По экспериментальной и расчетной проверке трансформаторов тока

Стр 1 из 4Следующая ⇒

РАО «ЕЭС РОССИИ»

ОАО «АСТРАХАНЬЭНЕРГО»

Филиал

«АСТРАХАНСКАЯ ТЭЦ-2»

ИНСТРУКЦИЯ №61

По экспериментальной и расчетной проверке трансформаторов тока

УТВЕРЖДАЮ

Главный инженер филиала

Астраханская ТЭЦ-2

_____________________В.В.Молев

«_____»__________________2003 г.

СРОК ДЕЙСТВИЯ УСТАНОВЛЕН:

С ________________________________ 2003 г.

По _______________________________ 200_ г.

Начальник ЭЦ-2 _________________________

СРОК ДЕЙСТВИЯ ПРОДЛЕН:

С _______________________________ 200_ г.

По ______________________________ 200_ г.

Начальник ЭЦ-2 ________________________

Астрахань

2003

Инструкция имеет 19 страниц.

Выпущена в 6 экземплярах и выдана:

Экз. №1 – НЭЦ-2,

Экз. №2 - ЭТЛ,

Экз. №3 – резерв (на дискете)

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Листок ознакомления с инструкцией..........................................................................................стр.3

Листок периодических внесений, изменений и дополнений в инструкцию ......................... стр.4

1. Введение……………………………………………………………………………………….стр.5

2. Общие сведения о ТТ, используемых в схемах релейной защиты………………………...стр.6

3. Объем и методы экспериментальной проверки трансформаторов тока…………………..стр.8

4. Расчетная проверка пригодности ТТ по их погрешностям………………………………..стр.12

5. Способ проверки ТТ по условию f_макс≤ f_доп при максимальном токе КЗ I_{1 макс}…………стр.15

6. Расчетный первичный ток для проверки ТТ по условию обеспечения необходимой чувствительности……………………………………………………………………………стр.17

7. Примеры расчетов………………………………………………………………………….…стр.18

8. Техника безопасности…………………………………………………………………….…..стр.18

ЛИСТОК ОЗНАКОМЛЕНИЯ С ИНСТРУКЦИЕЙ

Дата	Ф.И.О.	Должность	Подпись

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 I₁и I₂должны 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].

Рис.4. Рекомендуемая схема для снятия ВАХ трансформаторов тока.

Также можно использовать переносной измерительный прибор ВАФ-85.

Трансформаторы тока ( ТТ ) при снятии ВАХ должны быть полностью отсоединены от схемы защиты , а защитные заземления вторичных обмоток ТТ сняты.

Желательно снять ВАХ до насыщения сердечника (магнитопровода) ТТ, т.е. до «перегиба» ВАХ, или до значения I _нам= 0,1I _2расч , где I _2расч – вторичный ток КЗ при котором должна обеспечиваться точная работа ТТ .

При снятии ВАХ нельзя подавать напряжение выше гарантированного заводом-изготовителем (чаще всего 1000В).

Вольт-амперная характеристика ТТ должна быть сразу построена на миллиметровой бумаге. Исправность ТТ оценивается сопоставлением построенной ВАХ с ВАХ других ТТ того же типа , класса и коэффициента трансформации, а также с ВАХ ТТ на других присоединениях.

При наличии виткового замыкания во вторичной обмотке ТТ (наиболее распространённая неисправность ) характеристика резко снижается по сравнению с характеристикой исправных ТТ и при этом резко уменьшается угол наклона ВАХ к горизонтальной оси . ТТ с такими ВАХ должны заменяться исправными .

Все остальные проверки : внешний осмотр, предварительная проверка схемы и проверка состояния изоляции, проверка коэффициента трансформации и проверка полной схемы соединений вторичных обмоток ТТ и их цепей; проводятся согласно «Типовой инструкции по организации производства работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики эл.станций и подстанций» (Минтопэнерго – ОРГРЭС 1991 г.).

3.1.4. Рассмотрим один из примеров проверки полной схемы соединений вторичных обмоток ТТ и их цепей.

Для ТТ, питающих простые защиты, которые не проверяются под нагрузкой (например, МТЗ), проверка полной схемы производится первичным током от постороннего источника (нагрузочные устройства - «НУ»).

Для ТТ, питающих обязательно проверяемые под нагрузкой защиты (дифференциальные, направленные, фильтровые и т.п.), проверка полной схемы может выполняться первичным током нагрузки. Однако в ряде случаев (главным образом при отсутствии тока нагрузки, защищаемого элемента) и эти схемы должны проверяться от постороннего источника вместе с проверкой правильности включения, указанных защит (фазировкой).

В качестве примера представлена схема проверки, на рис.5 , цепей двухфазной токовой защиты при соединении ТТ в «неполную звезду». Схемы проверки правильности соединения ТТ в «полную звезду», « треугольник » и др. приведены в «Инструкции по проверке ТТ, используемых в схемах релейной защиты» (2-е изд. М. Энергия, 1977.).

В начале проверки рекомендуется подать небольшой первичный ток I₁, чтобы не вызывать

Рис. 5. Один из примеров проверки полной

схемы соединений вторичных обмоток ТТ и цепей РЗ

опасных перенапряжений во вторичных цепях, если одна из вторичных обмоток ТТ окажется ошибочно разомкнутой. Например, при n_т = 100/5 подадим I₁ = 2А.

Для правильно собранной схемы (рис.5) вторичные токи I₂ в фазах А и С будут равны по

0,1 А, а в обратном проводе составят сумму этих токов, т.е. 0,2А. Возможные ошибки в схеме легко определяются по значениям измеренных токов I₂. Так при ошибочном изменении полярности одного из ТТ ток I₂ в обратном проводе будет равен нулю.

После взятия защищаемой электроустановкой нагрузки следует еще раз проверить правильность схемы соединений ТТ и выбора защиты путем измерения вторичных рабочих токов.

Для схемы двухфазной токовой защиты (рис.5), на рабочих токах, ток I₂ в обратном проводе будет теперь равен по значению токам I₂ в фазах А и С, поскольку в реальных 3-х фазных сетях векторы токов сдвинуты относительно друг друга на 120⁰ и их геометрическая сумма имеет такое же значение, как и слагаемые токи. Если же полярность одного из ТТ изменена ошибочно, ток в обратном проводе будет в √3 раз больше, чем в фазных проводах.

Рис.6. Необходимые виды расчетных проверок ТТ, используемых для РЗ

4.1.1. Способы расчетной проверки ТТ на 10%-ную полную погрешность.

Рассмотрим три способа такой проверки :

1) по кривым предельной кратности (КПК):

К₁₀= f( Z_н), где Z_н –сопротивление нагрузки ТТ, при которой Σ = 10%-способ применяется входе проектирования, когда еще нет действительных ВАХ тех ТТ, которые будут установлены;

2) по паспортным данным ТТ : номинальному значению Z_н при номинальной кратности тока К_н (может обозначаться m_н или n_н) – способ используется при проверке проекта до снятия ВАХ;

3)по действительным ВАХ: U₂= f ( I_нам.) – это основной способ определения полной погрешности ТТ перед включением электроустановки под напряжением и взятием нагрузки.

4.1.2. Определение расчетного тока I_{1 расч.} .

I_{1 расч.} – это, безусловно, ток КЗ, при котором для правильного функционирования РЗ должна быть обеспечена работа ТТ с полной погрешностью не более 10 % (Σ≤10 %). Однако значения I_{1 расч.} различны для разных типов защиты :

- для ТО и МТЗ с независимой характеристикой I_{1 расч.} = 1,1 I_с.з_., поскольку для этих защит точная работа ТТ требуется лишь при токе срабатывания защиты ( I_с.з. ) ; коэффициент 1,1 учитывает увеличение кратности первичного тока по сравнению с кратностью вторичного тока из-за 10%-ой погрешности ;

- для МТЗ с зависимой время-токовой характеристикой t₃ = f ( I_к) значение I_{1 расч.} = I_согл_., где I_согл_. – соответствует первичному току КЗ, при котором производится согласование по времени последующей и предыдущей защит и определяется ступень селективности ∆ t;

- для продольных дифференциальных защит (трансформаторов, генераторов, шин, линий) ток I_1расч_. принимается равным наибольшему его значению при внешнем КЗ, т.е. КЗ вне зоны действия дифференциальной защиты;

- для дистанционной направленной (токовой направленной) защиты линий с односторонним питанием ток I_1расч. принимается равным наибольшему значению при КЗ в конце первой зоны защиты (в конце линии); для линий с двусторонним питанием следует дополнительно определить ток по линии при КЗ на шинах той ПС, где установлена рассматриваемая защита (КЗ за «спиной»); в качестве I_1расч. выбирается больший из этих токов КЗ.

4.1.3. Рассмотрим поподробнее все три расчета :

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ.

7.1. Требуется определить погрешности ТТ типа ТПФ – 13 , 200/5 при одинаковой нагрузке на его вторичные обмотки Z_н = 1 Ом. Сопротивление вторичных обмоток Z₂ = 0,3 Ом для обмотки класса 1 и Z₂ = 0,4 Ом для обмотки класса 3.

Расчетный первичный ток I_1расч.= 2000 А.

1) Определяется расчетный вторичный ток :

I_2расч. = I_1расч./ К₁ = 2000 / 200/5 = 50 А ;

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

8.1. Для проведения работ по проверке ТТ необходимо предварительно подать заявку на вывод из работы оборудования, на котором они установлены.

8.2. Оперативный персонал обязан подготовить рабочее место, а производитель работ - принять.

8.3. В остальном ТБ соответствует общим требованиям при работе в устройствах РЗА, средств измерений и приборов учета электроэнергии, вторичные цепи и измерительные трансформаторы тока.(ПОТРМ-016-2001).

Начальник электроцеха-2 Нескучаев В.И.

Заместитель начальника электроцеха-2 по РЗА Людвиковский Н.П.