Правильное закорачивание вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока. — Разговоры

Всем доброго времени. Короче, в чём суть вопроса, приобрело предприятие на замену новые трансформаторы тока типа ТОЛ-10, на 10 кВ, с литой изоляцией от «Свердловского завода трансформаторов тока», вот такие http://www.tdtransfo…kv/tol-10-i.htm, новые счётчики требуют полнофазного входа всех трёх фаз, а не только А и С, как в старой системе. В частности были привезены 600(300)/5 ампер, две обмотки, 0,5S метрологическая и наша, релейная,10Р, на выходе регулируется коэффициент трансформации. Если глянуть на картинку, то видно, что коэффициент трансформации регулируется просто-напросто отводом от средней точки, что у нас, что у метрологов. Мы свои провода, идущие к реле, цепляем на крайние клеммы 2И1-2И3, используем максимальный коэффициент 600/5, у нас вся обмотка обтекается током и закорочена накоротко через реле и на фазе В через закоротку, поскольку она для работы релейной защиты в данном случае не нужна. А вот с метрологами вышел казус, им требуется коэффициент 300/5, и они садятся на 1И1-1И2, клемма 1И3 висит в воздухе. И вот тут у меня с коллегами вышел спор, я им с пеной у рта доказываю необходимость закорачивания накоротко неиспользуемой полуобмотки во избежание серьёзного геморроя, а они наоборот, что ничего трогать не надо, мол высокое напряжение на раскороченной полуобмотке не появится, «ведь там же уже есть замкнутая внешняя цепь». Попытки апелляции к законам Кирхгоффа и объяснение, что в таком режиме полуобмотки работают независимо друг от друга, ни к чему не привели. Тогда один трансформатор был подвергнут испытанию, на первичную обмотку подали ток с У5053 (это такой испытательный стенд) и на раскороченную вторичку посадили вольтметр, напряжение там действительно не появилось, во всяком случае прибор показывал всё по нолям, но мы и первичный ток далеко до номинала не дотянули, так, 25 ампер дали. Вот теперь вопрос-а как правильно в данном случае произвести закорачивание, кто из нас прав, вопрос не праздный, как бы релейщикам в метрологических обмотках делать нечего, но безопасность не бывает лишней, 10 кВ не шутка, да и оборудование потом восстанавливать как-то нехорошо, если вдруг транс полыхнёт из-за раскороченной обмотки.

Изменено 21 ноября, 2012 пользователем BERNARD

Обрыв вторичной обмотки трансформатора тока. К чему это приводит?!

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Несколько дней назад мне передали замечание, что на одном из фидеров перестал показывать амперметр, хотя нагрузка на фидере была, и причем не маленькая, около 30-50 (А).

Кстати, данная неисправность произошла в распределительном устройстве напряжением 10 (кВ) исполнения КСО.

Щитовой амперметр типа Э30 подключен через трансформатор тока ТПОЛ-10 с коэффициентом трансформации 150/5.

По приезду на подстанцию я обнаружил, что произошел обрыв провода на щитовом амперметре.

Амперметр установлен на дверце ячейки КСО и, видимо, в течение длительной эксплуатации произошло перегибание жилок гибкого проводника, что и привело к обрыву.

Напомню, что согласно ПУЭ, п.3.4.4, сечение токовых цепей должно быть не менее 2,5 кв.мм по меди или 4 кв.мм по алюминию. В моем случае применен медный гибкий провод ПВ-3 (ПуГВ) сечением 2,5 кв.мм.

В связи со случившейся ситуацией я и решил написать статью о том, что произойдет с трансформаторами тока при обрыве их вторичной цепи.

Итак, поехали.

Во всех правилах, хоть в ПОТЭУ (п.42.2), хоть в ПТЭЭП (п.2.6.24), строго настрого запрещено размыкать вторичную цепь ТТ и об этом должны знать все без исключения.

К тому же об этом всегда напоминают в виде надписи «Внимание! Опасно! На разомкнутой обмотке напряжение», а то вдруг кто забудет!

А что же все таки произойдет с трансформатором тока при обрыве его вторичной цепи? Давайте разберемся!

Правда для этого нам необходимо рассмотреть принцип работы трансформатора тока и его устройство. Сильно вдаваться в подробности устройства ТТ я не буду, т.к. цель статьи заключается немного в другом, да и разновидностей ТТ в природе не мало. Если кому интересно, то могу рассказать об устройстве ТТ более подробнее на примере конкретного типа, но уже в другой своей публикации.

В общем, первичная обмотка трансформатора тока чаще всего состоит из одного витка или шины, которая подключена последовательно в силовую цепь, где необходимо измерять или контролировать ток.

Встречаются также и трансформаторы тока с многовитковой первичной обмоткой.

Вот например, трансформаторы тока ТПФМ-10 имеют многовитковую первичную обмотку. На данный момент таких ТТ на наших подстанциях осталось уже немного, т.к. мы с некоторой периодичностью заменяем их на более новые ТПОЛ-10.

Подробнее про классификацию трансформаторов тока читайте в моей отдельной статье (вот ссылочка).

Первичная обмотка (шина) имеет малое количество витков (чаще всего один) и большое сечение, соизмеримое с номинальным током силовой нагрузки.

Шина первичной обмотки проходит через магнитопровод, на котором намотана вторичная обмотка.

Вторичная обмотка имеет много витков и малое сечение, и всегда замыкается накоротко, либо через малое сопротивление подключенных к ней реле и различных приборов (Zн).

Сильно вдаваться в теорию я не буду, а попробую объяснить более по-простому.

При протекании тока в первичной обмотке трансформатора тока, по закону электромагнитной индукции возникает магнитный поток Ф1, который замыкается по магнитопроводу и пронизывает вторичную обмотку ТТ. В связи с этим, во вторичной обмотке ТТ наводится (индуцируется) ток I2 (при условии, что цепь замкнута), который образует магнитный поток Ф2, направленный встречно магнитному потоку Ф1. В итоге, в магнитопроводе образуется результирующий магнитный поток Фт, который называют основным или намагничивающим потоком.

Конструктора при проектировании рассчитывают сечение магнитопровода исходя из нормальной работы трансформатора тока, т.е. при его замкнутой вторичной обмотке. При нормальной работе трансформатора тока основной поток Фт не велик.

При разрыве вторичной обмотки ТТ произойдет следующее.

Во-первых, значительно увеличится основной магнитный поток Фт в магнитопроводе, что вызовет его нагрев. Это произойдет из-за того, что во вторичной обмотке не будет тока, а значит не возникнет встречного магнитного потока Ф2, который скомпенсирует магнитный поток Ф1 от первичной обмотки.

Во-вторых, на выводах вторичной обмотки наведется напряжение, соизмеримое с несколькими киловольтами.

Почему же наводится такое напряжение?!

Согласно закону сохранения энергии, мощность с генератора (первичная обмотка трансформатора тока в нашем случае) равна мощности, которую мы снимаем со вторичной обмотки с учетом потерь в меди и стали. В итоге, это выражение можно записать в таком виде :

Р1 = Рпот + Р2

Для простоты и наглядности не будем учитывать потери в меди и стали:

Р1 = Р2

Запишем мощности вышеприведенного выражения через токи и напряжения:

U1·I1 = U2·I2

А теперь представим, что тока I2 у нас не стало. Соответственно, выражение примет следующий вид:

U1·I1 = U2

У обычных трансформаторов напряжения при изменении вторичного тока I2 всегда изменяется ток в первичной обмотке I1 из-за наличия большого количества витков. А вот у трансформатора тока первичная обмотка имеет всего один виток, а изменить первичный ток I1 никак не возможно, потому что он является частью силовой цепи, где мы и контролируем его.

Поэтому, «U1·I1» является как бы константой (неизменной величиной) и для сохранения передаваемой мощности из первичной обмотки во вторичную в значительной степени увеличивается напряжение на вторичной обмотке до нескольких киловольт. В нормальном режиме на вторичной обмотке напряжение составляет буквально несколько вольт, а то и меньше (зависит от нагрузки).

На самом деле напряжение на первичной обмотке (напряжение падения на витке или шине) тоже немного изменяется, но это настолько малая величина, что ей можно смело пренебречь.

1. Повышенное напряжение на выводах вторичной обмотки может привести к повреждению подключенных к ней устройств, в особенности это касается полупроводниковых приборов и различной электроники.
2. Повышенное напряжение может привести к межвитковому замыканию вторичной обмотки или пробою ее на корпус, соответственно, выходу трансформатора тока из строя.
3. Также повышенное напряжение опасно в плане поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае ошибочного или самопроизвольного разрыва вторичных цепей ТТ.

Ну коль такая ситуация с обрывом токовых цепей ТТ фазы С у меня случилась на подстанции, то я и решил воспользоваться ситуацией, и измерить напряжение на разомкнутой вторичной обмотке.

Напряжение между выводами ТТ (421 и 410) составило 34,2 (В). Как видите, ничего критического нет и это далеко не киловольты. Тем не менее нужно учесть то, что во время измерения первичный ток ТТ составлял 30% от номинального. При номинальном же токе напряжение на разомкнутой обмотке будет гораздо и гораздо больше и не исключено, что там наведутся киловольты!

Кстати, из-за насыщения магнитопровода напряжение на разомкнутой вторичной обмотке имеет несинусоидальную форму с резкими и острыми пиками.

В общем, решил фидер в ремонт не выводить. Установил на токовом клеммнике закоротку и произвел переподключение амперметра.

Перезачистил оба конца, опрессовал их изолированными наконечниками и подключил к амперметру. Готово.

Снял закоротку с клеммника и проверил показания амперметра. Как видите, теперь амперметр показывает ток нагрузки данного присоединения.

Вот еще один пример разрыва вторичной цепи ТТ из моей практики.

При проведении пуско-наладочных работ в одном из торговых центров я обнаружил, что монтажники забыли закоротить трансформатор тока на фазе А.

И уже по традиции, рекомендую посмотреть видеоролик по материалам данной статьи:

Дополнение. Рекомендую посмотреть видео про еще один случай обрыва вторичной цепи ТТ:

Запомните главное и золотое Правило! Трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания, т.е. его вторичная обмотка должна быть всегда замкнута накоротко или через малое сопротивление подключенных к ней устройств и приборов.

P.S. А у Вас случались обрывы вторичных цепей ТТ?! Какие последствия Вы наблюдали при этом? Поделитесь в комментариях своими случаями из практики. Вообще, если тема с обрывом токовых цепей ТТ Вам интересна, то можно взять какой-нибудь ТТ и снять зависимость вторичного напряжения от первичного тока. Трансформаторы тока у меня в наличии есть, хоть низковольтные, хоть высоковольтные 10 (кВ). В общем пишите, свои предложения в комментариях!

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока: описание

Автор otransformatore На чтение 6 мин Опубликовано 14.05.2019

Кроме трансформаторов, питающих электрооборудование, есть устройства, которые используются для измерения тока. Это трансформаторы тока (ТТ). Первичная обмотка этих устройств включается последовательно с нагрузкой, а к вторичной обмотке подключается амперметр или защитное устройство, обладающее низким сопротивлением. Эти приборы отличаются от обычных электротрансформаторов, в которых режим холостого хода (разомкнутые вывода вторичной катушки) является нормой. Если вторичную обмотку трансформатора тока ТТ разомкнуть, то устройство может выйти из строя.

Что из себя представляет измерительный трансформатор тока

Трансформатор тока — это небольшой электротрансформатор, обычно мощностью 5Вт, в котором первичная катушка намотана толстым проводом или шиной. В аппаратах, предназначенных сетей с силой тока более 100А вместо обмотки используется кабель или шина, проходящая через магнитопровод.

Нагрузкой ТТ являются амперметры, реле максимального или минимального тока и токовые обмотки электросчетчиков. Это аппараты, обладающие малым внутренним сопротивлением, поэтому ТТ работает в режиме КЗ.

Виды ТТ

Такие трансформаторы есть разных типов:

• Сухие. Самый распространенный вид. Первичная обмотка выполнена из неизолированной шины или нескольких витков толстого провода.
• Тороидальные. Первичная катушка отсутствует, вместо этого аппарат надевается на изолятор высоковольтного трансформатора или через него пропускается кабель. Отличаются простотой конструкции и низкой точностью измерений. Применяются в цепях защиты.
• Высоковольтные. Используются для измерения в цепях высокого напряжения и для разделения измерительных приборов и цепей ВН.

Основные параметры

Главными параметрами при выборе аппарата являются следующие:

• Номинальное напряжение. Определяется изоляцией обмоток и указывает, в сетях с каким напряжением допускается использовать устройство.
• Номинальный ток первичной цепи. Это максимальная измеряемая величина, при котором возможна длительная работа.
• Номинальный ток вторичной цепи. Нагрузка вторичной обмотки при подключенных реле или амперметре.
• Сопротивление нагрузки. Полное сопротивление амперметра, катушки реле или электросчетчика. Отклонение этого параметра от паспортных данных влияет на точность измерений.
• Коэффициент трансформации. Определяется соотношением первичного и вторичного токов.

Информация! Большинство параметров указывается на корпусе аппарата, остальные данные есть в паспорте устройства.

Преимущества использования

Применение ТТ дает преимущества при проектировании и эксплуатации электросетей:

• использование одинаковых по конструкции амперметров, отличающихся только градуировкой шкалы;
• разделение сетей высокого и низкого напряжения;
• увеличение диапазона измерений.

Применение

Измерительные трансформаторы используются в следующих случаях:

• Измерение тока, величина которого не позволяет измерить его непосредственно амперметром. Обычно это больше 5А.
• Питание электросчетчиков. Позволят измерять бОльшую мощность, чем предусмотрено аппаратом.
• Использование в качестве разделительного трансформатора. Позволяет производить измерения в сетях напряжением выше 1кВ.
• В цепях контроля тиристорных преобразователей. При нарушениях в работе тиристоров на выходе аппарата вместо постоянного напряжения появляется пульсирующее, что приводит к появлению тока во вторичной обмотке ТТ.
• Нулевая защита ВВ трансформаторов. Отключает аппарат при значительном перекосе нагрузки и коротком замыкании одной из фаз на землю.

Обозначение на схеме

В отличие от обычного электротрансформатора на схеме ТТ не отмечается магнитопровод. Условное обозначение этого устройства состоит из двух элементов, изображенный один поверх другого:

• прямая линия – символизирует шину, проходящую через окно магнитопровода;
• две полуволны, символизирующих вторичную обмотку, к которой подключается измерительный прибор.

Почему ТТ не может работать в режиме холостого хода

В отличие от обычного электротрансформатора для трансформатора тока является нормальным режим короткого замыкания. При размыкании выводов вторичной обмотки в ТТ происходят процессы, которые могут привести к аварийной ситуации.

Увеличение магнитного потока

В электротрансформаторе переменный ток I¹, протекающий по первичной обмотке, создает магнитный поток F¹ в магнитопроводе. Этот поток наводит напряжение во вторичной обмотке.

В свою очередь, ток I², протекающий по вторичной обмотке, создает магнитный поток F². Эти потоки находятся в противофазе и в значительной степени нейтрализуют друг друга – увеличение I² и F² приводит к росту I¹ и F¹, что ограничивает результирующий магнитный поток F.

Особенностью ТТ является то, что ток в первичной обмотке I¹ не зависит от нагрузки I² и магнитный поток F¹ остается неизменным, что при размыкании выводов и отсутствии I² приводит к росту F и перегреву магнитопровода.

Повышение напряжения на выводах

В режиме ХХ происходит рост напряжения на выводах вторичной обмотки. Это связано с тем, что трансформатор передает не просто ток или напряжение. Аппарат передает с одной катушки на вторую мощность P=I¹*U¹=I²*U².

В обычных аппаратах при уменьшении I² уменьшается также I¹ и передаваемая мощность Р. В отличие от них в ТТ I¹, U¹ и Р не зависят от I². Поэтому при уменьшении I², протекающего через вторичную обмотку, напряжение начинает расти и достигает максимума в режиме ХХ.

Справка! Измерить увеличение напряжения можно обычным вольтметром, но его ограничивает ток, протекающий через прибор. Для более качественного измерения необходим электростатический вольтметр.

Что произойдет при размыкании цепи вторичной обмотки

При размыкании или обрыве проводов, идущих к измерительным приборам, появляются два фактора, которые могут привести к аварии и травмам людей:

• Перегрев, вызванный большим магнитным потоком в магнитопроводе. Возникает из-за того, что магнитный поток F¹, создаваемый шиной или силовым кабелем, проходящим через аппарат, не компенсируется потоком вторичной обмотки F². Может привести к разрушению изоляции и возгоранию устройства.
• Высокая ЭДС на выводах вторичной катушки. Появляется потому, что трансформатор передает мощность с одной катушки на другую. Из-за того, что мощность, потребляемая аппаратом, при отключении измерительного прибора не меняется, а I². во вторичных цепях равен “0”, ЭДС увеличивается до нескольких киловольт. Это приводит к травмированию людей и разрушению изоляции.

Опасность возникновения аварийных ситуаций отображена в нормативных документах. Запрет на размыкание отходящих выводов трансформатора указан в нормативных документах, таких, как ПОТЭУ п.42.2, ПТЭЭП п.2.6.24 и других.

Как закоротить, если есть необходимость

При необходимости отсоединить измерительный прибор или реле, не отключая первичную цепь, вывода, идущие к этим элементам, необходимо закоротить куском провода или перемычкой сечением не менее 0,35мм². Устанавливается перемычка на выводах трансформатора или непосредственно возле измерительного прибора.

При заземленных отходящих выводах это можно сделать, не отключая электроустановку.

Важно! В процессе установки закоротки и демонтажа амперметра или реле под нагрузкой вторичная цепь не должна размыкаться.

Проверка правильности соединений

Правильность подключения ТТ производится контрольным измерением переносными токоизмерительными клещами. Показания приборов должны совпадать.

При подключении к аппарату реле защиты проверка выполняется при помощи специальных приборов, позволяющих подать ток необходимой величины в первичную обмотку.

При проверке подключения трехфазных электросчетчиков, необходимо проверить правильность подключения трансформаторов для каждой фазы:

• подключить нагрузку к одной из фаз;
• включить питание;
• проверить направление вращения диска устройства или учет энергии в аппаратах других конструкций;
• при неправильном подключении изменить полярность подключения;
• повторить пп1-4 для каждой из фаз.

Опасность размыкания вторичной обмотки ТТ

В данной статье речь пойдет об опасности размыкания вторичной обмотки трансформаторов тока (ТТ).

Трансформаторы тока предназначены для преобразования первичного тока до наиболее удобных для измерительных приборов и реле значений и отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока работает при постоянной нагрузке во вторичной цепи и переменной величине тока в первичной обмотке, т.е. при переменном магнитном потоке. Нормальный режим его работы близок к условиям короткого замыкания, так как его вторичная обмотка замкнута на последовательно соединенные обмотки приборов, реле и других аппаратов с незначительным сопротивлением.

Трансформатор тока представляет собой замкнутый магнитопровод 2 (рис.9.35 а) [Л1, с.285-287] и две обмотки. Первичную обмотку 1 включают последовательно в контролируемую цепь (цепь измеряемого тока) I₁. Ко вторичной обмотке 3 присоединяют последовательно токовые обмотки приборов и реле, обтекаемые током I₂. Тогда коэффициент трансформации равен [Л1, с.286]:

Номинальные вторичные токи равны 5 А и 1 А.

На векторной диаграмме (рис. 9.35 б) показана результирующая магнитнодвижущая сила (МДС) F₀. В нормально режиме работы она сравнительно невелика, что обусловливает малые значения магнитного потока (Ф) и электродвижущей силы Е2 (ЭДС), наводимой во вторичной обмотке.

При разомкнутой вторичной обмотке ток в ней равен нулю, т.е. I₂ = 0, и МДС вторичной обмотки также равна нулю, т.е. F₂=I₂w₂=0. Так как ток в первичной обмотке I₁ и ее МДС F₁ практически не изменяются, то результирующая МДС F₀ увеличивается во много раз и становится равной F₁.

Соответственно увеличивается магнитный поток Ф, величина которого ограничивается лишь насыщением сердечника и индукцией в стали сердечника, при этом за счет повышенных потерь в стали сердечника происходит сильный нагрев магнитопровода, вплоть до пожара.

В результате магнитный поток Ф наведет во вторичной обмотке значительную ЭДС, а напряжение на разомкнутых концах этой обмотки может возрасти с нескольких десятков до тысяч вольт, что, опасно для:

• обслуживающего персонала;
• изоляции вторичной обмотки;
• приборов, реле и терминалов защит.

Поэтому при эксплуатации запрещается разрывать вторичную цепь работающего трансформатора тока согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.4.16, тем более что это может совпасть с режимом к.з. в первичной обмотке.

Перед отключением прибора от трансформатора тока необходимо предварительно замкнуть накоротко его вторичную обмотку используя испытательные блоки или зашунтировать обмотку реле, прибора и только после этого отъединить прибор.

Следует запомнить, что:

Нормальным режимом работы ТТ является режим К3, а режим с разомкнутой вторичной обмоткой (режим холостого хода) — аварийным режимом. Поэтому если ТТ включен и к его вторичной обмотке не подключена нагрузка, то эту обмотку следует обязательно закоротить.

Литература:

1. Электроснабжение сельского хозяйства. И.А. Будзко, 2000 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Поделиться в социальных сетях

Применение трансформаторов тока | Оборудование

Измерительные трансформаторы тока применяют в электроустановках переменного тока для питания токовых обмоток измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения.
Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность персонала при работе с измерительными приборами и реле, так как Цепи высшего и низшего напряжения разделены. Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь измеряемого тока последовательно. Она имеет один виток или несколько, выполненных проводом большого сечения.
При номинальном первичном токе /ном по вторичной обмотке протекает номинальный вторичный ток равный 5 А (реже 1 или 2,5 А), что позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов, а шкалы приборов градуировать в соответствии с измеряемым первичным током с учетом номинального коэффициента трансформации трансформатора тока

Вторичная обмотка трансформатора тока имеет большое число витков и выполняется проводом, рассчитанным на длительное протекание тока равного 5 А.
На рис.  показан трансформатор тока ТА, включенный первичной обмотки   в первичную цепь, по которой протекает ток во вторичной обмотке W2 подключены последовательно амперметр РА, реле тока КА и токовая обмотка счетчика активной энергии PI (обмотка напряжения PI подключается к трансформатору напряжения TV). Обмотки W1 и W2 располагаются на сердечнике из листовой или ленточной электротехнической стали и надежно изолируются друг от друга. Вторичная обмотка заземляется для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Выводы первичной обмотки обозначают Л1 и JI2 (линейные), вторичной Я, и И2 (измерительные).

Схема включения трансформаторного тока и подключения к нему приборов.
Трансформатор тока работает в условиях, отличных от условий работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения. Сопротивление его вторичной цепи, состоящей из последовательно соединенных токовых обмоток приборов и реле, очень незначительно, вследствие чего трансформатор работает в условиях, близких к короткому замыканию. Первичный ток , проходя по виткам первичной обмотки, создает в сердечнике магнитный поток Ф, пропорциональный магнитодвижущей силе (МДС) который наводит в витках вторичной обмотки Wг электродвижущую силу ЭДС. Последняя создает в замкнутой вторичной цепи ток /2, который в свою очередь наводит магнитный поток Ф2, пропорциональный магнитодвижущей силе МДС. Результирующий магнитный поток Фо = Ф, — Ф2 обеспечивает передачу электромагнитной энергии из первичной цепи во вторичную. Таким образом, в сердечнике существует рабочий магнитный поток Фо, благодаря которому создается вторичный ток.
При размыкании вторичной обмотки ее МДС снижается до нуля, тогда FS = Fs, т.е. результирующая МДС F0 резко возрастает, что приводит к увеличению магнитного потока Фо в сердечнике. Следствием этого является возрастание нагрева сердечника и увеличения ЭДС вторичной обмотки до нескольких киловольт. Последнее может привести к перегреву и пробою изоляции вторичной обмотки, появлению опасного напряжения на приборах и реле. Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо. При снятии приборов и реле, подключенных к трансформатору тока необходимо закоротить его вторичную обмотку или зашунтировать обмотку снимаемого прибора.        
Если бы материал сердечника имел высокую магнитную проницаемость и ничтожно малые потери, то коэффициент трансформации был бы постоянным и равным отношению числа витков обмоток. Однако в результате потерь в стали, нарушается точная пропорция между первичным и вторичным токами, появляются токовые и угловые погрешности. Токовая погрешность возникает при измерении тока вследствие того, что действительный коэффициент трансформации отличается от номинального  из-за потерь в стали. Угловая погрешность представляет собой угол между вектором первичного тока, и повернутым на 180° вектором вторичного тока 12 и обозначается 5.
В зависимости от величины погрешностей трансформаторы тока делятся на пять классов точности (табл.).
Приведенные в табл. погрешности соответствуют первичному току, составляющему 100-120% от номинального. При значительном отклонении первичного тока от номинального погрешности резко возрастают.
Номинальной нагрузкой трансформатор тока для данного класса точности называют такую нагрузку вторичной обмотки, при которой погрешность не превышает установленного для этого класса значения
Предельно допустимые погрешности трансформаторов тока

Класс точности	Наибольшая погрешность
	токовая, %	угловая, мин
0,2	±0,2	±10
0,5 1	±0,5	±30
	±1	±60
3	±3	не нормируется
10	±10

Таким образом, номинальная мощность вторичной обмотки и номинальное сопротивление связаны прямой зависимостью, и в расчетах можно использовать в качестве вторичной нагрузки как вторичную мощность так и вторичное сопротивление.
Трансформаторы тока применяют:
класса 0,2 — для точных лабораторных измерений;
класса 0,5 — для подключения счетчиков денежного расчета и точных защит;
класса 1 — для подключения амперметров, счетчиков технического учета, фазометров и других измерительных приборов и реле;
класса 3 и 10 — для подключения релейных защит.
Для питания обмоток приборов, требующих различных классов точности, изготовляют трансформаторы тока с двумя сердечниками, имеющими общую первичную обмотку и индивидуальные вторичные.

Основные параметры и характеристики измерительного трансформатора тока

Схема включения в сеть трансформатора тока

На схеме:

Л1–Л2 первичная обмотка

И1–И2 вторичная обмотка

I₁ – ток линии; I₂ – ток протекающий во вторичной обмотке;

Трансформатор тока нормально работает в режиме короткого замыкания и не допускает работы в холостую. При работе с трансформаторами тока необходимо следить за тем, чтобы вторичная обмотка трансформатора тока при подключенной первичной не оставалась разомкнутой.

Вторичную обмотку трансформатора тока нельзя оставлять разомкнутой, если по первичной обмотке проходит измеряемый ток, по следующим причинам.

При размыкании вторичной цепи, что может быть, например, при отключении амперметра, исчезает встречный магнитный поток Ф2, следовательно, по сердечнику начинает проходить большой переменный поток Ф1, который вызывает наведение большой ЭДС во вторичной обмотке трансформатора тока (до тысячи вольт), так как вторичная обмотка имеет большое число витков. Наличие такой большой ЭДС нежелательно потому, что это опасно для обслуживающего персонала и может принести к пробою изоляции вторичной обмотки трансформатора тока.

Схема включения измерительного трансформатора тока

При возникновении в сердечнике большого потока Ф1 в самом сердечнике начинают наводиться большие вихревые токи, сердечник начинает сильно нагреваться, и при длительном нагреве может выйти из строя изоляция обеих обмоток трансформатора. Поэтому надо помнить, что, если надо отключить измерительные приборы, то необходимо сначала закоротить либо вторичную, либо первичную обмотку трансформатора.

У некоторых трансформаторов тока для этой цели предусмотрены специальные устройства (гнезда со штекерами, перемычки и т. д.). Если таких устройств нет, то необходимо их сделать самим.

Принципы работы и устройства

В конструкцию измерительного трансформатора тока заложено преобразование векторных величин токов больших значений, протекающих по первичной схеме, в пропорционально уменьшенные по величине и точно так же направленные вектора во вторичных цепях.

Устройство магнитопровода

Конструктивно трансформаторы тока, как и любой другой трансформатор, состоит из двух изолированных обмоток, расположенных вокруг общего магнитопровода. Он изготавливается шихтованными металлическими пластинами, для плавки которых используются специальные сорта электротехнических сталей. Это делается для того, чтобы снизить магнитное сопротивление на пути прохождения магнитных потоков, циркулирующих по замкнутому контуру вокруг обмоток и уменьшить потери на вихревые токи.

Трансформатор тока для схем релейных защит и автоматики может иметь не один магнитопровод, а два, отличающиеся количеством пластин и общим объемом используемого железа. Это делается для создания двух типов обмоток, которые могут надежно работать при:

1. номинальных условиях эксплуатации;

2. или при значительных перегрузках, вызванных токами коротких замыканий.

Поскольку первичный ток всегда больше вторичного, то обмотка для него значительно выделяется своими габаритами, как показано на картинке ниже для правого трансформатора.

На левой и средней конструкции силовой обмотки вообще нет. Вместо нее предусмотрено отверстие в корпусе, через которое пропускается питающий силовой электрический провод или стационарная шина. Такие модели используются, как правило, в электроустановках до 1000 вольт.

На выводах обмоток трансформаторов всегда предусмотрено стационарное крепление для подключения шин и соединительных проводов с помощью болтов и винтовых зажимов.

Вторичные обмотки

Как уже отмечено выше, выходные керны трансформаторов тока собираются для работы с измерительными приборами или защитными устройствами. Это влияет на сборку схемы.

Если необходимо контролировать по амперметрам ток нагрузки в каждой фазе, то используется классический вариант подключения – схема полной звезды.

В этом случае каждый прибор показывает величину тока своей фазы с учетом угла между ними. Использование автоматических самописцев в этом режиме наиболее удобно позволяет отображать вид синусоид и строить по ним векторные диаграммы распределения нагрузок.

Часто на отходящих фидерах 6÷10 кВ в целях экономии устанавливают не три, а два измерительных трансформатора тока без задействования одной фазы В. Этот случай показан на расположенном выше фото. Он позволяет включить амперметры по схеме неполной звезды.

За счет перераспределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети.

Случай включения двух измерительных трансформаторов тока для контроля линейного тока с помощью реле показан на картинке ниже.

Схема полностью позволяет контролировать симметричную нагрузку и трехфазные короткие замыкания. При возникновении двухфазных КЗ, особенно АВ или ВС, чувствительность такого фильтра сильно занижена.

Распространенная схема контроля токов нулевой последовательности создается подключением измерительных трансформаторов тока в схему полной звезды, а обмотки контрольного реле к объединенному проводу нуля.

Ток, проходящий через обмотку создан сложением всех трех векторов фаз. При симметричном режиме он сбалансирован, а во время возникновения однофазных или двухфазных КЗ происходит выделение в реле составляющей дисбаланс величины.

Характеристики:

Номинальное напряжение 0,66 кВ

Номинальный вторичный ток 5А

Номинальный первичный ток 15000А, 25000А

Для измерительных трансформаторов тока принята следующая шкала номинальных напряжений, кВ;

0,66; 6; 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150

Для измерительных трансформаторов тока принята следующая шкала номинальных первичных токов, А:

1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000; 14000; 16000; 18000; 20000; 25000; 28000; 32000; 35000; 40000.

В измерительных трансформаторах тока, предназначенных для комплектования турбо– и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут отличаться от приведенных в данной шкале значений.

Измерительные трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первичный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.

Номинальный вторичный ток принимается равным 1 или 5 А, причем ток 1 А допускается только для измерительных трансформаторов тока с номинальным первичным током до 4000 А. По согласованию с заказчиком допускается изготовление измерительных трансформаторов тока с номинальным вторичным током 2 или 2,5 А

Коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока равен отношению первичного тока ко вторичному току.

Источники

1. http://www.elecmet.ru/production/electric/transformators/measuring–trans–amperage/

2. http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/278–izmeritelnye–transformatory–toka–i.html

3. http://www.tor–trans.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=16&Itemid=21

4. http://zametkielectrika.ru/odnovitkovye–i–mnogovitkovye–transformatory–toka/

5. http://electricalschool.info/relay/1652–izmeritelnye–transformatory–toka–v.html

Измерительные трансформаторы

К измерительным трансформаторам относятся трансформаторы тока и напряжения. Они служат для расширения пределов измерения электроизмерительных приборов, разделения высоковольтных силовых цепей и низковольтных измерительных цепей в электроустановках, а также для питания релейной и другой аппаратуры автоматического управления (рис.5.6).

Первичная обмотка трансформатора тока включается в линию последовательно, а вторичная обмотка замыкается непосредственно на амперметр, токовую обмотку ваттметра, счетчика или реле. Поскольку перечисленные приборы имеют очень малое сопротивление, то трансформаторы тока рассчитаны на режим работы, близкий к короткому замыканию. У трансформаторов тока, обычно включаемых первичной обмоткой последовательно в линию с достаточно большими токами, число витков этой обмотки невелико.

Для очень больших токов первичная обмотка выполняется в виде шины, продетой в окно стального сердечника, на котором намотаны витки вторичной обмотки. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока обычно рассчитаны на ток 5 А независимо от того, на какой ток рассчитана первичная обмотка. В целях безопасности один вывод вторичной обмотки должен быть заземлен. При работе трансформатора тока нельзя допускать размыкания его вторичной обмотки, так как при этом на ней будет весьма высокое напряжение, что представляет опасность, как для изоляции, так и для обслуживающего персонала. В тех случаях, когда от вторичной обмотки трансформатора тока отключается прибор, на который он работал, саму вторичную обмотку следует обязательно закоротить, т.е. соединить между собой ее выводы. Трансформаторы напряжения по существу являются маломощными силовыми трансформаторами и по своей конструкции весьма близки к ним. Первичная обмотка трансформатора напряжения включается в цепь параллельно.

Вторичная обмотка подключается к вольтметру, обмоткам напряжения ваттметров, счетчиков или реле. Эти приборы имеют большое сопротивление, поэтому ток во вторичной обмотке трансформатора достаточно мал, т.е трансформатор напряжения работает в режиме, близким к холостому ходу. Вторичные обмотки трансформаторов напряжения обычно рассчитаны на 100В независимо от того, на какое напряжение рассчитана первичная обмотка. В целях безопасности один вывод вторичной обмотки должен быть заземлен. При отключении от вторичной обмотки трансформатора напряжения приборов, на которое он работал, саму вторичную обмотку, в отличие от таковой трансформатора тока, нельзя закорачивать, так как это может привести к выходу трансформатора из строя.

 

-28-

Выпрямители

 

Выпрямителями называются устройства, преобразующие переменный электрический ток в постоянный. По принципу действия выпрямители могут быть механическими, электронными, ионными, полупроводниковыми. Наибольшее широкое распространение получили полупроводниковые выпрямители. Существующие в природе вещества в зависимости от их способности проводить электрический ток разделяются на проводники, изоляторы и полупроводники. Проводники, к которым относятся металлы, а также водные растворы солей кислот и щелочей хорошо проводят электрический ток, обладая большой удельной проводимостью.

Изоляторы, которые называются также диэлектриками (фарфор, стекло, слюда, резина и др.), имеют очень малую удельную проводимость, т.е. практически не пропускают электрический ток.

Полупроводники, к которым относится большинство существующих в природе веществ, занимают промежуточное положение между изоляторами и проводниками. Для изготовления полупроводниковых выпрямителей чаще других используют селен, германий, кремний.

Среди полупроводниковых веществ особый интерес представляют так называемые электронные полупроводники, у которых, как и у металлов, носителями зарядов при прохождении электрического тока являются свободные электроны.

Способность металлов хорошо проводить электрический ток объясняется наличием в них большого количества свободных электронов. В полупроводниках же, чтобы перевести электрон из связанного состояния в свободное состояние, нужно извне сообщить ему некоторую добавочную энергию, например нагревом или облучением (освещением). В обычных условиях лишь сравнительно небольшое число электронов полупроводника получает добавочную энергию, достаточную, чтобы порвать связь со своими атомами и превратиться в свободные электроны. Атомы полупроводника, потерявшие электроны, превращаются в положительные ионы. При этом в кристаллической решетке полупроводникового вещества образуется незаполненная междуатомная связь – электронная дырка проводимости. Дырка проводимости легко может быть легко заполнена электроном соседнего нейтрального атома, который сам превратится в положительно заряженный ион. Этому вновь образованному иону может отдать свой электрон один из соседних атомов и т.д. Таким образом, местоположение в полупроводнике положительного иона меняется, т.е. положительный заряд, или электронная дырка проводимости, как бы перемещается. Таким образом, в чистом полупроводнике имеются равное количество носителей тока – свободные электроны (электроны проводимости) и дырки проводимости. Идеально чистые полупроводники в природе практически не встречаются, а изготовить их искусственно чрезвычайно трудно.

Малейшие следы примесей коренным образом изменяют свойства полупроводников. В одних случаях влияние примесей проявляется в том, что ток в полупроводнике протекает главным образом за счет направленного перемещения свободных электронов. Это полупроводники n – типа. В других случаях из-за наличия примеси ток в полупроводнике протекает главным образом за счет направленного перемещения дырок. Это полупроводники р – типа. Устройство состоящее из полупроводников р и n проводимостей называется полупроводниковым диодом.

Если к полупроводниковому диоду подключить источник переменного синусоидального напряжения, то в течении тех полупериодов, когда напряжение будет прямым, т.е направленным от анода к катоду, в цепи будет протекать достаточно большой электрический ток, а в течение тех полупериодов, когда напряжение обратное, от катода на анод, ток в цепи будет мал, то есть практически отсутствует. Таким образом, благодаря полупроводниковому прибору диоду в цепи получается не переменный, а пульсирующий выпрямленный ток одного направления.

-29-

При чрезмерном повышении температуры полупроводника вентильные свойства диода нарушаются и полупроводниковый прибор перестает работать в качестве выпрямителя. Поэтому температура германиевых диодов не должна превышать 60 градусов, кремниевых 150 градусов из арсенид галлия 250 градусов. Причиной чрезмерного нагрева полупроводникового диода может быть слишком большой проходящий ток. Работа диода также может быть нарушена при чрезмерном большом обратном напряжении, которое «пробивает» запирающий слой.

Вентильные свойства полупроводникового диода, хорошо видны на его вольт-амперной характеристике, представляющей собой график зависимости тока через полупроводник от приложенного напряжения. С увеличением прямого напряжения Uпр, направленного от р-зоны к n-зоне, прямой ток Iпр, имеющий то же направление, быстро растет. Рост же обратного напряжения Uоб, имеющего направление от зоны n к зоне р, до определенного предела почти не увеличивает обратный ток Iобр.

—

Промышленность производит электрические вентили: германиевые, кремниевые, селеновые и медно-закисные. Германиевые и кремниевые вентили изготавливают двух типов: точечные и плоскостные. У точечного германиевого диода (рис.135,а) помещен кристалл 5 с электронной проводимостью, в который острием входит контактный пружинящий вывод анода 3. Под контактным острием в результате специальной термической обработки создается область с дырочной проводимостью. В плоскостном германиевом диоде (рс.135,б) на пластину германия 5 с электронной проводимостью накладывается таблетка из индия, которая в процессе изготовления диода нагревается до 500 градусов и плавится так, что ее атомы диффундируют в германий, образуя область с дырочной проводимостью. На границе двух областей (с электронной и дырочной проводимостью) появляется запирающий p-n переход. Как в точечном, так и в плоскостном диоде германий 5 припоем 4 укреплен на кристаллодержателе 6, к которому приварен вывод катода (нижний) 7. Вывод анода 3 также припоем 4 укрепляется в области с дырочной проводимостью и выводится наружу в верхний части диода. Металлический корпус 2 сварен с кристаллодержателем 6 и стеклянным изолятором 1.

-30-

Схемы выпрямителей тока. В зависимости от назначения выпрямительного устройства, а также от требуемого соотношения между напряжением переменного и выпрямленного тока применяют различные схемы выпрямления.

В схеме однополуперидного (однотактного) выпрямителя трехфазного тока использован трехфазный трансформатор, у которого как первичная, так и вторичная обмотки соединены по схеме «звезда». В каждую фазу вторичной обмотки трансформатора включен полупроводниковый диод. В тот промежуток времени, когда напряжение какой-либо фазы вторичной обмотки имеет положительное (по отношению к диоду) и наибольшее по сравнению с другими фазами значение, ток протекает через эту фазу, диод и нагрузку.

 

Так как наибольшее положительные напряжения на фазах вторичной обмотки сдвинуты во времени на одну треть периода, то график выпрямленного тока, протекающего по нагрузке, имеет такую форму, как показано на графике. В этой схеме ток и напряжение на нагрузке получаются пульсирующими. При этом глубина пульсаций получается меньше, а частота пульсаций большая. Достоинством схемы является равномерность нагрузки всех трех фаз трансформатора.

В схеме двухполупериодного (двухтактного) выпрямителя со средней точкой (рис.4.7, а) использованы два диода, действующие поочередно через каждые полпериода. Ток протекает по тому из диодов В1 или В2, у которого в течение данного полупериода анод положителен по отношению к катоду. В результате совместного действия обоих диодов по нагрузке протекает ток одного направления. Пульсации выпрямленного тока и напряжения здесь получаются небольшими, а частота пульсаций равна удвоенной частоте сети.

 

Мостовая схема двухполуперидного однофазного выпрямителя (схема Гретца) (рис.4.7, б) не требует вывода средней точки на вторичной обмотке трансформатора Тр. Здесь в течение одного полупериода ток протекает через последовательно соединенные диоды В1, сопротивление нагрузки Rн и диод В3, а во второй полупериод – через диод В2, сопротивление Rн и диод В4. Характер изменения тока в нагрузке и пульсации такие же, как и для схемы со средней точкой.

-31-

 

В трехфазной мостовой двухполупериодной схеме выпрямителя (схема Ларионова), показанной на рис.4.8, как и в схеме трехфазного однопулопериоднго выпрямителя, фазы трансформатора работают поочередно. В тот отрезок времени, когда наибольшее положительное напряжение будет между фазами 1 и 2 (плюс на выводе фазы 1), ток протекает через диод В1, сопротивление нагрузки Rн и диод В2. Через 1/6 часть периода, когда большее положительное напряжение будет между фазами 1 и 3, ток потечет через диод В1, сопротивление Rн и диод В3.

Так каждую шестую часть периода будут меняться пары последовательно соединенных диодов, а на нагрузке будет напряжение одного и того же направления. На рис.4.8 пунктиром показано возможное включение нагрузки на половинное напряжение. К достоинствам рассматриваемой схемы выпрямителя относятся малая пульсация выпрямленного напряжения с частотой, в шесть раз большей, чем частота сети, а также равномерная нагрузка фаз и хорошее использование обмоток трансформатора. Трехфазная мостовая схема часто используется для питания выпрямленным током обмоток возбуждения самовозбуждающихся синхронных генераторов.

-32-

Тиристоры

 

Четырехслойный кремниевый вентиль, имеющий два электрода (анод и катод), называется динистором. Если кроме анода и катода имеется третий (управляющий) электрод, то вентиль становится управляемым и называется тиристором. Тиристор, а также динистор выполняют четырехслойными: р-п-р-п. Средняя область р тиристора имеет вывод – управляющий электрод у. При отключенном управляющем электроде тиристор превращается в динистор. Если между анодом и катодом вентиля будет приложено небольшое постоянное напряжение в прямом направлении, то переходы П1 и П3 окажутся открытыми и их сопротивление мало. Переход П2 будет включен в обратном (непроводящем) направлении и его сопротивление велико, так что все приложенное к тиристору напряжение будет практически на переходе П2, а ток в цепи мал. При повышении напряжения на тиристоре ток в цепи увеличивается незначительно, так как ограничивается большим сопротивлением перехода П2, и вольт-амперная характеристика тиристора будет подобна обратной ветви характеристики диода. Если напряжение достигнет некоторого определенного значения, называемого напряжением переключения, то в переходе П2 напряженность электрического поля становится достаточной для ионизации и образования новых свободных носителей зарядов (электронов и дырок), его сопротивление резко уменьшится и тиристор открывается. Наибольший ток тиристора лимитируется предельно допустимой мощностью, рассеиваемой им. Если уменьшить ток через открытый тиристор, то он будет оставаться открытым до тех пор, пока ток тиристора достаточен для поддержания процесса образования носителей зарядов в переходе П2. При токе, меньшем определенного значения, называемым током удержания тиристор закрывается, т.е. возвращается в непроводящее состояние.

Если на управляющий электрод подать положительный потенциал от постороннего источника, то в переходе П2 возникает ток управления и появятся дополнительные носители зарядов, вследствие чего уменьшится напряжение переключения этого перехода и тиристор откроется при меньшем напряжении. Чем больше ток управления, тем больше дополнительных зарядов в переходе П2 и меньше напряжение переключения тиристора. При определенном значении тока управления тиристор будет работать как неуправляемый вентиль, т.е. будет открыт при любом положительном напряжении на его аноде. Таким образом, тиристор открывается как при подаче на его анод напряжения переключения, так и при включении тока управления достаточного значения. Так как управляющий электрод после открытия тиристора перестает оказывать влияние на его работу, то в цепи управляющего электрода проходит кратковременный импульс тока прямоугольной формы и длительностью примерно 10 мкс.

При подаче на зажимы тиристора обратного напряжения он будет закрыт обратно включенными переходами П1 и П3 независимо от управляющего тока и его вольт-амперная характеристика практически не отличается от обратной ветви вольт-амперной характеристики неуправляемого вентиля.

Тиристоры имеют два устойчивых состояния: при закрытом тиристоре его сопротивление очень велико, при открытом – мало. Поэтому тиристоры находят применение как бесконтактные переключатели в инверторах, регулируемых выпрямителях, в схемах защиты и т.д.

Конструкция мощного тиристора показана на рисунке. Четырехслойная кристаллическая структура 4, укрепленная на кристаллодержателе 3, помещена в металлическом корпусе 2, в нижней части которого находится резьбовой вывод катода 1. К верхнему р-слою припоем 5 крепится плетеный вывод анода 7. В среднюю р-область вводится вывод управляющего электрода 8. Выводы анода и управляющего электрода закрепляют в корпусе изолятором 6.

 

-33-

Узнать еще:

Рассмотрение короткого замыкания трансформатора

Замечания относительно короткого замыкания трансформатора

Короткие замыкания или неисправности могут возникать и происходят в системах электроснабжения и распределения. Когда неисправность происходит на стороне нагрузки трансформатора, ток повреждения проходит через трансформатор. Как компоненты этих систем, трансформаторы должны выдерживать эти токи короткого замыкания.

Токи повреждения, протекающие через трансформаторы, значительно превышают номинальные токи трансформаторов.В худшем случае ток будет таким же высоким, как ток, который будет протекать, если бы напряжение системы было приложено к первичным клеммам, а вторичные клеммы были закорочены — ограничивается только импедансом трансформатора. Эти токи вызывают в трансформаторах как механические, так и термические напряжения.

Силы, возникающие от токов, проходящих через трансформатор, действуют на проводники. Силы являются функцией пикового асимметричного тока (наивысшее пиковое значение любого цикла тока), которое обычно является самым высоким в течение первого полупериода повреждения.Продолжительность повреждения обычно не является проблемой для механической устойчивости, поскольку пиковое значение каждого цикла тока уменьшается по мере того, как неисправность сохраняется. Изготовитель трансформатора должен гарантировать, что эти силы не повредят трансформатор.

Термическое напряжение вызывается высоким током, вызывающим нагрев трансформатора. Как величина среднеквадратичного симметричного тока, так и продолжительность повреждения способствуют нагреву трансформатора. Изготовитель трансформатора должен убедиться, что компоненты трансформатора не нагреваются до такой степени, чтобы их можно было повредить.

Сухие трансформаторы общего назначения обычно рассчитаны на то, чтобы выдерживать механические и термические нагрузки, вызванные коротким замыканием на вторичных выводах трансформатора с номинальным напряжением, подаваемым на первичные выводы в течение максимум 2 секунд, при условии, что ток не превышает 25-кратный номинальный ток. Величина тока повреждения является функцией импеданса трансформатора. В таблице ниже показаны токи короткого замыкания для выбранных импедансов и применимы как к линейным, так и к фазным токам.

Импеданс трансформатора	Ток повреждения (раз номинальный)
4,0%	25,0
5,0%	20,0
6,0%	16,7
7,0%	14,3
8,0%	12,5

Указан максимум 25-кратный номинальный ток, поэтому трансформаторы с импедансом ниже 4% должны быть способны выдерживать только 25-кратный номинальный ток, хотя ток короткого замыкания может быть выше этого.Это не означает, что все трансформаторы способны выдерживать ток короткого замыкания, в 25 раз превышающий номинальный ток — при номинальном напряжении, приложенном к первичной обмотке, полное сопротивление трансформатора выше 4% не позволит протекать току в 25 раз больше номинального.

Многие спецификации указывают на уровень неисправности на первичных выводах трансформатора. Некоторые клиенты потребуют, чтобы трансформатор был закреплен на уровне первичной неисправности. Трансформатор общего назначения подходит для подключения к системе с указанным уровнем неисправности, но полное сопротивление трансформатора ограничивает проходящий через него ток повреждения до уровня значительно ниже доступного уровня неисправности.В качестве примера заказчик требует, чтобы трансформатор 2500 кВА, дельта 13,8 кВ — 480Y / 277 В, импеданс 5,75% был привязан к уровню повреждения 750 МВА при 13,8 кВ. В этом случае доступный ток короткого замыкания на первичных выводах составляет 31,4 кА. В случае короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора полное сопротивление трансформатора ограничивает ток короткого замыкания, протекающий в первичной обмотке, до 1,8 кА в линиях и 1,1 кА в катушках, что значительно ниже доступного уровня замыкания. Нет необходимости подбирать размеры и скреплять первичные проводники трансформатора для работы с током 31.Ток повреждения 4 кА.

Некоторые условия эксплуатации требуют особого внимания. Некоторые заказчики требуют, чтобы трансформатор работал непрерывно с нагрузкой, превышающей номинальное напряжение. Если неисправность происходит, когда трансформатор работает при напряжении выше номинального, результирующий ток повреждения будет выше, чем рассчитан типичный трансформатор. Это увеличит как силы в трансформаторе, так и нагрев трансформатора. Некоторые заказчики указывают продолжительность неисправности более 2 секунд, не указывая более высокое напряжение.Это не влияет на силы, но увеличивает нагрев трансформатора. В этих случаях может потребоваться особая конструкция.

Особого внимания требует один случай — трансформаторы, напрямую подключенные к генератору. Когда генератор питает нагрузку, а нагрузка внезапно отключается, выходное напряжение генератора значительно возрастает на короткое время, пока система возбуждения не снизит напряжение. Если в это время на вторичной обмотке трансформатора происходит короткое замыкание, ток замыкания может быть значительно выше, чем рассчитан на типичный трансформатор.В некоторых приложениях может отсутствовать защита от перегрузки по току между генератором и первичной обмоткой трансформатора, что приводит к увеличению продолжительности работы. В таких случаях рекомендуется ознакомиться с руководством IEEE C57.116 IEEE для трансформаторов, напрямую подключенных к генераторам, чтобы определить требования к устойчивости трансформатора к короткому замыканию.

Трансформаторы

общего назначения обладают способностью выдерживать короткое замыкание, достаточной для многих применений. Производитель трансформатора должен быть проинформирован о случаях, когда может произойти сбой на вторичной обмотке трансформатора, когда на трансформатор подается напряжение выше номинального или продолжительность замыкания превышает 2 секунды, чтобы гарантировать, что трансформатор спроектирован соответствующим образом, чтобы выдерживать возможные замыкания на вторичной обмотке. .

Решения для расчета и усиления тока короткого замыкания трансформатора

О диссертации

Эта диссертация преследует три основные цели. Первая цель — познакомить с видами коротких замыканий. Второй — ввести расчеты тока короткого замыкания трансформатора. И последнее — найти подходящие методы усиления для работающих сейчас трансформаторов.

Решения по расчету тока короткого замыкания и усилению трансформатора (на фото: установка для испытания сильноточного короткого замыкания; кредит: CPRI)

Используя сравнительный подход к аналитическим исследованиям, можно проанализировать преимущества и недостатки различных методов усиления.

Результат показывает, что нейтральный реактор — лучший выбор для усиления выдерживаемости S / C : низкая стоимость, простота обслуживания, высокая техническая зрелость и так далее.

Явление короткого замыкания

Короткое замыкание (S / C) в электрической цепи — это часть цепи, которая по некоторым причинам стала «короче», чем должна быть .

Ток в электрической цепи протекает проще всего, и если две точки в цепи с разными потенциалами соединены с низким электрическим сопротивлением, ток сокращает путь между двумя точками.

Последствия АП могут быть самыми разными: от незначительной неисправности до катастрофы. Последствия зависят от способности системы управлять током в ситуации S / C и от того, сколько времени позволяет току S / C течь.

Типы неисправностей

Практически в каждой электрической цепи должна быть какая-то защита от токов переменного тока. Когда схемы анализируются математически, S / C обычно описывается нулевым импедансом между двумя узлами в схеме .

В действительности невозможно, чтобы импеданс был равен нулю, и поэтому расчеты дадут не «реальное» значение, а в большинстве случаев максимально возможное значение.

Для получения правильных результатов расчета также важно знать все параметры схемы. Особенно в ситуациях S / C поведение цепей является «странным», и нет никакой линейности между напряжением системы и протекающим током.

Короткое замыкание может привести к возникновению электрической дуги, если текущая управляющая способность системы «достаточна» и защитные устройства не отключают цепь.Дуга представляет собой канал горячей ионизированной плазмы, обладающий высокой проводимостью. Даже короткие дуги могут удалить значительное количество материала из точек контакта.

Температура электрической дуги очень высока. вызывает плавление металла на контактных поверхностях. .

Расчет тока короткого замыкания трансформатора и решения — Ling Song

Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

Расчет короткого замыкания с импедансом трансформатора и источника — Вспышка дуги и обучение электроэнергии

Расчеты короткого замыкания — импеданс трансформатора и источника

Расчет короткого замыкания бесконечной шины может использоваться для определения максимального тока короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора, используя только данные паспортной таблички трансформатора.Это хороший (и простой) метод определения МАКСИМАЛЬНОГО тока короткого замыкания через трансформатор наихудшего случая, поскольку он игнорирует импеданс источника / электросети. Игнорирование импеданса источника означает, что оно предполагается равным нулю, а напряжение, деленное на ноль, является бесконечным, отсюда часто используется термин «бесконечная шина» или «бесконечный источник».

В статье my Infinite Bus Article на сайте brainfiller.com метод бесконечной шины проиллюстрирован для расчета максимального тока короткого замыкания наихудшего случая на 480 В вторичной обмотке трансформатора на 1500 кВА.Использование подхода «бесконечная шина» или «наихудшего случая» показало доступный ток короткого замыкания 31 374 А.

Однако что, если вы оцениваете адекватность панели на вторичной обмотке с номиналом короткого замыкания 30 000 ампер? При подходе с бесконечной шиной это будет означать, что панель имеет неадекватный рейтинг прерывания. Но так ли это на самом деле? Это может оказаться дорогостоящим выводом, основанным на предполагаемых (бесконечных первичных) данных.

Еще одна проблема, связанная с использованием подхода с бесконечной шиной, заключается в том, следует ли использовать расчеты короткого замыкания для исследования вспышки дуги.Это то, что я обсуждаю в моем классе обучения вспышке дуги об использовании IEEE 1584 для выполнения расчетов вспышки дуги.

При исследовании вспышки дуги более высокий ток короткого замыкания может привести к наихудшему случаю падающей энергии, но это не всегда так. Возможно, что более низкий ток короткого замыкания может привести к увеличению времени работы защитного устройства, что приведет к увеличению продолжительности вспышки дуги и увеличению общей падающей энергии.

Чтобы обеспечить более точные расчеты короткого замыкания, необходимо включить импеданс источника.Давайте посмотрим, как учесть влияние фактического тока короткого замыкания источника и эквивалентного импеданса источника. Чтобы учесть полное сопротивление источника, можно использовать ту же формулу, которая использовалась для решения с бесконечной шиной, но необходимо добавить еще несколько шагов.

Формула бесконечной шины основана на импедансе трансформатора, как показано ниже. Он игнорирует сопротивление источника:

SCA _{вторичный} = x (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} )

Импеданс источника и трансформатора

Фактический ток короткого замыкания, доступный на вторичных выводах трансформатора, зависит не только от импеданса трансформатора, но и от того, насколько силен источник на первичной обмотке трансформатора.Трансформатор, подключенный к сильному источнику, например, близко к основной подстанции, будет иметь больший вторичный ток короткого замыкания, чем если бы тот же трансформатор был подключен к слабому источнику, например, к длинной распределительной линии в сельской местности.

Чтобы учесть силу / слабость импеданса источника, нам нужно только добавить одну дополнительную переменную,% Z _source к предыдущему уравнению.

Новое уравнение будет:

SCA _{вторичный} = (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} +% Z _{источник} )

При добавлении источника % Z _{к трансформатору} % Z _{включается сила источника.Более сильный источник будет иметь меньшее значение для% Z источника , а более слабый источник будет иметь большее значение.}

Процедура расчета аналогична расчету бесконечной шины, но теперь мы должны добавить дополнительный шаг расчета полного сопротивления источника:

Шаг 1 — Для расчета эквивалентного полного сопротивления источника:

% Z _{источник} = (трансформатор _кВА / кВА _{короткое замыкание} ) x 100

где:

кВА _{короткое замыкание} = кВ _L-L x Sqrt (3) x SCA _{первичный}

Это кажется достаточно простым, но где взять первичный SCA ? Отличный вопрос! Если трансформатор планируется подключить к системе энергоснабжения, обычно источником этой информации является энергокомпания.Лучше всего начать с определения того, кто является представителем учетной записи коммунального предприятия, и спросить, могут ли они либо предоставить вам информацию, либо направить вас к тому, кто может располагать этой информацией.

Если трансформатор не подключен напрямую к электросети, но находится дальше по течению в системе распределения электроэнергии, вам потребуется выполнить расчеты короткого замыкания для восходящей части системы. Это означает, что кому-то (возможно, вам) придется выполнить расчеты короткого замыкания от электросети до системы распределения электроэнергии.

Если вы не можете определить какую-либо из этих данных и беспокоитесь о наихудшем случае коротких замыканий наивысшей амплитуды, вы всегда можете по умолчанию использовать более простой и обычно более консервативный расчет бесконечной шины.

Необходимо соблюдать осторожность! Бесконечные вычисления шины хороши для оценки максимального тока короткого замыкания через трансформатор наихудшего случая (без учета вклада двигателя и допусков импеданса для трансформаторов, еще не поставленных / испытанных). Однако, если вас интересуют минимальные токи короткого замыкания для анализа, такие как вспышка дуги, мерцание напряжения или гармонический резонанс, расчет бесконечной шины — это , а не . 2 / МВА трансформатор

kV _L-L2 в числителе и знаменателе компенсируют друг друга, и у вас остается:

% Источник Z = [(1 / МВА _{короткое замыкание} ) / (1 / МВА _{трансформатор} )] x 100

, который становится:

% Z _{источник} = (трансформатор MVA / MVA _{короткое замыкание} ) x 100

или в нашем случае мы используем Kilo вместо Mega, поэтому наши числа масштабируются на 1000:

% Z _{источник} = (трансформатор _кВА / кВА _{короткое замыкание} ) x 100

Шаг 2 — Рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора:

FLA _{вторичный} = кВА _{3 фазы} / (кВ _L-L x Sqrt (3))

Шаг 3 — Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора, но на этот раз мы используем импеданс трансформатора И импеданс источника.

SCA _{вторичный} = (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} +% Z _{источник} )

Вот пример расчета :

Допустим, у нас есть трансформатор мощностью 1500 кВА с вторичным напряжением 480Y / 277В, первичным напряжением 13,2 кВ _L-L и импедансом 5,75%. Предположим, коммунальное предприятие сообщает нам, что их максимальный ток короткого замыкания на первичной обмотке трансформатора составляет 6740 А при 13.2 кВ.

Шаг 1 — Расчет импеданса источника:

кВА _{короткое замыкание} = 6740 А x 13,2 кВ _L-L x sqrt (3)

кВА _{короткое замыкание} = 154097 кВА

(некоторые коммунальные предприятия могут называть это 154 МВА)

% Источник Z = (1500 кВА / 154097 кВА) x 100

% Z _{источник} = 0,97%

Шаг 2 — Как и в прошлом месяце, рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора.

FLA _{вторичный} = 1500 кВА / (0,48 кВ _L-L x Sqrt (3))

FLA _{вторичный} = 1804 А

Шаг 3 — Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора.

SCA _{вторичный} = 1804 А x 100 / (5,75% + 0,97%)

SCA вторичный = 26 845 А

Если бы этот расчет не учитывал источник и предполагал, что он бесконечен, ток короткого замыкания на вторичной обмотке будет

.

SCA _{вторичный} = 31,374 А

Вы можете видеть, что учет импеданса источника (силы источника) существенно влияет на величину тока короткого замыкания на вторичных выводах трансформатора.

Все перечисленные выше переменные:

FLA _{вторичный} = вторичный ток полной нагрузки

кВ _L-L2 = Вторичное напряжение в кВ

кВА _{3 фазы} = трансформатор трехфазный кВА _{с самоохлаждением}

Квадрат (3) = квадратный корень из трех (1,73)

% Z _{трансформатор} = процентное сопротивление трансформатора

% Z _{источник} = импеданс источника в процентах относительно базы трансформатора

кВА _{короткое замыкание} = короткое замыкание мощность

SCA _{вторичный} = ток 3-фазного короткого замыкания на вторичной шине

SCA _{первичный} = ток 3-фазного короткого замыкания на первичной шине

Еще несколько слов предостережения! Полное сопротивление трансформатора должно соответствовать действительной паспортной табличке, а не предполагаемому значению.Импедансы трансформаторов, которые еще не были построены или испытаны, могут отличаться на +/- 7,5% от указанного полного сопротивления. Приведенный выше расчет не включает вклад двигателя, который также необходимо учитывать.

Сложение импедансов источника и трансформатора, как мы только что сделали, хорошо для близкого приближения, но не идеально. Импедансы должны быть добавлены с использованием векторного сложения, что означает разделение каждого импеданса на его соответствующие значения X и R и объединение отдельных членов для определения истинной величины общего импеданса.Отношение X / R обсуждается в статье X / R .

Отлично! Начинается заполнение мозгов!

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей роте

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

слушатель, оставивший отзыв на курсе

материалов до оплаты и

получает викторину. «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то непонятной раздел

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

« организация».

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступный и простой для

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

Предоставлено фактических случаев »

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

Тест потребовал исследования в

документ но ответы были

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать, где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утра

на метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE нужно

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация . «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

в хорошем состоянии »

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, П.Е.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти тест »

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея заплатить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат . «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Проверка короткого замыкания трансформатора — нарушение напряжения

Испытание на короткое замыкание выполняется на трансформаторе для измерения эквивалентного последовательного сопротивления и реактивного сопротивления . Последовательное сопротивление предоставляет информацию о потерях в меди при полной нагрузке трансформатора, а последовательное реактивное сопротивление определяет полное сопротивление трансформатора. Переменное напряжение приложено к обмотке высокого напряжения и обмотка низкого напряжения замкнута накоротко .Напряжение изменяется до тех пор, пока не будет течь номинальный вторичный ток, при котором снимаются показания.

Схема испытания трансформатора на короткое замыкание

Отмечается первичное напряжение, при котором протекает номинальный вторичный ток . Затем это напряжение делится на номинальное первичное напряжение (умноженное на 100), и получается полное сопротивление трансформатора %, равное %.

Возбуждающий ток I _ex очень меньше, так как приложенное напряжение будет очень низким и им можно пренебречь. Следовательно, можно с уверенностью предположить, что весь ток I _sc , зарегистрированный на обмотке высокого напряжения во время испытания на короткое замыкание, проходит через эффективное последовательное сопротивление обмотки и эффективное последовательное реактивное сопротивление, как показано ниже.

Испытания на короткое замыкание и обрыв цепи — это два общих испытания, проводимых на трансформаторном заводе перед отгрузкой трансформатора. В сочетании этих двух испытаний устанавливаются потери в обмотке, полное сопротивление трансформатора, потери в сердечнике, сопротивление намагничивания и сопротивление потерь в сердечнике.

Чтение: Проверка обрыва цепи трансформатора

Эквивалентная схема испытания трансформатора на короткое замыкание Здесь показана эквивалентная схема испытания трансформатора на короткое замыкание

. Сопротивление обмотки и последовательное реактивное сопротивление показаны как относительно первичной цепи .Это означает, что сопротивление вторичной обмотки и реактивное сопротивление передаются первичной после регулировки соотношения витков трансформатора.

Калькулятор тока короткого замыкания трансформатора

Еще одно соображение заключается в том, что если сторона ВН соединена звездой, то тестовые соединения будут проходить через фазу-нейтраль, а если соединена треугольником, то будет приложено фазовое напряжение. Измеренный линейный ток также необходимо отрегулировать для соединения треугольником высокого напряжения, чтобы узнать фазный ток в обмотке. Это повлияет на расчеты сопротивления обмотки и полного сопротивления утечки.Калькулятор ниже учитывает обмотку звезда / треугольник и использует соответствующие поправочные коэффициенты. Калькулятор также предоставляет эквивалентное сопротивление потерь в сердечнике в единицах (о.е.) и рассчитанное полное сопротивление трансформатора [% Z].

Сводка

Испытание на короткое замыкание определяет потерю мощности в обмотке при полной нагрузке (потеря в меди) трансформатора. Потери меди являются важным параметром для конечных пользователей, поскольку большие потери означают потери энергии, а также добавляют дополнительную тепловую нагрузку на объект.Трансформаторы с меньшими потерями при полной нагрузке предпочтительнее с точки зрения энергоэффективности. Информация о величине потерь в меди также полезна в некоторых исследованиях моделирования переходных процессов, поскольку это значение определяет резистивное демпфирование, обеспечиваемое обмоткой.

Испытание на короткое замыкание также устанавливает полное сопротивление утечки (% Z) трансформатора , который используется в исследованиях моделирования короткого замыкания и других исследованиях в области энергетики. Реактивное сопротивление утечки также влияет на потребность в реактивной мощности силового трансформатора.

Импеданс трансформатора: почему импеданс выражается в процентах?

Как рассчитать реактивную мощность трансформатора?

Исследование сверхпроводящего трансформатора с ограничением тока короткого замыкания | Манусов

Исследование сверхпроводящего трансформатора с ограничением тока короткого замыкания

В.З. Манусов, Д.А. Павлюченко, Ю. Ахёев

Абстракция

В статье представлены физико-математические модели для анализа переходных процессов в электрических сетях с трансформаторами с высокотемпературной сверхпроводящей обмоткой.Одна из основных целей исследования — исследование процесса ограничения тока короткого замыкания с использованием трансформатора с высокотемпературной сверхпроводящей обмоткой, что позволяет объединить два последовательно соединенных элемента, трансформатор и реактор, в одном устройстве. Эффективность этого метода ограничения тока короткого замыкания обеспечивается тем, что при протекании тока короткого замыкания превышается критическое значение температуры сверхпроводящей обмотки, затем она переходит в нормальное состояние с высокоомной обмоткой, тем самым ограничивая ток короткого замыкания. .Важно знать момент, когда сверхпроводящий материал переходит в нормальное состояние с потерей сверхпроводимости. Для этого была разработана программа для расчета количества тепла при протекании тока короткого замыкания до его прерывания. Если рассматривается трансформатор 40 МВА с высокотемпературной сверхпроводящей обмоткой, короткое замыкание должно быть устранено через 100 мс без отключения трансформатора. Предлагается использовать гибридную обмотку в дополнение к основной обмотке для ограничения тока короткого замыкания.Проведенные исследования показали, что возврат обмотки в сверхпроводящее состояние зависит в первую очередь от соотношения между током короткого замыкания и номинальным током нагрузки. Это представляет собой критерий возврата или невозврата в сверхпроводящее состояние для обмоток трансформатора.

Ключевые слова

энергоэффективность; потери мощности; предаварийные условия; ограничение тока короткого замыкания; сверхпроводящая обмотка; трансформатор;

DOI: http: // doi.org / 10.11591 / ijece.v8i1.pp505-512

Эта работа находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0.

Международный журнал электротехники и вычислительной техники (IJECE)
p-ISSN 2088-8708, e-ISSN 2722-2578

Общие требования к установке, часть XV

Вторая статья Национального электротехнического кодекса (NEC), статья 100, содержит определения, которые необходимы для правильного применения Кодекса.Статья 110 содержит множество требований, которые необходимы для понимания и применения требований, содержащихся в Кодексе. Некоторые из вопросов, охватываемых статьей 110, неоднократно упоминаются в NEC. NEC не так часто упоминает другие предметы, такие как трансформаторы тока (ТТ).

Поначалу кажется странным иметь положение о трансформаторах тока в статье 110, особенно когда есть специальная статья, посвященная трансформаторам. Но, как указано в Исключении № 1 под 450.1, установка ТТ не рассматривается в Статье 450. Поскольку Статья 450 не распространяется на ТТ, лучшей статьей для этого положения является Статья 110. Как указано в 110.23, неиспользуемые ТТ, связанные с потенциально находящимися под напряжением цепями, должны быть закорочены. На рисунке 1 показан ТТ с амперметром во вторичной цепи. Это разрешенная установка, потому что амперметр является нагрузкой, а вторичная цепь не разомкнута (см. Рисунок 1).

В мире электричества короткое замыкание обычно плохо.Но когда дело доходит до трансформаторов тока, наличие разомкнутой вторичной цепи, когда трансформатор находится под напряжением, может быть опасным. На вторичной стороне ТТ может возникать высокое напряжение, если вторичные клеммы или проводники не замкнуты накоротко. Этот потенциал может быть опасен для персонала, а также может привести к повреждению трансформатора тока. На рисунке 2 амперметр снят без короткого замыкания проводов вторичной цепи. Пока есть ток, протекающий через проводник (первичный), проходящий через трансформатор тока, на проводниках вторичной цепи будет существовать потенциал напряжения.Поскольку амперметр был снят, а проводники вторичной цепи не были замкнуты накоротко, это является нарушением Кодекса (см. Рисунок 2).

Если необходимо отсоединить амперметр от трансформатора тока, убедитесь, что в первую очередь закоротили проводники вторичной цепи трансформатора тока. Например, необходимо заменить амперметр, питаемый от проводов вторичной цепи трансформатора тока. Устанавливается перемычка для короткого замыкания проводов вторичной цепи ТТ перед отключением амперметра от цепи.После короткого замыкания проводов вторичной цепи можно безопасно отсоединить и снять амперметр (см. Рисунок 3).

В установках, где используются трансформаторы тока, часто устанавливаются закорачивающие блоки. Закорачивающие блоки помогают сделать задачу короткого замыкания вторичных проводов ТТ простой и безопасной.

Следующий раздел в статье 110 касается имеющегося тока короткого замыкания на сервисе. Как указано в 110.24 (A), вспомогательное оборудование, не являющееся жилым помещением, должно иметь четкую маркировку в поле с максимальным доступным током короткого замыкания.За исключением жилых помещений (одно-, двух- и многоквартирных), сервисное оборудование должно иметь маркировку, показывающую максимальный доступный ток короткого замыкания в этой точке электрической системы. Знание максимально доступного тока короткого замыкания важно для лиц, ответственных за проектирование, установку, проверку и обслуживание этой конкретной электрической системы.

Чтобы определить максимально доступный ток короткого замыкания на обслуживающем оборудовании, необходимо выполнить расчет. В этом разделе говорится, что маркировка полей должна включать дату выполнения расчета тока короткого замыкания и быть достаточно прочной, чтобы выдерживать воздействие окружающей среды.Хотя в этом разделе говорится, что знак или этикетка должны выдерживать воздействие окружающей среды, в нем не говорится, что маркировка должна соответствовать требованиям 110.21 (B). Это потому, что 110.21 (B) обозначает предостерегающие, предупреждающие или опасные знаки или ярлыки. Маркировка, требуемая согласно 110.24 (A), не является предупреждающей, предупреждающей или опасной (см. Рисунок 4).

Информационная записка под 110,24 (A) дает указания относительно того, почему необходима маркировка максимально доступного тока короткого замыкания. В первом предложении указывается доступная маркировка тока короткого замыкания, указанная в пункте 110.24 относятся к требуемым номинальным токам короткого замыкания оборудования. Два требования, относящиеся к номинальным токам короткого замыкания оборудования, содержатся в 110.9 и 110.10.

В соответствии с 110.9 оборудование, предназначенное для прерывания тока на уровнях повреждения, должно иметь отключающую способность при номинальном напряжении цепи, достаточную для тока, имеющегося на линейных выводах оборудования. В соответствии с 110.10 устройства защиты цепей должны быть способны устранять неисправность без значительного повреждения электрического оборудования.Поэтому для выбора правильного электрооборудования необходимо учитывать устройства защиты от сверхтоков, полное сопротивление, номинальные значения тока короткого замыкания оборудования и другие характеристики защищаемой цепи.

Если на сервисном оборудовании указан максимально допустимый ток короткого замыкания, легче обеспечить отключающую способность оборудования и номинальный ток короткого замыкания, равный или превышающий допустимый ток короткого замыкания. Во втором предложении этой информационной записки говорится, что NFPA 70E, Стандарт электробезопасности на рабочем месте, предоставляет помощь в определении серьезности потенциального воздействия, планировании безопасных методов работы и выборе средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Максимально доступный ток короткого замыкания является частью данных, необходимых для расчета вспышки дуги. Знание максимального тока короткого замыкания является важным при использовании Таблицы 130.7 (C) (15) (A) (b) Категории опасности СИЗ от дугового разряда для систем переменного тока (AC) в NFPA 70E для выбора правильного средства индивидуальной защиты.

Второй подраздел в 110.24 относится к модификациям электрической системы. При внесении изменений в установку, влияющих на максимальный доступный ток короткого замыкания в сервисе, максимальный доступный ток короткого замыкания должен быть проверен или пересчитан по мере необходимости, чтобы гарантировать, что номинальные характеристики вспомогательного оборудования достаточны для максимального доступного тока короткого замыкания на линейных выводах оборудования. [110.24 (В)]. Хотя эти обозначения полей должны быть обновлены из-за изменений в установке, минимального или максимального указанного времени не существует.

Изменения в сервисном оборудовании — не единственная причина увеличения максимально доступного тока короткого замыкания. Изменения на стороне электросети сервисного оборудования объекта также могут увеличить доступный ток короткого замыкания. Например, электрическая система в небольшом коммерческом помещении соответствовала требуемой маркировке максимального доступного тока короткого замыкания и положениям о номинальном отключении, когда система была установлена ​​в 2012 году.Эта электрическая система была установлена ​​в соответствии с редакцией NEC 2011 года.

Когда было построено это коммерческое здание, других построек в этом районе не было. За последние несколько лет было построено больше зданий. Поскольку по соседству было построено новое здание, коммунальное предприятие заменило трансформатор, подающий электроэнергию в первоначальное небольшое коммерческое здание. Теперь более крупный трансформатор подает питание в новое здание и первоначальное коммерческое здание. Из-за этих модификаций максимальный доступный ток короткого замыкания должен быть проверен или пересчитан по мере необходимости, чтобы гарантировать, что номинальные характеристики сервисного оборудования достаточны для максимального доступного тока короткого замыкания на линейных выводах оборудования.

Если максимальный доступный ток повреждения отличается, то, как указано в последнем предложении пункта 110.24 (B), необходимая маркировка поля в 110.24 (A) должна быть скорректирована, чтобы отразить новый уровень максимального доступного тока повреждения. . Если номинальный ток отключения или номинальный ток короткого замыкания существующего электрооборудования не равен или больше доступного тока повреждения, электрическая система будет нарушать 110.9 или 110.10. Следовательно, из-за небезопасного состояния потребуются некоторые действия.Если максимально доступный ток повреждения выше, чем ток повреждения при установке электрического оборудования, но он не превышает номинальный ток отключения и номинальный ток короткого замыкания существующего электрического оборудования, никаких действий не требуется, кроме обновления предыдущей полевой маркировки.