ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Трансформаторы тока служат для преобразования тока любого значения и напряжения в ток, удобный для измерения стандартными приборами (5 А), питания токовых обмоток реле, отключающих устройств, а также для изолирования приборов и обслуживающего персонала от высокого напряжения.
Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 и две обмотки − первичную 1 и вторичную 3 (рис. 5.1). Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I2.
Рис. 5.1. Схема включения трансформатора тока:
1 – первичная обмотка; 2 – магнитопровод; 3 – вторичная обмотка
Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации
К1 = I1ном / I2ном.,
где I1ном и I2ном.− номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.
Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А. Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания.
Токовая погрешность определяется по выражению:
.
Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I
Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 − 120% для первых трех классов и 50 − 120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.
Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивления приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.
При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастает.
На рис. 5.2 представлены схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока.
 |  |  |
| а) | б) | в) |
Рис. 5.2. Схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока:
а – звездой; б – треугольником; в – на сумму трех фаз
Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 − для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 − для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 − для релейной защиты. Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).
Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму короткого замыкания. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.
Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шунтируется обмотка реле, прибора).
Измерительные трансформаторы тока изготовляют с номинальным вторичным током 1 и 5 А и первичным от 5 до 5000 А. Они допускают длительную токовую перегрузку, равную 110 % номинальной при условии, что превышение допустимой температуры подводящих шин не более 45 °С.
КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию. По типу первичной обмотки различают катушечные (на напряжение до 3 кВ включительно), одновитковые и многовитковые трансформаторы.
Трансформаторы тока для электроустановок напряжением до 1000 В показаны на рис. 5.3, а, б, в (катушечный, шинный ТШ-0,5 и шинный с литой изоляцией ТШЛ-0,5). В шинных трансформаторах тока в качестве первичной обмотки используют шину, пропускаемую через окно 5 сердечника трансформатора тока, на который намотана вторичная обмотка.
Рис. 5.3. Трансформаторы тока на напряжение до 1000 В:
а – катушечный; б, в – шинные ТШ-0,5 и ТШЛ-0,5 1 – каркас; 2, 4 – зажимы вторичной и первичной обмоток; 3 – защитный кожух; 5 – окно
Проходные трансформаторы тока для внутренней установки на напряжение 10 кВ выполняют многовитковыми, одновитковыми и шинными с фарфоровой и пластмассовой (литой) изоляцией (рис.5.4,а-в).
Рис. 5.4. Трансформаторы тока на напряжение 10 кВ с литой изоляцией:
а – многовитковый ТПЛ-10; б – одновитковый ТПОЛ – 10; в – шинный ТПШЛ-10 1,2 – зажимы первичной и вторичной обмоток; 3 – литая изоляция; 4 – установочный угольник; 5 – сердечник
На рис. 5.5, а схематично показано выполнение магнитопроводов и обмоток, а на рис.5.5, б − внешний вид трансформатора тока ТПОЛ-20 (проходной, одновитковый, с литой изоляцией на 20 кВ). В этих трансформаторах токоведущий стержень, проходящий через «окна» двух магнитопроводов, является одним витком первичной обмотки. Одновитковые трансформаторы тока изготовляются на первичные токи 600 А и более; при меньших токах МДС первичной обмотки I
 |
| а) принципиальное расположение магнитопроводов с обмотками |
 |
| б)конструкция |
Рис. 5.5. Трансформатор тока ТПОЛ-20:
1 – вывод первичной обмотки; 2 − эпоксидная изоляция; 3 − выводы вторичной обмотки
Рассматриваемый трансформатор тока в распределительном устройстве выполняет одновременно роль проходного изолятора. При токах, меньших 600 А, применяются многовитковые трансформаторы тока ТПЛ, у которых первичная обмотка 3 состоит из нескольких витков, количество которых определяется необходимой МДС (рис. 5.6).
Трансформатор тока ТПФ-10 (рис. 5.7) − это проходной трансформатор с фарфоровой изоляцией на номинальное напряжение 10 кВ, который состоит из одного или двух сердечников 1, охватывающих фарфоровые изоляторы 2. Вторичная обмотка 3 (одно- или двухкатушечная) надета на стержень сердечника. Первичная обмотка 4 состоит из нескольких витков круглого изолированного провода или ленточной меди, продетой через отверстия изоляторов. Начало Л1 и конец Л2 первичных обмоток приварены к медным контактным пластинам 5, выведенным наружу через прямоугольные отверстия в торцовых крышках 6 трансформатора. На фланце 8 укреплены изолированные колодки 9, на которые через изоляционные втулки выведены начало И
Рис. 5.6. Трансформатор тока ТПЛ-10 с двумя магнитопроводами:
1 − магнитопровод; 2 − вторичная обмотка; 3 − первичная обмотка; 4 − вывод первичной обмотки; 5 − литой эпоксидный корпус
Рис. 5.7. Трансформатор тока ТПФ-10
Трансформаторы тока ТЗЛ нулевой последовательности с литой изоляцией и ТЗ с хлопчатобумажной служат для питания схем защиты от замыканий на землю в кабельных линиях. В нормальных условиях суммарный магнитный поток этих трансформаторов, вызванный токами, проходящими по каждой фазе кабеля, равен нулю, поэтому во вторичной обмотке трансформатора ток отсутствует. Если произойдет замыкание на землю одной из фаз защищаемой установки или участка сети или нарушится равномерность загрузки по фазам, суммарный магнитный поток не будет равен нулю и вызовет ток во вторичной обмотке.
Трансформатор ТЗЛ состоит из сердечника с катушками двухсекционной обмотки, надетыми на него и залитыми эпоксидным компаундом, который является изолирующим материалом, защищающим обмотки от механических повреждений. Первичной обмоткой этих трансформаторов служит кабель. Для удобства монтажа трансформаторы нулевой последовательности изготовляют разъемными − ТЗРЛ (рис. 5.8) и ТЗР.
Рис. 5.8. Трансформатор нулевой последовательности ТЗРЛ
Трансформаторы тока ТКБ служат для питания отключающих обмоток приводов и состоят из шихтованного сердечника, на боковых стержнях которого надеты первичная и вторичная обмотки. Начало и конец обмоток выведены на щиток, укрепленный на верхней части магнитопровода. Особенностью трансформаторов тока ТКБ являются быстрое насыщение железа и стабильность вторичного тока. В трансформаторах ТКБ тропического исполнения сердечник с обмотками залит эпоксидным компаундом.
Трансформаторы ТКЛ и ТШЛ с литой изоляцией, заменяющие трансформаторы ТК (катушечные) и ТШ (шинные) с хлопчатобумажной изоляцией, применяются для измерения тока и питания схем защиты в сетях напряжением до 660 В, частотой 50 Гц при температуре от +35 до — 40 °С и выпускаются на токи до 1500 А с классом точности 0,5 и 1. Длительно допустимый ток этих трансформаторов − 110 % номинального, температура обмоток не должна превышать 100 °С, номинальная нагрузка трансформаторов в зависимости от их типа колеблется от 0,1 до 1,2 Ом.
В комплектных распределительных устройствах применяются опорно-проходные трансформаторы тока ТЛМ-10, ТПЛК-10, конструктивно совмещенные с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки КРУ. На большие номинальные первичные токи применяются трансформаторы тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора. На рис. 5.9 показан трансформатор тока ТШЛ-20 (шинный, с литой изоляцией, на 20 кВ и токи 6000-18000 А).
 |  |
Рис. 5.9. Трансформатор тока ТШЛ-20:
1 − магнитопровод класса 0,5; 2 − магнитопровод класса Р; 3 − литой эпоксидный блок; 4 − корпус; 5 − коробка выводов вторичных обмоток; 6 − токоведушая шина
Эти трансформаторы представляют собой кольцеобразный эпоксидный блок с залитым в нем магнитопроводом и вторичными обмотками. Первичной обмоткой является шина токопровода. В изоляционный блок залито экранирующее силуминовое кольцо, электрически соединенное с шиной с помощью пружины. Электродинамическая стойкость таких трансформаторов тока определяется устойчивостью шинной конструкции.
В комплектных токопроводах применяются трансформаторы тока ТШВ-15, ТШВ-24.
Для наружной установки выпускаются трансформаторы тока опорного типа в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией типа ТФЗМ (рис. 5.10). В полом фарфоровом изоляторе, заполненном маслом, расположены обмотки и магнитопровод трансформатора.
Рис. 5.10. Трансформатор тока ТФЗМ:
1 − маслорасширитель; 2 − переключатель первичной обмотки; 3 − ввод Л1; 4 − крышка; 5 − влагопоглотитель; 6 − ввод Л2; 7 − маслоуказатель; 8 − первичная обмотка; 9 − фарфоровая покрышка; 10 − магнитопровод с вторичной обмоткой; 11 − масло; 12 − коробка выводов вторичных обмоток; 13 − цоколь
Конструктивно первичная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи (буква З в обозначении типа). Первичная обмотка состоит из двух секций, которые с помощью переключателя 2 могут быть соединены последовательно (положение I) или параллельно (положение II), чем достигается изменение номинального коэффициента трансформации в отношении 1:2. На фарфоровой покрышке установлен металлический маслорасширитель 1, воспринимающий колебания уровня масла. Силикагелевый влагопоглотитель 5 предназначен для поглощения влаги наружного воздуха, с которым сообщается внутренняя полость маслорасширителя. Обмотки и фарфоровая покрышка крепятся на стальном цоколе 13. Коробка вторичных выводов 12 герметизирована. Снизу к ней крепится кабельная муфта, в которой разделан кабель вторичных цепей.
Трансформаторы тока ТФНД на 220 кВ имеют фарфоровый корпус 3, установленный на тележке 4, снабженный металлическим колпаком-расширителем 1 с масломерной трубкой 2. Сбоку на тележке 4 размещена коробка 5 выводов вторичной обмотки. Трансформаторы ТФЗМ имеют один магнитопровод с обмоткой класса 0,5 и два-три магнитопровода с обмотками для релейной защиты. Чем выше напряжение, тем труднее осуществить изоляцию первичной обмотки, поэтому на напряжение 330 кВ и более изготовляются трансформаторы тока каскадного типа. Наличие двух каскадов трансформации (двух магнитопроводов с обмотками) позволяет выполнить изоляцию обмоток каждой ступени не на полное напряжение, а на половину его.
Рис.5.11. Опорный трансформатор тока ТФНД-220 наружной установки:
1 – колпак-расширитель; 2 – масломерная трубка; 3 – фарфоровый корпус; 4 – тележка; 5 – коробка выводов вторичной обмотки
В установках 330 кВ и более применяются каскадные трансформаторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом. В таких трансформаторах четыре-пять вторичных обмоток на классы точности 0,2; 0,5 и Р. Встроенные трансформаторы тока применяются в установках 35 кВ и более. В вводы высокого напряжения масляных выключателей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичными обмотками. Первичной обмоткой является токоведущий стержень ввода. При небольших первичных токах класс точности этих трансформаторов тока 3 или 10.
При первичных токах 1000 — 2000 А возможна работа в классе точности 0,5. Вторичные обмотки встроенных трансформаторов тока имеют отпайки, позволяющие регулировать коэффициент трансформации в соответствии с первичным током. Для встраивания в масляные выключатели применяются трансформаторы тока серий ТВ, ТВС, ТВУ. Каждому типу масляного бакового выключателя соответствует определенный тип трансформатора тока, паспортные данные которых приводятся в каталогах выключателей и в справочниках. Для встраивания в силовые трансформаторы или автотрансформаторы применяются трансформаторы тока серии ТВТ.
Кроме рассмотренных типов трансформаторов тока выпускаются специальные конструкции для релейных защит: трансформаторы тока нулевой последовательности ТНП, ТНПШ, ТЗ, ТЗЛ; быстронасыщающиеся трансформаторы ТКБ; трансформаторы для поперечной дифференциальной защиты генераторов ТШЛО.
Чем выше напряжение, тем труднее изолировать первичную обмотку ВН от вторичной, измерительной обмотки трансформаторов. Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изготовлении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные трансформаторы (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по определенному закону и передается в приемное устройство, расположенное на заземленном элементе. Затем световой поток преобразуется в электрический сигнал, воспринимаемый измерительными приборами (рис. 5.12).
Таким образом, передающее устройство, находящееся под высоким напряжением, и приемное устройство, соединенное с землей, связаны между собой только пучком света. Световой поток передается внутри полого изолятора по трубе с зеркальными стенками или по диэлектрическим стержневым и волоконным световодам, которые изготовляются из специального оптического стекла с изолирующей оболочкой. Передающее устройство ОЭТ может быть основано на различных принципах. В некоторых трансформаторах тока (ОЭТТФ) используется эффект Фарадея (рис. 5.13).
Рис. 5.12. Структурная схема оптико-электронного трансформатора тока:
1 − первичный преобразователь; 2 − светодиод; 3 − оптическая система; 4 − световод; 5 − фоточувствительный прибор; 6 − усилитель; 7 − измерительный прибор
Рис. 5.13. Функциональная схема оптико-электронного трансформатора тока ОЭТТФ:
1 – головка ВН; 2 – токопровод; 3 – поляризатор; 4 – оптически активное вещества; 5 – анализаторы; 6 – изолирующая колонка; 7 – световод; 8 – источник света; 9 – фотоприемник; 10 – основание; 11 – усилитель
В основании 10 на потенциале земли находятся источник света 8, два фотоприемника 9, включенных по дифференциальной схеме в цепь усилителя 11, к которому присоединяются измерительные приборы. В головке ВН 1 размещены две ячейки Фарадея и токопровод измеряемого тока 2. Ячейки Фарадея состоят из поляризаторов 3, оптически активного вещества (кварц, тяжелое стекло) 4 и анализаторов 5. Пучок поляризованного света, проходя в оптически активном веществе 4, меняет плоскость поляризации на угол, который зависит от напряженности магнитного поля, т. е. от измеряемого тока.
Поворот плоскости поляризации за анализаторами 5 проявляется в виде изменения интенсивности светового потока, падающего на фотоприемник. Световые потоки передаются внутри изолирующей колонки 6 по световодам 7. Фотоприемники преобразуют световой сигнал в электрический, который усиливается в усилителе 11иподается к измерительным приборам. Такие трансформаторы тока универсальны, они предназначены для измерения постоянного, переменного и импульсного тока в установках высокого и сверхвысокого напряжения. Измерительный импульс практически мгновенно передается к фотоприемникам.
Имеются конструкции трансформаторов тока, в которых передающее устройство состоит из модулятора и светодиода. Световой поток полупроводникового светодиода зависит от измеряемого тока и его фазы.
Оптико-электронный трансформатор тока с частотной модуляцией (ОЭТТЧ) на 750 кВ и 2000 А имеет четыре оптических канала − один для измерения и три для защиты. Каждый канал связан со своим первичным преобразователем. Канал измерения рассчитан на нормальную работу при токах до 1,2 Iном, при этом погрешность не превышает ±1%. Каналы защиты рассчитаны так, что передают без искажения импульсы при токах до 20 Iном.
Оптико-электронные измерительные трансформаторы позволяют контролировать не только ток, но и мощность (полную, активную, реактивную) установки, сопротивление на ее зажимах, а также моменты перехода мгновенных значений тока и напряжения через нулевое значение. ОЭТ целесообразно применять в установках 750 кВ и выше, а также для измерения больших токов (20 − 50 кА) при напряжении 10 − 24 кВ, импульсных токов и параметров переходных режимов.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Трансформаторы напряжения служат для преобразования напряжения установки или участка сети в напряжение, удобное для измерения стандартными приборами, питания защиты, автоматики, телемеханики и сигнализации, а также для изоляции приборов и эксплуатирующего их персонала от высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 5.14, первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.
Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:
КU = U1НОМ/U2НОМ,
где U1НОМ , U2НОМ − номинальные первичное и вторичное напряжения, соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения.
Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180°. Это определяет угловую погрешность. В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.
Рис. 5.14. Схема включения трансформатора напряжения:
1 − первичная обмотка; 2 − магнитопровод; 3 − вторичная обмотка
Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos j вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.
Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.
Трансформаторы напряжения подсоединяют к точкам электрической цепи, между которыми необходимо измерить напряжение. Включение трансформаторов напряжения 6−10 кВ производят разъединителями, а защиту электроустановок от их повреждения − предохранителями.
Трансформаторы напряжения выполняют однофазными и трехфазными, двухобмоточными и трехобмоточными, масляными и сухими. К числу сухих относят и трансформаторы с изоляцией из эпоксидных смол.
Масляные трансформаторы напряжения имеют ряд недостатков: необходимость постоянного надзора и периодической замены масла, непригодность к установке в помещениях с повышенной пожарной опасностью и для передвижных установок в условиях бездорожья и тряски; большие габаритные размеры и массу. Трансформаторы напряжения с литой изоляцией из эпоксидных смол лишены указанных недостатков.
Масляные трансформаторы напряжения изготовляют с первичными обмотками на все стандартные напряжения электрических сетей и вторичными на напряжения 100; 100/ 
и 100/3 В. В схемах электроустановок напряжением 6 − 10 кВ используют однофазные (НОЛ-11-06, ЗНОЛ-09), масляные (НОМ-6 и НОМ-10), трехфазные (НТМК-6 и НТМК-10) и трехфазные пятистержневые (НТМИ-6, НТМИ-10) трансформаторы, имеющие специальную обмотку для контроля изоляции. В пятистержневом трансформаторе два дополнительных стержня магнитопровода позволяют замыкаться магнитному потоку нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю в сети. В устройствах до 1000 В применяют трансформаторы НОС-0,5 и НТС-0,5.
Вторичные обмотки (за исключением дополнительной обмотки НТМИ) трансформаторов напряжения заземляют. Схемы включения трансформаторов показаны на рис. 5.15, а −г.
На рис. 5.15, а показана схема включения однофазного трансформатора для измерения напряжения. Схема включения двух однофазных трансформаторов напряжения для питания обмоток счетчиков, ваттметров представлена на рис. 5.15, б. На рис. 5.15, в представлена схема включения трехфазного двухобмоточного трансформатора для питания обмоток вольтметров, счетчиков, ваттметров. Схема включения трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения показана на рис. 5.15, г. Такая схема включения позволяет осуществлять питание различных приборов измерения и учета от основной обмотки, а от дополнительных обмоток – приборов контроля изоляции и реле защиты от замыканий на землю.
Рис. 5.15. Схемы включения трансформаторов напряжения:
1 – разъединитель; 2 – предохранитель ПКТ; 3, 4, 5 – трансформаторы
КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией. Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 − трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).
Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.
Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.
Схема обмоток первых показана на рис. 5.16, а. Такие трансформаторы имеют два ввода высокого напряжения (ВН) и два ввода низкого напряжения (НН), их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника.
У трансформаторов второго типа (рис. 5.16,б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН − на боковой стенке бака. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН − на 100/ В, дополнительная обмотка − на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми.
 |  |
| а) НОМ-35 | б) ЗНОМ-35 |
Рис. 5.16 Трансформаторы напряжения однофазные масляные:
1 − ввод ВН; 2 − коробка вводов НН; 3 − бак
Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов. Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитной стали. На рис.4.17 показана установка такого трансформатора в комплектном токопроводе.
Трансформатор с помощью ножевого контакта 3, расположенного на вводе ВН, присоединяется к пружинящим контактам, закрепленным на токопроводе 1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смотровыми люками 4 болтами 6 прикреплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН трансформатора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы обмоток НН выведены на боковую стенку бака и закрываются отдельным кожухом.
Рис. 5.17. Установка трансформатора напряжения ЗНОМ-20
в комплектном токопроводе:
1 – токопровод; 2 – экран; 3 – ножевой контакт; 4 – смотровой люк; 5 – патрубок; 6 – болты
Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки, они предназначены для присоединения приборов контроля изоляции.
Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения серии ЗНОЛ.06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны.Трансформаторы ЗНОЛ.06 предназначены для установки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансформаторов НТМИ и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ.08 − для замены НОМ-6 и НОМ-10.
На рис. 5.18 показан однофазный двухобмоточный трансформатор с незаземленными выводами типа НОЛ-08-6 на 6 кВ. Трансформатор представляет собой литой блок, в который залиты обмотки и магнитопровод. Выводы первичной обмотки А, X, выводы вторичной обмотки а, х расположены на переднем торце трансформатора и закрыты крышкой.
В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 5.19) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне расположена обмотка ВН, рассчитанная на Uф/2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом Uф/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на Uф/2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом.
Рис. 5.18. Трансформатор напряжения НОЛ-08-6
Рис. 5.19. Трансформатор напряжения НКФ-110: а − схема; б − конструкция;
1 − ввод высокого напряжения; 2 − маслорасширитель; 3− фарфоровая рубашка; 4 − основание; 5 − коробка вводов НН
Трансформаторы напряжения НДЕ на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т. е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф/4. На рис. 5.20 представлены схема и установка трансформатора НДЕ-500-72.
  |
| а) схема |
 |
| б) установка НДЕ-500-72 |
Рис. 5.20. Трансформатор НДЕ:
1 – делитель напряжения; 2 – разъединитель; 3 – трансформатор напряжения и дроссель; 4 – заградитель высокочастотный; 5 – разрядник; 6 – привод
Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют три и четыре блока, то есть шесть и восемь ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности, и поэтому трансформаторы НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис. 5.20, а). Напряжение, снимаемое с С2 (10−15 кВ), подается на трансформатор НДЕ, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ.
Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель 3В не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты. Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис. 5.20, б показана установка НДЕ-500-72.
При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.
Измерительный трансформатор — электромагнитное устройство, установленное в контролируемую электрическую цепь и предназначенное для измерения и наблюдения за показаниями напряжения, тока или фазы. В основном применяется в случаях, когда невозможно произвести измерения электрических показателей непосредственным подключением измерительных приборов. Рассчитывают их таким образом, чтобы обеспечить минимальное влияние на измеряемую цепь.
Устройство электрических аппаратов
Основным назначением измерительных трансформаторов является понижение первичного тока до значения, позволяющего осуществить подключение электрических измерительных приборов, защитных систем и т. д.
Кроме этого, они обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, позволяющую безопасно работать обслуживающему персоналу. Состоит этот аппарат из следующих составляющих:
- первичной обмотки с рассчитанным количеством витков;
- вторичной обмотки;
- изготовленного из специальной стали сердечника.
Электрические провода первичной обмотки подключают последовательно к эксплуатируемой цепи, в которой проводят проверку показаний. К проводам вторичной обмотки подключают измерительные приборы, комплекс автоматических устройств для защиты цепи от повреждений, различные системы автоматики и т. д.
Чтобы не происходило коротких замыканий между обмотками и витками в них, обязательно наличие изоляции. А также проводят обязательное заземление вторичной обмотки на случай замыкания между катушками.
Классификация агрегатов
Все аппараты разделяют на измерительные трансформаторы тока и напряжения. Причем токовые устройства существуют двух видов: для постоянного и переменного тока. По методу трансформации их разделяют на преобразователи тока в ток, тока в напряжение и тока в не относящуюся к электричеству функцию (например, световой поток).
При этом трансформаторы разделяют на аналоговые и дискретные (в зависимости от метода получения информации). Все измерительные аппараты классифицируются по следующим признакам:
- по виду установки;
- по ее способу;
- по числу коэффициентов трансформации;
- по количеству ступеней преобразования;
- по виду первичной обмотки;
- по роду изоляции;
- по принципу трансформации тока.
Эти агрегаты предназначены для работы под открытым небом, в закрытых помещениях. Они бывают непосредственно встроены в электрооборудование и специальные установки (на судах, в шахтах, электровозах и др.).
Непосредственно их устанавливают в проемах стен, потолков или в специальных металлических конструкциях, если они предназначены для использования в качестве ввода. Опорные измерительные преобразователи монтируются на ровную плоскость, а встроенные трансформаторы устанавливают непосредственно в плоскость электрооборудования.
Существуют разновидности аппаратов как с одним коэффициентом трансформации, так и с несколькими, которые получают методом изменения количества витков первичной или вторичной обмотки.
Различают их и по способу изготовления изоляции, которая бывает твердой, вязкой и комбинированной. Все измерительные трансформаторы делятся на электромагнитные и оптико-электронные, в зависимости от способа преобразования тока.
Преобразователи для измерения напряжения
Используются такие аппараты для понижения напряжения в первичном контуре от 6 кВ и выше, до 100 В во вторичной обмотке. Они способны преобразовывать эти показания в первичном контуре в стандартный электрический ток и обеспечивать защиту подключенных электроприборов от перегрузок.
Кроме этого, такие агрегаты обеспечивают обслуживающему персоналу безопасную работу. Эта техника взаимодействует с переменным и постоянным током, а по своему функционированию она приближается к режиму холостого хода, так как не происходит передачи мощности. По своим функциональным действиям эти аппараты практически ничем не отличаются от силовых трансформаторов. Различают несколько их видов:
- Заземляемый аппарат — представляет собой преобразователь с одной фазой, находящейся под напряжением и заземленным одним концом первичного контура. В трехфазных агрегатах заземляется нейтральный провод первичной катушки.
- Трансформаторы без заземления — все части первичной катушки, в том числе и контакты, изолированы от соединения с землей до рекомендуемого уровня, соответствующего классу напряжения.
- Емкостные аппараты — в конструкцию включены конденсаторы, обеспечивающие понижение напряжения.
- Каскадные трансформаторы — первичный контур обладает несколькими частями, соединяющимися со вторичным контуром связующими и выравнивающими обмотками.
А также существуют аппараты как с одним вторичным контуром, так и с двумя: основным и дополнительным.
Трансформаторы тока
Этими измерительными преобразователями выполняют ряд особых функций. К ним подключают измерительные приборы, способные снимать показания в различных режимах.
Основными функциями агрегата являются:
- Преобразование переменного тока к значениям в 1 или 5 А.
- В обычном режиме предохраняет вторичный контур от высоковольтной первичной обмотки.
- Работа осуществляется в защитном режиме вторичного контура от перегрузок.
Помимо этого, такие трансформаторы имеют в своей конструкции выпрямители, а вторичные цепи обязательно заземляются в одной точке. Конструктивные особенности этого агрегата запрещают разрывать вторичную цепь, находящуюся под напряжением, так как в этот момент происходит нарушение изоляции, сердечник нагревается и происходит нарушение нормального режима работы.
Перед установкой и запуском измерительного преобразователя, обязательно проводят его проверку. Производят диагностику его работы на всех режимах и проверяют состояние изоляции. В условиях длительной эксплуатации периодически проводят техническое обслуживание агрегатов, что позволяет избежать непредвиденных поломок.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ — Студопедия
Для расширения пределов измерения измерительных приборов в цепях переменного тока высокого напряжения используются трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Расширение пределов измерения с помощью добавочных резисторов и шунтов в этих цепях неприемлемо по той причине, что обмотки измерительных приборов находились бы под высоким напряжением и эксплуатация их представляла бы большую опасность для обслуживающего персонала. Возникли бы большие трудности по выполнению надежной изоляции измерительных приборов.
Для защиты высоковольтных сетей и оборудования используются всякого рода реле защиты, которые включаются в сеть так же, как и измерительные приборы,— с помощью трансформаторов тока и напряжения.
При использовании измерительных трансформаторов измерительные приборы и реле подключаются к вторичной обмотке измерительного трансформатора, надежно изолированной от первичной высоковольтной обмотки. Вторичные обмотки выполняются на малые напряжения, не опасные для обслуживающего персонала. Расширение пределов измерения амперметров при использовании шунтов в цепях переменного тока приводит к существенным погрешностям из-за индуктивностей обмотки амперметра и шунта. По этой причине для расширения пределов измерения амперметров всегда используются трансформаторы тока независимо от значения напряжения измеряемой цепи.
Схема включения вольтметра с трансформатором напряжения изображена на рис. 8.31. Трансформатор напряжения устроен так же, как и обычный трансформатор. Для него справедливы соотношения
| U1 | ≈ | E1 | = | w1 | = KU, откуда U2 ≈ U1 | w2 |
| U2 | E2 | w2 | w1 |
Если трансформатор напряжения выполнен как обычный трансформатор, то возникают значительные погрешности измерения из-за того, что U1 ≠ E1 и U2 ≠ Е2 по причине падения напряжения в его обмотках. Для повышения точности измерения необходимо уменьшить падение напряжения в обмотках трансформатора.
Достигается это следующим образом. К вторичной обмотке трансформатора напряжения подключаются обмотки вольтметров, обмотки напряжения ваттметров и счетчиков, обмотки реле защиты. Указанные обмотки обладают значительными сопротивлениями, и если их количество ограничено, то трансформатор работает практически в режиме холостого хода. Падение напряжения во вторичной обмотке столь мало, что U2 = Е2. Так как I2 ≈ 0, падение напряжения в первичной обмотке обусловлено только током холостого хода
I10 = √Ip2 + Ia2.
Таким образом, повышение точности измерений сводится к уменьшению тока холостого хода трансформатора.
Реактивная составляющая тока холостого хода Iр определяется из уравнения Ipw1 = Hстlст + H0l0. Ее уменьшение достигается тем, что магнитопровод выполняется из высококачественной электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью μаст . Кроме того, трансформатор рассчитывается для работы с малым значением амплитуды магнитной индукцииВm — около 0,4 — 0,8 Тл. Все это существенно снижает напряженность магнитного поля в сталиНст = В/μаст и в воздушном зазоре Н0 = В/μ0 магнитопровода и, естественно, снижает реактивную составляющую тока холостого хода. С той же целью магнитопровод трансформатора выполняется с минимальным значением воздушного зазора, что достигается высококачественной обработкой пластин и сборкой магнитопровода. Активная составляющая Iа обусловлена потерями в стали магнитопровода. Ее уменьшение достигается тем, что для магнитопровода используется сталь с малыми значениями удельных потерь ΔP10, ΔP15 и, как уже было сказано, трансформатор работает при малых значениях Вm .
При выполнении указанных выше условий вторичное напряжение трансформатора пропорционально первичному:
Однако абсолютной точности получить невозможно, и трансформаторы напряжения имеют определенную погрешность, так же как и измерительные приборы. По точности измерений трансформаторы делятся на классы точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.
Трансформаторы напряжения бывают однофазные и трехфазные. На паспорте трансформатора указываются номинальная мощность, номинальное первичное U1ном и вторичное U2номнапряжения, класс точности. Вторичное напряжение (у трехфазных линейное) всех трансформаторов 100 В. Начало первичной обмотки обозначено буквой А, конец — X, начало — вторичной а, конец — х.
Рис. 8.31. Схема включения вольтметра с трансформатором напряжения
Схема включения амперметра с трансформатором тока изображена на рис. 8.32, в. Первичная обмотка трансформатора включена в электрическую цепь, и ток в ней определяется сопротивлением приемников и, естественно, не зависит от тока во вторичной цепи, где включен амперметр. Обмотка имеет несколько витков и выполнена из провода значительного сечения (соответственно току цепи). К выводам вторичной обмотки, имеющей значительно большее количество витков, чем первичная, и рассчитанной на ток 5 А, подключаются последовательно обмотки амперметра, токовые обмотки ваттметра, счетчика, реле защиты. Сопротивление обмоток незначительное, и если их количество невелико, то трансформатор работает в режиме короткого замыкания. Из уравнения МДС
I1w1 + I2w2 = I10w1
следует, что если бы намагничивающий ток I10 был равен нулю, то
| I1w1 = I2w2 и I2 = I1 | w1 | = I1KI . |
| w2 |
Так как трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания, то для создания тока во вторичной цепи 5 А требуется небольшая ЭДС и, следовательно, небольшой магнитный поток и создающий его намагничивающий ток. Однако для повышения точности измерения принимаются дополнительные меры к его снижению. Эти меры аналогичны тем, что были рассмотрены применительно к трансформатору напряжения, но в этом случае достаточная точность измерений при выполнении рассмотренных выше мер получается, если амплитуда магнитной индукции для трансформатора тока выбирается в пределах 0,06 — 0,1 Тл.
Рис. 8.32. Трансформатор тока (а), обозначение трансформатора тока (б), схема включения амперметра с трансформатором тока (в)
Необходимо отметить, что точность измерений существенно снижается при возрастании сопротивления вторичной цепи трансформатора. Действительно, для создания того же тока во вторичной обмотке потребуются большие ЭДС и, следовательно, магнитный поток и намагничивающий ток. Возросший намагничивающий ток нарушит пропорциональность между первичным и вторичным токами. Обрыв вторичной цепи представляет серьезную опасность для обслуживающего персонала вследствие появления на вторичной обмотке большого напряжения и возможности выхода из строя трансформатора.
Рис. 8.33. К пояснению работы трансформатора тока при разомкнутой вторичной обмотке
Это объясняется тем, что МДС первичной обмотки определяется током приемников энергии и не зависит от того, замкнута или разомкнута вторичная обмотка. Когда вторичная обмотка замкнута, она создает МДС I2w2, направленную противI1w1, и результирующая МДС, которая практически равна их разности, будет создавать магнитную индукцию всего в 0,06 — 0,1 Тл (точка а, рис. 8.33). При разомкнутой вторичной обмотке (I2w2 = 0) магнитная индукция возрастает до значений 1,5 — 2,0 Тл, что соответствует точке б.Магнитная индукция возрастает в 10 — 20 раз, что приведет к появлению большого напряжения на вторичной обмотке и резкому возрастанию (в 100 — 400 раз) потерь в магнитопроводе. Для предотвращения отмеченных неприятностей перед тем как отсоединить на ремонт или проверку измерительный прибор, вторичную обмотку трансформатора тока необходимо замкнуть накоротко перемычкой.
В паспорте трансформатора тока указываются номинальные токи первичной I1ном и вторичной I2ном (он обычно 5 А) обмоток, класс точности, максимальное значение сопротивления и минимальное значение коэффициента мощности обмоток приборов, включаемых во вторичную обмотку, при которых гарантируется указанный класс точности, а также напряжение, на которое рассчитана его изоляция. Начало первичной обмотки трансформатора тока обозначается буквой Л1, конец — буквой Л2, вторичной: начало — И1, конец — И2.
Рис 8.34 Схема включения амперметра, вольтметра, ваттметра с трансформаторами напряжения и тока
Необходимо отметить, что кроме погрешности измерения по коэффициенту трансформации (по модулю измеряемой величины) есть и погрешность по углу по той же причине: падение напряжения в обмотках. Погрешность объясняется тем, что направление вектора приведенного вторичного напряжения не совпадает с направлением вектора первичного напряжения трансформатора напряжения и направление вектора приведенного тока вторичной обмотки не совпадает с направлением вектора первичного тока трансформатора. Угловая погрешность составляет всего несколько минут и проявляет себя только при измерении мощности, энергии и фазы.
На рис 8.34 изображена схема включения измерительных приборов и измерительных трансформаторов для измерения тока, напряжения и активной мощности. Для защиты обслуживающего персонала от действия высокого напряжения в случае пробоя изоляции между обмотками или высоковольтной обмоткой и корпусом корпус и один конец вторичной обмотки измерительных трансформаторов надежно заземляются. Цена деления измерительных приборов определяется следующим образом.
Необходимо отметить, что при определении цены деления измерительных приборов под коэффициентом трансформации измерительных трансформаторов понимают отношения:
для трансформатора напряжения — номинальных значений напряжений первичной и вторичной обмоток
| КU = | U1н | = | w1 | = n; |
| U2н | w2 |
для трансформатора тока — номинальных значений токов
первичной и вторичной обмоток
| kI = | I1н | = | w2 | = | |
| I2н | w1 | n |
Цена деления амперметра
| С’A = CAkI = CA | w2 | = CA | I1н | . |
| w1 | I2н |
где СА — цена деления амперметра; С’A — цена деления амперметра с трансформатором тока.
Цена деления вольтметра
| С’B = СBkU = СB | w1 | = CB | U1н | . |
| w2 | U2н |
где СB — цена деления вольтметра; С’B — цена деления вольтметра с трансформатором напряжения.
Цена деления ваттметра
| С’Вт = СВтkIkU = СВт | I1н | U1н | |
| I2н | U2н |
где СВт — цена деления ваттметра; С’Вт — цена деления ваттметра с трансформаторами тока и напряжения.
| Силовые трансформаторы — Основное оборудование электрических станций и подстанций |
См. также в других словарях:
Трансформатор тока — Измерительный трансформатор тока ТПОЛ 10 … Википедия
Измерительный трансформатор — электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты. И. т. применяют главным образом в распределительных… … Большая советская энциклопедия
Измерительный трансформатор — электрический трансформатор для контроля напряжения, тока или фазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения… … Википедия
Трансформатор тока — измерительный Трансформатор электрический, предназначенный для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновременно Т. т. служат для… … Большая советская энциклопедия
ТРАНСФОРМАТОР ТОКА — измерительный трансформатор, служащий для включения в цепь переменного тока при высоком напряжении и больших силах тока измерительных приборов(амперметров, ваттметров и счетчиков) и реле. Включение этих приборов не непосредственно в цепь… … Технический железнодорожный словарь
измерительный трансформатор — электрический понижающий трансформатор, позволяющий измерять ток, напряжение и мощность в высоковольтных и сильноточных электрических цепях с помощью амперметров, вольтметров и ваттметров с относительно небольшими пределами измерений. * * *… … Энциклопедический словарь
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР — электрич. понижающий трансформатор, на первичную обмотку к рого воздействует измеряемый ток или напряжение, а ко вторичной подключены элект ронзмерит. приборы или реле защиты. И. т. применяют гл. обр. в цепях перем. тока высокого напряжения для… … Большой энциклопедический политехнический словарь
трансформатор тока — [current transformer] измерительный электрический трансформатор для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновремено трансформаторы тока служат… … Энциклопедический словарь по металлургии
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — средство измерений, преобразующее измеряемую физ. величину (перемещение, давление, темп ру, электрич. напряжение и т. д.) в сигнал (обычно электрический) для дальнейшей передачи, обработки или регистрации. Различают первичный И. п., к к рому… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Трансформатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения). Трансформатор силовой ОСМ 0,16 Однофазный сухой многоцелевого назначения мощностью 0.16 кВт … Википедия
ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ — ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ … Технический железнодорожный словарь
продольная дифференциальная защита
Защита, действие и селективность которой зависят от сравнения величин (или фаз и величин) токов по концам защищаемой линии.
[ http://docs.cntd.ru/document/1200069370]
продольная дифференциальная защита
Защита, срабатывание и селективность которой зависят от сравнения амплитуд или амплитуд и фаз токов на концах защищаемого участка.
[Разработка типовых структурных схем микропроцессорных устройств РЗА на объектах ОАО «ФКС ЕЭС». Пояснительная записка. Новосибирск 2006 г.]
продольная дифференциальная защита линий
—
[Интент]
EN
longitudinal differential protection
line differential protection (US)
protection the operation and selectivity of which depend on the comparison of magnitude or the phase and magnitude of the currents at the ends of the protected section
[ IEV ref 448-14-16]
FR
protection différentielle longitudinale
protection dont le fonctionnement et la sélectivité dépendent de la comparaison des courants en amplitude, ou en phase et en amplitude, entre les extrémités de la section protégée
[ IEV ref 448-14-16]
Продольная дифференциальная защита линий
Защита основана на принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце линии. Для сравнения вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон линии соединяются между собой проводами, как показано на рис. 7.17. По этим проводам постоянно циркулируют вторичные токи I 1 и I 2. Для выполнения дифференциальной защиты параллельно трансформаторам тока (дифференциально) включают измерительный орган тока ОТ.
Ток в обмотке этого органа всегда будет равен геометрической сумме токов, приходящих от обоих трансформаторов тока: I Р = I 1 + I 2 Если коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1 и ТА2 одинаковы, то при нормальной работе, а также внешнем КЗ (точка K1 на рис. 7.17, а) вторичные токи равны по значению I 1 =I2 и направлены в ОТ встречно. Ток в обмотке ОТ I Р = I 1 + I 2 =0, и ОТ не приходит в действие. При КЗ в защищаемой зоне (точка К2 на рис. 7.17, б) вторичные токи в обмотке ОТ совпадут по фазе и, следовательно, будут суммироваться: I Р = I 1 + I 2. Если I Р >I сз, орган тока сработает и через выходной орган ВО подействует на отключение выключателей линии.
Таким образом, дифференциальная продольная защита с постоянно циркулирующими токами в обмотке органа тока реагирует на полный ток КЗ в защищаемой зоне (участок линии, заключенный между трансформаторами тока ТА1 и ТА2), обеспечивая при этом мгновенное отключение поврежденной линии.
Практическое использование схем дифференциальных защит потребовало внесения ряда конструктивных элементов, обусловленных особенностями работы этих защит на линиях энергосистем.
Во-первых, для отключения протяженных линий с двух сторон оказалось необходимым подключение по дифференциальной схеме двух органов тока: одного на подстанции 1, другого на подстанции 2 (рис. 7.18). Подключение двух органов тока привело к неравномерному распределению вторичных токов между ними (токи распределялись обратно пропорционально сопротивлениям цепей), появлению тока небаланса и понижению чувствительности защиты. Заметим также, что этот ток небаланса суммируется в ТО с током небаланса, вызванным несовпадением характеристик намагничивания и некоторой разницей в коэффициентах трансформации трансформаторов тока. Для отстройки от токов небаланса в защите были применены не простые дифференциальные реле, а дифференциальные реле тока с торможением KAW, обладающие большей чувствительностью.
Во-вторых, соединительные провода при их значительной длине обладают сопротивлением, во много раз превышающим допустимое для трансформаторов тока сопротивление нагрузки. Для понижения нагрузки были применены специальные трансформаторы тока с коэффициентом трансформации n, с помощью которых был уменьшен в п раз ток, циркулирующий по проводам, и тем самым снижена в n2 раз нагрузка от соединительных проводов (значение нагрузки пропорционально квадрату тока). В защите эту функцию выполняют промежуточные трансформаторы тока TALT и изолирующие TAL. В схеме защиты изолирующие трансформаторы TAL служат еще и для отделения соединительных проводов от цепей реле и защиты цепей реле от высокого напряжения, наводимого в соединительных проводах во время прохождения по линии тока КЗ.
Рис. 7.17. Принцип выполнения продольной дифференциальной защиты линии и прохождение тока в органе тока при внешнем КЗ (а) и при КЗ в защищаемой зоне (б)
Рис. 7.18. Принципиальная схема продольной дифференциальной защиты линии:
ZA — фильтр токов прямой и обратной последовательностей; TALT — промежуточный трансформатор тока; TAL — изолирующий трансформатор; KAW — дифференциальное реле с торможением; Р — рабочая и T — тормозная обмотки реле
Распространенные в электрических сетях продольные дифференциальные защиты типа ДЗЛ построены на изложенных выше принципах и содержат элементы, указанные на рис. 7.18. Высокая стоимость соединительных проводов во вторичных цепях ДЗЛ ограничивает область се применения линиями малой протяженности (10-15 км).
Контроль исправности соединительных проводов. В эксплуатации возможны повреждения соединительных проводов: обрывы, КЗ между ними, замыкания одного провода на землю.
При обрыве соединительного провода (рис. 7.19, а) ток в рабочей Р и тормозной Т обмотках становится одинаковым и защита может неправильно сработать при сквозном КЗ и даже при токе нагрузки (в зависимости от значения Ic з .
Замыкание между соединительными проводами (рис. 7.19, б) шунтирует собой рабочие обмотки реле, и тогда защита может отказать в работе при КЗ в защищаемой зоне.
Для своевременного выявления повреждений исправность соединительных проводов контролируется специальным устройством (рис. 7.20). Контроль основан на том, что на рабочий переменный ток, циркулирующий в соединительных проводах при их исправном состоянии, накладывается выпрямленный постоянный ток, не оказывающий влияния на работу защиты. Две секции вторичной обмотки TAL соединены разделительным конденсатором С1, представляющим собой большое сопротивление для постоянного тока и малое для переменного. Благодаря конденсаторам С1 в обоих комплектах защит создается последовательная цепь циркуляции выпрямленного тока по соединительным проводам и обмоткам минимальных быстродействующих реле тока контроля КА. Выпрямленное напряжение подводится к соединительным проводам только на одной подстанции, где устройство контроля имеет выпрямитель VS, получающий в свою очередь питание от трансформатора напряжения TV рабочей системы шин. Подключение устройства контроля к той или другой системе шин осуществляется вспомогательными контактами шинных разъединителей или. реле-повторителями шинных разъединителей защищаемой линии.
Замыкающие контакты КЛ контролируют цепи выходных органов защиты.
При обрыве соединительных проводов постоянный ток исчезает, и реле контроля КА снимает оперативный ток с защит на обеих подстанциях, и подастся сигнал о повреждении. При замыкании соединительных проводов между собой подается сигнал о выводе защиты из действия, но только с одной стороны — со стороны подстанции, где нет выпрямителя.
Рис. 7.19. Прохождение тока в обмотках реле KAW при обрыве (а) и замыкании между собой соединительных проводов (б):
К1 — точка сквозного КЗ; К2 — точка КЗ в защищаемой зоне
В устройстве контроля имеется приспособление для периодических измерений сопротивления изоляции соединительных проводов относительно земли. Оно подаст сигнал при снижении сопротивления изоляции любого из соединительных проводов ниже 15-20 кОм.
Если соединительные провода исправны, ток контроля, проходящий по ним, не превышает 5-6 мА при напряжении 80 В. Эти значения должны периодически проверяться оперативным персоналом в соответствии с инструкцией по эксплуатации защиты.
Оперативному персоналу следует помнить, что перед допуском к любого рода работам на соединительных проводах необходимо отключать с обеих сторон продольную дифференциальную защиту, устройство контроля соединительных проводов и пуск от защиты устройства резервирования при отказе выключателей УРОВ.
После окончания работ на соединительных проводах следует проверить их исправность. Для этого включается устройство контроля на подстанции, где оно не имеет выпрямителя, при этом должен появиться сигнал неисправности. Затем устройство контроля включают на другой подстанции (на соединительные провода подают выпрямленное напряжение) и проверяют, нет ли сигнала о повреждении. Защиту и цепь пуска УРОВ от защиты вводят в работу при исправных соединительных проводах.
[ http://leg.co.ua/knigi/raznoe/obsluzhivanie-ustroystv-releynoy-zaschity-i-avtomatiki-5.html]
Тематики
Синонимы
EN
DE
- Längsdifferentialschutz, m
FR
— электрический трансформатор, в котором измеряемый ток или напряжение воздействуют на первичную обмотку трансформатора; вторичная (понижающая) обмотка подключена к измерительным приборам и защитным реле. Приборные трансформаторы используются главным образом в силовых распределительных щитах и в цепях переменного тока высокого напряжения для обеспечения безопасности при измерении силы тока, напряжения, мощности и энергии. Одна из клемм вторичной обмотки заземлена в качестве защитной меры в случае повреждения изоляции на стороне высокого напряжения.Измерительные трансформаторы позволяют измерять электрические величины различных величин с помощью устройств, диапазон измерения которых составляет 100 Вт (Вт) и 5 А (А).
Различают потенциал прибора (используется с вольтметрами, частотомерами, параллельными цепями ваттметров, счетчиками энергии, измерителями фазы и реле напряжения) и измерительными трансформаторами тока (используется с амперметрами, последовательными цепями ваттметров, счетчиками энергии, фазой). метров и токовых реле).Схемы подключения измерительных трансформаторов в электрических цепях показаны на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1. Схема подключения измерительного трансформатора напряжения
Рисунок 2. Схема подключения измерительного трансформатора тока
В измерительный трансформатор напряжения (рисунок 1), измеряемое напряжение U 1 подается на клеммы первичной обмотки; обмотка Вт 1 подключена параллельно нагрузке.Вторичное напряжение U 2 подается от обмотки W 2 к вольтметру или к цепям напряжения измерительных приборов и защитных реле. Точность измерения определяется процентной погрешностью, которая определяет точность воспроизведения для амплитуды измеряемого напряжения, и угловой погрешностью в градусах. Угловая ошибка равна углу между вектором первичного напряжения и вектором вторичного напряжения, повернутым на 180 °; это определяет точность фазового воспроизведения.Большинство измерительных трансформаторов напряжения для высокого напряжения изготавливаются в секционированном, маслонаполненном исполнении.
Первичная обмотка Вт 1 измерительного трансформатора тока (рисунок 2) соединена последовательно с цепью управления, которая несет переменный ток I 1 , вторичная обмотка Вт 2 является соединены последовательно с амперметром или другим измерительным прибором. Точность измерительного трансформатора тока определяется процентным отношением между разницей значения приведенного вторичного тока и значения фактического первичного тока к значению фактического первичного тока.
Для измерений мощности в высоковольтных цепях требуются измерительные трансформаторы тока и напряжения, если используется ваттметр (см. Рисунок 3).
Рисунок 3. Схема подключения ваттметра в однофазной цепи высокого напряжения между измерительными и потенциальными трансформаторами: (В) вольтметр, (А) амперметр, (Вт) ваттметр
Трансформаторы постоянного тока специальной конструкции используются в высоковольтных цепях постоянного тока или в цепях, несущих постоянный ток большой величины (Рисунок 4).Работа такого измерительного трансформатора основана на насыщении сердечника, изготовленного из ферромагнитного материала, при низкой напряженности магнитного поля. В результате среднее значение переменного тока во вспомогательной обмотке становится зависимым от измеряемого постоянного тока.
Рисунок 4. Схема измерительного трансформатора постоянного тока: (1) сердечник, (2) шина (проводник постоянного тока), (3) вспомогательная обмотка, (4) диоды моста выпрямителя; (F) магнитный поток, (R) выпрямитель, (A) амперметр, (W) первичная обмотка (шина), (U∽) вспомогательный источник переменного тока, (I) измеряемый ток
ЛИТЕРАТУРА
Электрические измерения: Обчший курс , 2-е изд.Под редакцией А. В. Фремке. Москва-Ленинград, 1954.Арутюнов В. О. Электрические измерительные приборы и измерения . Москва-Ленинград, 1958..
Представительство: {
"ObjectType": "MultipleSelect",
«Имя»: «Диаметр окна»,
«Метка»: «Диаметр окна»,
"Подсказка": "",
«Предварительно выбранный»: «»,
"Не входит": [],
«Пользовательский»: [],
"Порядок": {},
«Заполнитель»: «Все»,
«Несколько»: 1
}; Фильтр: {
«IsIncluded»: правда,
"FieldName": "Windowdiameter",
"FieldType": "Выбор",
«Олевый тип »:« множественный выбор »,
"ПредставлениеКонфиги": [
{
"ObjectType": "Флажок",
«Имя»: «Диаметр окна»,
"Метка": "",
"Подсказка": "",
«Предварительно выбранный»: «»,
"Не входит": [],
«Пользовательский»: [],
"Порядок": {},
"Заполнитель": ""
},
{
"ObjectType": "MultipleSelect",
«Имя»: «Диаметр окна»,
«Метка»: «Диаметр окна»,
"Подсказка": "",
«Предварительно выбранный»: «»,
"Не входит": [],
«Пользовательский»: [],
"Порядок": {},
«Заполнитель»: «Все»,
«Несколько»: 1
},
{
"ObjectType": "SingleSelect",
«Имя»: «Диаметр окна»,
"Метка": "",
"Подсказка": "",
«Предварительно выбранный»: «»,
"Не входит": [],
«Пользовательский»: [],
"Порядок": {},
"Заполнитель": "",
«Несколько»: 0
}
],
"DisplayOrder": "4",
"ItemsCollection": [
{
"Атрибуты": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
"CssStyle": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
«Значение»: ноль
}
},
«Включен»: правда,
«Выбрано»: ложно,
«Текст»: «1.5 \ "",
«Значение»: «1»
},
{
"Атрибуты": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
"CssStyle": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
«Значение»: ноль
}
},
«Включен»: правда,
«Выбрано»: ложно,
«Текст»: «1,63»,
«Значение»: «2»
},
{
"Атрибуты": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
"CssStyle": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
«Значение»: ноль
}
},
«Включен»: правда,
«Выбрано»: ложно,
"Текст": "2 \" ",
«Значение»: «3»
},
{
"Атрибуты": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
"CssStyle": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
«Значение»: ноль
}
},
«Включен»: правда,
«Выбрано»: ложно,
«Текст»: «2.25 \ "",
«Значение»: «4»
},
{
"Атрибуты": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
"CssStyle": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
«Значение»: ноль
}
},
«Включен»: правда,
«Выбрано»: ложно,
"Текст": "2,5 \" ",
«Значение»: «5»
},
{
"Атрибуты": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
"CssStyle": {
«Ключи»: [],
«Подсчет»: 0,
«Значение»: ноль
}
},
«Включен»: правда,
«Выбрано»: ложно,
«Текст»: «2.68 \ "",
«Значение»: «6»
},
{
"Атри .