ЛИСТОК ОЗНАКОМЛЕНИЯ С ИНСТРУКЦИЕЙ

 

Дата	Ф.И.О.	Должность	Подпись

ЛИСТОК ПЕРИОДИЧЕСКИХ ВНЕСЕНИЙ ИЗМЕНЕНИЙ И ДОПОЛНЕНИЙ В ИНСТРУКЦИЮ

N п/п	Дата	Стр.	Содержание изменений и дополнений	Ф.И.О., подпись должность внёсшего изменение	Подпись главного инженера
1	2	3	4	5	6

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ.

 

Трансформатор тока (далее по тексту ТТ) является одним из наиболее              распространенных видов измерительных трансформаторов – устройств, преобразующих величину электрического тока. Работает ТТ как источник тока с заданным первичным током , представляющий ток защищаемого элемента. Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи ТТ, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведённое к числу витков первичной обмотки , ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической системы. Это обстоятельство делает работу ТТ отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) своей первичной обмоткой включаются последовательно в измеряемую (защищаемую) цепь электроустановки, например, в линию электропередачи. Вторичная обмотка ТТ замыкается на измерительные приборы (амперметры, счетчики электроэнергии) и аппараты релейной защиты (РЗ) практически всех типов.

От исправности и точности работы ТТ зависят не только правильный повседневный учет электроэнергии отпускаемой потребителям, но и бесперебойность их электроснабжения, сохранность самой электроустановки, особенно при коротких замыканиях (КЗ). Точность ТТ характеризуется их полной погрешностью в передаче фазы измеряемого тока. Требования к точности различны для ТТ, питающих измерительные приборы, и для ТТ, питающих аппаратуру РЗ.

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) приведены четкие требования к точности ТТ, которые были разработаны и начали применяться в конце 1970-х годов. Однако в официальной инструкции по проверке ТТ методика определения пригодности ТТ по их погрешностям отсутствует.

Следует отметить, что расчетное определение погрешностей ТТ в одинаковой степени важно и необходимо как для традиционных электромеханических и статических аналоговых реле, так и для новой аппаратуры – цифровых реле и терминалов РЗ, в особенности при использовании цифровых токовых защит с обратно-зависимыми время-токовыми характеристиками. Это объясняется тем, что в настоящее время абсолютное большинство устройств РЗ, в том числе и цифровых защит, получают основную информацию от традиционных электромагнитных ТТ.

В предлагаемой методике последовательно рассматриваются современные требования к точности ТТ, объем и методы экспериментальной проверки ТТ и их цепей, а также методы и примеры расчетов погрешностей ТТ, используемых для устройств РЗ разных типов.

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТТ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СХЕМАХ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ.

Принцип действия.

Электромагнитный ТТ является одной из разновидностей первичных преобразователей тока наряду с трансформаторами, магнитными датчиками и т.п.. Именно электромагнитные ТТ замкнутые магнитопроводом имеют наибольшее распространение.

Первичная обмотка ТТ (W₁) включается в цепь защищаемого элемента последовательно. Вторичная обмотка (W₂) замкнута на сопротивление Zн (сопротивление нагрузки), состоящее из сопротивлений реле, измерительных приборов, соединительных проводов (кабелей), проложенных между ТТ и аппаратами защиты.

  Первичный ток I₁ и вторичный ток I₂ , индуцируемый во вторичной обмотке W₂, создают намагничивающие силы, которые вызывают магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, замыкающиеся по стальному магнитопроводу. Намагничивающие силы, равные I₁ W₁ и I₂W₂ и создаваемые ими магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ геометрически складываются, создавая результирующий поток Ф_т в ТТ:

 

I₁ W₁ + I₂ W₂ = I_{нам .} W₁ (1)

Ф ₁ + Ф ₂ = Ф_{т .} (2),

где Ф_т  - рабочий магнитный поток, пронизывающий обе обмотки ТТ и наводящий во вторичной обмотке электродвижущую силу (ЭДС) Е₂, которая создает в замкнутой цепи вторичной обмотки ток I₂ (вторичный).

Магнитный поток Ф_т создается намагничивающей силой (н.с.) I_нам.W₁, иначе говоря, током намагничивания I_нам., который является частью первичного тока I₁. Именно наличие тока I_нам. обеспечивает трансформацию I₁ в I₂.

Однако ток намагничивания – это часть первичного тока, т.е. во вторичный ток трансформируется лишь часть первичного:

 

I₂ = - ( I₁/n_в – I_{нам .} /n_в ) ( 3 ),

 

где n_в = W₂/ W₁ – витковый коэффициент трансформации ТТ.

В нормальном режиме при рабочих токах значение I_нам. невелико (0,5 – 3 %) и поэтому витковый коэффициент может считаться равным коэффициенту трансформации ТТ:

 

n_т = I₁ / I₂ ( 4 ).

При расчетных токах КЗ, если ток намагничивания ТТ не превышает 10 % первичного тока, также может использоваться выражением ( 4 ) , например, для вычисления вторичного тока :

 

I₂ = I₁ / n_т ( 4а ).

 

Однако при больших значениях тока намагничивания выражениями ( 4 ) и ( 4а ) нельзя пользоваться без учета I_нам., который и определяет полную погрешность ТТ, т.е. точность его работы в таких аварийных режимах, когда должна действовать релейная защита.

Коэффициент трансформации является одним из основных параметров ТТ, он указывается на паспортной табличке ТТ и проверяется при наладке РЗ. Номинальные токи I₁ и I₂ должны соответствовать ГОСТ 7746-78 « Трансформаторы тока». Токи I₂ либо 5А, либо 1А. Ток I₁ также стандартизирован : 50, 75,100, 150, 200, 300, 400, 600А и т.д. .

 

Виды погрешностей ТТ .

ТТ имеют три вида погрешностей : токовую, полную и угловую, значения которых тесно связаны друг с другом и зависят от степени насыщения магнитопровода ТТ. Чем больше это насыщение, а оно зависит , например, от значения первичного тока I₁, тем меньше сопротивление так называемой «ветви намагничивания» (Z_нам.) , тем больше ток в этой ветви (I_нам.) и тем меньший ток попадает в реле (I₂). При этом не только уменьшается значение тока I₂ , но и искажается форма кривой этого тока, которая в нормальных условиях является, как известно, синусоидальной.

При сильном искажении формы тока I₂ может произойти отказ защиты из-за ненадежного замыкания контактов некоторых реле: ЭТ-520, ИМБ, РБМ, РТ-40.

Величина, ∆I , равная арифметической разности между I₁ и I_2,  называется токовой погрешностью, обозначается буквой f  (иногда f₁), выражается чаще всего в процентах и вычисляется по формуле:

        

                 f = [( I₂ – І₁ ) / І₁] · 100 %   (5).

Токовая погрешность является величиной отрицательной.

Угол δ, показывающий насколько действительный ток I₂ сдвинут относительно ∆ТТ, указывается в градусах. Если токовая погрешность f не выше 10%, то угловая погрешность не более 10⁰. Однако при глубоком насыщении магнитопровода ТТ в случаях, близких КЗ, угловая погрешность может достигнуть больших значений и вызвать неправильное срабатывание направленных реле, реагирующих на ток, напряжения и угол между этими величинами. Поэтому в таких схемах защиты не допускается работа ТТ с δ> 45⁰, что соответствует f > 50%.

Абсолютное значение вектора тока намагничивания I_нам., равного геометрической разности вектора приведенного первичного тока I_нам. и вектора действительного вторичного тока I₂ называется полной погрешностью ТТ, обозначается греческой буквой Σ, выражается чаще всего в процентах и вычисляется по формуле :

 

Σ = [( I_нам. ) / ( I₁ )] ·100 % ,              (6)

 

где ( I_нам. ) и ( I₁ ) - действующие значения тока намагничивания и приведенного первичного тока. Это выражение справедливо для синусоидального вторичного тока.

 

Рассмотрим соотношение f и Σ (рис. 1б). Из векторной диаграммы (рис.1а) видно, что при δ > 0 всегда Σ > f , т.к. Σ представлен гипотенузой, f – катетом, а гипотенуза всегда больше катета. Из прямоугольного треугольника АВС видно, что                                 ∆ I= I_нам. · sin (α+γ), и практически при α+γ ≈ 55 – 65⁰; ∆ I ≈ (0,8 : 0,9) I_нам. и следовательно , f ≈ (0,8 : 0,9) Σ. Для чего это нужно знать ?

Дело в том, что с 1930-х до 70-х годов при проектировании рассчитывали сечение соединительных проводов исходя из того, что f ≤ 10 %. И это было неправильно в отношении всех дифференциальных защит, ток небаланса которых определяется в первую очередь током I_нам., а, следовательно, полной погрешностью Σ. С конца 70-х годов для ТТ установлено требование Σ ≤ 10 %, независимо от типа подключенных защит (ПУЭ) ¸[1].

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: