Применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации: В каком случае допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин)? — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Использование трансформаторов

Учет с применением измерительных трансформаторов

Класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0,5. Допускается использование трансформаторов напряжения класса точности 1,0 для включения расчетных счетчиков класса точности 2,0.

Для присоединения счетчиков технического учета допускается использование трансформаторов тока класса точности 1,0, а также встроенных трансформаторов тока класса точности ниже 1,0, если для получения класса точности 1,0 требуется установка дополнительных комплектов трансформаторов тока.

Трансформаторы напряжения, используемые для присоединения счетчиков технического учета, могут иметь класс точности ниже 1,0.

Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%.

Присоединение токовых обмоток счетчиков к вторичным обмоткам трансформаторов тока следует проводить, как правило, отдельно от цепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами.

Допускается производить совместное присоединение токовых цепей, если раздельное их присоединение требует установки дополнительных трансформаторов тока, а совместное присоединение не приводит к снижению класса точности и надежности цепей трансформаторов тока, служащих для учета, и обеспечивает необходимые характеристики устройств релейной защиты.

Использование промежуточных трансформаторов тока для включения расчетных счетчиков запрещается.

Нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений.

Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5% при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков.

Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1,5% номинального напряжения.

Для питания цепей счетчиков могут применяться как однофазные, так и трехфазные трансформаторы напряжения, в том числе четерех- и пятистержневые, применяемые для контроля изоляции.

Цепи учета следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки.

Зажимы должны обеспечивать закорачивание вторичных цепей трансформаторов тока, отключение токовых цепей счетчика и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене или проверке, а также включение образцового счетчика без отсоединения проводов и кабелей.

Конструкция сборок и коробок зажимов расчетных счетчиков должна обеспечивать возможность их пломбирования.

Трансформаторы напряжения, используемые только для учета и защищенные на стороне высшего напряжения предохранителями, должны иметь контроль целости предохранителей.

При нескольких системах шин и присоединении каждого трансформатора напряжения только к своей системе шин должно быть предусмотрено устройство для переключения цепей счетчиков каждого присоединения на трансформаторы напряжения соответствующих систем шин.

На подстанциях потребителей конструкция решеток и дверей камер, в которых установлены предохранители на стороне высшего напряжения трансформаторов напряжения, используемых для расчетного учета, должна обеспечивать возможность их пломбирования.

Рукоятки приводов разъединителей трансформаторов напряжения, используемых для расчетного учета, должны иметь приспособления для их пломбирования.

ООО КВЭП

Коммерческий учет — процесс измерения объемов электрической энергии и значений электрической мощности, сбора и обработки результатов измерений, формирования расчетным путем на основании результатов измерений данных о количестве произведенной и потребленной электрической энергии (мощности) в соответствующих группах точек поставки, а также хранения и передачи указанных данных.

Требования к расчетным счетчикам электрической энергии

Для учета электрической энергии используются приборы учета, типы которых утверждены федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию и метрологии и внесены в государственный реестр средств измерений.

Технические параметры и метрологические характеристики счётчиков электрической энергии должны соответствовать требованиям ГОСТ 52320-2005 Часть 11 «Счетчики электрической энергии», ГОСТ Р 52323-2005 Часть 22 «Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S», ГОСТ Р 52322-2005 Часть 21 «Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2» (для реактивной энергии — ГОСТ Р 52425−2005 «Статические счетчики реактивной энергии»).

Каждый установленный расчетный счетчик должен иметь на винтах, крепящих кожух счетчика, пломбы с клеймом госповерителя, а на зажимной крышке — пломбу сетевой организации.

На вновь устанавливаемых трехфазных счетчиках должны быть пломбы государственной поверки с давностью не более 12 месяцев, а на однофазных счетчиках — с давностью не более 2 лет.

Основным техническим параметром электросчетчика является «класс точности», который указывает на уровень погрешности измерений прибора. Классы точности приборов учета определяются в соответствии с техническими регламентами и иными обязательными требованиями, установленными для классификации средств измерений.

Допустимые классы точности расчетных счетчиков активной электроэнергии для различных объектов учета и потребителей:

Категория потребителей	Уровень напряжения	Подключение	Альтернативное условие	Класс точности
Граждане-потребители	Не имеет значения	Не имеет значения		2.0 и выше
Многоквартирные жилые дома	0,4 кВ и ниже	новое	при замене выбывших из эксплуатации приборов учета	1.0 и выше
Потребители юридические и приравненные к ним лица мощностью менее 670кВт	35 кВ и ниже	новое	при замене выбывших из эксплуатации приборов учета	1. 0 и выше
	1.0 и выше	новое	при замене выбывших из эксплуатации приборов учета	0.5 S и выше
Потребители юридические и приравненные к ним лица мощностью не менее 670 кВт	Не имеет значения	новое	при замене выбывших из эксплуатации приборов учета	Приборы учета позволяющие измерять почасовые объемы потребления электрической энергии, класса точности 0.5S и выше, обеспечивающие хранение данных о почасовых объемах потребления электрической энергии за последние 120дней.
Производители электрической энергии	Не имеет значения	Не имеет значения	Не имеет значения	Приборы учета, позволяющие измерять почасовые объемы производства электрической энергии, класса точности 0.5 S и выше, обеспечивающие хранение данных о почасовых объемах потребления электрической энергии за последние 120дней и более или включенные в систему учета.

Требования к измерительным трансформаторам

Измерительные трансформаторы тока по техническим требованиям должны соответствовать ГОСТ 7746-2001 («Трансформаторы тока. Общие технические условия»).

• Класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0,5.

• Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%.

• Присоединение токовых обмоток счетчиков к вторичным обмоткам трансформаторов тока следует проводить, отдельно от цепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами.

• Использование промежуточных трансформаторов тока для включения расчетных счетчиков запрещается.

• Измерительные трансформаторы напряжения по техническим характеристикам должны соответствовать ГОСТ 1983-2001 («Трансформаторы напряжения. Общие технические условия»).

• Нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений.

• Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25 % номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков.

Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (Скачать)

Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (Скачать)

Постановление Правительства РФ от 04.05.2012 N 442 (Скачать)

Определение трансформаторов тока для целей защиты

Определение параметров трансформаторов тока может оказаться непростой задачей, особенно если информация недоступна или инженер не имеет достаточного опыта в решении этой задачи. Обычно многие параметры не соответствуют техническим требованиям, что приводит к неправильной работе или неработоспособности защитного оборудования, что приводит к серьезному повреждению оборудования или рискам для персонала. Неправильно выбранные трансформаторы тока могут привести к одной или нескольким из следующих проблем:

Ключевые параметры завышены, что приводит к опасно высоким вторичным напряжениям или токам, которые могут повредить реле защиты.
Недостаточно ключевых параметров для срабатывания устройства защиты/реле и инициирования отключения.
Затраты завышены без необходимости.
Трансформаторы тока должны быть переработаны для соответствия применению
Неправильно изготовленные трансформаторы вызывают временные задержки в проекте
Указанные трансформаторы тока не могут быть изготовлены из-за нехватки места в ячейке распределительного устройства

Трансформаторы тока производятся различных типов и размеров. Стандарт DIN 42600 и его размеры предусматривают серию трансформаторов универсального типа, которые используются во всем мире в распределительных щитах, обычно называемых блочными трансформаторами или трансформаторами тока DIN.

Рисунок 1. Типовые трансформаторы тока DIN

а) трансформатор тока с обмоткой первичной обмотки b) трансформатор тока одновиткового типа

Магнитный сердечник отвечает за определение величины тока, который может быть передан через трансформатор во вторичный сердечник, а также за точность передаваемого тока. Из рисунка 1 видно, что магнитопроводы и вторичные сердечники могут различаться по размерам. Как правило, чем более строгие электрические параметры требуются для вторичного сердечника, тем больше требуется магнитный сердечник. Например, для вторичного сердечника класса PX потребуется более крупная магнитная цепь, чем, скажем, для сердечника класса 5P, который, в свою очередь, больше, чем сердечник измерительного класса.

Вообще говоря, один блок обычно не имеет более двух / трех ядер на блок, так как это ограничено физическими размерами конструкции. Производители распределительных устройств используют различные типы конфигураций в своих конструкциях, но после завершения проектирования вместе с сертификацией типовых испытаний они ограничиваются количеством сердечников, которые они могут поместить в сертифицированный трансформатор тока и конструкцию распределительного устройства. По этой причине производители распределительных устройств, которые используют полностью сертифицированные конструкции, включая компоненты, будут ограничивать количество жил, которые можно установить в их распределительных устройствах.

Нередко производитель не может изготовить трансформатор по заданным параметрам. Почти в каждом случае проблема заключается в неправильном указании трансформатора тока, слишком высоких коэффициентах безопасности или в расчетах добавлено слишком много коэффициентов безопасности. Если требования к сердечнику высоки, может потребоваться разделить два сердечника на два блока трансформаторов тока.

Что такое ключевые параметры?

Основные параметры трансформатора тока — это значения, присваиваемые трансформатору тока для обеспечения правильной работы. IEC 61869-2 дает следующие определения для параметров, которые мы рассмотрели в этой статье.

• Номинальный коэффициент трансформации (Ip/Is)

Где:

Ip = первичный ток в амперах и

Is = вторичный ток в амперах коэффициент ограничения номинальной точности (ALF) для сердечников защиты.

• Номинальная нагрузка трансформатора тока (Sn)

Эти параметры указаны на паспортной табличке.

Рисунок 2. Паспортная табличка трансформатора тока

Другие параметры, такие как короткое замыкание (кА), напряжение изоляции (кВ) и т. д., также могут быть указаны, но в этой статье мы не обсуждали эти параметры подробно и как они могут влиять на конструкции трансформаторов тока, но ссылаются на них только при необходимости.

Напоминания об основных принципах

Релейная нагрузка (Sr) Релейная нагрузка — это входная токовая нагрузка, возлагаемая реле на трансформаторы тока. Эта нагрузка реле определяется входным сопротивлением реле, которое необходимо получить у производителя реле. Эти данные обычно публикуются в руководстве пользователя реле или в листе технической информации. В этой статье мы будем использовать следующие входные импедансы;

для входа 5 А 0,020 Ом Sr = 0,5 ВА

для входа 1 А 0,100 Ом — Sr = 0,1 ВА.

Нагрузка контура выводов (SL) Необходимо учитывать нагрузку соединительных проводов между трансформатором тока и реле защиты. На коротких расстояниях эта нагрузка почти незначительна, однако на больших расстояниях нагрузка может играть значительную роль в функционировании схемы защиты.

RL= ρ x l/A x k

Где: ρ = удельное сопротивление материала проводника (для меди при 200°C = 0,0178 мкОм)

l = длина проводника 92 x RL

Для простоты мы будем рассматривать нагрузку реле вместе с нагрузкой свинца как общую нагрузку нагрузки, определяемую как:

Sb = Sr +SL

Коэффициент трансформации тока по принципу трансформатора, где:

Ip / Is = Ns/Np

Сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока (Rct) рассчитать сопротивление. Сопротивление зависит от многих факторов, поэтому точно рассчитать фактическое сопротивление невозможно.

Мы должны избегать использования эмпирических правил/усреднения значений или общих руководств, однако здесь мы должны сделать исключение. Чтобы начать процесс, нам нужно знать вторичное сопротивление, используя либо значения, основанные на ранее изготовленных трансформаторах тока, значение производителя, либо формулу, которая даст значение, достаточное для начала процесса расчета для определения других параметров. Конечно, расчет необходимо повторить с фактическими значениями сопротивления, указанными производителем, для определения окончательных параметров.

Формула аппроксимации, которую мы будем использовать, имеет следующий вид: вторичный

Коэффициент ограничения точности (ALF)

Коэффициент ограничения номинальной точности отношение значения первичного тока, до которого трансформатор тока будет соответствовать требованиям по полной погрешности, к номинальному первичному току. Этот фактор относится к защитным жилам. Стандартные номинальные значения ALF составляют 5 – 10 – 15 – 20 – 30

Класс номинальной точности. Номинальный класс точности определяет точность преобразования тока. Для цепей защиты стандартными составными значениями ошибки являются: 5 и 10

Как интерпретировать параметры?

В предыдущем разделе мы рассмотрели, что вторичный ток может быть точно рассчитан на основе отношения, что не совсем верно, поскольку мы игнорировали ток намагничивания железного сердечника.

Сердечники трансформаторов тока предназначены для работы в номинальных классах (5P, 10P) до номинального предела точности в случае сердечников защиты при питании номинальной нагрузки.

Каждый вторичный сердечник имеет свой уникальный намагничивающий сердечник, отвечающий за основные параметры. Поскольку все эти параметры определяются намагничивающим сердечником, эти параметры взаимозависимы друг от друга. То есть, если мы изменим какой-либо один или несколько параметров трансформатора тока, другие параметры также изменятся.

Например, для защитного сердечника верно следующее:

Cl1 , Fa1 , Sn1 ≈ Cl2 , Fa2 , Sn2 ≈ Cl3 , Fa3 , Sn3

Где: Cl = Класс вторичного сердечника

Fa = Фактический предельный коэффициент точности вторичного сердечника

Sn = нагрузка вторичного сердечника

Чтобы понять эту взаимосвязь, сначала рассмотрим упрощенную эквивалентную схему трансформатора тока. , как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Эквивалентная схема трансформатора тока

Используя закон Ома, мы можем видеть, что индуцированное вторичное напряжение определяется как Vs и может быть рассчитано следующим образом:

Vs = Is x (Rct + Rb)

Vs = Fn x In (Rct + Rn)

Vs = Fa x In (Rct + Rb) {Используя фактическую нагрузку}

Мы можем вывести, что:

Fa= Fn x (Rct + Rn)/(Rct + Rb)

Каким должен быть требуемый коэффициент ограничения точности?

Для точного функционирования в соответствии с требованиями защиты трансформатор тока должен иметь фактический коэффициент ограничения точности, превышающий требуемый для элемента реле защиты. Верхний предел этого определяется величиной, которую может выдержать вторичная цепь, как правило, это принимается за максимальный предел, которым может управлять реле.

Для систем защиты предел точности должен соответствовать уровню неисправности для а) работы функции защиты в условиях неисправности и б) для стабильности системы защиты.

Широко используемая защита — это IDMT, а также функции мгновенной перегрузки по току (O/C) и защиты от замыкания на землю (E/F). Мы будем использовать эти функции защиты, чтобы определить требуемый коэффициент ограничения точности. Если фактический ALF превышает требуемый ALF, то мы удовлетворены тем, что ядро может выдать достаточную мощность для реле защиты. Однако ALF не должен превышать предел реле, так как можно повредить вторичную жилу, проводку выводов или защитные реле.

Чтобы определить требуемую ALF, мы отмечаем, что кривая IDMT становится кривой независимого времени примерно через 30 минут. 25 раз. Таким образом, мы можем рассмотреть следующую формулу: используя коэффициент безопасности 1,6, мы получим требуемое значение ALF для функции защиты IDMT (FLR1) = 40. может достигать 25 раз, а при использовании коэффициента безопасности 1,6 также получаем FLR2 = 40,

Мы также можем рассчитать требуемый коэффициент ограничения точности на основе предполагаемого тока короткого замыкания (FLR3). Поскольку мы хотим быть уверены, что учитываем любые небольшие ошибки, мы умножаем это на коэффициент безопасности в диапазоне 1,5 – 2,0

FLR3 = 1,5 x IPSC/CT Ratio

Чтобы решить, какой ограничивающий фактор мы должны использовать большее из FLR1 и FLR2, который мы можем назвать FLR1-2,

Однако, если FLR3, основанный на предполагаемых уровнях отказа, ниже, чем требуется для функций защиты (FLR1-2), тогда мы можем использовать FLR3. Для удобства мы будем обозначать это как FRQ = Минимум (FLR1-2 и FLR3)

Затем мы приходим к следующей гипотезе:

Если Fa => FRQ, то размер трансформатора тока правильный.

Если Fa < FRQ, то трансформатор тока имеет недостаточный размер.

Пример 1.

Проверить наличие защитного сердечника с соотношением 2000/1A, 5P20 15VA [т.е. составная ошибка <=5 % при 20-кратном номинальном токе при подаче нагрузки 15 ВА] подходит для системы с уровнем неисправности 20 кА для защиты от перегрузки по току и замыкания на землю.

Мы можем проверить фактический предельный коэффициент точности ядра защиты следующим образом:

Шаг 1. Рассчитайте ожидаемую нагрузку цепи защиты, используя формулу 5

Sb = Sr + SL

для цепи 1 А ожидаемая защита Нагрузка реле рассчитывается как:

Sr = I2R = 12 x 0,1 = 0,1 ВА

Используя медный провод сечением 2,5 мм2, подключенный по четырехпроводной системе с расстоянием 5 м между трансформатором тока и реле, мы вычисляем сопротивление контура из: 92 x 11,2 =11,2 ВА

Шаг 3. Рассчитайте фактический коэффициент ограничения точности Fa по формуле 9

Fa = Fn x (Sct + Sn) / (Sct + Sb)

=20 x (11,2+15) / ( 11,2+0,142) =46,2

Шаг 4. Проверьте, что фактический коэффициент ограничения больше требуемого коэффициента ограничения, используя формулу 10. x Отношение IPSC/CT

= 1,5 x 20 000 / 2000 = 15

Требуемый коэффициент ограничения точности:

FRQ = мин. (FLR1 – 2 и FLR3)

= мин. (40 и 15) = 15

Fa => FRQ

46,2 => 15

Вывод: трансформатор тока имеет достаточную мощность для функции защиты

Важное примечание: Если фактический коэффициент ограничения больше 100, реле, трансформатор тока или вторичная проводка будут повреждены. Большинство реле могут поддерживать высокий ток 100xIn только в течение 1 секунды.

Если уровень неисправности увеличился, скажем, до 40 кА, будет ли по-прежнему подходящим трансформатор тока?

В этом случае нам нужно будет только проверить, что происходит с FLR3

FLR3 = 1,5 x IPSC/CT Ratio

= 1,5 x 40 000 / 2000 = 30

FRQ = 30

Fa => 0 FRQ 9

3

=> 30

Вывод: трансформатор тока имеет достаточный размер.

Пример 2.

Проверьте, имеет ли защитный сердечник соотношение 600/1A, с параметрами 5P20 15VA подходит для системы с уровнем неисправности 20kA.

Шаг 1. Рассчитайте ожидаемую нагрузку схемы защиты по формуле 5

Sb = 0,142 ВА

Шаг 2. Рассчитайте предполагаемую внутреннюю нагрузку трансформатора тока.

RCT = 3,67 Ом и SCT = 3,67 ВА

Шаг 3. Рассчитайте фактический предельный коэффициент точности Fa

Fa = 98

Шаг 4. Убедитесь, что фактический предельный коэффициент больше, чем требуемый предельный коэффициент.

Fa > FRQ [трансформатор тока подходящего размера]

Fa < FRQ [трансформатор тока имеет недостаточный размер]

FLR1/FLR2 = 40 и FLR3 = 50

FRQ = Мин. (FLR1-2 и FLR3)

= Мин. (40, & 50) = 40

Fa => FRQ

98 => 15 максимальное значение ALF равно 100.

Чтобы отрегулировать ALF, в качестве предпочтения мы сначала отрегулируем номинальную нагрузку. Если мы настроим это на 5 ВА и повторим расчет, то получим следующее:

600/1 — 5P20 — 5 ВА

, что даст следующие результаты:

RCT = 3,67 Ом и Fa = 40

Повторяя шаги, описанные выше, мы придем к выводу, что трансформатор тока имеет достаточные размеры.

Пример 3.

Проверьте, подходит ли следующий трансформатор тока для системы с уровнем неисправности 25 кА.

Core 1, представляет собой защитный сердечник с соотношением 300/5A, с параметрами 10P10 5VA [т.е. составная ошибка <=10 % при токе, в 10 раз превышающем его номинальный ток, при подаче нагрузки 5 ВА].

Sb = Sr + SL

= 0,5 + 1,07 = 1,57

Rct = 0,25 Ом, SCT = 6,25 ВА, Fa = 14

14 < Min (40 и 125) [размер трансформатора тока меньше].

Чтобы увеличить расчетную фактическую ALF, мы можем увеличить номинальную нагрузку или номинальную ALF трансформатора тока. Если мы установим номинальную нагрузку на 20 ВА и повторим расчет, то получим следующее:

300/5 — 10P10 — 20 ВА

что даст следующие результаты:

Rct = 0,17 Ом, Fa = 42

Это означает, что трансформатор тока имеет достаточный размер.

Какие рекомендуемые параметры?

Фактический предельный коэффициент точности

Исходя из опыта и отзывов производителей трансформаторов тока, мы отметили, что фактический предельный коэффициент точности (Fa) около 40 обеспечивает идеальное решение по следующим причинам:

Коэффициент предела точности составляет достаточно высока, чтобы соответствовать большинству требований защиты. В тех случаях, когда требуется более высокий ALF, это возможно, однако абсолютный предел составляет 100.
Изготовитель трансформатора тока, как правило, не сталкивается с проблемой согласования параметров, включая расчетное вторичное сопротивление, ALF и номинальную нагрузку для выбранного коэффициента, в пределах ограниченного пространства распределительного устройства.
В случаях, когда в блоке DIN требуется более 1 жилы. Уменьшение фактора ограничения точности до минимума позволяет освободить больше места для дополнительных сердечников трансформатора тока.

Номинальная нагрузка трансформатора тока

Как правило, нагрузка должна быть снижена для более низких коэффициентов, чтобы гарантировать, что трансформатор тока не слишком большой. Типичные нагрузки следует выбирать из следующего диапазона: 0,75 – 1 – 1,5 – 2,5 – 5 – 7,5 – 10 – 15 – 20 – 25 – 30 ВА.

Для начала рекомендуется выбрать нагрузку в середине диапазона, т. е. 5 ВА или 10 ВА, а затем вычислить номинальные и фактические предельные коэффициенты точности в зависимости от ситуации. Если ALF вычисляет слишком высокое значение, нагрузку можно уменьшить или увеличить по мере необходимости.

Определение коэффициента первичной обмотки трансформатора тока

Защита электрооборудования представляет собой аномалию, заключающуюся в попытках как можно быстрее изолировать поврежденный участок от системы, чтобы неисправная часть системы оставалась в рабочем состоянии как можно дольше.

Выбор коэффициента трансформации тока должен учитывать эту аномалию, когда идеального коэффициента добиться трудно, если не невозможно, поскольку необходимо учитывать пределы. Верхний предел определяется максимальным током короткого замыкания и желаемым напряжением ALF/точки перегиба для обеспечения стабильности, а нижний предел определяется наименьшей настройкой, необходимой для обнаружения слаботочных замыканий. Таким образом, выбор трансформатора тока является компромиссом между этими двумя ограничениями. Выбор является попыткой охватить как можно более широкий диапазон для инициирования отключения, сохраняя при этом стабильность и предотвращая отключение из-за сквозных замыканий.

Если мы рассмотрим диапазон тока от почти нулевого тока до тока пикового уровня повреждения, нам нужно будет рассмотреть диапазон от 1 А до 100 000 А, что было бы практически невозможно для трансформаторов тока с магнитными сердечниками. Один из способов охвата диапазона состоит в том, чтобы разбить систему защиты на перекрывающиеся диапазоны и рассмотреть несколько зон защиты.

Определение коэффициента вторичной обмотки трансформатора тока

Теоретически вторичный ток не имеет значения и часто является предпочтением пользователя, однако необходимо убедиться, что выбранный коэффициент трансформации трансформатора тока осуществим и может быть изготовлен изготовителем. Поэтому нередко можно обнаружить, что изменение вторичного тока с 1 А на 5 А и наоборот может стать проще и, следовательно, более рентабельным для производства желаемого трансформатора. Как правило, мы предпочитаем использовать вторичные цепи на 1 А, так как вторичные токи ниже, а расчеты более практичны, однако в некоторых случаях они меняются на 5 А.

Защита от перегрузки по току

Наиболее широко используемыми системами защиты являются системы защиты от перегрузки по току и защиты от замыканий на землю.

На рис. 5 представлена схема этих типов защиты.

Как правило, мы рекомендуем выбирать основной рацион прибл. на 10-20 % выше максимального тока нагрузки цепи, округляя это значение до ближайших 100. реле защиты. В этих схемах это

важно убедиться, что ток, протекающий через реле, не превышает максимальный кратковременный ток реле, обычно равный 100 x In в течение 1 секунды.

Рисунок 5. Система защиты от перегрузки по току и замыкания на землю

Рисунок 6. Измерение и защита от замыканий на землю, объединенные на измерительном сердечнике

Защита от замыканий на землю.

Ток замыкания на землю во многом определяется заземлением системы. Мы часто обнаруживаем, что токи замыкания на землю ограничены несколькими сотнями ампер. Мы рекомендуем, чтобы используемая система защиты предвидела токи замыкания на землю. Реле защиты вместе с выбранным коэффициентом трансформации трансформатора тока должно обнаруживать не менее 30 % ожидаемого тока замыкания на землю.

Если ток замыкания на землю поступает от линейных трансформаторов тока, где из-за высокого коэффициента обнаружения малое значение тока замыкания на землю нецелесообразно, то мы рекомендуем использовать тороидальные трансформаторы тока, как показано на рис. 5.

Другое Метод обнаружения малых токов замыкания на землю заключается в использовании для этой цели измерительного сердечника. На рис. 6 показано, как функция защиты от замыканий на землю может быть включена в функцию измерения.

Эквивалентные параметры: Как класс X соотносится с рейтингом класса P?

Поскольку параметры вторичного сердечника в значительной степени определяются магнитным сердечником, можно сравнить сердечник класса X с сердечником защиты 5P или 10P.

Напряжение в точке перегиба определяется как точка на кривой, в которой увеличение напряжения на 10 % вызывает увеличение тока на 50 %.

В трансформаторах тока для различных классов номиналов точка перегиба соответствует: Vkp ≈ 1,4 Тл, V5P = Vs1 ≈ 1,6 Тл, V10P = Vs2 ≈ 1,9 Тл

Рисунок 7. Напряжение точки перегиба

Таким образом, мы можем вывести следующие отношения

Vkp = 1,4 ; Vкп = 1,4 ; Vs1 = 1,6

Vs1 1,6 Vs2 1,9 Vs2 1,9

Упрощенная эквивалентная схема дает напряжение точки перегиба следующим образом: параметры трансформатора тока от класса РХ до; 5P или 10P и наоборот.

Примеры эквивалентных параметров

От PX до 5P — номинал, рассчитайте номинальный ALF (Fn) для выбранной номинальной нагрузки (Sn), для трансформатора тока с коэффициентом 2000/5, Rct = 0,4 Ом и Vкп = 75 Вольт.

Оцениваем Sn = 10 ВА, используя приведенные выше формулы, мы можем рассчитать Fn следующим образом:

Vkp = 1,4/1,6 x Vs1

Vkp = 0,875 x Fn x In (Rct + Rn)

Fn = Vkp / ( 0,875 x In (Rct + Pn/In2))

= 75 / (0,875 x 5 x (0,4 + (10/25)) = 21

Округляя, можно сказать следующее:

Сердечник указан как 2000/ 5 Cl PX, Vkp => 75 В, Rct =< 0,4 Ом соответствует защитному сердечнику с номиналом 5P20 10 ВА

Этот расчет можно выполнить для любого класса защиты, т. е. 5P <> 10P <> PX

Дифференциальная защита

Во многих случаях мы видим требования к реле защиты, в которых указаны номинальные характеристики класса PX. Эти случаи обычно встречаются в системах дифференциальной защиты с высоким импедансом, таких как дифференциальная защита трансформатора, дифференциальная защита зоны шины или дифференциальная защита от замыканий на землю, где выход трансформатора(ов) тока уравновешен относительно другого. В этих случаях требуется, чтобы сердечник был точным вплоть до указанного напряжения в точке перегиба для обеспечения стабильности в условиях сквозного замыкания. Требуемое напряжение в точке перегиба рассчитывается на основе предполагаемого тока короткого замыкания, сопротивления контура вторичной цепи и может включать коэффициент безопасности.

Поскольку мы определили эквивалентные параметры для упрощенной схемы замещения, мы можем легко распространить эти формулы и принципы на системы с дифференциальным сопротивлением. Требуемое напряжение в точке перегиба определяется как Vkpz

Vkpz = k x Issc (Rct + Rb)

, где: k = коэффициент безопасности от 1,5 до 2, Rb = сопротивление выводной петли плюс входное сопротивление реле и Issc = вторичный ток короткого замыкания. = отношение Ipsc/CT.

Рисунок 8. Пример схемы защиты от замыканий на землю с высоким сопротивлением

В некоторых случаях мы наблюдали необычайно высокие напряжения, которые могут превышать уровень изоляции вторичной проводки и реле защиты. Хотя эти расчеты математически правильны, они часто упускают из виду способность трансформатора тока, который может быть изготовлен в условиях ограниченного пространства распределительного устройства, вырабатывать требуемые напряжения.

Обычно такая оплошность возникает, когда коэффициент трансформации тока мал по сравнению с ожидаемым током короткого замыкания. Наиболее практичным методом исправления этих аномалий является увеличение коэффициента трансформации трансформатора тока, даже если это означает замену трансформаторов тока в других частях системы. Мы приводим пример того, как это. Мы должны предоставить трансформатор тока класса PX с подходящим коэффициентом для обеспечения стабильности при уровне неисправности 31,5 кА. Требуемое напряжение в точке перегиба рассчитывается с использованием следующих формул для обеспечения стабильности.

В таблице 1 приведены рассчитанные значения требуемого напряжения точки перегиба Vkpz, а также основные параметры фактической ALF (Fa) и эквивалентного напряжения точки перегиба для различных соотношений от 100/1 до 2000/1.

Из таблицы видно, что при использовании трансформатора тока с коэффициентом 400/1 и ниже мы сталкиваемся с проблемами в достижении требуемого напряжения точки перегиба с трансформатором тока, так как фактический коэффициент ограничения точности превышает 100.

Таблица 1: Расчетные параметры трансформатора тока

Например, при выборе трансформатора тока с коэффициентом 100/1 при коэффициенте ограничения точности 373 (Fa) эквивалентное напряжение насыщения составит около 275 В (В кПа) по сравнению с требуемым напряжением 531 В (В кПа). ).

Использование коэффициента 1200/1 и выше снижает фактическую ALF (Fa) до приемлемого уровня около 62, увеличивает эквивалентное напряжение насыщения (Vkpa = 384 вольт) и снижает требуемое напряжение (Vkpx = 280 вольт)

Для обеспечения стабильности дифференциальной защиты необходимо, чтобы эквивалентное напряжение в точке перегиба трансформатора тока было больше, чем требуемое напряжение в точке перегиба, а фактическое значение ALF выше желаемого значения, но ниже максимального значения 100. Наш опыт позволяет достичь наилучшего способа достижения этой цели. этот критерий заключается в том, чтобы сначала отрегулировать коэффициент трансформатора тока, чтобы приблизиться к критерию, а затем настроить трансформатор тока, отрегулировав другие параметры, такие как Rct или рейтинг класса.

Этот документ должен дать общее представление о трансформаторах тока и о том, как они могут быть указаны. Если изготовитель сообщает, что сердечник трансформатора тока не может быть изготовлен, то почти наверняка он указан неправильно. При некотором понимании требований параметры или коэффициент могут быть изменены, чтобы подобрать подходящий трансформатор тока.

Эта статья была впервые опубликована EE Publishers http://z.energize.ee.co.za/#page/30

Ссылки : ABB — Расчет фактора предела точности трансформатора тока [dhttps://library.e.abb.com/public/194811e319ce2bb7c2256f9e00324a2f/applicationCT_accuracylimitfactorENa.pdf] 194 — Трансформаторы тока: как их указать Cahier техника нет. 195 — Трансформаторы тока: ошибки спецификации и решения. [http://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/techniques/3334/3334-ect195.pdf]

6 Объяснение электрических испытаний трансформаторов тока – статьи

Необходимо регулярно осматривать и тестировать трансформаторы тока и подключенные к ним приборы. Фото: ABB

Трансформаторы тока играют важную роль в мониторинге и защите электроэнергетических систем. ТТ — это измерительные трансформаторы, используемые для преобразования первичного тока в уменьшенный вторичный ток для использования со счетчиками, реле, контрольным оборудованием и другими приборами.

Часто недооценивают важность испытаний измерительных трансформаторов. Трансформаторы тока для целей учета должны иметь высокую степень точности, чтобы обеспечить точный расчет, а те, которые используются для защиты, должны быстро и правильно реагировать в случае неисправности.

Риски, такие как путаница измерительных трансформаторов для измерения и защиты или перепутанные соединения, могут быть значительно снижены путем тестирования перед первым использованием. В то же время электрические изменения в ТТ, вызванные, например, старением изоляции, можно выявить на ранней стадии.

По этим и другим причинам необходимо регулярно проверять и калибровать трансформаторы тока и подключенные к ним приборы. Для обеспечения точности и оптимальной эксплуатационной надежности необходимо выполнить 6 электрических испытаний трансформаторов тока:

Содержание

Проверка соотношения
Проверка полярности
Тест возбуждения (насыщения)
Проверка сопротивления изоляции
Проверка сопротивления обмотки
Испытание на нагрузку

1.

Проверка соотношения
Коэффициент трансформации ТТ описывается как отношение входного тока первичной обмотки к выходному току вторичной обмотки при полной нагрузке. Например, ТТ с коэффициентом 300:5 будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.
Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответственно. Например, если 150 ампер протекает через первичную обмотку 300 ампер , выходной ток вторичной обмотки будет равен 9.0031 2,5 ампера .
(300:5 = 60:1) (150:300 = 2,5:5)
В отличие от трансформатора напряжения или мощности трансформатор тока состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может состоять из одного плоского витка, катушки из прочного провода, намотанной вокруг сердечника, или просто из проводника или шины, пропущенной через центральное отверстие.

Проверка коэффициента трансформации ТТ может быть выполнена путем подачи первичного тока и измерения выходного тока или путем подачи вторичного напряжения и измерения наведенного первичного напряжения. Фото: TestGuy.
Проверка соотношения проводится для подтверждения того, что соотношение ТТ соответствует указанному, и для проверки правильности соотношения на разных ответвлениях многоотводного ТТ. Коэффициент трансформации эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения и может быть выражен следующим образом:

Н2/Н1 = В2/В1
N2 и N1 количество витков вторичной и первичной обмоток
V2 и V1 являются вторичной и первичной стороной показания напряжения
Тесты отношения выполняются путем подачи подходящего напряжения (ниже насыщения) на вторичную обмотку тестируемого ТТ, в то время как напряжение на первичной стороне измеряется для расчета отношения витков из приведенного выше выражения.

ОПАСНО: Соблюдайте осторожность при проведении проверки коэффициента трансформации трансформатора тока и НЕ применяйте достаточно высокое напряжение, которое может привести к насыщению трансформатора. Применение напряжения насыщения приведет к неточным показаниям.
2. Проверка полярности
Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны на сердечник трансформатора (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, как выводы выведены из корпуса трансформатора тока. Все трансформаторы тока имеют вычитательную полярность и должны иметь следующие обозначения для визуального определения направления протекания тока:

h2 — первичный ток, линия направление взгляда
ч3 – первичный ток, нагрузка направление вращения
X1 — вторичный текущий

Предполагается, что испытуемый ТТ имеет правильную полярность, если направление мгновенного тока для первичного и вторичного тока противоположно друг другу. Фото: TestGuy.
Знаки полярности на ТТ обозначают относительные мгновенные направления токов. Проверка полярности подтверждает, что прогнозируемое направление вторичного тока ТТ (выход) соответствует заданному направлению первичного тока (вход).

При установке и подключении трансформатора тока к реле учета электроэнергии и защитным реле важно соблюдать полярность. В тот же момент времени, когда первичный ток входит в первичную клемму, соответствующий вторичный ток должен выходить из вторичной клеммы с аналогичной маркировкой.
Предполагается, что испытуемый ТТ имеет правильную полярность, если направление мгновенного тока для первичного и вторичного тока противоположно друг другу. Полярность ТТ имеет решающее значение, когда ТТ используются вместе в однофазных или трехфазных приложениях.
Большинство современного испытательного оборудования ТТ способно автоматически выполнять проверку соотношения с использованием упрощенной настройки измерительных проводов и отображать полярность как правильную или неправильную. Полярность ТТ проверяется вручную с использованием 9-вольтовой батареи и аналогового вольтметра по следующей процедуре проверки:

Маркировка на трансформаторах тока иногда неправильно наносится на заводе. Вы можете проверить полярность трансформатора тока в полевых условиях с помощью 9-вольтовой батареи. Фото: TestGuy.
Процедура проверки полярности ТТ
Отключите все питание перед проверкой и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма счетчика подключена к клемме X1 трансформатора тока, а отрицательная клемма подключена к X2.
Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна CT и на короткое время соедините положительный конец 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченный точкой), а отрицательный конец со стороной h3. Важно избегать постоянного контакта, который приведет к короткому замыканию аккумулятора.
Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении. Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на противоположную. Клеммы X1 и X2 необходимо поменять местами, чтобы можно было провести тест.
Примечание: Полярность не важна при подключении к амперметрам и вольтметрам. Полярность важна только при подключении к ваттметрам, ваттметрам, варметрам и реле индукционного типа. Для соблюдения полярности сторона трансформатора тока h2 должна быть обращена к источнику питания; тогда вторичная клемма X1 является соединением полярности.
3. Испытание на возбуждение (насыщение)
Когда ТТ «насыщается», магнитный путь внутри ТТ работает как короткое замыкание в линии передачи. Почти вся энергия, поступающая от первичной обмотки, отводится от вторичной обмотки и используется для создания магнитного поля внутри ТТ.
Испытание на насыщение для трансформатора тока определяет номинальную точку перегиба по стандартам IEEE или IEC, точку, в которой трансформатор больше не может выдавать ток пропорционально его заданному коэффициенту.
Испытания возбуждения выполняются путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку ТТ и ступенчатого увеличения напряжения до тех пор, пока ТТ не достигнет насыщения. Точка «колена» определяется путем наблюдения небольшого увеличения напряжения, вызывающего большое увеличение тока.
Испытательное напряжение медленно снижается до нуля, чтобы размагнитить ТТ. Результаты испытаний наносятся на логарифмический (логарифмический) график и оцениваются на основе периода перехода между нормальной работой и насыщением.

Испытания возбуждения выполняются путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку ТТ и ступенчатого увеличения напряжения до тех пор, пока ТТ не достигнет насыщения. Фото: TestGuy.
Кривая возбуждения вокруг точек скачка тока при небольшом увеличении напряжения; очень важно для сравнения кривых с опубликованными кривыми или аналогичными кривыми КТ. Результаты теста возбуждения следует сравнить с опубликованными данными производителя или предыдущими записями, чтобы определить любые отклонения от ранее полученных кривых.
IEEE определяет насыщение как «точку, в которой касательная находится под углом 45 градусов к вторичному току возбуждения». Также известна как точка «колена». Это испытание подтверждает, что ТТ имеет правильный класс точности, не имеет короткозамкнутых витков в ТТ и коротких замыканий в первичной или вторичной обмотках испытуемого ТТ.
4. Испытание сопротивления изоляции
Изоляцию между обмотками трансформатора тока и обмотками заземления следует проверить на диэлектрическую прочность при выполнении комплексного испытания трансформатора тока. Для определения состояния изоляции испытуемого ТТ проводят три испытания:
Первичный к вторичному : Проверяет состояние изоляции между высоким и низким.
Первичный к земле : Проверяет состояние изоляции между высоким и заземлением.
Вторичная цепь к земле : Проверяет состояние изоляции между проводом «низкий» и «землей».
Показания сопротивления изоляции должны оставаться практически постоянными в течение определенного периода времени. Резкое падение значений сопротивления изоляции указывает на деградацию изоляции, и для диагностики проблемы требуется дальнейшее исследование.
Испытания изоляции трансформаторов тока на 600 В или менее обычно проводятся при 1000 В постоянного тока. Перед испытанием закоротите первичную обмотку испытуемого ТТ, соединив h2 и h3, затем закоротите вторичную обмотку испытуемого ТТ, соединив X1 и X2-X5.
Удалите нейтральную землю и изолируйте ТТ от любой связанной нагрузки. После того, как обмотки закорочены, трансформатор тока будет представлять собой образец с тремя выводами.

Для определения состояния изоляции испытуемого ТТ выполняются три испытания сопротивления изоляции. Фото: TestGuy.
Значения испытаний сопротивления изоляции трансформаторов тока следует сравнивать с аналогичными показаниями, полученными при предыдущих испытаниях. Любое большое отклонение в исторических показаниях должно потребовать дальнейшего расследования.
ANSI/NETA MTS-2019 Таблица 100.5 Указывает минимальное сопротивление изоляции 500 МОм при 1000 В постоянного тока для катушек трансформатора с номиналом 600 В или менее. См. Раздел 7.10.1 для получения дополнительной информации.
Минимальное общепринятое сопротивление изоляции составляет 1 МОм. Любое показание в мегаомах считается хорошей изоляцией, однако именно тренд результатов испытаний изоляции дает истинное состояние изоляции ТТ.
На показания изоляции сильно влияет температура образца. Если показания сравниваются с ранее снятыми показаниями, необходимо применить надлежащие поправочные коэффициенты, если они были получены при различных температурных условиях, прежде чем делать какие-либо выводы.
5. Проверка сопротивления обмотки
Измерение сопротивления обмотки постоянному току является важным измерением для определения истинного состояния, состояния и точности ТТ. Сопротивление обмотки трансформатора тока будет изменяться с течением времени в зависимости от возраста образца, использования, внешних условий и эффекта нагрузки.
Рекомендуется периодически измерять сопротивление обмотки постоянного тока на одноотводном или многоотводном ТТ и отслеживать значения. Для получения такого малого сопротивления обмотки требуется высокоточная схема измерения низкого сопротивления.
Сопротивление обмотки трансформатора тока находится путем деления падения напряжения на обмотке (измеренного милливольтметром постоянного тока) на постоянный ток, проходящий через обмотку. ТТ должен быть размагничен после завершения проверки сопротивления обмотки.

Измерьте сопротивление обмотки ТТ, пропуская постоянный ток через обмотку, и измерьте падение напряжения. Разделите измеренное напряжение на измеренный ток. Фото: TestGuy.
Совет: Запустите тест насыщения для размагничивания ТТ по завершении всех тестов сопротивления обмотки .
6. Тест нагрузки
Нагрузка трансформатора тока может быть определена как полное сопротивление в омах на вторичных выходных клеммах. Общая нагрузка представляет собой комбинацию импеданса катушек ваттметра, катушек тока реле, контактного сопротивления, клеммных колодок, сопротивления проводов и контрольных переключателей, используемых во вторичном контуре.
Каждый трансформатор тока имеет вторичную нагрузку при подключении к реле или измерительной цепи. Ожидается, что трансформаторы тока будут обеспечивать вторичный выходной ток в зависимости от их класса точности.
Если размер трансформатора тока не соответствует нагрузке вторичного контура, это может привести к уменьшению вторичного тока ТТ. Проверка нагрузки важна для проверки того, что ТТ подает в цепь ток, не превышающий номинальную нагрузку.
Нагрузочное испытание также полезно для проверки того, что трансформаторы тока:
Не находится под напряжением с установленными закорачивающими устройствами (если используется для измерения или защиты)
Не оставлять с разомкнутой цепью, когда не используется
Соединение с одной точкой заземления
Все соединения герметичны
Измерьте нагрузку, подав номинальный вторичный ток ТТ с его клемм в сторону нагрузки, изолировав вторичную обмотку ТТ со всей подключенной нагрузкой, и наблюдайте за падением напряжения в точках подачи и в каждой точке цепи относительно земли.
Этот метод требует много времени, но требует только источника напряжения, сопротивления и вольтметра. Измерение падения напряжения на источнике в сочетании с законом Ома даст нам импеданс нагрузки. Анализ характера падения напряжения по всей цепи подтверждает правильность подключения.
Нагрузка трансформатора тока обычно выражается в ВА. Испытание нагрузкой выполняется для проверки того, что ТТ способен подавать известный ток на известную нагрузку, сохраняя заявленную точность. Испытание под нагрузкой обычно выполняется при полном номинальном значении вторичного тока (например, 5 А или 1 А).
Как рассчитать нагрузку ТТ
В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на две группы: Измерительные и Защитные (Реле). CT может иметь рейтинг нагрузки для обеих групп.
Измерительные трансформаторы тока обычно обозначаются как 0,2 B 0,5
Последнее число указывает нагрузку в омах. Для ТТ со вторичным током 5 А номинальная нагрузка ВА может быть рассчитана как:
ВА = напряжение * ток = (ток)
² * Нагрузка = (5) ² * 0,5 = 12,5 ВА
Релейные ТТ обычно обозначаются как 10 C 400
Последнее число указывает макс.