Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки

Исходя из тока нагрузки защищаемого элемента, его рабочего напряжения и вида защиты, выбирают тип трансформатора тока и его номинальный коэффициент трансформации, после чего про­водится проверка на термическую и динамическую стойкость.

Для дифференциальных и других защит, требующих точной работы трансформатора тока при больших кратностях первичного тока, выбираются трансформаторы тока класса Р (Д). Для защит, требующих точной работы трансформаторов тока при меньших значениях первичного тока I_1макс можно выбирать трансформаторы классов 1, 3 и 10. По сравнению с трансформаторами тока класса Р эти трансформаторы насыщаются при меньших кратностях тока.

Выбранные таким образом трансформаторы тока проверяют на точность работы, обеспечивающую правильное действие пи­тающейся от них релейной защиты. Проверка сводится к определе­нию действительной нагрузки z_н и сопоставлению ее с z_н.доп. Для этой цели определяют максимальную кратность К_1макс и, пользуясь указанными выше данными заводов-изготовителей, находят допу­стимое сопротивление вторичной нагрузки z_н.доп при котором погрешность трансформаторов тока не превышает 10%. Действи­тельная нагрузка z_н должна удовлетворять условию: z_н ≤ z_н.доп. При выполнении этого условия погрешность трансформаторов тока в установившемся режиме не будет превышать заданной, т. е. 10%.

Выбор z_н по кривым предельной кратности К₁₀ = f ( z_н ).

Этот метод является самым простым и им следует пользоваться как основным методом расчета точности работы трансформаторов тока класса Р. Выбор производится в следующем порядке:

а) Находят максимальный первичный ток I_1макс, при котором погрешность ε не должна превышать 10%.

б) Вычисляют максимальную кратность первичного тока по формуле

где k_а — коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока к. з. на работу трансформаторов тока в пере­ходном режиме, k_а принимается равным 1,2—2; для защит, не подверженных влиянию переходных процессов (имеющих выдерж­ку времени или включаемых через БНТ), k_а = 1;

α — коэффициент, учитывающий возможное отклонение дей­ствительной характеристики намагничивания данного трансфор­матора тока от типовой. Коэффициент α принимается равным 0,8— 0,9.

в) По заводской кривой К₁₀ = f (z_н) (рис. 3-3, а) определяется z_н.доп для вычисленного значения К_10макс.

г) Определяется действительное сопротивление нагрузки z_н с учетом сопротивления проводов и реле и проверяется, что z_н ≤ z_н.доп. Если z_н > z_н.доп, то увеличивается коэффициент транс­формации n_т выбираемого трансформатора тока, или выбирается трансформатор тока, у которого при К_10макс допускается большее значение z_н.доп, или принимаются меры к уменьшению z_н.

2. Выбор 2_Н по кривым 10%-ной погрешности для трансформаторов тока класса Д, изготовленных по старому ГОСТ 7746-55. Расчет ведется аналогично предыдущему случаю: определяется I_{1 макс}, m_10макс= и затем по кривой m₁₀ = f (z_н) находится допустимая нагрузка z_н.доп. Зависимость m₁₀ = f (z_н) дается заводами для случая, когда сумма углов α + γ = 90°. При этом, как это следует из диаграммы на рис. 3-1, в и уравнения (3-4а), по­грешность по току ΔI имеет максимальное значение, а по углу δ минималь­ное. В действительности α + γ < 90° и поэтому фактическая погрешность ΔI < 10%, а δ > 0, но меньше 7°.

3. Выбор z_н по типовой кривой намагничивания, представляющей зависимость максимальной, индукции в сердечнике В_m от действующего значения напряженности магнитного поля Н = (А/см). Расчет ведется по данным информационного материала завода о значениях В_пр, Q, l, w ₂. Так же как и в предыдущем случае сначала определяют максимальный первичный ток _I1макс, при котором необходимо обеспечить ε = 10%. Затем находят ток I_нам10 при ε = 10%, из уравнения I_нам10 = ε I_2макс, здесь I_2макс = I_1макс/n_T.

По найденному значению I_нам10 , по типовой характеристике намагничи­вания В_т = f (aw _уд) определяют В_т10, а затем находят Е₂, наводимую во вторичной обмотке при В_т10 Е₂₁₀ = 4,44В _т10Qlw₂f. Зная Е₂₁₀ определяют z_н.доп, при котором ε'= 10%. Считая, что сопротивлением вторичной об­мотки можно пренебречь, получают:

здесь коэффициент 0,9 учитывает уменьшение вторичного тока I₂ на величину принятой погрешности 10%. Задавшись другим значением е, например 20%, можно таким же пу­тем найти z_н.доп.

Выбор z_н по характеристике U ₂ = f (I _нам) При отсутствии сведений о погрешности трансформатора тока его пригодность для данной защиты и допустимая нагрузка вторичной цепи z_н могут быть приближенно оценены по характеристике зависи­мости вторичного тока намагничива­ния I _2нам от вторичного напряже­ния U ₂. Характеристика снимается опытным путем по схеме, приведенной на рис. 3-5, а. Меняя напряжение U ₂на зажимах вторичной обмотки, измеряют соответствующий каждому зна­чению U ₂ток во вторичной обмотке, который является током намагничи­вания I _2нам. На основании полученных данных строится зависимость U ₂= f (I _2нам) (рис. 3-5, б).

Вследствие малой величины сопротивления вторичной обмотки z₂ при­нимается, что U ₂≈ Е₂ и тогда полученная характеристика может рассма­триваться как зависимость Е₂ =f (I _2нам)-

На основании этой характеристики можно определить значение Е₂, при котором наступает насыщение, и, пользуясь формулой (3-7), вычислить допустимую нагрузку при заданном токе к. з.

Вторичный ток. Трансформаторы тока выполняются со вторичным номинальным током 5 и 1 А. Мощность нагрузки S_Н = . Поэтому одноамперный трансформатор тока может нести нагрузку в 25 раз большую, чем пятиамперный, имеющий те же конструктивные параметры.

Приведенные методы расчета допустимой нагрузки трансфор­маторов тока из условия 10%-ной погрешности пригодны для установившегося режима. В переходном режиме аперио­дическая составляющая тока к. з. намагничивает сердечник тран­сформатора тока, что приводит к резкому увеличению I _нам, а сле­довательно и, увеличению погрешности трансформатора тока. Учет влияния апериодической составляющей увеличением в 2 раза расчетного значения максимальной кратности тока введением коэф­фициента к_а в уравнение (3-9) не дает гарантии сохранения требуе­мого уровня погрешности в переходном режиме. Исследование и опыты показывают, что в переходном режиме трансформаторы то­ка с нагрузкой и кратностью К _1макс,обеспечивающей в установив режиме ε = 10%, могут иметь погрешность, доходящую до 70-80%.

Имеется ряд предложений по расчету погрешностей в переход­ном режиме, но все они еще не применяются в повседневной прак­тике ввиду их сложности и приближенности [Л. 88].

Дата добавления: 2014-12-23