обмотки трансформатора тока:

а) И1-И2

б) A-X

в) J-M

г) A-N

7. Вторичный ток трансформатора тока:

а) 1А; 5А;

б) 100А;

в) 400А

г) 0,5А

8. К трансформатору тока подключаются:

а) омметр;

б) вольтметр;

в) токовые обмотки измерительных приборов и реле;

23

г) 50А

9. Коэффициент схемы ФТНП:

а) 10;

б) 1,5;

в) 1;

г) 2;

10. Коэффициент схемы схемы полной звезды:

а) 10;

б) 1,5;

в) 1;

г) 2;

24

Вариант 2

1. Вторичный ток трансформатора тока:

а) 1000А;

б) 1А; 5А;

в) 40А

г) 50А

2. Из перечисленных буквенных обозначений реле выбрать реле тока:

а) KH;

б) KA;

в) КТ;

г)

KV.

3. Какая из схем соединений ТА применяется для защиты неответственные двигателей

а) на разность токов двух фаз;

б) полная звезда;

в) ФТНП;

г) неполная звезда.

4. Какое соединение ТА применяется для защиты от однофазных КЗ в сети с

глухозаземленной нейтралью

а) Полная зведа;

б) Неполная звезда;

в) Разность токов двух фаз;

г) Треугольник.

5. В случае, если вторичная обмотка трансформатора тока будет разомкнута:

а) произойдет увеличение тока;

б) ток останется неизменным;

в) изменений не произойдет;

г) произойдет резкое увеличение напряжения на выводах вторичной обмотки;

6. Режим работы трансформатора тока:

а) близкий к холостому ходу;

б) близкий к асинхронному режиму;

в) близкий к режиму перегрузки;

г) близкий к короткому замыканию.

7. Коэффициент схемы схемы неполной звезды:

а) 10;

б) 1,5;

в) 1;

г) 2;

8. Коэффициент схемы схемы на разность токов 2 фаз:

а) 10;

25

б) 1,5;

в) 1;

г) зависит от вида к.з.;

9. Обозначение первичной обмотки трансформатора тока:

а) Л1-Л2

б) A-X

в) J-M

г) A-N

10. Обозначение вторичной обмотки трансформатора тока:

а) И1-И2

б) A-X

в) J-M

г) A-N

Ключи:

Вопрос

Вариант 1

Вариант 2

1

а

б

2

а

б

3

в

а

4

в

а

5

б

г

6

б

г

7

а

в

8

в

г

9

в

а

10

в

а

26