Расчетная проверка трансформаторов тока по условию 10% погрешности

Содержание

• 1. Общая часть
• 2. Определение нагрузки на трансформаторы тока для измерительных приборов
• 3. Определение напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока
• 4. Определение нагрузки на трансформаторы тока для релейной защиты
• 5. Определение расчетной кратности (Красч.) для выбора допустимой нагрузки (Zдоп.) на трансформаторы тока по кривым предельных кратностей
• 5.1 Токовые защиты с независимой характеристикой
• 5.2 Токовые отсечки
• 5.3 Максимальные токовые защиты с зависимой характеристикой
• 5.4 Направленные токовые и дистанционные защиты
• 5.5 Дифференциальные токовые защиты
• 5.6 Дифференциально-фазные высокочастотные защиты
• 5.7 Продольные дифференциальные токовые защиты линий
• 6 Определение расчетной нагрузки Zн
• 7. Определение сопротивления соединительных проводов
• 8. Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры

Общая часть

Всем доброго времени суток! Представляю Вашему вниманию типовую работу «Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока» №48082-э «Теплоэлектропроект».

Вторичная нагрузка на трансформаторы тока (ТТ) складывается из:

• а) сопротивления проводов — rпр;
• б) полного сопротивления реле и измерительных приборов — Zр и Zп;
• в) переходного сопротивления принимаемого равным — rпер = 0,05 Ом.

Согласно ГОСТ трансформаторы тока должны соответствовать одному из следующих классов точности: 0,5; 1; 3; 5Р; 10Р.

Класс точности 0,5 должен обеспечиваться при питании от трансформатора тока расчетных счетчиков. При питании щитовых измерительных приборов класс точности трансформаторов тока должен быть не ниже 3. При необходимости для измерения иметь более высокий класс точности трансформаторы тока должны выбираться по классу точности на ступень выше, чем соответствующий измерительный прибор.

Например: для приборов класса 1 трансформаторов тока должен обеспечивать класс 0,5; для приборов — 1,5 трансформаторов тока должен обеспечивать класс точности 1,0.

Требования к трансформаторам тока для релейной защиты рассмотрены ниже.

При расчете нагрузки на ТТ в целях упрощения допускается сопротивления элементов вторичной цепи ТТ складывать арифметически, что создает некоторый расчетный запас.

Потребление токовых обмоток релейной и измерительной аппаратуры приведено в разделе «7. Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры». Для удобства и упрощения расчета в указанных приложениях потребление дано в Омах. Для тех приборов и реле, для которых в каталогах указано их потребление в ВА, сопротивление в Омах определяется по выражению

где: S – потребляемая мощность по токовым цепям, ВА; I – ток, при котором задана потребляемая мощность, А.

При расчете сопротивления проводов (кабеля) во вторичных цепях ТТ используется:

где:

• rпр — активное сопротивление проводов (жилы кабеля) от трансформатора тока до прибора или реле, Ом;
• l – длина провода (кабеля) от трансформатора тока до места установки измерительных приборов или релейной аппаратуры, м;
• S – сечение провода или жилы кабеля, мм2;
• γ –удельная проводимость, м/Ом.мм2(для меди γ = 57, для алюминия γ =34,5).

Определение фактического коэффициента предельной кратности Кпк.факт

Итак, для определения фактического коэффициента предельной кратности Кпк.факт необходимы следующие исходные данные:

а) Паспортные данные ТТ, а именно

• Sном — номинальная вторичная нагрузка трансформатора тока, ВА;
• Zтр — внутреннее сопротивление трансформатора тока, Ом;
• Кпк.ном – номинальный коэффициент предельной кратности;
• Iперв — первичный номинальный ток трансформатора тока, А;
• Iвтор — вторичный номинальный ток трансформатора тока, А.

б) Должна быть известна схема соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки

в) Необходимо знать какие устройства подключены к вторичной обмотке ТТ, а также какими проводами выполнено это соединение.

Теперь необходимо определить значение вторичной нагрузки, подключенной к цепям ТТ. Для этого воспользуемся готовыми формулами, позаимствованными из книги Шабада М.А.

Таблица 1 – Расчетные формулы для определения вторичной нагрузки трансформаторов тока Zн.расч

Понятно, что в формулах Zн.расч – расчетное значение вторичной нагрузки, подключенной к цепям ТТ; rпр – сопротивление проводов соединяющих трансформатор тока и реле защиты; rпер – переходное сопротивление. Принимается равным 0,1 Ом; Zр, Zр.ф, Zр.обр – сопротивление реле.

Так как сейчас в основном используются микропроцессорные реле защиты, потребляемая ими мощность по токовым цепям очень мала. Поэтому в формулах вместо Zр, Zр.ф, Zр.обр подставляем значение потребляемой мощности по токовым цепям микропроцессороного реле (в Омах). Если же в каждой фазе и в нулевом обратном проводе установлено свое отдельное реле, то в формулы необходимо подставлять значение потребляемой мощности каждого этого реле.

Если в информации на реле потребляемая по токовым цепям мощность дается в Вт или ВА, пересчет в Омы производится по формуле

Zр(Ом) = Sр(Вт) / I 2перв

Аналогично выполняется перевод номинальной мощности трансформатора тока из ВА в Омы

Zном.тт(Ом) = Sном.тт(ВА) / I 2перв

Сопротивление проводов rпр рассчитывается по формуле

rпр = Lпр / (γпр · Sпр) , Ом

где: Lпр – длина проводов от зажимов ТТ к реле, м Sпр – сечение проводов, мм2; γпр – удельное электрическое сопротивление, в зависимости от материала проводов

• γпр = 57 м/Ом · мм2 – для меди
• γпр = 34,5 м/Ом · мм2 – для алюминия

Теперь необходимо определить фактический коэффициент предельной кратности по формуле

Определение нагрузки на трансформаторы тока для измерительных приборов

Нагрузка на ТТ для измерительных приборов складывается из сопротивлений последовательно включенных измерительной аппаратуры, соединительных проводов и переходных сопротивлений в контактных соединениях.

Величина расчетной нагрузки Zн зависит также от схемы соединения ТТ.

При расчете определяется нагрузка для наиболее загруженной фазы ТТ.

В случае включения релейной аппаратуры последовательно с измерительной в расчетную нагрузку вводится также сопротивление реле. При этом расчетная нагрузка не должна превосходить допустимую в требуемом классе точности данного ТТ для измерительных приборов.

При соединении трансформаторов тока в звезду.

При соединении трансформаторов тока в неполную звезду.

При соединении ТТ в треугольник и включении измерительных приборов последовательно с реле во всех линейных проводах.

где:

— сопротивление нагрузки, включенной в линейном проводе трансформатора тока.

При соединении трансформаторов тока в треугольник и включении измерительного прибора последовательно с прибора последовательно с реле только в одном линейном проводе (например, в фазе А).

При использовании только одного ТТ.

В выражениях (3-7) известны сопротивления измерительных приборов Zп, сопротивления реле Zр, переходное сопротивление rпер и неизвестно сопротивление проводов rпр.

Поэтому расчет нагрузки на ТТ сводится к определению сопротивления соединительных проводов rпр.

Сопротивление rпр. определяется из условия обеспечения работа ТТ в требуемом классе точности при расчетной нагрузке. Поэтому должно быть Zн < Zдоп. Принимая Zн=Zдоп и пользуясь выражениями (3-7), определяется rпр для соответствующих схем соединения:

По найденному значению rпр определяется допустимое сечение соединительных проводов, пользуясь выражением (2).

Если в результате расчета сечение S окажется меньше 2,5 мм2, то оно должно быть принято равным 2,5 мм2 из условия механической прочности проводов в токовых цепях ТТ.

Методы контроля состояния измерительных трансформаторов тока и напряжения

Введение

В настоящем разделе изложены основные принципы и метода оценки состояния измерительных трансформаторов тока и напряжения на соответствие техническим нормам, установленным в нормативно-технических документах Министерства топлива и энергетики Российской Федерации, РАО «ЕЭС России» и заводов-изготовителей аппаратов; указаны приборы, используемые при измерениях, и схемы испытаний.

Контроль состояния вновь вводимых измерительных трансформаторов рекомендуется производить до их установки на фундаменты (на рабочее место). Испытания в процессе эксплуатации производятся, как правило, без демонтажа аппарата и снятия его ошиновки на стороне высокого напряжения.

Сроки проведения различных видов профилактических испытаний должны устанавливаться на основании действующих Норм испытаний электрооборудования с учетом конкретных условий эксплуатации и утверждаться главным инженером энергосистемы (предприятия). Результаты измерений и испытаний фиксируются в документах, вид которых также устанавливается распоряжением по энергосистеме (предприятию). В качестве предпочтительной формы таких документов рекомендуется карта, в которой регистрируются результаты измерен™ и испытаний в течение всего срока службы аппарата и которая позволяет наглядно видеть динамику изменений характеристик аппарата во времени.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Измерение сопротивления изоляции первичных обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения производится мегаомметрами на напряжение 2500 В по схемам, приведенным на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Схема измерения сопротивления изоляции первичных обмоток трансформаторов тока

Рис. 2. Схема измерения сопротивления изоляции первичных обмоток трансформаторов напряжения

При измерении сопротивления изоляции обмоток высокого напряжения вывода! вторичных обмоток (две и более в зависимости от типа и номинального напряжения измерительного трансформатора) и цоколь (корпус) измерительного трансформатора должны быть объединены, заземлены и подсоединены к выводу «-» мегаомметра. Вывод моста «rх» подсоединяется к первичной обмотке (выводы «Л1» или «Л2» для трансформаторов тока, вывода! «А» или «X» для трансформаторов напряжения).

Измерение сопротивления изоляции каскадных трансформаторов напряжения (ТН) серии НКФ производится на каждом блоке по указанным ниже схемам:

нижний блок — вывод «rх» мегаомметра подсоединяется к выводу «X» обмотки высокого напряжения (ВН); измерительные обмотки соединяются с корпусом трансформатора, заземляются и подсоединяются к выводу «-» мегаомметра;

средние блоки и верхний блок — вывод «rх» мегаомметра подсоединяется к выводу «Э» обмотки ВН, вывод «-» мегаомметра подсоединяется к металлическому фланцу блока ТН со стороны вывода «Э» обмотки ВН; на работающем ТН предварительно необходимо на время измерений снять перемычки между выводами «Э» блоков.

У трансформаторов тока (ТТ) с конденсаторной изоляцией, упрощенные емкостные схемы замещения изоляции которых приведены на рис. 3, сопротивление изоляции определяется по отдельным зонам с учетом конструкции изоляции ТТ.

У каскадных ТТ на напряжение 500 кВ и выше производится измерение сопротивления изоляции промежуточных обмоток относительно среднего цоколя каскада. На ТТ, находящихся в работе, при этом предварительно должны быть сняты перемычки между промежуточными обмотками ступеней, а также между выводом «И2» и цоколем. При измерениях вывод «rх» мегаомметра подсоединяется к выводам промежуточных обмоток (имеющих в промежуточном цоколе обозначения «ИГ и «И2» для верхней ступени, «Л1», «Л2» для нижней ступени), вывод мегаомметра «-» к соответствующему цоколю.

Схемы измерения сопротивления изоляции обмоток ТТ типа ТФКН-330 (прошлых лет выпуска, см. рис. 3, б)

приведены в табл. 1.

У ТТ тока с конденсаторной изоляцией (серий ТРН, ТФРМ, ТФУМ) измеряется сопротивление изоляции нулевых обкладок основной изоляции (у каскадных ТТ на каждой ступени) относительно корпуса и вторичных (промежуточных) обмоток. Для этого вывод «rх» мегаомметра подсоединяется к выводу «О» ТТ, а вывод «-» мегаомметра ко всем остальным выводам обмоток (вторичных, технологической, выводу экрана или магнитопровода) и заземленному цоколю, первичная обмотка при этом должна быть разземлена.

Сопротивление изоляции вторичных обмоток ТТ и ТН измеряется мегаомметрами на напряжение 1000 В. Измерение производится на каждой обмотке по отношению к корпусу и присоединенным к нему остальным обмоткам. Вывод мегаомметра «rх» присоединяется к выводам проверяемой обмотки (см. рис. 1 и 2), а вывод «-» мегаомметра — к выводам остальных обмоток, соединенных с корпусом (цоколем) измерительного трансформатора и заземленных.

Рис. 3. Емкостные схемы замещения изоляции трансформаторов тока:

а — серия ТФРМ (ТРН), типа ТФУМ-330; б — типа ТФКН-330; в — серия ТФЗМ (ТФН); Л1, Л 2 — выводы первичной обмотки; CI — емкость основной изоляции; С2 — емкость измерительного конденсатора (ТФКН-330); СЗ — емкость последних слоев изоляции; С4 — емкость вторичных обмоток (относительно корпуса, магнитопровода, экрана); III, И2 — выводы вторичных обмоток; 3 — вывод последней обкладки (ТФКН-330), магнитопровода или экрана (ТФРМ, ТФЗМ, ТФУМ-330); О — вывод нулевой обкладки (ТФРМ, ТФУМ-330)

Таблица 1

Схемы измерения сопротивления изоляции обмоток трансформаторов тока ТФКН-330

ИЗМЕРЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ И ЕМКОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь основной изоляции производится у маслонаполненных ТТ всех типов на напряжении 10 кВ. Во всех случаях по возможности должна применяться нормальная схема измерительного моста. Снятие ошиновки с первичных выводов, как правило, не требуется.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь производится с использованием мостов переменного тока (например, типа Р5026 или подобных с приемлемыми пределами измерений).

На рис. 3 приведены емкостные схемы замещения маслонаполненных ТТ с указанием обозначении выводов. На рис. 4, 5 и 6 и в табл. 2 указаны типовые схемы измерений с использованием моста переменного тока типа Р5026.

Фазорегулятор и переключатель полярности напряжения используются при наличии помех от токов влияния электрического поля. На практике это необходимо во всех действующих распределительных устройствах напряжением 330 кВ и выше. При измерениях в распределительных устройствах напряжением 220 кВ и ниже фазорегулятор и переключатель полярности в подавляющем большинстве случаев может не использоваться. Методы получения достоверных результатов при измерениях в условиях влиянии электрического поля, порядок и способы использования приборов подробно описаны в разд. 1 Сборника.

Измерения тангенса угла диэлектрических потерь (и емкости изоляции) для всех типов ТТ производятся без отсоединения вторичных цепей. В качестве испытательного трансформатора используются измерительные трансформаторы напряжения.

При измерении тангенса угла диэлектрических потерь основной изоляции ТТ серии ТФЗМ (ТФН) необходимо учитывать погрешность из-за влияния «а результаты измерений емкости между экраном или магнитопроводом и вторичными обмотками (емкость С4 на рис. 3), которая оказывается подключенной параллельно плечу R

моста (методы учета см. разд. 1 Сборника).

Для ТТ со звеньевой изоляцией серии ТФЗМ (ТФН) можно рекомендовать также схему измерений тангенса угла диэлектрических потерь основной изоляции с отсоединением от измерительных выводов («И1», «И2», …) вторичных цепей и подключением их к выводу моста «Сх» вместе с выводом «3» ТТ или проведение измерений по перевернутой схеме. При этих схемах емкость С4 не оказывает влияния на результаты измерений.

У ТТ с конденсаторной изоляцией (ТФРМ, ТРН, ТФКН, ТФУМ) емкость С4 не оказывает практического влияния на результат измерений.

У каскадных ТТ измерения тангенса угла диэлектрических потерь производятся для каждой ступени в отдельности.

Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь изоляции верхней ступени ТТ типа ТФЗМ-500 (ТФНКД-500) необходимо разобрать ошиновку выводов промежуточных обмоток, вывод моста «Сх» подсоединяется к выводам промежуточной обмотки и выводу «3» экрана и магнитопровода. При измерении параметров изоляции нижнего каскада восстанавливается связь между выводами промежуточных обмоток, шунтируется перемычкой верхний каскад. Последующие действия производятся так же, как и для однокаскадных ТТ серии ТФЗМ (ТФН), с подачей напряжения на первичную обмотку верхнего каскада. Нижний цоколь проверяемой ступени на время измерений заземляется.

Рис. 4. Схемы измерений тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторов тока серии ТФЗМ (ТФН):

а — основной изоляции по нормальной схеме; б — изоляции последних слоев по перевернутой схеме; Пр — предохранитель; В — выключатель (рубильник); К — переключатель полярности напряжения; Р — регулятор

напряжения; Тр — испытательный трансформатор; Ф — фазорегулятор; V — вольтметр

Рис. 5. Схемы измерений тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторов тока серий ТФРМ (ТРИ), ТФУМ-330.

Обозначения те же, что и на рис. 4

Рис. 6. Схемы измерений тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторов тока ТФКН-330:

а — основной изоляции по нормальной схеме; 6 ~ измерительного конденсатора по нормальной схеме; в — последних слоев изоляции по перевернутой схеме. ‘

Остальные обозначения те же, что и на рис. 4

Таблица 2

Схемы измерений тангенса угла диэлектрических потерь маслонаполненных трансформаторов тока

При измерении тангенса угла диэлектрических потерь ТТ типов ТФРМ-750 и ТФРМ-1150 разборка ошиновки промежуточных обмоток не требуется. На всех ступенях ТТ серии ТФРМ вывод моста «Сх» присоединяется к выводу нулевой обкладки ступени. Выводы промежуточных и технологической обмотки соединяются с нижним цоколем проверяемой ступени и заземляются. Испытательное напряжение подается на ошиновку первичной обмотки. При измерении тангенса угла диэлектрических потерь нижней ступени верхние ступени шунтируются перемычкой. При измерении параметров средней ступени ТТ типа ТФРМ-1150 верхняя ступень шунтируется токоведущей перемычкой.

ИСПЫТАНИЕ ПОВЫШЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ЧАСТОТЫ 50 Гц

Испытание измерительных трансформаторов повышенным напряжением промышленной частоты рекомендуется производить до их монтажа, кроме шинных трансформаторов тока, которые испытываются только по окончании монтажа совместно с ошиновкой. В процессе эксплуатации испытание измерительных трансформаторов производится, как правило, совместно с ошиновкой.

Схема испытаний повышенным напряжением показана на рис. 7. При наличии у выключателя В мгновенной токовой отсечки допускается не устанавливать предохранители Пр, обеспечив при этом наличие видимого разрыва со стороны источника питания. В качестве испытательного трансформатора могут использоваться как специальные испытательные трансформаторы, так и измерительные трансформаторы напряжения. Измерение напряжения допускается производить как на стороне низкого напряжения с пересчетом испытательного напряжения по коэффициенту трансформации используемого трансформатора, так и на стороне высокого напряжения.

Испытательное напряжение прикладывается поочередно к каждой обмотке измерительного трансформатора. Остальные обмотки соединяются с корпусом (цоколем) трансформатора и заземляются.

Рис. 7. Схема испытаний измерительных трансформаторов повышенным напряжением промышленной частоты:

кВ — киловольтметр; Сх — объект испытаний.

Остальные обозначения те же, что и на рис. 4

У трансформаторов тока соединяются с корпусом и заземляются также выводы магнитопровода или экрана (вывод «3» на рис. 3, в).

При испытании повышенным напряжением вторичных обмоток рекомендуется отсоединять от выводов вторичные цепи измерительного трансформатора, поскольку подсоединенные к ним аппараты часто не допускают приложения испытательного напряжения проверяемой обмотки. При обязательной проверке допустимости подачи испытательного напряжения обмотки измерительного трансформатора на вторичные цепи потребуются большие трудозатраты, чем при их отсоединении.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК ПОСТОЯННОМУ ТОКУ

Измерение сопротивления обмоток постоянному току для измерительных трансформаторов могут производиться любым способом: одинарными и двойными мостами (класса точности не ниже 4), методом амперметра-вольтметра. Зажимы мостов постоянного тока и выводы вторичных обмоток ТТ соединяются в соответствии с инструкцией по эксплуатации используемого прибора. Одинарные мосты постоянного тока не рекомендуется использовать при значениях измеряемого сопротивления меньше 1 Ом.

Схема измерении сопротивлений постоянному току методом ампер метр а -вольтметр а приведена на рис. 8. Приборы должны быть класса точности не ниже 0,5. Вольтметр необходимо подключать непосредственно к выводам обмоток ТТ. Значение тока должно быть таким» чтобы отсчет показаний прибора производился по второй половине шкалы. Для измерения тока допускается использование как амперметров, так и шунтов. (Значение индуктивности обмоток ТТ невелико, однако целесообразно во всех случаях до разрыва цепи тока разрывать цепь напряжения, чтобы исключить резкое отклонение стрелки вольтметра или милливольтметра).

Рис. 8. Схема измерений сопротивлений постоянному току обмоток трансформаторов тока:

Б — аккумуляторная батарея; Р — рубильник; Ш — измерительный шунт; А — амперметр; mV— милливольтметр; R — регулировочный реостат; Rx — обмотка трансформатора тока

СНЯТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАМАГНИЧИВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Снятие характеристик намагничивания (зависимости напряжения на вторичной обмотке от тока намагничивания в ней) производится путем подачи регулируемого напряжения на одну из вторичных обмоток при разомкнутой первичной обмотке по схемам, приведенным на рис. 9. Схема испытаний рис. 9, б обеспечивает регулирование напряжения от нуля до линейного, схема рис. 9, в — от фазного до линейного. При испытании одной из вторичных обмоток все остальные вторичные обмотки проверяемого ТТ должны быть замкнуты. Значение напряжения на вторичной обмотке при снятии характеристики намагничивания не должно превышать 1800 В. Если для снятия характеристики намагничивания потребуется напряжение выше значения линейного напряжения питающей сети, то необходимо использовать схему рис. 9, в с дополнительным повысительным трансформатором. Мощность этого трансформатора должна соответствовать току насыщения при испытании проверяемого ТТ.

Рис. 9. Схемы снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока:

а — с одним регулировочным устройством; б — с двумя регулировочными устройствами; в — с одним регулировочным устройством

При проверке характеристик намагничивания на обмотках с ответвлениями (встроенные ТТ, измерительные обмотки выносных ТТ) напряжение рекомендуется подавать на всю обмотку (проверка характеристик намагничивания на всех ответвлениях не требуется). В противном случае допустимое напряжение Up для рабочего (проверяемого) ответвления определяется по соотношению:

где Краб — коэффициент трансформации проверяемого ответвления;

Кмакс — максимальный для данного ТТ коэффициент трансформации.

Для ТТ, изготовленных в 1981 г. и позже, в паспорте которых указаны параметры контрольной точки характеристики намагничивания, снятие характеристики намагничивания может быть заменено измерением напряжения и тока намагничивания в контрольной точке. Параметры контрольной точки характеристики намагничивания проверяются пo одной из схем рис. 9 в зависимости от требуемого значения напряжения.

Для измерения тока намагничивания должны применяться приборы, измеряющие действующее значение тока. Измерение напряжения должно производиться вольтметром, измеряющим среднее значение. Показания прибора при этом следует умножить на коэффициент 1,11. На практике рекомендуется использовать комбинированные приборы серии Ц (например, комбинированный прибор Ц4312), показания которых пропорциональны среднему значению, а шкала проградуирована в действующих значениях. В этом случае умножать показания прибора на указанный выше коэффициент 1,11 не требуется.

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Измерения тока холостого хода производятся по схеме на рис. 10 на полностью собранных каскадных трансформаторах напряжения (серии НКФ) подачей на вторичную обмотку ТН номинального напряжения данной обмотки. Значение номинального напряжения вторичной обмотки определяется типом ТН и выбирается по его паспортным данным.

Рис. 10. Схема измерения тока холостого хода трансформаторов напряжения:

Р — регулировочное устройство

Измерительная аппаратура (в основном регулировочное устройство) должна быть рассчитана на длительное протекание тока не менее 30 А, соответствующего действительным токам холостого хода ТН. Для регулировки тока рекомендуется применять нагрузочные реостаты необходимых параметров. При применении в качестве регулирующих устройств автотрансформаторов происходит значительное искажение формы тока холостого хода и поэтому амперметр будет показывать заниженное значение.

Персонал при измерениях должен проявлять осторожность, так как на выводах первичной обмотки будет наведено номинальное напряжение проверяемого аппарата. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы ток во вторичной обмотке не превышал значения, определяемого по его максимальной мощности.

ПРОВЕРКА ПОЛЯРНОСТИ ВЫВОДОВ, ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Проверка полярности выводов и группы соединения ТН проводится путем подачи импульсов постоянного тока на одну из обмоток трансформатора по схемам рис. 11. В качестве источника постоянного тока используются сухие элементы или аккумуляторные батареи на напряжение не более 12 В. В качестве гальванометра, подключаемого к обмотке низкого напряжения, используются приборы магнитоэлектрической системы (как правило, милливольтметры).

Для проверки полярности выводов однофазных ТН зажимы «плюс» источника и прибора подключаются к одноименным выводам первичной и вторичной обмоток ТТ соответственно (рис. 11, а). Одноименными выводами ТН являются выводы А-а и Х-х. При кратковременном замыкании первичной сети стрелка гальванометра отклонится вправо, а при размыкании — влево.

При проверке ТН с соединением обмоток «звезда с нулем -звезда с нулем» (рис. 11, б) зажимы «минус» батареи и прибора подключаются к выводу нейтрали обмотки высокого и низкого напряжения соответственно. Подключение зажима «плюс» источника тока и гальванометра производится поочередно к одноименным выводам обмоток фаз высокого и низкого напряжения. При подключении источника и прибора к одноименным выводам стрелка гальванометра отклонится вправо при замыкании источника на обмотку высокого напряжения вправо, при подключении к разноименным выводам — влево.

Рис. 11. Схемы проверки полярности трансформаторов напряжения:

а — однофазных; б — трехфазных со схемой соединения Yн/Yн; в — трехфазных со схемой соединения Yн/Y∆; г – трехфазных со схемой соединения Y/Yн

При проверке полярности выводов ТН, обмотки которых соединены в разомкнутый треугольник (рис. 11, в), «минус» источника тока подключается к выводу нейтрали обмотки высокого напряжения, а «плюс» — поочередно к выводам «А», «В», «С» обмотки высокого напряжения ТН. Зажим «плюс» гальванометра постоянно подключается к выводу «а». При указанном подключении источника тока и гальванометра и замыкании цепи стрелка будет отклоняться вправо.

При проверке ТН со схемой соединения «звезда — звезда с нулем» (рис. 11, г) зажим «плюс» источника ток» подключается последовательно к выводам «А», «В», «С»; зажим «минус» — к выводам соответственно «В», «С», «А» обмотки высокого напряжения. Зажим «минус» гальванометра постоянно присоединена к выводу нейтрали обмотки низкого напряжения, а «плюс» поочередно подключается к выводам «а», «в»и «с» обмотки низкого напряжения, т.е. соответствует месту подключения зажима «плюс» источника напряжения. В этом случае при замыкании цепи источника на обмотку стрелка гальванометра должна отклоняться вправо.

Проверка однополярных выводов трансформаторов тока осуществляется подобными способами по схеме рис. 12. У каскадных ТТ полярность можно проверять как до их сборки у каждого каскада, так и на полностью собранном ТТ. При проверке встроенных ТТ (до их установки на место) через его окно продевается стержень (провод), играющий роль первичной обмотки.

Рис. 12. Схема проверки полярности трансформаторов тока

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Проверка коэффициента трансформации ТТ производится путем измерения соотношений токов или напряжений в первичной и вторичных обмотках. Схемы измерений показаны на рис. 13.

Подача тока (рис. 13, а) осуществляется от нагрузочного устройства на первичную обмотку ТТ. Для измерения коэффициента трансформации встроенных трансформаторов тока в его окно вставляется токоведущий стержень, выполняющий роль первичной обмотки. Значение тока устанавливается в пределах 0,1÷0,25 номинального. Класс точности измерительных приборов предпочтительно иметь не менее 1,0, но допустимо также применение менее точных приборов. Измерение тока в первичной цепи ТТ производится или амперметром прямого включения, или с использованием измерительного трансформатора тока. При наличии нескольких вторичных обмоток все они должны быть замкнуты на измерительные приборы или закорочены.

Рис. 13. Схемы проверки коэффициента трансформации трансформаторов тока:

а — методом измерений токов; б — методом измерении напряжений; ТТ — проверяемый трансформатор тока; ТТ1 — измерительный трансформатор тока; Р — регулятор напряжения; НУ — нагрузочное устройство; А — амперметр; V — вольтметр

Коэффициент трансформации проверяемого ТТ равен отношению значений первичного измеренного тока ко вторичному.

На полностью собранных ТТ, имеющих первичную обмотку, определение коэффициента трансформации может быть выполнено путем подачи регулируемого напряжения на вторичную обмотку ТТ (рис. 13, б). Значение напряжения, подаваемого на вторичную обмотку, составляет, как правило, не более 220 В. Значение напряжения на первичной обмотке поэтому мало (менее 1 В) и используемые приборы должны обеспечить необходимую точность измерений, а также не вносить дополнительных погрешностей (рекомендуется использовать приборы с сопротивлением не менее 1 кОм/В), класс точности приборов не менее 1,0.

Коэффициент трансформации проверяемого ТТ равен отношению значения напряжения на вторичной обмотке к значению напряжения на первичной обмотке.

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Схемы измерений коэффициента трансформации трансформаторов напряжения показаны на рис. 14. Пределы измерений приборов (вольтметров) должны соответствовать значениям подаваемых на обмотки напряжений и иметь класс точности не менее 1.

Проверка коэффициента трансформации однофазных ТН выполняется путем подачи на первичную обмотку регулируемого напряжения и измерения его значения на выводах высокого и низкого напряжений (см. рис. 14, а).

Проверка коэффициента трансформации трехфазных ТН со схемой соединения обмоток «звезда с нулем — звезда с нулем» производится аналогично (рис. 14, б). Напряжение поочередно подается на вывод каждой фазы и нейтрали обмотки высокого напряжения и измеряются напряжения на выводах высокого и низкого напряжений этой фазы.

Рис. 14. Схемы измерения коэффициентов трансформации трансформаторов напряжения:

а — однофазных; б — трехфазных со схемой соединения Yн/Yн; в — трехфазных со схемой соединения Y/Yн; г, д — трехфазных

со схемой соединения Yн/Yн/∆; е — однофазных, методом сравнения

При соединении обмоток ТН по схеме «звезда — звезда с нулем» напряжение подается и измеряется на соответствующих выводах обмоток высокого и низкого напряжений (рис. 14, в). Более целесообразно подать на выводы высокого напряжения симметричное трехфазное напряжение значением до 380 В и провести измерения напряжения на одноименных выводах обмоток высокого и низкого напряжений.

Коэффициент трансформации проверяемого ТН равен отношению значения напряжения на первичной обмотке к значению напряжения на вторичной обмотке.

Проверку коэффициента трансформации дополнительных обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, можно производить однофазным и трехфазным напряжением.

Однофазное напряжение (рис. 14, г) подается поочередно на выводы нейтрали и одной из фаз обмотки высокого напряжения при закороченных обмотках других фаз высокого напряжения. Отношение первичного напряжения к измеренному напряжению на выводах «ад — хд» дополнительной обмотки будет соответствовать определяемому коэффициенту трансформации для дополнительной обмотки.

При подаче на первичную обмотку трехфазного напряжения (рис. 14, д) необходимо закоротить первичную обмотку одной из фаз. Измеренное напряжение на выводах «ад — хд» в этом случае будет в три раза больше, чем при измерении по однофазной схеме.

Для однофазных ТН (напряжением 35 кВ и выше) коэффициент трансформации можно проверить также сравнением напряжений на вторичных обмотках у двух ТН (рис. 14, е). Для этого первичные обмотки проверяемых ТН соединяются параллельно, на основную вторичную обмотку одного из них подается регулируемое напряжение. Производится измерение напряжений на всех обмотках проверяемых ТН. На основных обмотках значения напряжений должны совпадать. На дополнительных обмотках ТН для сетей с изолированной нейтралью значение напряжения должно быть в 3 раза меньше, чем поданное напряжение. На дополнительных обмотках ТН для сетей с заземленной нейтралью измеренное напряжение должно быть в 3 раза больше, чем поданное напряжение.

ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА УПЛОТНЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Проверка производится для маслонаполненных негерметичных ТТ. Перед проверкой необходимо очистить места уплотнений (между цоколем и покрышкой, между расширителем и покрышкой, в местах сочленения деталей маслоуказателя, в местах выходов выводов первичной и вторичных обмоток). Стекло маслоуказателя во избежание разрушения необходимо обернуть тканью. На время проверки демонтируется воздухоосушитель и на его место присоединяется штуцер с манометром и шлангом для подачи масла. Производится подкачка масла до давления 50±5 кПа и выдерживается в течение 5 мин. Затем давление снижается и пр о изводится осмотр мест уплотнений и при необходимости устранение выявленных неисправностей.

Определение напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока

Сопротивление нагрузки трансформатора тока для измерительных приборов и релейной защиты по условию допустимого напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока должно быть таким, чтобы при любом возможном виде короткого замыкания в месте установки трансформаторов тока измерения или защиты и любом возможном первичном токе трансформатора тока напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока установившемся режиме не превышало 1000 В.

Это условие считается выполненным, если при любом виде к.з.

где:

• I1- наибольший возможный первичный ток при к.з.;
• nт – номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока;
• Zн – фактическое сопротивление вторичной нагрузки трансформатора тока с учетом сопротивления принятого провода (жилы кабеля)

Если в результате расчета оказалось, что при Zн напряжение больше 1000 В, то следует перейти на большее сечение соединительных проводов (жил кабеля) до 10 мм2 включительно.

Если при S=10 мм2 напряжение окажется больше 1000 В, то следует перейти на больший коэффициент трансформации и расчет для определения Zн должен быть повторен.

Испытания трансформаторного масла

При вводе в эксплуатацию трансформаторов тока свежее сухое трансформаторное масло перед и после заливки (доливки) в трансформаторы должно быть испытано в соответствии с требованиями раздела 25. В процессе эксплуатации трансформаторное масло из трансформаторов тока напряжением до 35 кВ включительно допускается не испытывать. Масло из трансформаторов тока 110-220 и 330-500 кВ, не оснащенных системой контроля под рабочим напряжением, испытывается согласно требованиям пп. 1-3 табл. 25.4 с учетом разд. 25.3.2 – 1 раз в 2 года (для трансформаторов тока герметичного исполнения – согласно инструкции завода-изготовителя). Масло из трансформаторов тока, оснащенных системой контроля под рабочим напряжением, по достижении контролируемыми параметрами предельных значений, приведенных в табл. 4, испытывается согласно требованиям табл. 25.4 (пп. 1-7).

Таблица 4

У маслонаполненных каскадных трансформаторов тока оценка состояния трансформаторного масла в каждой ступени проводится по нормам, соответствующим рабочему напряжению ступени.

Определение нагрузки на трансформаторы тока для релейной защиты

Нагрузка на ТТ для релейной защиты складывается из последовательно включенных сопротивлений релейной аппаратуры , соединительных проводов и переходных сопротивлений в контактных соединениях. Величина вторичной нагрузки зависит также от схемы соединения ТТ и от вида КЗ.

Релейная защита в условиях КЗ обычно работает при больших токах, которые во много раз превышают номинальный ток ТТ. Расчетами и опытом эксплуатации установлено, что для обеспечения правильной работы релейной защиты погрешности ТТ не должны превышать предельно допустимых значений.

По ПУЭ эта погрешность, как правило, не должна быть более 10%.

В ГОСТ 7746-88 точность ТТ, используемых для релейной защиты, нормируется по их полной погрешности (ε), обусловленной током намагничивания. По условию ε < 10% построены кривые предельных кратностей ТТ.

При этом наибольшее отношение первичного тока к его номинальному значению, при котором полная погрешность при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%, называется предельной кратностью (К10).

Согласно тому же ГОСТ заводы-поставщики ТТ обязаны гарантировать значение номинальной предельной кратности (К10н), при которой полная погрешность ТТ, работающего с номинальной вторичной нагрузкой, не превышает 10%.

Чтобы найти допустимую нагрузку по кривым предельных кратностей, необходимо предварительно определить расчетную кратность тока К.З., т. е. отношение тока КЗ в расчетной точке к минимальному току ТТ (Красч.)

Снятие характеристик намагничивания

Характеристика снимается повышением напряжения на одной из вторичных обмоток до начала насыщения, но не выше 1800 В. При наличии у обмоток ответвлений характеристика снимается на рабочем ответвлении. В процессе эксплуатации допускается снятие только трех контрольных точек. Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных трансформаторов тока, однотипных с проверяемыми. Отличия от значений, измеренных на заводе-изготовителе, или от измеренных на исправном трансформаторе тока, однотипном с проверяемым, не должны превышать 10%.

6.Определение расчетной нагрузки Zн

Расчетная нагрузка для трансформаторов тока релейной защиты определяется по выражениям, приведенным в таблице №1. В расчете принимается Zн=Zдоп.

По значению Zн можно определить сопротивление соединительных проводов (жил кабеля) во вторичных цепях трансформаторов тока.

Таблица 1 – расчетные формулы для определения вторичной нагрузки и сопротивления соединительных проводов трансформаторов тока для релейной защиты

Измерение и расчет предельной кратности

При превышении предельного нормированного показателя прибор переходит из стабильной области работы в фазу насыщения. Точность функционала оценивается по математическим кривым, условия которых приведены в таблицах. Коэффициент устанавливается не опытным путем, а по специальным табличным данным. Кривые состоят из информации о наибольшем отношении тока вторички к среднему номинальному назначению, которое подается на первичку.

Расчет производится таким образом, чтоб полная ошибка при вычисляемых данных (то есть при включении заданной информации о вторичной нагрузке) не было больше десяти процентов. Математические кривые позволяют вычислить характеристики проводов, приборов, реле, схемы подсоединения и составить схему таким образом, чтоб не происходило пересыщение и приборы работали в оптимальном режиме.

Оборудование, дополненное дифференциальной защитой, при сквозном токе короткого замыкания должно иметь идентичную предельную кратность.

Расчетные кривые приводятся для вычислений работы по установленному режиму. Если апериодическая стремится к max, то есть режим переходный, то параметр достигает и 70-75%.

Класс точности выбирают в зависимости от назначения. Такие же требования применяются и к устройствам с неидентичными типами нагрузок.

7.Определение сопротивления соединительных проводов

В Таблице №1 приведены расчетные выражения, для определения сопротивления соединительных проводов во вторичных цепях трансформаторов тока в зависимости от их схем соединения и от вида КЗ.

При этом сопротивление релейной аппаратуры, подключенной к трансформаторам тока, может быть найдено по Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры или по другим заводским данным.

По найденному значению rпр определяется допустимое сечение соединительных проводов.

Если в результате расчета S окажется менее 2,5 мм2, то оно должно быть принято равным 2,5 мм2 из условия механической прочности проводов в токовых цепях ТТ, после чего определяется фактическое сопротивление проводов по выражению (2).

Если в результате расчета сечение кабеля окажется чрезмерно большое (более 10 мм2), то для его уменьшения можно рекомендовать следующие мероприятия:

1. Применить последовательное соединение двух обмоток трансформаторов тока рассматриваемой защиты. При последовательном соединении одинаковых сердечников трансформаторов тока нагрузка на каждый сердечник ТТ уменьшается в 2 раза. При последовательном соединении разных сердечников трансформаторов тока расчетная нагрузка на ТТ уменьшается, так как она распределяется между обмотками трансформаторов тока пропорционально их ЭДС.

2. Изменить схему соединения трансформаторов тока вместо неполной звезды перейти к полной звезде; вместо схемы на разность токов перейти к схеме неполной звезды и т.п.

3. Применить другой трансформатор тока, допускающий большую вторичную нагрузку.

4. Установить дополнительный комплект трансформаторов тока и перевести на него часть вторичной нагрузки.

Пределы погрешностей ТТ для классов Р

Все характеристики указаны в документации к конкретным видам приборов. Также информация прописывается отдельно к каждому устройству. Конкретно для классов точности Р установлены пределы допустимых погрешностей токовое и угловые.

Для трансформаторов с классом мощности 5Р при токе нормальной с предельной полной кратности в 5 процентов значения пределов допустимой погрешности следующие:

• токовые – + или — 1 %;
• угловые + или — 60 процентов, что идентично 1,9.

Пределы, указанные в таблицах, выполняются, так как это первое из требований безопасности.

Для прибора класса точности 10Р искомая предельная кратность составляет 10% соответственно. Предел погрешности, max возможной при работе, составляет 3 процента. В тоже время данных об угловых погрешностей не представлено, так как их не нормируют.