Шабад м.а. трансформаторы тока в схемах релейной защиты. часть 1. экспериментальная и расчетная проверки

Принцип действия и конструкция

Трансформаторы измерительные выпускают с двумя и больше группами вторичных обмоток. Первая применяется для включения устройств релейной защиты и сигнализации. А другая, с большим классом точности, для подключения устройств точного измерения и учёта. Они помещены на специально изготовленный ферромагнитный сердечник, который набран из листов специальной электротехнической стали довольно тонкой толщины. Первичную обмотку непосредственно включают последовательно в измеряемую сеть, а ко вторичной обмотке подключают катушки различных измерительных приборов, чаще всего амперметров и счетчиков электроэнергии.

В трансформаторах тока, как и в большем количестве других таких электромагнитных устройств, величина первичного тока больше, чем вторичного. Первичная обмотка исполняется из провода разного сечения или же шины, в зависимости от номинального значения тока. В трансформаторах тока 500 А и выше, первичная обмотка чаще всего выполнена из 1-го единственного витка. Он может быть в виде прямой шины из меди или алюминия, которая проходит через специальное окно сердечника. Корректность измерений любого измерительного трансформатора характеризуется погрешностью значения коэффициента трансформации. Для того чтобы не перепутать концы, на них обязательно наносится маркировка.
Аварийная небезопасная работа, связана с обрывом вторичной цепи ТТ при включенной в цепь первичной, это приводит к очень сильному намагничиванию сердечника и даже при обрывe вторичной обмотки. Поэтому при включении без нагрузки вторичные обмотки соединяются накоротко.
По классу точности все измерительные ТТ разделены на несколько уровней. Особенно точные, называются лабораторные и имеют классы точности не больше 0,01–0,05;

Классификация и выбор

По конструкции и исполнению трансформаторы тока используемые в измерительных цепях делятся на:

  • Встроенные. Первичная обмотка у них служит элементом для другого устройства. Они устанавливаются на вводах и имеют только вторичную обмотку. Функцию первичной обмотки выполняет другой токоведущий элемент линейного ввода. Конструктивно это магнитопровод кольцевого типа, а его обмотки имеют отпайки, соответствующие разным коэффициентам трансформации;
  • Опорные. Предназначенные для монтажа и установки на опорной ровной плоскости;
  • Проходной. По своей структуре это тот же встроенный, только вот находиться он может снаружи другого электрического устройства;
  • Шинный. Первичной обмоткой служит одна или несколько шин включенных в одну фазу. Их изоляция рассчитывается с запасом, что бы он мог выдержать даже многократное увеличение напряжения;
  • Втулочный. Это одновременно и проходной, и шинный трансформатор тока;
  • Разъемный. Его магнитопровод состоит из разборных элементов;
  • Переносной. Это устройство электрики называют токоизмерительные клещи. Они являются переносным и удобным измерительным трансформатором тока, у которого магнитная система размыкается и замыкается уже вокруг того провода в котором и нужно измерять значение тока.

При выборе трансформатора тока стоит знать главное, что при протекании по первичной обмотке номинального тока в его вторичной обмотке, которая замкнута на измерительный прибор, будет обязательно 5 А. То есть если нужно проводить измерение токовых цепей где его расчётная рабочая величина будет примерно равна 200 А. Значит, при установке измерительного трансформатора 200/5, прибор будет постоянно показывать верхние приделы измерения, это неудобно. Нужно чтобы рабочие пределы были примерно в середине шкалы, поэтому в этом конкретном случае нужно выбирать трансформатор тока 400/5. Это значит что при 200 А номинального тока оборудования на вторичной обмотке будет 2,5 А и прибор будет показывать эту величину с запасом в сторону увеличения или уменьшения. То есть и при изменениях в контролируемой цепи будет видно насколько данное электрооборудование вышло из нормального режима работы.

Вот основные величины, на которые стоит обратить внимание при выборе измерительных трансформаторов тока:

  1. Номинальное и максимальное напряжение в первичной обмотке;
  2. Номинальное значение первичного тока;
  3. Частота переменного тока;
  4. Класс точности, для цепей измерения и защиты он разный.

Техническое обслуживание

Эксплуатация измерительных трансформаторов не является очень сложным и трудоёмким процессом. Действия персонала заключаются, в основном, в надзоре за исправностью его вторичных цепей, наличием защитных заземлений и показаниями приборов контроля, а также счётчиков. Осмотр чаще всего производится визуальный, из-за опасности поражения человека высоким напряжением, вход за ограждения, где установлены трансформаторы строго запрещён. Однако, это касается в большей степени систем с напряжением выше 1000 Вольт. Для низковольтных цепей визуальный осмотр на наличие нагрева соединений, а также коррозии контактных зажимов является неотъемлемой работой электротехнического персонала. Самый часто применяемый прибор для измерения тока в цепях 0,4 кВ это токоизмерительные клещи. Так как при расчёте и разработке пусковой аппаратуры очень редко используются стационарные трансформаторы для измерения.

В любом случае нужно обращать внимание и принимать меры к устранению обнаруженных дефектов таких как:

  1. Обнаружение трещин в изоляторах и фарфоровых диэлектрических элементах;
  2. Плохое состояние армированных швов;
  3. Потрескивания и разряды внутри устройства;
  4. Отсутствие заземления корпуса или вторичной обмотки.

Проводя обслуживание измерительных трансформаторов, на щитах где установлены приборы, нужно смотреть не только за показаниями приборов, а ещё и за контактными соединениями проводов, которые подключаются к ним. Кстати, их сечение не должно быть меньше 2,5 мм² для медных проводов, и 4 мм² для алюминиевых.

Проверка измерительных трансформаторов

Испытание измерительных трансформаторов сводится к измерению сопротивления изоляции и коэффициента трансформации, который определяется по следующей схеме.

READ  Однофазные и трехфазные электрические цепи

При этом в первичную обмотку от специального нагрузочного трансформатора или автотрансформатора подаётся ток не меньше 20% от номинального. Как известно, коэффициент трансформации будет равен соотношению тока в первичной обмотке к току во вторичной. После чего это значение сравнивается с номиналом. Если трансформатор имеет несколько вторичных обмоток, то необходимо проверит каждую. И также нельзя забывать о наличии правильной маркировки.

Выбор нужно трансформатора тока, а также их испытательные характеристики определяют в лабораторных условиях специальный высококвалифицированный электротехнический персонал, где и выдаётся соответствующий документ по его результатам.

1.doc

  1              

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОВЕРКЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СХЕМАХ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ИЗМЕРЕНИЯРД 153-34.0-35.301-2002 Дата введения 2003 — 03 — 01год-месяц-числоакционерным обществом^ ВВОДНАЯ ЧАСТЬ^ Принятые обозначения и сокращенияАВ автоматический выключательВАХхарактеристикаИТТ МДС^ ПХНСХНТН трансформатор напряжения^ ТТ XX ЭДСЭТТ ВBm расчBмаксBsеЕ2E2sFFномffтfFНI1i1I1 номI2 номi12I12i2I2i02I02I02 максi01I01I01 максi1i2I1I2К5К10К5 номК10 номlLнnт номQrт2RHr2Sн номtТU2w1w2w2 номxT2хнx2z2zT2zнz2zн номz02zSHв2

Величина Единица СИ
E2 В
f ГЦ
Q м2
Bm Тл
I02 А
Н А/м
Z Ом
L Гн
l м

^ 1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТТ1.1 Трансформатор тока как измерительный электроаппарат1.1.1 Устройство и принцип действия ТТw1w2zнzT2n

а) б) в)

Приняты положительными: направление для первичного тока от начала к концу первичной обмотки и направление для вторичного тока от начала вторичной обмотки (по внешней цепи нагрузки) к концу вторичной обмотки, соответственно этому внутри вторичной обмотки — направление вторичного тока и вторичной ЭДС (от конца к началу обмотки).1.1.2 Классификация ТТпо роду установки:

Характеристика среды внутри оболочки Категория размещения трансформаторов тока, устанавливаемых внутри оболочек электрооборудования, по ГОСТ 15150-69, при разных категориях самого электрооборудования по тому же ГОСТ
Категория 1 Категория 2 Категория 3 Категория 4
1. Газовая среда, изолированная от наружного воздуха, или жидкая среда 4 4 4 4
2. Газовая среда, не изолированная от наружного воздуха 2 2 3 4

по принципу конструкции:по виду изоляции:по числу ступеней трансформации:по числу магнитопроводов со вторичными обмотками,по назначению кернов:по числу коэффициентов трансформации:1.1.3 Структура условного обозначения ТТ по ГОСТ 7746-89

Т Х Х Х — Х Х — Х — Х/Х / Х ХХ
Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69
Номинальный вторичный ток, А
Номинальный первичный ток, А. При наличии у ТТ нескольких первичных токов указываются все значения через тире
Номинальный класс точности. При наличии у ТТ нескольких кернов указывается класс точности каждого из них в виде дроби
Конструктивный вариант исполнения, если завод выпускает несколько вариантов данного типа (арабские или римские цифры)
Категория, характеризующая путь утечки внешней изоляции по ГОСТ 9920-89 (только для ТТ категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69)
Номинальное напряжение, кВ
М — только для модернизированных изделий
Буква, характеризующая вид изоляции (см. выше)
Буква, характеризующая принцип конструктивного исполнения (см. выше)
Обозначение трансформатора тока

1.1.4 Основные (номинальные) параметры ТТUномI1номI2номzн. номSн. номК10номК5номК номfном  1              

Поиск по сайту:  

Релейная защита трансформатора – это система, состоящая из измерительных и коммутационных устройств, отключающая трансформатор при ненормальных режимах работы и в случае ситуаций приводящих к повреждению.

К ненормальным и опасным режимам работы силового трансформатора относятся:

  • перегрузка по одной или трем фазам, приводящим к повышению тока, проходящего через обмотки,
  • замыкание на землю или на нейтраль одного или всех выводов трансформатора с высокой или низкой стороны,
  • межфазные замыкания внутри обмоток и со стороны выводящих шин,
  • замыкания внутри обмоток трансформатора.

Во всех этих случаях сигналом возникновения опасной ситуации служат повышение проходящего через короткозамкнутый участок тока и понижение напряжения.

Релейная защита должна надежно зафиксировать отклонение тока или напряжения и отключить трансформатор или поврежденный участок.

Для этих целей служат несколько видов релейных защит.

Защита по максимальному току (МТЗ)

– срабатывает при превышении тока, проходящего через трансформатор (Рис. 1). Реле автоматики А и А1 срабатывают при токе, превышающем ток короткого замыкания для данной обмотки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока, включенного на две шины А и С.

При наличии межфазного замыкания на шине В через другие шины все равно протекает большой ток. Одно или два реле автоматики запускают цепь запуска реле времени Т.

Задержка реле времени требуется для лучшей селективности защиты – чем ближе трансформатор по линии к источнику энергии, тем меньшее должно быть время срабатывания. Реле времени через определенный промежуток времени запускает промежуточное реле

Рис.1

L, управляющей цепью реле отключения YAT. Реле отключения после срабатывания отключает входы и выходы трансформатора от источника и потребителя энергии и блокируется по цепям либо реле времени, либо промежуточного реле.

Разновидностью МТЗ является защита по току отсечки.

При удалении трансформатора по линии от источника энергии ток короткого замыкания становится меньшим из-за потерь на сопротивление.

Вместе с тем задержка по времени для МТЗ не позволяет быстро отключить трансформатор при внутренних межфазных замыканиях, приводящих к выходу трансформатора из строя. Конструктивно защита по токовой отсечке (Рис. 2) отличается от МТЗ отсутствием реле времени. Селективность реле достигается подбором тока срабатывания реле автоматики. Данный ток должен быть равным току КЗ на защищаемом участке.

Релейная защита силовых трансформаторов

Рис. 2

Рис.3

Срабатывание МТЗ по току обладает недостаточной чувствительностью в некоторых случаях, например при защите повышающего трансформатора. В данном случае защита запускается по напряжению (Рис. 3). Трансформаторы напряжения включенные между фазовых шин управляют работой реле автоматики А и А1. Срабатывание этих реле происходит при понижении порога напряжения короткого замыкания. Алгоритм работы аналогичен МТЗ, но сторона подключения – всегда источник энергии.

Для эффективно заземленных схем(Рис. 4 слева) трансформатор тока автоматики включается непосредственно на нейтраль. Превышение тока по нулевому проводу запускает через реле автоматики А реле времени Т, которое спустя некоторое время включает промежуточное реле L и устройство отключения YAT.

Для остальных случаев защита нулевой последовательности выполняется аналогично МТЗ, только трансформаторы тока подключаются одним выводом к заземлению (Рис.4 справа).

Рис. 4

Релейная защита должна удовлетворять нескольким требованиям. КЗ на одном участке не должно приводить к отключению всей цепи электроснабжения и осуществляться с минимальным временем. Измерительные цепи должны обеспечивать надежное срабатывание при заданных значениях тока или напряжения в защищаемых линиях.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Схема полной звезды ТТ

В схеме полной звезды (рис. 1, а) в реле проходят вторичные токи измерительных трансформаторов, поэтому коэффициент схемы kcx=1.

Защита может срабатывать при любом виде КЗ. Эта схема применяется обычно в сетях с глухозаземленной нейтралью, в которых могут возникать не только междуфазные, но и однофазные КЗ, сопровождающиеся протеканием тока в одной фазе. В сетях с изолированной (компенсированной) нейтралью (6-35 кВ) схема, как правило, не применяется, так как в этих сетях могут возникать лишь междуфазные КЗ, для фиксации которых достаточно иметь трансформаторы тока в двух фазах. Схема относительно дорогая, так как требует трех ТТ и трех реле тока.

1.doc

        5      

^ 3.12 Проверка переходных омических сопротивлений первичных обмоток ТТ, имеющих переключение (для ТТ на 110 кВ и выше)^ 3.13 Проверка правильности сборки вторичных обмоток и цепей нагрузки ТТ3.13.1 Общая часть3.13.2 Проверка правильности сборки вторичных цепей током от постороннего источника

Схема соединений ТТ Схема измерений Результаты измерений Действительная схема Заключение по результатам измерений
Последовательное включение двух ТТ на одной втулке I = I’ = = Правильное последовательное включение двух ТТ на фазу
I = I’ = = 0 Обрыв
I = I’ =  0 Изменена полярность одного ТТ
Последовательное включение двух ТТ на разных втулках I = I’ = Правильное последовательное включение двух ТТ на фазу
I = I’ = Закорочен один ТТ
I = I’ =  0 Изменена полярность одного ТТ:
Параллельное включение двух ТТ на одной втулке ^ I’ = = Правильное параллельное включение двух ТТ на фазу
I = I’ + = Обрыв
I = I’ = = 0 Изменена полярность одного ТТ
Параллельное включение двух ТТ на разных втулках ^ I’ = = I = I’ + = I’  0 Правильное параллельное включение двух ТТ на фазу
= Закорочен один ТТ
I’ = = I = 0 Изменена полярность одного ТТ
Соединение трех ТТ в звезду Ia = Ib = Ic = I = Правильно собрана схема звезды
Ia = Ib = Ic = I = Изменена полярность одного ТТ
Ia = Ib = Ic = I  0Ia = 0 Обрыв нулевого провода
Ib = Ic = I = Обрыв цепи ТТ фазы А
Ia  0Ib = Ic = I Закорочен ТТ фазы А
Включение ТТ на разность токов двух фаз Ia = Ic = Iac = Ia + Ic = Правильное соединение ТТ на геометрическую разность токов двух фаз
Ia = Ic = Ic = 0 Изменена полярность одного ТТ
Ia= 0Iac = Ic = Обрыв цепи ТТ фазы А
Ia = Ic  0 Iac = 0 Обрыв цепи реле
Ia  0 Ic = Iac Закорочен ТТ фазы А
Включение двух ТТ в неполную звезду Iac = Ic = I = Ia + Ic = Правильное соединение в неполную звезду
Ia = Ic = I = 0 Изменение полярности одного ТТ
Ia = Ic = I = 0 Обрыв обратного провода
Ia = 0Ic = I = Обрыв ТТ фазы А
Ia  0Ic = IIc Закорочен ТТ фазы А
Соединение трех ТТ в треугольник Ia = Ic = = Правильно собрана схема треугольника
Ia = Ic = Ib = 0 Изменена полярность TT фазы А
Ia = 0Ib = Ic = Обрыв цепи ТТ фазы А
Ic = Ib + Ia Закорочен ТТ фазы А
Ia = 0Ib = Ic Обрыв цепи треугольника в фазе А

характеристики

Схема соединений ТТ Схема измерений Результаты измерений Векторная диаграмма вторичных токов Заключение по результатам измерений
Соединение трех ТТ в звезду Ia = Ib = Ic = I  0 Правильное соединение в звезду
Ia = Ib = Ic = I = Изменена полярность ТТ фазы А
Ia = 0Ia = Ib = Ic = Обрыв цепи ТТ фазы А
Ia > 0 Ib = Ic = I > 0 Закорочен ТТ фазы А
Соединение трех ТТ в треугольник Iac = Iba = Icb = Правильное соединение в треугольник по первой группе
Icb = Iac = Iba = Изменена полярность ТТ фазы А
Icb = Обрыв ТТ фазы А
Iac = Iba = Закорочен ТТ фазы А
Соединение двух ТТ в неполную звезду Ia = Ib = I = Правильное соединение в неполную звезду
Ia = Ic = I = Изменена полярность ТТ фазы А
Ia = 0Ic = I = Обрыв фазы А
IaIc = I Закорочен ТТ фазы А
Ia = Ib = I = 0 Обрыв нулевого провода
Соединение двух ТТ на разность токов двух фаз Iac = Правильное соединение на разность токов фаз А и С
Iac = Изменена полярность ТТ фазы А
Iac > Iac  0 Закорочен один ТТ
Iac = Обрыв ТТ фазы А
Iac = 0 Обрыв цепи реле
READ  Автомобильные аккумуляторы - как устроены, как работают, советы по эксплуатации и зарядке

3.13.3 Проверка правильности сборки вторичных цепей напряжением3.13.4 Проверка правильности сборки вторичных цепей импульсами постоянного тока
        5      

Поиск по сайту:  

Схема размещения защит по измерительным трансформаторам

Продолжаем говорить о принципиальных схемах и сегодня рассмотрим Схему размещения защит по измерительным трансформаторам.

На самом деле на этой схеме отражаются не только защиты,  но и элементы коммерческого учета, измерители, РАС и т.д. Поэтому ее еще называют Схемой размещения ИТС (информационно-технологических систем) по ТТ и ТН.

Схема получается из Главной однолинейной (см. здесь) путем ее обработки опытным релейщиком. По-сути, на Схеме размещения есть вся необходимая информация для понимания того, какие защиты и автоматика есть на подстанции и как включаются их измерительные органы. Это самая важная информация в разделе РЗА и, соответственно, это самая важная Схема.

Какую информацию нужно искать на Схеме размещения защит:

Стадия П

  1. Виды защит и автоматики каждого присоединения и элементов подстанции (в виде сокращений или кодов ANSI)
  2. Количество комплектов РЗА для каждого присоединения (обычно от 1 до 3)
  3. Способы включения комплектов РЗА (на один или несколько ТТ, на шинный или линейный ТН и т.д.)
  4. Информация по измерительным ТТ и ТН (коэффициент трансформации, класс точности, мощность вторичных обмоток)

Стадия Р, РД

  1. Типы терминалов и шкафов РЗА
  2. Типы ТТ и ТН.

Также иногда указывается направление АУВ в виде стрелки от комплекта к конкретному выключателю. Это делается для сложных схем, где количество присоединений не равно количеству выключателей (мостики, заход-выход, квадраты, полуторные схемы). Для таких схем комплект автоматики управления выключателем не всегда очевиден, особенно если он совмещен с резервными защитами присоединения.

Схема размещения защит релейщику говорит практически все. Опытный релейщик способен с высокой достоверностью «восстановить» возможные режимы работы подстанции, вид изоляции РУ и примерную мощность электрических машин по составу и количеству функций РЗА потому, что они связаны между собой через ПУЭ и нормы проектирования.

Например, если на РУ 110 кВ установлены 2 комплекта дифференциальной защиты шин, то скорее всего мы имеем дело с КРУЭ-110. Если на трансформаторе установлена дифференциальная защита, то это трансформатор мощностью 6,3 МВА и выше. Тоже самое можно сказать про двигатели мощностью 5 МВт. Если на схеме 110-5Н (мостик) есть ступенчатые защиты линии (ДЗ, ТЗНП, ТО), то режим работы — транзитный, и наоборот. И так далее.

Смеха размещения защит по измерительным трансформаторам дает быстрый и всесторонний обзор объекта. С этой точки зрения, целесообразно начинать рассмотрение документации на подстанцию именно с нее, а потом переходить к текстовой части ТЗ или пояснительной записке.

Из Схемы размещения защит по ТТ и ТН «нарезаются» поясняющие схемы для принципиалок по защите присоединений. Ее используют при подготовки ТКП на вторичные системы.

В общем это основа всего раздела «Релейная защита и автоматика». В подтверждении этого вот вам ссылка на сайт ФСК ЕЭС, по которой вы можете найти целый СТО, посвященный требованиям к оформлению Схемы размещения ИТС по ТТ и ТН. Рекомендую прочитать этот документ, хотя по мне там не хватает примера самой Схемы. Словами не всегда получается передать все нюансы.

В следующий раз поговорим о принципиальных схемах релейной защиты и автоматики присоединений.

Примеры расчета

В качестве примера выбора трансформаторов тока рассмотрим расчетную проверку правильности выбора ТТ для счетчика электроэнергии в распределительной установке, с номинальным током в 150А, при минимуме нагрузки в 15А.

Проверяется Т-0,66 200/5, с коэффициентом трансформации – 40.

Ток вторичной обмотки при номинальном токе: 150/40 = 3,75А;

Минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке: (5*40)/100 = 2А;

Полученный ток вторичной обмотки проверяемого трансформатора больше полученного значения минимального тока, что говорит о выполнении первого требования проверки;

Рассчитаем минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке: 15/40 = 0,38А;

Узнаем минимальный ток вторичной обмотке при минимальной нагрузке: 5*5/100 = 0,25А;

0,38А> 0,25А – еще один пункт не выходит за рамки требуемых правил соответствия выбранного трансформатора тока;

Рассчитаем значение тока при ¼ нагрузке: 150*25/100 = 37,5А;

Рассчитаем значение тока вторичной обмотки при ¼ нагрузки: 37,5/40 = 0,94А;

Узнаем минимальный ток вторичной обмотки при ¼ нагрузке: 5*10/100 = 0,5А;

Сравнив оба значения токов вторичной обмотки, видим, что и здесь расчетное значение в норме: 0,94А> 0,5А;

Вывод: трансформатор тока Т-0,66 200/5 для учета электроэнергии выбран правильно и соответствует всем нормативным значениям «ПУЭ».

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: