1 Краткая характеристика трансформатора тока
Трансформатор — это трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока. Принцип работы трансформатора тока основывается на физическом принципе действия электромагнитного поля. Уменьшение или увеличение тока на выходе трансформатора, подключенного к источнику тока, происходит в зависимости от соответствия между обмотками. По назначению трансформаторы тока делятся на измерительные и трансформаторы тока для защиты. Данные функции зачастую совмещаются в одном устройстве. Трансформаторы тока для измерений устанавливаются в цепях, где протекает большой ток, и подключить напрямую измерительные приборы не представляется возможным. Данный вид трансформаторов тока служит для передачи информации измерительным устройствам. К вторичной обмотке измерительного трансформатора тока подключаются амперметры, а также токовые обмотки счетчиков и ваттметров. Также трансформатор тока обеспечивает изолирование измерительных приборов и устройств от цепи высокого напряжения с целью их безопасного использования. Кроме того, немаловажной задачей трансформатора тока является контроль электросети по току. Например, трансформатор, подключенный к силовому реле, осуществляет беспрерывный мониторинг состояние заземления и сети, осуществляет отключение и защиту подключенных к сети приборов и оборудования при аварийном значении тока. Ток, который протекает через вторичную обмотку, прямо пропорционален току, который протекает в первичной обмотке. В итоге прямое измерение тока во вторичной обмотке дает возможность косвенно рассчитать ток в первичной обмотке, то есть большой ток цепи. Такие устройства как защитные трансформаторы тока применяются для передачи информации об измерениях в устройства управления и защиты. Соответственно, защитные трансформаторы тока обеспечивают возможность преобразования переменного тока с любым значением в переменный ток, подходящий для питания систем автоматической защиты или реле защиты, а также для изолирования цепей и приборов, к которым имеется доступ, от высокого напряжения [1].
Устройство для подключения измерительных схем к измерительному выводу ввода или трансформатор тока должно удовлетворять следующим техническим требованиям:
- Подключение измерительной схемы должно производиться без разрыва тока в цепи заземления измерительного вывода ввода (аналогично включению релейных измерительных схем с использованием испытательного блока типа БИ);
- Должна быть исключена возможность отключения измерительной;
- Схемы без предварительного заземления измерительного вывода ввода или ТТ также без разрыва тока в цепи заземления измерительного вывода;
- Устройство не должно вносить погрешностей в измерительную схему;
- Устройство должно сохранять работоспособность и высокий уровень изоляции в течение всего срока эксплуатации ввода или ТТ;
- Устройство должно позволять производить прямые измерения стандартах изоляционных характеристик, принятых в "Нормах испытаний электрооборудования"[2], а также любых других измерений, для выполнения которых необходимо подключение схемы измерения к измерительному выводу.
Трансформатор тока – важный элемент релейной защиты. Он питает цепи защиты током сети и выполняет роль датчика, через который поступает информация к измерительным органам устройств релейной защиты. 2 Типовые схемы соединений трансформаторов тока 2.1 Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду
Схема соединения представлена на рис. 2.1.1, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.1.2, 2.1.3, 2.1.4.
В
нормальном режиме (если он симметричный)
(практически из–за погрешностей трансформаторов тока проходит
небольшой ток – ток небаланса).
Рис.2.1.1 Схема соединения
Рис. 2.1.2 Трехфазное короткое замыкание
Рис. 2.1.3 Двухфазное короткое замыкание
Рис. 2.1.4 Однофазное короткое замыкание
-
- Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных коротких замыканий.
-
Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле
Iр к току в фазе
Iф, это отношение
называется коэффициентом схемы
, для данной схемы kсх=1.
Схема соединения представлена на рис. 2.2.5, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.2.6, 2.2.7.
Рис. 2.2.5 Схема соединения
- Трехфазное короткое замыкание: токи проходят по обоим реле и в обратном проводе:
- .
Рис. 2.2.6 Двухфазное короткое замыкание: токи проходят
в одном или двух реле
в зависимости от того, какие фазы
повреждены
Рис.2.2.7 Однофазное короткое замыкание фазы В: токи в схеме защиты не появляются
-
- Схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного короткого замыкания и применяется только для защиты от междуфазных короткое замыкание в сетях с изолированными нулевыми точками:
kсх=1. 2.3 Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду
Рис. 2.3.8 Схема соединения
-
При трехфазном короткое замыкание при симметричной нагрузке в реле
проходит линейный ток в
раз больше тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30.
Особенности схемы [3]:
- 1) токи в реле проходят при всех видах короткого замыкания, защиты построенные по такой схеме реагируют на все виды короткого замыкания;
- 2) отношение тока в реле к фазному току зависит от вида короткого замыкания;
- 3) токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока, не имея пути для замыкания через обмотки реле.
- Схема применяется в основном для дифференциальных защит трансформаторов и дистанционных защит.
Коэффициент
схемы:
.
2.4
Включение реле на разность токов двухфаз (схема восьмерки)
Схема соединения представлена на рис. 2.4.9, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.4.10, 2.4.11.
Рис. 2.4.9 Трехфазное короткое замыкание
Рис. 2.4.10 Двухфазное короткое замыкание АС
Рис. 2.4.11 Двухфазно короткое замыкание АВ или ВС
- Ток в реле, следовательно, и чувствительность при различных видах короткое замыкание будут различными.
- Однофазное короткое замыкание фазы В: ток в реле равен нулю.
Схема применяется для защиты от междуфазных КЗ, когда она обеспечивает необходимую чувствительность когда не требуется её действие за трансформатором с соединением обмоток Y/ – 11 группа.
Коэффициент
схемы
.
2.5
Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой
последовательности
- Ток в реле появляется только при одно и двухфазных коротких
замыканий на землю
.
- Схема применяется в защитах от замыканий на землю. При нагрузках трехфазных и двухфазных коротких замыкании IN=0.
Рис. 2.5.12 Схема соединения
Однако из-за погрешности трансформаторов тока в реле появляется ток небаланса Iнб. 2.6 Параллельное соединение трансформаторов тока
Рис. 2.6.13 Схема соединения
- Схема используется для получения нестандартных коэффициентов трансформации.
Литература:
- Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. 1985. 296с.
- РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования. Изд.шестое. -М.:ЭНАС.1998.
- Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов/ Ю.Б. Гук, В.В.Кантан, С.С. Петрова. Л.: Энергоатомиздат. 1985. – 312 с., ил.
- Околович М.Н. Проектирование электрических станций: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 400 с.