Полная погрешность

Точность работы ТТ, предназначенных для релейной защиты, характеризуется полной погрешностью в условиях установившегося режима. Согласно ГОСТ 7746-68 полная погрешность представляет собой действующее значение разности мгновенных значений токов i₂ и i’₁. Полная погрешность e, выраженная в процентах равна:

где I’1 – действующее значение первичного тока;

i₂ и i’₁ – мгновенные значения вторичного и первичного токов;

Т – длительность периода тока.

Если полная погрешность не превышает 10%, то она может быть выражена упрощенной формулой:

Из приведенных выражений видно, что чем больше намагничивающий ток ТТ, тем больше его погрешности. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия устройств РЗА. Уменьшение погрешностей ТТ сводится к уменьшению намагничивающего тока.

Ток намагничивания состоит из составляющей , обусловленной активными потерями на гистерезис от вихревых токов в магнитопроводе ТТ, и составляющей , создающей магнитный поток Ф, который индуцирует во вторичной обмотке ЭДС I2. При этом >>.

Для уменьшения магнитопровод ТТ выполняется из шихтованной стали, имеющей небольшие активные потери. Для уменьшения второй составляющей нужно уменьшить Ф_т, связанный ссоотношением .

Для ограничения погрешностей нужно ограничивать величину магнитного потока Ф или магнитной индукции В=Ф/S, не допуская насыщения магнитопровода. Из принципа работы ТТ вытекает, что поток Фт, должен иметь такую величину, при которой наведенная им вторичная ЭДС Е2 была бы достаточной для компенсации падения напряжения в цепи вторичной обмотки:

Т.е. чем больше I2 и Zн тем быстрее растет Фт и растет . Уменьшение Е2 (Фт) достигается уменьшением Zн и уменьшением I2 достигается повышением n_Т. Уменьшение достигается увеличением сечения и применения стали с высокой магнитной проницаемостью. Таким образом, для уменьшения погрешности ТТ должен работать в прямолинейной части характеристики намагничивания. Это условие обеспечивается:

а) конструктивными параметрами сердечниками;

б) правильностью выбора Zн;

в) снижением величины вторичного тока, что достигается выбором соответствующего коэффициентом трансформации n_Т.

3.8. Требования к точности ТТ и их выбор.

ТТ подразделяются на классы точности. Каждый класс характеризуется допустимой величиной погрешности, установленной из условий точной работы измерительных приборов. Для пром.установок изготовляются ТТ классов 0,5; 1; 3; Д. Пределы их погрешностей определяются по ГОСТ 7746-68:

0,2 - ±0,2; ±10 мин Точные лабораторные измерения

0,5 - ±0,5; ±40 мин Приборы учета эл.энергии (счетчики)

1 - ±1; ±80 мин Все типы защит и щитовые приборы

3 - ±3; не нормируется Токовые защиты и амперметры

Д – не нормируется. Специальные для диф.защиты

Работа ТТ с погрешностью соответствующей его классу, обеспечивается лишь при токах, не превышающих 12% номинального, и вторичной нагрузки не выходящей за пределы номинальной мощности.

Номинальной мощностью ТТ называется максимальная нагрузка, выраженная в ВА, при которой его погрешность не превосходит величины установленной для данного класса. Это мощность равна:

В отличии от измерительных приборов для устройств РЗА определяется точность работы ТТ главным образом при токах повреждения. Поэтому погрешности, характеризующие класс точности не могут служить основанием для выбора ТТ, питающих защиту.

Исходными для выбора ТТ, предназначенных для питания защиты является максимальный первичный ток I_maxрасч, при котором требуется их точная работа и нагрузка его вторичной обмотки Zн: для одних защит он равен их току срабатывания, для других – максимальному току к.з., проходящему через ТТ. На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа для большинства защит допускается погрешность по величине тока до 10% и по углу до 7мин. Руководствуясь этим условием производят выбор ТТ по кривым 10%-й погрешности. Кривые 10%-й погрешности дают зависимость максимальной кратности m₁₀ первичного тока от сопротивления нагрузки вторичной обмотки Zн, при которых погрешность ТТ равна 10%:

При погрешности 10% ТТ работает у точки перегиба характеристики намагничивания, т.е. достигает начала насыщения.

Соответствующей этой точке Iнас и является указанным выше током I1max. Зависимость m₁₀=f(Zн) дается для a+g=90⁰, поэтому DI<10%. Проверка ТТ по кривым 10% точности осуществляется следующим образом: выбирается тип ТТ и его n_Т. Находится I_расчmax. При этом токе рассчитывается расчетная кратность первичного тока:

где к_а – коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей на работу ТТ в переходных процессах при к.з. равный 1,2-2. С БНТ к_а=1.

a=0,8 – учитывает допустимое отличие действительной кратности от указанной заводом-изготовителем ТТ.

После этого пользуясь кривыми 10%-й погрешности находят Zдоп:

Zн£Zдоп

Для ТТ классов 0,5; 1 и 3 вместо кривых 10%-й погрешности обычно дается кратность их насыщения m_нас=Iнас/Iном при номинальной мощности равной 0,8. При Iнас погрешность достигает 10%. В этом случае выбираемый ТТ должен иметь m_нас³m_расч, а его нагрузка удовлетворять условию Zн<Zном.

В технических данных на ТТ указывается величина максимальной кратности вторичного тока m_max=I_2max/I_2ном, которую можно получить при Zном. По коэффициенту максимальной кратности m_max можно определить наибольший вторичный ток, который способен дать данный ТТ:

I_2max=m_maxI_2ном

При этом для определения m_{max x} при Z_x отличной от Z_ном, пользуются формулой:

Эта величина используется для проверки надежности действия токовых защит, если питающие их ТТ при больших токах к.з. насыщаются.

Из рассмотренного следует, что причиной возникновение погрешностей ТТ является прохождение тока намагничивания, т.е. того самого тока, который создает в сердечнике ТТ рабочий магнитный поток, обеспечивающий трансформацию первичного тока во вторичную обмотку. Чем меньше Iнам, тем меньше погрешность.

Т.к. I2 зависит от I1, то Е2, а следовательно и Iнам возрастает при увеличении I1 или увеличении сопротивления Zн (нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке). Zнам зависит от конструкции сердечника ТТ и качества стали. Оно не является постоянной величиной, а зависит от характеристики намагничивания стали. При насыщении стали сердечника ТТ Zнам резко уменьшается, что приводит к возрастанию Iнам и, как следствие, к возрастанию погрешностей.

3.9. Типовые схемы соединений ТТ.

Питание устройств релейной защиты током сети производится по типовым схемам соединений ТТ и обмоток реле.

Поведение и работа реле в каждый из этих схем зависит от характера распределения токов в ее вторичных условиях. Если в каком-либо элементе схемы (проводе или обмотке реле) вторичные токи разных фаз складываются или вычитаются, то результирующий ток находится путем геометрического сложения или вычитания соответствующих векторов фазных токов с учетом их сдвигов по фазе. Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф. Это отношение называется коэффициентом схемы:

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

3.10. Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду.

При такой схеме соединения ТТ устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток ТТ.

При нормальном режиме и трехфазном к.з., как показано в реле I,II и III проходят токи фаз , а в нулевом проводе их геометрическая сумма Iн.п=(Iа+Ib+Ic), которая при симметричных режимах равна нулю (при наличии и отсутствии заземления в точках Н и К).

При двухфазных к.з. ток к.з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, ток в неповрежденной фазе отсутствует.

Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, (Ib+Ic)=0, Ic=-Ib, Iн.п.=(Ib+Ic)=0. Поэтому реле IV (рис.3.11), включенное в нулевой провод, не будет реагировать на нагрузку и междуфазные к.з., в чем состоит важная особенность схемы звезды. В действительности в результате неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторой остаточный ток, называемый током небаланса Iн.п.=Iнб=(0,01-0,2А). При к.з. в связи с увеличением токов намагничивания величина Iнб возрастает.

При однофазных к.з. первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе. Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу.

При двухфазных к.з. на землю ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из их векторной диаграммы.

При двойном замыкании на землю в фазных точках прохождения токов разное. На участке между местами замыкания на землю условия аналогичны однофазному к.з., а между источником питания и ближайшим к нему местом повреждения они соответствуют двухфазному к.з. Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Токи прямой и обратной последовательности в нулевом проводе не проходят, т.к. векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль. Токи же нулевой последовательности совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока Iн.п.=3Iо.

При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из ТТ в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, установленного в нулевом проводе. В рассмотренной схеме (рис. 3.11) реле, установленные фазах, реагирует на все виды к.з., а реле в нулевом проводе – только на к.з. на землю:

Iр=Iф

Ксх=1

3.11. Схема соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду.

В реле I и III проходят токи соответствующих фаз , а в обратном проводе ток равен геометрической сумме Iоб=-(Ia+Ic). С учетом векторной диаграммы Iв=-(Ia+Ic), т.е. Iоб равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи.

При 3-х к.з. и нормальном режиме токи проходят по обоим реле I и III (рис.3.17) и в обратном проводе.

В случае 2-х к.з. токи появляются в одном или двух реле в зависимости от того какие фазы повреждены. Ток в обратном проводе при 2-х к.з. между фазами А и С, в которых установлены ТТ, с учетом Ia=-Ic, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он соответственно равен Iоб=Ia и Iоб=Ic.

В случае 1-х к.з. фаз (А или С), в которых установлены ТТ, во вторичной обмотке ТТ и обратном проводе проходит ток к.з. При Замыкании на землю фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в схеме защиты не появляются.

Из выше изложенного следует, что схема неполной звезды реагирует не на все случаи 1-х к.з. и поэтому применяются только для защит действующих при междуфазных к.з.

Коэффициент схемы равен 1(Ксх=1).

3.12. Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду.

Из токораспределения видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При нагрузке в реле проходит линейный ток в Ö3 раз больший тока фазы и сдвинутый относительно него по фазе на 30⁰.

Рассмотрим какие токи протекают по реле при 2-х фазных и 1-х к.з.

Вид к.з.	Повреждены фазы	Токи в фазах	Токи в реле
I	II	III
Двухфазное	А, В	IB=-IA IC=0	2IA	IB	-IA
B, C	IC=-IB IA=0	-IB	2IB	IC
C, A	IA=-IC IB=0	IA	-IC	2IC
Однофазное	А	IA=IK IB и IC=0	IA		-IA
B	IB=IK IA и IC=0	-IB	IB
C	IC=IK IB и IA=0		-IC	IC

Схема соединения ТТ в треугольник обладает следующими особенностями:

1. Токи в реле проходят при всех видах к.з. и, следовательно, защиты по такой схеме реагируют на все виды к.з.

2. Отношение тока в реле к току в фазе зависит от вида к.з.

3. Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника ТТ, не имея пути для замыкания через обмотки реле, т.е. при к.з. на землю в реле попадают только токи прямой последовательности, т.е. только часть токов к.з.

3.13. Схема соединений с двумя ТТ и одним реле,

включенным на разность токов двух фаз.

При симметричной нагрузке и трехфазном к.з. . При 2-х к.з. на фазах А и С . При 2-х к.з. между В и С или А и В , т.е. ток в реле, а следовательно, и чувствительность схемы при различных к.з. будет различной.

Дата добавления: 2014-01-11