Измервателни токови трансформатори във вериги за релейна защита и автоматизация

Енергийното оборудване на електрически подстанции е организационно разделено на два типа устройства:

1. силови вериги, по които се предава цялата мощност на транспортираната енергия;

2. вторични устройства, които ви позволяват да контролирате протичащите процеси в първи контур и да ги контролирате.

Захранващото оборудване се намира на открити площи или в затворени разпределителни устройства, а вторичното оборудване се намира на релейни панели, в специални шкафове или отделни клетки.

Междинната връзка, която изпълнява функцията за предаване на информация между силовия блок и органите за измерване, управление, защита и контрол, са измервателни трансформатори. Както всички подобни устройства, те имат две страни с различни стойности на напрежението:

1. високо напрежение, което съответства на параметрите на първи контур;

2. ниско напрежение, позволяващо да се намали рискът от въздействие на енергийното оборудване върху обслужващия персонал и разходите за материали за създаването на устройства за контрол и наблюдение.

Прилагателното «измерване» отразява предназначението на тези електрически устройства, тъй като те много точно симулират всички процеси, протичащи на енергийното оборудване, и са разделени на трансформатори:

1. ток (CT);

2. напрежение (VT).

Те работят според общите физически принципи на трансформация, но имат различни дизайни и методи за включване в първичната схема.

Как се правят и работят токови трансформатори

Принципи на работа и устройства

В дизайна измервателен токов трансформатор преобразуването на векторните стойности на токове с големи стойности, протичащи в първичната верига, в пропорционално намалена по величина и по същия начин се определят посоките на векторите във вторичните вериги.

Устройство с магнитна верига

Структурно, токовите трансформатори, както всеки друг трансформатор, се състоят от две изолирани намотки, разположени около обща магнитна верига. Изработен е с ламинирани метални плочи, които се топят с помощта на специални видове електрически стомани. Това се прави, за да се намали магнитното съпротивление по пътя на преминаване на магнитни потоци, циркулиращи в затворен контур около намотките и да се намалят загубите чрез вихрови токове.

Токов трансформатор за релейна защита и схеми за автоматизация може да има не една магнитна сърцевина, а две, различни с броя на плочите и общия обем на използваното желязо. Това се прави, за да се създадат два вида намотки, които могат да работят надеждно, когато:

1. Номинални условия на работа;

2. или при значителни претоварвания, причинени от токове на късо съединение.

Първият дизайн се използва за извършване на измервания, а вторият се използва за свързване на защити, които изключват възникващите анормални режими.

Разположение на намотките и свързващите клеми

Намотките на токовите трансформатори, проектирани и произведени за постоянна работа в схемата на електрическата инсталация, отговарят на изискванията за безопасно преминаване на ток и неговия топлинен ефект. Следователно те са изработени от мед, стомана или алуминий с площ на напречното сечение, което изключва повишеното нагряване.

Тъй като първичният ток винаги е по -голям от вторичния, намотката за него се откроява значително в размерите си, както е показано на снимката по -долу за десния трансформатор.

На лявата и средната конструкция изобщо няма захранване. Вместо това е предвиден отвор в корпуса, през който преминава захранващ електрически проводник или неподвижна шина. Такива модели се използват, като правило, в електрически инсталации до 1000 волта.

На клемите на намотките на трансформатора винаги има неподвижен крепеж за свързване на шини и свързване на проводници с помощта на болтове и винтови скоби. Това е едно от критичните места, където електрическият контакт може да бъде прекъснат, което може да доведе до повреди или нарушаване на точната работа на измервателната система. Качеството на затягането му в първичната и вторичната верига винаги се обръща внимание по време на оперативните проверки.

Клемите за токов трансформатор са обозначени фабрично по време на производството и са обозначени:

• L1 и L2 за входа и изхода на първичния ток;

• I1 и I2 — вторични.

Тези индекси означават посоката на навиване на завоите един спрямо друг и влияят върху правилното свързване на силовите и симулираните вериги, характеристиката на разпределението на токовите вектори по веригата. На тях се обръща внимание по време на първоначалния монтаж на трансформатори или подмяна на дефектни устройства и дори се изследват чрез различни методи за електрически проверки както преди сглобяването на устройствата, така и след монтажа.

Броят на завоите в първичната верига W1 и вторичната W2 не е еднакъв, но е много различен. Токовите трансформатори с високо напрежение обикновено имат само една права шина през магнитната верига, която действа като намотка за захранване. Вторичната намотка има по -голям брой завои, което влияе на коефициента на трансформация. За по -лесно използване се записва като дробно изражение на номиналните стойности на токовете в двете намотки.

Например записът 600/5 на табелката на кутията означава, че трансформаторът е предназначен да бъде свързан към оборудване с високо напрежение с номинален ток 600 ампера, а само 5 ще бъдат трансформирани във вторичната верига.

Всеки измервателен токов трансформатор е свързан към собствена фаза на първичната мрежа. Броят на вторичните намотки за устройства за релейна защита и автоматизация обикновено се увеличава за отделна употреба в ядра на токови вериги за:

• измервателни уреди;

• обща защита;

• защита на гуми и шини.

Този метод елиминира влиянието на по -малко критичните вериги върху по -значимите, опростява тяхната поддръжка и тестване върху работещо оборудване при работно напрежение.

За целите на маркирането на клемите на такива вторични намотки, обозначението 1I1, 1I2, 1I3 се използва за началото и 2I1, 2I2, 2I3 — краищата.

Изолационно устройство

Всеки модел токов трансформатор е проектиран да работи с определено количество високо напрежение върху първичната намотка. Изолационният слой, разположен между намотките и корпуса, трябва да издържи потенциала на електроенергийната мрежа от своя клас за дълго време.

От външната страна на изолацията на токови трансформатори с високо напрежение, в зависимост от предназначението, може да се използва следното:

• порцеланова покривка;

• уплътнени епоксидни смоли;

• някои видове пластмаси.

Същите материали могат да бъдат допълнени с трансформаторна хартия или масло, за да се изолират вътрешните пресичания на проводници по намотките и да се елиминират повреди от завой до завой.

Клас на точност TT

В идеалния случай трансформаторът теоретично трябва да работи точно, без да въвежда грешки. В реални структури обаче се губи енергия за вътрешно нагряване на проводниците, преодоляване на магнитното съпротивление и образуване на вихрови токове.

Поради това поне малко, но процесът на трансформация се нарушава, което влияе върху точността на възпроизвеждане в скалата на първичните токови вектори от техните вторични стойности с отклонения в ориентацията в пространството. Всички токови трансформатори имат определена грешка при измерване, която се нормализира като процент от отношението на абсолютната грешка към номиналната стойност в амплитуда и ъгъл.

Клас на точност токовите трансформатори се изразяват с числовите стойности «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Трансформаторите от клас 0.2 работят за критични лабораторни измервания. Клас 0.5 е предназначен за точно измерване на токове, използвани от измервателни уреди от ниво 1 за търговски цели.

Текущите измервания за работата на релета и контролни сметки от 2 -ро ниво се извършват в клас 1. Задействащите бобини на задвижванията са свързани към токовите трансформатори от 10 -и клас на точност. Те работят точно в режим на късо съединение на първичната мрежа.

TT комутационни вериги

В електроенергийната промишленост се използват основно три или четирижични електропроводи. За да се контролират токовете, преминаващи през тях, се използват различни схеми за свързване на измервателни трансформатори.

1. Електрическо оборудване

Снимката показва вариант на измерване на токовете на трипроводна силова верига от 10 киловолта с помощта на два токови трансформатора.

Тук може да се види, че шините за свързване на първичните фази A и C са с болтове към клемите на токовите трансформатори, а вторичните вериги са скрити зад ограда и изведени от отделен кабелен сноп в защитна тръба, която е насочени към релейното отделение за свързване на вериги към клемните блокове.

Същият принцип на инсталиране се прилага и в други схеми. оборудване за високо напрежениекакто е показано на снимката за 110 kV мрежа.

Тук корпусите на инструменталните трансформатори са монтирани на височина с помощта на заземена стоманобетонна платформа, която се изисква от правилата за безопасност. Свързването на първичните намотки към захранващите проводници се извършва в разрез, а всички вторични вериги се извеждат в близка кутия с терминален възел.

Кабелните връзки на вторичните токови вериги са защитени от случайно външно механично въздействие чрез метални капаци и бетонни плочи.

2. Вторични намотки

Както бе отбелязано по -горе, изходните жила на токовите трансформатори се събират за работа с измервателни уреди или защитни устройства. Това се отразява на сглобяването на веригата.

Ако е необходимо да се контролира тока на натоварване във всяка фаза чрез амперметри, тогава се използва класическата опция за свързване — верига с пълна звезда.

В този случай всяко устройство показва стойността на тока на своята фаза, като се взема предвид ъгълът между тях. Използването на автоматични записващи устройства в този режим най -удобно ви позволява да показвате формата на синусоиди и да изграждате векторни диаграми за разпределение на натоварването въз основа на тях.

Често на изходящи захранващи устройства 6 ÷ 10 kV, за да се спестят, се инсталират не три, а два измервателни токови трансформатора, без да се използва една фаза В. Този случай е показан на снимката по -горе. Позволява ви да включите амперметри в непълна звездна схема.

Поради преразпределението на токовете на допълнителното устройство се оказва, че се показва векторната сума от фази А и С, която е противоположно насочена към вектора на фаза В в режим на симетрично натоварване на мрежата.

Случаят на включване на два измервателни токови трансформатора за наблюдение на линейния ток с реле е показан на снимката по -долу.

Схемата позволява пълен контрол на балансиран товар и трифазни къси съединения. Когато възникне двуфазно късо съединение, особено AB или BC, чувствителността на такъв филтър е силно подценена.

Обща схема за наблюдение на токове с нулева последователност се създава чрез свързване на измервателни токови трансформатори във верига с пълна звезда и намотката на контролно реле към комбиниран нулев проводник.

Токът, преминаващ през намотката, се създава чрез добавяне на трите фазови вектора. В симетричен режим той е балансиран и по време на възникване на еднофазни или двуфазни къси съединения компонентът на дисбаланса се освобождава в релето.

Характеристики на работата на измервателните токови трансформатори и техните вторични вериги

Оперативно превключване

По време на работата на токовия трансформатор се създава баланс от магнитни потоци, образуван от токове в първичната и вторичната намотки.В резултат на това те са балансирани по величина, насочени противоположно и компенсират влиянието на генерираната ЕМП в затворени вериги.

Ако първичната намотка е отворена, токът ще спре да тече през нея и всички вторични вериги просто ще бъдат изключени. Но вторичната верига не може да се отвори, когато токът преминава през първичната, в противен случай под действието на магнитния поток във вторичната намотка се генерира електродвижеща сила, която не се изразходва за потока на тока в затворен контур с ниско съпротивление, но се използва в режим на готовност.

Това води до появата на висок потенциал на отворените контакти, който достига няколко киловолта и е в състояние да пробие изолацията на вторичните вериги, да наруши работата на оборудването и да причини електрически наранявания на обслужващия персонал.

Поради тази причина всички превключвания във вторичните вериги на токови трансформатори се извършват съгласно строго определена технология и винаги под наблюдението на надзорни лица, без да се прекъсват токовите вериги. За да направите това, използвайте:

• специални видове клемни блокове, които ви позволяват да инсталирате допълнително късо съединение за продължителността на прекъсването на секцията, извадена от работа;

• тестващи токови блокове с къси джъмпери;

• специален дизайн на ключове.

Рекордери за аварийни процеси

Измервателните устройства са разделени според вида на фиксиращите параметри за:

• номинални условия на работа;

• появата на свръхток в системата.

Чувствителните елементи на записващите устройства пряко пропорционално възприемат входящия сигнал и също го показват. Ако стойността на тока е въведена на техния вход с изкривяване, тогава тази грешка ще бъде въведена в показанията.

Поради тази причина устройствата, предназначени за измерване на аварийни токове, а не номинални, са свързани към жилата на защитата на токов трансформатор, а не към измервания.

Прочетете за устройството и принципите на работа на измервателните трансформатори на напрежение тук: Измервателни трансформатори на напрежение във вериги за релейна защита и автоматизация