Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Трансреактор - трансформатор тока с магнитопроводом, имеющим воздушный зазор

Номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения составляет 100 В.

Номинальный вторичный ток для трансформатора тока (ТТ) составляет 1 или 5 А.

Устройства релейной защиты, как правило, присоединяются к тем же трансформаторам тока и напряжения, к которым присоединяются измерительные приборы.

Снижение напряжения во время КЗ не приводит к возрастанию погрешностей ТН. Увеличение тока при КЗ вызывает увеличение погрешностей ТТ. Чтобы исключить неверные действия РЗ, ТТ проверяются на допустимую погрешность при КЗ.

Наряду с ТТ и ТН в качестве датчиков сигналов для РЗ применяются трансреакторы.

Ток, проходящий по первичной цепи, обусловливает напряжение на зажимах ветви намагничивания схемы замещения. Таким образом, на зажимах вторичной нагрузки возникает напряжение, пропорциональное току в первичной цепи. Трансреакторы устанавливаются в устройствах защиты, когда требуется производить электрически сложение векторов тока и напряжения или когда требуется во вторичной цепи устройств защиты и автоматики иметь малое сечение соединительных проводов.

Трансреакторы работают в режиме, близком к режиму холостого хода. Угол между током в первичной обмотке и ЭДС вторичной обмотки близок к 900.

Трансформаторы тока и трансреакторы для установок с напряжением 500 кВ и выше достаточно сложны и имеют значительные погрешности. При таких высоких напряжениях используются преобразователи токов магнитного типа. «Магнитные» трансформаторы тока используют индуктивную связь между первичными и вторичными цепями.

Основной особенностью такого трансформатора тока является наличие П-образного ферромагнитного сердечника, на котором размещены вторичные обмотки. Сердечник устанавливают под проводом той фазы, ток в которой необходимо контролировать. Магнитный поток, создаваемый в сердечнике током контролируемой фазы, создает во вторичной обмотке ЭДС, которая пропорциональна току и используется в качестве сигналов для цепей защиты. Такие преобразователи просты и экономичны, но имеют ряд недостатков:

- малая мощность вторичной цепи;

- влияние на ЭДС вторичной цепи токов в других фазах.

Для устранения этих недостатков могут применяться усилители и различные защиты от помех.

Другими типами преобразователей первичного тока (напряжения) во вторичные сигналы являются устройства, преобразующие первичные сигналы в радиосигналы или световые сигналы. Приемник принимает эти сигналы и преобразовывает их обратно в ток или напряжение, используемые для входных цепей РЗ.

 

2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

 

2.1. Условия работы трансформаторов тока



 

Принципиальная схема трансформатора тока и его схема замещения представлены на рис. 4.

 

а) б)

Рис. 4. а) принципиальная схема трансформатора тока; б) схема замещения трансформатора тока.

Первичная обмотка с числом витков W1 включена последовательно в цепь контролируемого тока I1. К вторичной обмотке с числом витков W2 подключено сопротивление нагрузки Zн. Сопротивление нагрузки составляет сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток реле, сопротивлений измерительных приборов и соединительных проводов.

Согласно закону полного тока:

I1W1I2W2 = IμW1 = Fμ,

где Iμ – намагничивающий ток; Fμ - результирующая магнитодвижущая сила.

Левую и правую части уравнения полного тока разделим на W2 и получим:

I1W1/ W2I2W2 / W2 = IμW1/ W2 или I1W1/ W2I2 = IμW1/ W2.

Введем обозначения:

I1W1/ W2 = I1'; IμW1/ W2 = Iμ'.

С учетом обозначений уравнение полного тока примет вид:

I1' = I2 + Iμ'.

Данному уравнению соответствует схема замещения, представленная на рис. 4 б). Сопротивление первичной обмотки Z1' и сопротивление ветви намагничивания Zμ'также приведены ко вторичной обмотке.

На основании схемы замещения строим векторную диаграмму (рис. 5).

Рис. 5. Векторная диаграмма схемы замещения

Ток намагничивания Iμ'создает результирующий магнитный поток Ф. Вектор магнитного потока отстает от вектора тока на угол γ, что объясняется потерями в стали. Магнитный поток наводит ЭДС Е2. Ток I2 отстает от Е2 на угол ψ, определяемый соотношением активной и реактивной составляющих сопротивлений Z2 и Zн.

Из диаграммы видно, что вторичный ток отличается от приведенного первичного по абсолютному значению на токовую погрешность ΔI.

ΔI = I1'- I2

Ток I2 отстает от тока I1'на угол δ, называемый угловой погрешностью.

Относительная токовая погрешность трансформатора, %:

fi= (ΔI / I1' )·100 = (I1- I2Кт) ·100/ I1',

где Кт = W2/ W1 – витковый коэффициент трансформации.

Полная погрешность ε трансформатора тока определяется по формуле:

ε = (Iμ / I1) ·100%.

Идеальным является трансформатор, у которого ток намагничивания отсутствует, т.е. Iμ = 0. При выполнении этого условия I2 = I1/Кт.

Как видно из анализа схемы замещения, чем меньше величина сопротивления нагрузки Zн, тем больше величина тока I2 и тем меньше величина тока Iμ. По этому наиболее благоприятным для работы трансформатора тока является режим минимального сопротивления цепи нагрузки, т.е. режим КЗ. И, наоборот, при увеличении сопротивления цепи нагрузки величина тока намагничивания Iμ увеличивается и погрешность ε трансформатора тока резко возрастает. При размыкании цепи намагничивания Iμ = I1. Погрешность ε = (Iμ / I1) ·100% = 100%. На разомкнутой вторичной обмотке возникают напряжения в несколько тысяч вольт, что опасно для людей и оборудования измерительной цепи.

Точность преобразования первичного тока в пропорциональный ему вторичный ток зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от значения первичного тока. При увеличении тока I1 до величины тока насыщения Iнас происходит насыщение сердечника трансформатора. Это ведет к нарушению пропорциональности между значениями I1 и I2 (рис. 6).

Рис. 6. Диаграмма токов

Величина ΔI определяет токовую погрешность измерений при токе в первичной обмотке Is. Рост токовой погрешности ведет к тому, что релейная защита получает не точную информацию о режиме работы защищаемого объекта. Это вызывает либо излишнее срабатывание, либо отказ срабатывания защиты. Для нормальной работы защиты токовая погрешность не должна превышать 10%, а угловая погрешность не должна превышать 70. Эти условия соблюдаются, если полная погрешность ε не превышает 10%.

Для оценки предельной величины первичного тока используется понятие предельной кратности тока К10.

К10 = I1max / I1ном,

где I1max - максимальное значение тока первичной обмотки, при котором полная погрешность трансформатора тока ε при данной нагрузке Zн, не превышает 10%.

Наряду с величиной К10 используется понятие предельной номинальной кратности тока К10ном. Это предельная кратность тока при номинальной нагрузке Zн ном с cos φ = 0,8.

Типовая зависимость предельной кратности тока К10ном от величины сопротивления нагрузки Zн представлена на рис. 7.

Рис. 7. Типовая зависимость К10 = f(Zн)

Заводы изготовители трансформаторов тока в паспортных данных указывают значения Zн ном и К10ном, а также приводят кривые вида К10 = f(Zн).

К трансформаторам тока предъявляются 3 основных требования:

1. Для предотвращения излишних срабатываний релейной защиты на КЗ вне защищаемой зоны полная токовая погрешность трансформатора тока не должна превышать 10%.

2. Для предотвращения отказов защиты при КЗ в начале защищаемой зоны токовая погрешность трансформатора тока не должна превышать величины, допустимой для данного типа реле – по условиям повышенной вибрации контактов и по условиям величины угловой погрешности.

3. Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора тока при КЗ в защищаемой зоне не должно превышать значений, допустимых для устройств релейной защиты по условиям прочности изоляции вторичных цепей.

Для проверки трансформатора на условие 10% погрешности необходимо выполнить расчет величины I1max при КЗ в конце защищаемой зоны и определить величину сопротивления Zн вторичной цепи трансформатора.

В зависимости от схемы соединения и вида КЗ (однофазное, двухфазное, трехфазное) величина Zн определяется по таблицам из справочников.

При однофазном КЗ для схемы Рис. 8 величина сопротивления вторичной цепи трансформатора определяется по формуле:

Zн = rпр + zрф + zр0 + rпер,

где rпр - сопротивление соединительных проводов; zрф - сопротивление всех реле в данной фазе; zр0 - сопротивление реле в нулевом проводе; rпер - переходное сопротивление контактов (0,1 Ом).

Сопротивление реле определяется по формуле:

zр = S/I2,

где S – потребляемая мощность реле; I - ток реле, при заданной потребляемой мощности.

Сопротивление Zн вычисляют для наиболее нагруженной фазы и для того вида КЗ, при котором это сопротивление оказывается наибольшим.

Затем вычисляют величину предельной кратности тока К10.

Определенные величины Zн и К10 сравнивают с паспортными данными. Если соблюдаются условия Zн ≤ Zн, ном и К10 ≤ К10, ном, то погрешность трансформатора тока не превысит 10%. Если эти условия не выполняются, то необходимо или уменьшить величину Zн или выбрать трансформатор с другим значением I1ном.

Рис. 8. Схема соединения нагрузки вторичной цепи

При КЗ в месте установки защиты первичные токи трансформаторов тока могут быть на много больше тока Iнас, при котором происходит насыщение сердечника (рис. 6). Если ток в первичной обмотке больше тока Is, то токовая погрешность будет больше 10%. В этом случае могут быть случаи отказов срабатывания реле. При токовой погрешности более 50% у электромагнитных реле может возникать вибрация контактов. Для максимальных токовых защит и токовых отсечек с реле РТ-40 для полупроводниковых реле и для дистанционных защит с индукционными реле максимальная токовая погрешность не должна превышать 50%. Реле на интегральных микросхемах типа РСТ11 могут работать при токовых погрешностях 80 … 90%.

Погрешность трансформатора тока при КЗ в начале защищаемой зоны определяется следующим образом. В зависимости от схемы включения и вида КЗ вычисляют величину нагрузки Zн. По кривым К10 = f(Zн) определяют предельную кратность тока К10. Вычисляют величину тока I1max, при данном КЗ, и определяют соответствующее ему значение кратности тока Кmax = I1max / I1ном. Исходя из применяемого типа реле, задаются максимально допустимой токовой погрешностью f%. По справочникам для данного типа реле находят значение коэффициента А (рис.9) и проверяют выполнение условия:

А· К10 ≤ Кmax.

Если это условие выполняется, то токовая погрешность не превысит предельно допустимого для данного случая значения. Если условие не выполняется, то необходимо или уменьшить величину Zн или выбрать трансформатор с другим значением I1ном или выбрать другой тип трансформатора.

Рис. 9. Зависимость токовой погрешности от коэффициента А

Еще одну проверку проводят по величине максимального значения напряжения во вторичной цепи трансформатора тока U2m, возникающего при максимальном значении первичного тока I1max в случае КЗ в месте установки защиты:

U2m = kу I1max Zн/ Кт,

где = 1,8 – ударный коэффициент тока КЗ.

Должно выполняться условие U2m ≤ Uисп,

где Uисп = 1000 В – испытательное напряжение для изоляции токовых цепей.

 

2.2. Схемы включения трансформаторов тока

 

Наиболее распространена схема соединений трансформатора тока и обмоток реле (КА) в звезду (рис. 10). Также применяются схемы соединения в неполную звезду, в звезду и треугольник, в геометрическую разность токов двух фаз.

Рис. 10. Схема соединения трансформатора тока и обмоток реле

Такая схема применяется для защит от всех видов однофазных и многофазных КЗ. В нулевом проводе n ток протекает только при КЗ на землю, если схема имеет заземленную нейтраль, а также в случае обрыва во вторичной цепи одной из фаз. Все вторичные обмотки трансформаторов тока по условиям электробезопасности должны быть заземлены. Коэффициент схемы (отношение тока в реле к вторичному току трансформатора той же фазы) kсх = 1.

При разных видах КЗ (трехфазные, двухфазные, однофазные) через реле, установленные в разных фазах, протекают разные по величине токи. Условия срабатывания защиты определяются тем из вторичных токов, который при данном КЗ является наибольшим. Для реле этот наибольший ток называется током реле Iр и является расчетным.

Для каждой схемы включения имеются свои формулы для определения тока реле Iр. В случае рассмотренной схемы соединения звездой используются формулы:

- при трехфазных КЗ и симметричные режимы: Iр = I(3)кт;

- при двухфазных КЗ в месте установки защиты: Iр = I(2)кт = I(3)к/(2Кт);

- при двухфазных КЗ за трансформатором тока: Iр = 2I(2)к/(Кт) = I(3)кт.

В последнем случае kсх = 2/.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Трансреактор - трансформатор тока с магнитопроводом, имеющим воздушный зазор

Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 667; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.158.63.41
Генерация страницы за: 0.1 сек.