Принцип действия насыщающихся трансформаторов тока
- Подробности
- Категория: РЗиА
- РЗиА
- реле
Содержание материала
- Электромагнитные реле тока и напряжения
- Принципы выполнения дифференциальных токовых защит
- Токи небаланса в дифференциальных защитах
- Принцип действия насыщающихся трансформаторов тока
- Устройство и конструкция реле РНТ
- Исполнения и основные технические данные реле РНТ разных типов
- Выбор уставок на короткозамкнутой обмотке реле РНТ
- Наладка реле РНТ
- Проверка правильности включения токовых цепей дифференциальных защит
- Приложения
Страница 4 из 10
Выше было показано, что кривые токов намагничивания и токов небаланса в неустановившемся режиме располагаются почти полностью по одну сторону оси времени из-за наличия большой апериодической составляющей.
Кривая тока КЗ, поступающего в реле при повреждена
в защищаемой зоне, имеет почти симметричную синусоидальную форм>. В момент возникновения короткого замыкания на форму кривой тока в реле оказывает некоторое влияние свободная апериодическая составляющая переходного процесса, содержащаяся в первичном токе. Однако кривая полного тока КЗ меняет знак каждые полпериода, т.е. несмотря на наличие апериодической составляющей с момента возникновения короткого замыкания смещена относительно оси времени не полностью.
Первичная обмотка НТТ (рис.8, а> включается в дифференциальную цепь защиты, а от вторичной обмотки питается токовое исполнительное реле. Сердечник НТТ шихтуется специальной сталью с широкой петлей гистерезиса, а сечение сердечника, параметры реле и обмоток подбираются так, что во вторичную цепь хорошо трансформируется только синусоидальный ток.
Таким образом, насыщающийся трансформатор при наличии в первичном токе /„ апериодической составляющей автоматически увеличивает ток срабатывания реле (загрубляет реле), и дифференциальная защита не реагирует на броски намагничивающего тока силовых трансформаторов, а при внешних КЗ — на токи небаланса неустановившегося режима.
В простейшем случае, когда сечение сердечника одинаково на всех его участках, а воздушный зазор отсутствует, магнитная характеристика отличается от кривой намагничивания только масштабами, так как магнитный поток Ф пропорционален индукции В, а напряженность поля Н пропорциональна намагничивающему току /нам.
Рис.8. Принцип действия насыщающегося трансформатора тока:
а — схема; б — кривая намагничивания ферромагнитного материала; в — кривые намагничивания при КЗ в защищаемой зоне и в условиях срабатывания реле; г — то же при включении защищаемого трансформатора под напряжение
Если ток обратного направления увеличивать, то сердечник намагничивается в обратном направлении. Когда напряженность магнитного поля достигает значения —Нтах, равного по абсолютной величине напряженности +Нтах, индукция В будет примерно равна Втах, т.
Процесс отставания изменений магнитного доля от изменений намагничивающего тока называется гистерезисом, а изображающая ‘ его замкнутая кривая — петлей гистерезиса.
Значение магнитной индукции Вг при токе намагничивания, равном нулю, называется остаточной индукцией.
На рис. 8, в, г изображены кривые, показывающие, как трансформируется ток с различной формой кривой во вторичный контур насыщающегося трансформатора. При прохождении по первичной обмотке синусоидального тока, значения которого меняются во времени от +1тах До —Imax, магнитная индукция сердечника также изменяется от +Втах до -Втах. При этом ЭДС на вторичной обмотке, а следовательно, и ток в реле получают большие значения.
Если в первичной обмотке проходит апериодический ток (рис.8, г), располагающийся по одну сторону оси времени, перемагничивание сердечника происходит по так называемой динамической петле гистерезиса (1—2—1; 3—2—3), так как индукция изменяется в небольших пределах на величину Ва. При таком изменении индукции ток в реле будет мал, хотя абсолютные значения бросков тока небаланса в переходном режиме велики.
1. Уставка срабатывания исполнительного реле, включенного в цепь вторичной обмотки НТТ, всегда остается неизменной и называется вторичным током срабатывания fcv дифференциального реле. Поскольку /ср для данного типа реле неизменный, наводящий его магнитный поток Фср, а следовательно, и индукция Вср также имеют постоянное значение.
Уставка срабатывания защиты регулируется изменением числа витков первичной обмотки НТТ. Чем грубее заданная уставка срабатывания дифференциальной защиты, тем меньше число витков первичной обмотки НТТ требуется включить в схему, и наоборот, для получения меньшего тока срабатывания защиты нужно включить большее число витков первичной обмотки.
2. Параметры НТТ (размер магнитопровода, сорт стали, обмоточные данные) выбираются из такого расчета, чтобы соблюдать два требования.
С одной стороны, индукция срабатывания Вср должна быть по возможности меньшей (рис.
С другой стороны, для надежной отстройки от апериодических токов переходных процессов Вср должна быть как можно ближе к максимальной индукции, получающейся при насыщении магнитопровода. В этом случае Ба окажется в несколько раз меньше Вср, и ток в реле 7Hg будет во много раз меньше тока срабатывания /ср.
Даже при наличии большой переменной составляющей в полном токе переходного процесса в первые моменты трансформация происходит слабо, так как изменение индукции на участке Оа соответствует пологой части петли гистерезиса (сердечник насыщен). В последующие моменты времени, когда апериодическая составляющая уже исчезла и по первичной обмотке проходит только переменный ток установившегося небаланса, трансформация улучшается.
При повреждении в защищаемой зоне апериодическая составляющая тока короткого замыкания (начальные один-два периода) вносит в действие дифференциальной защиты замедление на 0,01-0,04 с. Происходит это за счет насыщения магнитопровода апериодической составляющей тока КЗ.
Качество настройки исполнительного реле исправность НТТ косвенно характеризуются коэффициентом надежности. Под
коэффициентом надежности понимается отношение максимально возможного тока в исполнительном реле 1тах к току /ср при подаче в первичную обмотку синусоидального тока.
Для реле РНТ коэффициент надежности определяется отношением напряжений на обмотке исполнительного реле при подаче в первичную обмотку 2/ср и /ср; 5/ср и /ср:
(5)
- Назад
- Вперёд
- Назад
- Вы здесь:
- Главная
- Книги
- РЗиА
- Электромагнитные реле тока и напряжения
Еще по теме:
- Газовое реле РГЧЗ-66 и работа элементов реле при повреждениях силового трансформатора
- Проверка релейной части ЭПЗ 1643-69 при новом включении
- Проверка релейной части ДФЗ 201 при новом включении
- Проверка и регулировка тепловых реле
- Газовое реле
38.
Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока. Принцип действия насыщающегося трансформатора тока. Расчет тока срабатывания. Реле рнт-565. Реле дзт-11.Дифференциальная токовая отсечка
Является наиболее простой из дифференциальных защит трансформаторов. КА1, КА2 – максимальные реле тока, например РТ-40 или РТМ. Они включаемются непосредственно в дифференциальную цепь схемы без каких-либо промежуточных устройств.
Отстройка от бросков тока намагничивания достигается выбором тока срабатывания.
1. При использовании реле прямого действия с учетом собственного времени действия реле РТМ
2. В схемах с реле косвенного действия с учетом времени срабатывания реле тока и промежуточного реле.
t.р=0,04 …0,06 с. За это время ток намагничивания снижается и ток срабатыв. защиты выбирают с учетом его затухания, принимая kотс = 3,0…4,5.
Преимущество.
1. Быстродействие и простота
Недостаток.
1.
Большой тока
срабатывания. Низкая чувствительность
Дифференциальная токовая отсечка применяется на трансформаторах относительно небольшой мощности. При этом отсечка должна обеспечивать необходимую чувствительность при коротких замыканиях на выводах трансформатора.
2. Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока. Для выполнения защиты используются реле с НТТ типа РНТ-565.
Основным элементом реле является насыщающийся трансформатор. Обозначение TLAT.
Насыщающийся
трансформатор тока TLAT содержит
трехстержневой ферромагнитный сердечник.
Воздействующая величина (ток I1) поступает
в первичную обмотку w1 а к вторичной
w2 подключается измерительное максимальное
реле тока КА. Характеристика Ip=f{I1)
насыщающегося трансформатора зависит
от характера изменения тока I1. Если ток
I1 cинусоидальный, то магнитная индукция
в сердечнике изменяется в широких
пределах —Bmax<=B<=Bmax. Указанному
изменению индукции пропорционально
среднее значение ЭДС вторичной обмотки
и ток Iр в реле.
В этом случае НТТ действует
как обычный трансформатор тока.
Апериодическая слагающая насыщает
магнитопровод и изменяет режим работы
НТТ.
На рисунке показан случай, когда ток iбр (бросок тока намагничивания включаемого силового трансформатора) из-за апериодической слагающей полностью смещен относительно оси времени. Прохождение такого тока по обмотке w1 НТТ сопровождается изменением индукции только в пределах +BS>=B>=+Br. Поэтому среднее значение ЭДС вторичной обмотки и ток в реле получаются намного меньшими, несмотря на то что ток Iбр.max>Im1. Обмотки wK’ и wK» предусмотрены для усиления действия апериодической слагающей.
Насыщающиеся
трансформаторы тока, применяемые в
реле, отличаются от рассмотренных НТТ
числом первичных обмоток. На магнитопроводе
НТТ реле РНТ-565 кроме основной рабочей
обмотки Wраб(w1) размещены дополнительные
обмотки. У реле РНТ-565 они используются
как уравнительные Wур I и WурII при
неравенстве сравниваемых токов. Обмотки
Wраб, Wур I и WурII выполнены секционированными
с отводами для возможности дискретного
изменения параметров реле.
Во всех
обмотках НТТ, кроме вторичной w2,
предусмотрено переключение чисел витков
для изменения уставок срабатывания
реле.
Принципиальная схема защиты трансформатора с ТLАТ в однофазном изображении
Реле РНТ-565 применяются в том случае, если чувствительность токовой отсечки недостаточна. При этом требуемую чувствительность защита имеет обычно на двухобмоточных трансформаторах мощностью менее 25 МВА.
Предварительное определение тока срабатывания выполняется по двум условиям
1. По условию отстройки от броска тока намагничивания:
Ic.з.>=1,3.*Iт.ном.
2. По условию отстройки от максимального первичного тока небаланса.
При этом учитывается, что для защиты с НТТ коэффициент kап=1,0, а составляющая тока небаланса Dfвр в первом приближении не учитывается благодаря соответствующему выбору числа витков уравнительных обмоток НТТ,
Принимается
большее из двух полученных значений
тока срабатывания и производится
предварительная проверка чувствительности.
Расчетным по чувствительности является двухфазное к. з. на стороне низшего напряжения в минимальном режиме работы питающей системы и при максимальном сопротивлении защищаемого трансформатора.
Если это условие обеспечивается, то расчет параметров защиты продолжают. Выбирают схему соединения трансформаторов тока и их коэффициенты трансформации, определяют число витков дифференциальной Wдиф (Wраб) и уравнительных WУРI и WУРII обмоток исходя из принятого значения тока срабатывания, магнитодвижущей силы срабатывания Fc.р. и условия полного выравнивания
В ряде случаев чувствительность защиты с реле РНТ может оказаться недостаточной. В таких случаях дифференциальная защита выполняется посредством реле с торможением.
3. Дифференциальная токовая защита на основе реле с магнитным торможением.
Для дифференциальной
защиты трансформаторов выпускаются
реле с магнитным торможением типа
ДЗТ-11.В реле ДЗТ-11 используется НТТ с
дополнительной обмоткой управления,
которая называется тормозной обмоткой.
Обмотка управления предназначена для
изменения характеристики НТТ.
Дополнительный ток Iу, протекающий по
обмотке управления изменяет степень
намагничивания НТТ. С увеличением тока
Iу, степень намагничивания увеличивается.
Ток небаланса, протекающий по обмотке
реле при переходном процессе уменьшается.
Ток срабатывания защиты c реле ДЗТ-11 зависит от числа витков и значения тока тормозной обмотки. Отстройка от бросков тока намагничивания достигается выбором тока Iс.з min по условию
Ic.з.>=kотс.*Iт.ном. (1).
Коэффициент
отстройки kотс принимается равным 1,5,
так как реле ДЗТ-11 имеет худшие, чем реле
РНТ, параметры в отношении отстройки
от неустановившихся токов из-за отсутствия
в НТТ реле короткозамкнутой обмотки.
Далее расчет витков НТТ реле и максимального
первичного тока небаланса Iнб.рсч max1
выполняется, как и для реле РНТ. Дополнением
к этому расчету является выбор числа
витков тормозной обмотки Wтрм,
обеспечивающих отстройку от Iнб.
рсч
max1.
Общая оценка дифференциальных защит трансформаторов. Дифференциальные защиты обеспечивают быстрое и селективное отключение повреждений в зоне, охватываемой трансформаторами тока. Рекомендуется применять дифференциальную защиту на одиночно работающих трансформаторах мощностью Рт>=6,3 МВ-А и на трансформаторах мощностью Рт>=4 МВ-А, работающих параллельно. Дифференциальная защита устанавливается также на трансформаторах мощностью Рт=:1 …4 МВ-А в том случае, если: токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени tс.з.>>0,5 с; трансформатор установлен в районе, подверженном землетрясениям.
При выборе схемы
дифференциальной защиты необходимо
прежде всего рассмотреть возможность
применения наиболее простой из
дифференциальных защит — дифференциальной
токовой отсечки. Только в случае ее
недостаточной чувствительности следует
использовать реле РНТ. Защиты с реле,
имеющими торможение, наиболее сложны,
и их применение оправдано только
невозможностью отстройки защиты без
торможения от установившихся значений
максимального тока небаланса при внешних
коротких замыканиях.
Дифференциальная токовая защита имеет тот недостаток, что может отказать из-за недостаточной чувствительности при внутренних коротких замыканиях, например витковых. Это вызывает необходимость устанавливать наряду с дифференциальной и газовую защиту.
Как рассчитать ток насыщения трансформатора?
спросил
Изменено 3 года, 8 месяцев назад
Просмотрено 4к раз
\$\начало группы\$
- Применим ли этот метод для расчета?
- Моя путаница в основном связана с током нагрузки.
- Насколько мне известно, ток нагрузки никак не связан с насыщением трансформатора.
- трансформатор
- насыщение
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Существует два типа трансформаторов
1) Высокая (в идеале бесконечная) магнитная проницаемость, используемые в качестве силовых трансформаторов
2) Низкая магнитная проницаемость, используемые в качестве обратноходовых трансформаторов, где \$I_{sat}\$ является ключевой характеристикой
Отличие в том, что силовой трансформатор не предназначен для хранения энергии в сердечнике, это минимизировано в конструкции.
Хотя у него есть чистый ток, который насытит его, этот ток очень мал по сравнению с током нагрузки, и мы не контролируем этот ток напрямую, так как это алгебраический общий ток, протекающий по всем обмоткам. Этот полный ток называется током намагничивания. Ток нагрузки сам по себе значения не имеет.
В силовом трансформаторе мы управляем током намагничивания, контролируя напряжение и время входного сигнала. Каждое ядро имеет \$Vs\$, произведение в вольт-секундах, которое оно может поддерживать до насыщения ядра. Увеличьте входную частоту, и вы можете увеличить напряжение.
Вы можете рассчитать произведение Vs по поперечному сечению сердечника и знанию максимального поля до насыщения. Vs = поток (Веберс) = площадь ядра (м2) * поле (Тесла).
В силовом трансформаторе вы обычно колеблетесь от -ve потока к +ve потоку, поэтому нужно использовать двойное максимальное поле. В импульсном трансформаторе вы можете работать от нулевого поля до максимального, поэтому используйте только 1-кратное максимальное поле.
Позаботьтесь о сбросе потока обратно на ноль перед следующим импульсом той же полярности.
\$\конечная группа\$
3
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Будет ли ток, необходимый для насыщения сердечника (трансформатора), увеличиваться с приложенным напряжением?
\$\начало группы\$
Я просматривал одну из исследовательских работ, посвященных двухтактным преобразователям с самовозбуждением.
Строка ниже взята из бумаги:
ток, необходимый для насыщения сердечника, быстро увеличивается с увеличением рабочего напряжения.
Зависит ли насыщение ядра от напряжения? Будет ли предел насыщения увеличиваться при увеличении приложенного напряжения?
$$B = µ_0\cdot µ_r\cdot H = {{µ_0\cdot µ_r\cdot N\cdot I}\over L}$$
Магнитный поток для насыщения сердечника должен быть постоянным на основе этой формулы, но в документе говорится, что это не так, и что насыщение сердечника является функцией входного напряжения, и что предел насыщения будет меняться в зависимости от приложенного напряжения.
Как это возможно? Я что-то пропустил?
- трансформатор
- насыщение
- феррит
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Зависит ли насыщение ядра от напряжения?
Да. Сердечник легче насыщается при повышенном напряжении. Это следует из уравнения Фарадея:
$$ V знак равно N \ А \ \ гидроразрыва {\ Delta B} {\ Delta t} $$
где
- N — количество витков.
- А — площадь поперечного сечения сердечника, на котором находится обмотка.
- B — плотность потока
- В — это напряжение.
Обратите внимание, что V и B могут генерировать друг друга. В вашем случае V — это напряжение питания, и оно уже приложено к обмотке. Таким образом, V будет генерировать B.
N и A — константы.
Таким образом, если вы сохраняете частоту (или временной интервал) постоянной, повышенное напряжение будет генерировать большее колебание потока. А больший размах потока означает приближение к насыщению.
Будет ли увеличиваться предел насыщения при повышении приложенного напряжения?
Нет. Это связано с материалом. Он может меняться в зависимости от температуры, но не зависит от приложенного напряжения. Если что-то подобное станет возможным, то это изменит весь процесс проектирования импульсных источников питания.
Похоже, вы неправильно поняли, что написано на бумаге. Это не говорит о том, что плотность потока насыщения увеличивается с приложенным напряжением. В нем говорится, что если приложенное напряжение увеличивается, то ток , необходимый для насыщения увеличится.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Как это возможно? Я что-то пропустил?
Вот что написано в патентной статье: —
И, прочитав весь абзац пару раз, я должен сделать вывод, что выделенные слова не имеют смысла.
Подсвеченное утверждение должно подразумевать, что по мере увеличения точки насыщения сердечника (из-за увеличения приложенного напряжения переменного тока) пики тока могут стать значительно больше (и нелинейными), чем то, что подразумевается увеличением напряжения. . Этот вики-файл gif может помочь: —
Синяя кривая тока — это то, что протекает, когда к первичной обмотке приложено синусоидальное напряжение И происходит значительное насыщение сердечника, т. е. приложенное переменное напряжение достигло уровня, при котором индуктивность первичной обмотки уменьшается из-за насыщения сердечника. Когда это происходит (на пике формы волны переменного напряжения), берутся значительно большие пики тока.
Это то, что я считаю, что цитируемое утверждение в вопросе пытается сказать.
Зависит ли насыщение сердечника от напряжения?
Напрямую зависит от магнитной проницаемости сердечника, тока намагничивания, числа витков и средней длины магнитного поля вокруг сердечника.
