Требования к точности трансформаторов тока, питающих релейную защиту

Трансформаторы тока, питающие релейную защиту, должны работать с определенной точностью в пределах значений токов к. з., на которые должна реагировать релейная защита. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи трансформаторов тока I_1ном и, следовательно, точная работа трансформаторов тока с погрешностью, не превосходящей определенного значения, должна обеспечиваться при первичных токах 1₁ > I_1ном. На осно­вании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов тока не должна превышать по току ΔI 10%, а по углу δ — 7°.

Эти требования обеспечиваются, если полная погрешность трансформаторов тока ε ≤ 10%, или иначе говоря, если топ намагничивания не превосходит 10% от тока I_1, проходящего по трансформатору тока, т. е. I_нам ≤ 0,1 I₁. В § 3-2 было показано что погрешность трансформаторов тока зависит от кратности первичного тока К_1макс и нагрузки вторичной обмотки z_н. Для каж­дого типа трансформатора тока имеются определенные значения К_1макс и z_н при которых погрешность ε будет равна 10%. Поэтому исходными величинами для оценки пoгрешности трансформаторов тока, применяемых для релейной защиты, является максималь­ный первичный ток I_1макс, при котором требуется точная работа и нагрузка вторичной обмотки z_н. Максимальный ток, при котором требуется точность трансформаторов тока, зависит от вида защиты. Для одних защит, например токовых максимальных с независи­мой характеристикой и для токовых отсечек этот ток I_1макс равен их току срабатывания, для других — току к. з., проходящему через трансформаторы тока при к. з. в начале или конце защищае­мой зоны. Нагрузка z_н определяется конкретными условиями вы­полнения рассматриваемой защиты. Она складывается из сопро­тивления реле z_Р и сопротивления соединительных проводов z_п, которые для упрощения суммируются арифметически:

z_н= z_p+ z_п

Предельные значения К_1мако и z_н из условия 10%-ной по­грешности должны давать заводы, изготавливающие трансформа­торы тока.

Кроме релейной защиты трансформаторы тока питают измери­тельные приборы. Поэтому согласно ГОСТ 7746-68 точность ра­боты трансформаторов тока характеризуется для измерительных приборов классом точности, а для релейной защиты — предельной кратностью первичного тока К₁₀ = I_1макс / I_1ном и нагрузкой z_н.доп, при которых гарантируется, что полная погрешность трансформа­торов тока ε не превысит 10%.

Погрешности классов точности устанавливают, исходя из условий точной работы измерительных приборов, а погрешность при предельной кратности тока К₁₀ и нагрузке z_н.доп в соответ­ствии с требованиями, предъявляемыми релейной защитой.

Класс точности. В СССР, для промышленных установок изго­тавливаются трансформаторы тока классов: 0,5; 1; 3; 10 и Р или по старому ГОСТ Д.

Каждый класс точности характеризуется определенной погреш­ностью по току ΔI и углу δ, установленной ГОСТ 7746-68. Эти погрешности приведены в табл. 3-1, они обеспечиваются только при первичных токах I₁ в пре­делах от 0,1 до 1,2 номиналь­ного тока, т. е. в диапазоне токов нагрузки, контролируе­мой измерительными прибора­ми.

Трансформаторы тока клас­са Р предназначаются для ре­лейной защиты и поэтому их погрешности при номинальных токах не нормируются. Работа трансформаторов тока с погрешностью, соответствующей классу, обеспечивается при нагрузке вто­ричной обмотки, не выходящей за пределы номинальной.

Номинальной нагрузкой трансформаторов тока называется максимальная нагрузка, при которой погрешность трансформаторов тока равна значению, установленному для дан­ного класса (см. табл. 3-1). Номинальную нагрузку принято выражать в виде полной мощности S_ном (В·А) при номинальном вторичном токе 5 или 1 А и соs φ = 0,8, или в виде сопротивления нагрузки z_н._ном (Ом). Номинальная мощность S_н._ном = U₂I_{2ном .}Учитывая, что U₂ = I_2ном z_н.ном, получаем:

В зависимости от конструкции и класса точности трансфор­матора тока значение номинальной нагрузки колеблется от 2,5 В·А до 100 В·А. При токах I₁ > 1,2 I_1ном погрешности трансформаторов тока выходят за пределы, установленные для данного класса. Следует отметить, что класс точности не может служить основа­нием для выбора трансформаторов тока, питающих защиту, так как предусматриваемые им погрешности относятся к номинальным токам, в диапазоне которых релейная защита не работает. Для релейной защиты, исходя из указанных выше требований к погрешностям трансформаторов тока, заводы, изготовляющие трансформаторы тока, должны согласно ГОСТ 7746-68 давать в своих

информационных мате­риалах перечисленные ниже данные.

1. Кривые предельной крат­ности К₁₀ трансформаторов тока. Эти кривые приводятся в заводской информации для трансформаторов тока класса Р, предназначенных для релейной защиты. Кривые представляют собой зависимость максималь­ной кратности первичного тока К₁₀ = I_1макс / I_1ном от сопротив­ления нагрузки z_н, при которых полная погрешность ε =10%.

Рис. 3-3. Кривые для расчета погрешности трансформатора тока.

а — кривые предельной кратности тока К₁₀ = f (z_н); б — кривые 10%-ной погрешности трансформатора тока типа ТПФ на 6—10 кВ для сердечника класса 1,

Характер подобной зависимости К₁₀ =f (z_н) при ε =10% при­веден на рис. 3-3, а. При предельной кратности К₁₀ и нагрузке z_н, соответствующей любой точке кривой К₁₀ = f(z_н), трансформа­торы тока работают на перегибе характеристики намагничивания в точке Н (рис. 3-2 и 3-4), т. е. вблизи начала насыщения магнитопровода. Соответствующий этой точке ток I_нас и является указанным выше предельным максимальным током I_1макс.

Для трансформаторов тока класса Д, выполняемых по ГОСТ 7746-55, давались кривые 10%-ной погрешности m₁₀ = f(z_н). Эти кривые (рис. 3-3,6) определяют аналогичную предыдущей зависимость предельной кратности первичного тока m₁₀ = f (z_н), но при условии, что 10%-ная погрешность по току равна Δ I, а не ε. Однако для релейной защиты определяющей является полная погрешность ε = I_нам/I₁. Поэтому в новом ГОСТ 7746-68 вместо зависимости m₁₀ = f (z_н) при Δ I =10%, приводится зави­симость К₁₀ = f (z_н) при ε = 10%.

2. Номинальная предельная кратность К _{10 ном} трансформа­торов тока. Согласно ГОСТ 7746-68 значение К _{10 ном} приводится в информационных материалах заводов для трансформаторов тока всех классов. Под этой величиной под­разумевается кратность К _{10 ном} = I_1макс / I_1ном, при которой полная погрешность ε при номинальной на­грузке z_нном не превышает 10%. На основании этих данных можно счи­тать, что если действительная крат­ность К ≤ К _{10 ном} и действительная нагрузка z_н ≤ z_ннои, то ε ≤ 10%.

3. Типовые кривые намагничива­ния В_m = f и параметры трансформаторов тока: номинальное число витков w₂ вторичной обмотки, средняя длина магнитного пути l, сечение магнитопровода Q, сопротивление вторичной обмотки r₂. Эти данные должны приводиться в заводской информации для всех трансформаторов тока. Пользуясь ими, можно определить при заданной кратности первичного тока К_1макс значение z_{н доп}, при котором ε =10%, или 20, 30% и т. д.

Дата добавления: 2014-12-23