Коэффициенты кратности для трансформаторов тока



Невский трансформаторный завод «Волхов»

Технический портал компании

Категории

Предельная кратность вторичных обмоток для защиты

Предельная кратность – отношение предельного значения первичного тока, при котором полная погрешность при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%, к номинальному первичному току

Номинальная предельная кратность, Кном – предельная кратность при номинальной вторичной нагрузке.

Предельная кратность вторичной обмотки для защиты определяет возможность нормальной работы защитных устройств и систем при аварийных режимах работы.

Кривые погрешностей вторичной обмотки ТТ с классом точности 10Р и номинальной вторичной нагрузкой 15 В·А, снятые при различных значениях вторичной нагрузки

Измерение предельной кратности

Значение фактического (измеренного) значения предельной кратности при номинальной вторичной нагрузке, согласно ГОСТ 7746-2015 должно превышать значения номинальной предельной кратности, и в реальности всегда несколько больше.

Измерение предельной кратности проводится при квалификационных испытаниях прямым методом согласно ГОСТ 7746-2015 п.9.6. или косвенным методом при ПСИ путем измерения значения тока намагничивания. Ток намагничивания, определяемый при расчетном значении напряжения намагничивания Uнам.расч должен быть меньше расчетного тока намагничивания для защитных обмоток ТТ.

где Кном – номинальная предельная кратность обмоток для защиты;
ε – полная погрешность, для защитных обмоток принимается равной 5% для класса точности 5Р или 10 % для класса точности 10Р;
Z2 – полное сопротивление вторичной обмотки, определяемое по формуле

Фактические (измеренные при ПСИ) значения тока намагничивания, расчетного напряжения и расчетного тока намагничивания вторичных обмоток указываются в паспорте на конкретный трансформатор.

Кривые предельной кратности

Предельная кратность напрямую зависит от реального значения вторичной нагрузки. Для правильного проектирования систем защиты существуют кривые предельной кратности, т.е. зависимость коэффициента предельной кратности от нагрузок на вторичной обмотке.

Зависимость коэффициента предельной кратности от нагрузок на вторичной обмотке для вторичной обмотки ТТ с классом точности 10Р и номинальной вторичной нагрузкой 15 В·А

Типовые кривые предельной кратности на трансформаторы тока производства ООО «НТЗ «Волхов» можно посмотреть по ссылке:

Кривые предельной кратности на нетиповые трансформаторы и полные ВАХ вторичных обмоток в табличном или графическом виде с указанием контрольных точек предоставляются по запросу.

Источник

Назначение и принцип действия измерительных трансформаторов

Основными параметрами ТТ являются следующие.

1. Номинальное напряжение

— линейное напряжение системы, в которой трансформатор должен работать. Это — напряжение, на которое рассчитана изоляция первичной обмотки.

2. Номинальный первичный и вторичный ток

— ток, который трансформатор может пропускать длительно не перегреваясь. Номинальный ток вторичной обмотки стандартизован и может быть 5 или 1 А. Вторичных обмоток может быть несколько с разными номинальными токами.

3. Номинальный коэффициент трансформации

— отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току:

4. Номинальная нагрузка трансформатора

— это сопротивление нагрузки
Z
2ном.в омах, при котором трансформатор работает с заданным классом точности при номинальном значении Cos2ном.=0,8. Иногда этот термин заменяется номинальной мощностью в вольт-амперах
Р
2ном.

Поскольку значение тока I

2ном. стандартизовано, то
Z
2ном.определяет и
Р
2ном.ТТ.

5. Класс точности.

Вследствие потерь в трансформаторе реальный коэффициент трансформации не равен номинальному. Различают погрешность токовую и угловую. Токовая погрешность в процентах определяется выражением
100.
В зависимости от значения токовой погрешности различают классы точности (0,5; 1). Класс точности говорит о погрешности по току при номинальных условиях.

В идеальном трансформаторе вторичный ток сдвинут по фазе относительно первичного на 180°. В реальном трансформаторе этот угол отличается от 180°. Погрешность по углу измеряется в минутах.

6. Номинальная предельная кратность.

С увеличением первичного тока выше номинального значения погрешность ТТ сначала уменьшается, затем по мере насыщения магнитопровода увеличивается. ТТ является одним из основных звеньев систем защиты. При токах короткого замыкания погрешность может быть такой, что нормальная работа защиты не будет обеспечиваться. Поэтому для ТТ указывается предельная кратность тока первичной обмотки по отношению к номинальному току, при которой полная погрешность не преышает 5 или 10% (разные классы), и в пределах этой погрешности проектируется нормальная работа защиты.

7. Максимальная кратность вторичного тока

– отношение наибольшего вторичного тока к его номинальному значению при номинальной вторичной

нагрузке. Максимальная кратность I

2 определяется насыщением магнитопровода, когда дальнейшее возрастание
I
1 не ведёт к возрастанию потока.

8. Термическая стойкость —

отношение предельно допустимого тока КЗ, который трансформатор может выдержать без повреждений в течение нормированного времени 1с, к номинальному первичному току
I
1ном при номинальной вторичной нагрузке и нормированной температуре окружающей среды, с учетом предварительного нагрева ТТ номинальным током.

9. Динамическая стойкость

Читайте также:  Гд 4002 генератор сварочный схема

ТТ (кратность) — отношение амплитудного значения предельного сквозного тока короткого замыкания (ударного тока КЗ), выдерживаемого трансформатором без механических повреждений, к амплитудному значению номинального первичного тока
I
1ном.

Так как ток первичной обмотки ТТ задаётся сетью, то наибольшим термическим и динамическим воздействиям подвергается первичная обмотка. Вторичный ток часто ограничивается насыщением магнитопровода, и поэтому вторичная обмотка работает в облегчённых условиях.

Определение

Определение технической характеристики для трансформатора прописаны в ГОСТе 7746 2001 под названием «Трансформаторы тока. Общие технические условия». Этот документ относится к классу межгосударственных, то есть он распространяется для всех устройств, изготовленных в любой точке по территории страны.

Для того, чтоб понять определение, нужно познакомится с тем, что значит усредненный коэффициент безопасности. Этот показатель в свою очередь является соотношением номинального тока безопасности и первичного (также номинальное общее значение). Коэффициент безопасности по своей сути является основным параметром, который определяет искомую кратность повышения импульса.

Последняя характеристика важна, так как в условиях производства часто наблюдаются ситуации, когда он повышается из номинального показателя. Это возникает при коротком замыкании в цепи в большей части случаев.

Ситуация определяется тем, что сердечник ТС уходит в насыщение, при этом рост во вторичке не наблюдается, что в свою очередь обеспечивает защиту всех подключенных нагрузок к оборудованию.

Особенности конструкции и принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на использовании закона электромагнитной индукции.

Прибор состоит из следующих элементов:

  • первичной и вторичной обмоток;
  • замкнутого сердечника (магнитопровода).

Принцип работы трансформатора

Обмотки накручены вокруг сердечника, изолированно от него и друг от друга. Иногда первичная обмотка может заменяться медной или алюминиевой шиной. Трансформация величины электрического тока происходит за счёт разницы количества витков первичной и вторичной обмоток. В большинстве случаев устройство предназначено для снижения показателя тока, поэтому вторичная обмотка выполняется с меньшим количеством витков, нежели первичная.

Электроток подаётся на первичную обмотку при последовательном подключении. В результате на катушке формируется магнитный поток и наводится электродвижущая сила, вызывающая возникновение тока на выходной катушке.

К выходной обмотке подключают потребляющий прибор, в зависимости от целей, для которых используется устройство.

Некоторые устройства выполняются с несколькими выходными катушками, что позволяет путём переключения изменять величину трансформации электрического тока. В целях безопасности, для обеспечения защиты при пробое изоляции, выходной контур заземляется.

Измерение и расчет предельной кратности

При превышении предельного нормированного показателя прибор переходит из стабильной области работы в фазу насыщения. Точность функционала оценивается по математическим кривым, условия которых приведены в таблицах. Коэффициент устанавливается не опытным путем, а по специальным табличным данным. Кривые состоят из информации о наибольшем отношении тока вторички к среднему номинальному назначению, которое подается на первичку.

Расчет производится таким образом, чтоб полная ошибка при вычисляемых данных (то есть при включении заданной информации о вторичной нагрузке) не было больше десяти процентов. Математические кривые позволяют вычислить характеристики проводов, приборов, реле, схемы подсоединения и составить схему таким образом, чтоб не происходило пересыщение и приборы работали в оптимальном режиме.

Оборудование, дополненное дифференциальной защитой, при сквозном токе короткого замыкания должно иметь идентичную предельную кратность.

Расчетные кривые приводятся для вычислений работы по установленному режиму. Если апериодическая стремится к max, то есть режим переходный, то параметр достигает и 70-75%.

Класс точности выбирают в зависимости от назначения. Такие же требования применяются и к устройствам с неидентичными типами нагрузок.

Понятие номинальной предельной кратности

Параметр характеризуется как наибольшее значении кратности первичного в определенных условиях. Полная погрешность на вторичной нагрузке не должна превышать 10 процентов. Показатель нормируется, должны учитываться условия работы по защите трансформатора.

Если силовой трансформатор используется для питания различных электроизмерительных приборов, то к нему не предъявляются требования. Дело в том, что насыщение магнитного провода в оборудовании может быть даже положительным моментом, обеспечивающим улучшение электродинамических и термических свойств оборудования. Если же трансформаторы применяются для токовых цепей релейной защиты, то к требованиям устанавливают условия. Первичный поток увеличиваясь более получаемой погрешности, установленной для тс, влияет на сердечник, что приводит к увеличению насыщения.

Если функционирование силового оборудования ведется при характеристиках подачи тока, которые выше на 10% чем номинальные (что и называется — к10), то прибор перестает работать в стабильной области, переходит в фазу насыщения.

Пределы погрешностей ТТ для классов Р

Все характеристики указаны в документации к конкретным видам приборов. Также информация прописывается отдельно к каждому устройству. Конкретно для классов точности Р установлены пределы допустимых погрешностей токовое и угловые.

Читайте также:  Как посчитать площадь сердечника трансформатора

Для трансформаторов с классом мощности 5Р при токе нормальной с предельной полной кратности в 5 процентов значения пределов допустимой погрешности следующие:

  • токовые – + или — 1 %;
  • угловые + или — 60 процентов, что идентично 1,9.

Пределы, указанные в таблицах, выполняются, так как это первое из требований безопасности.

Для прибора класса точности 10Р искомая предельная кратность составляет 10% соответственно. Предел погрешности, max возможной при работе, составляет 3 процента. В тоже время данных об угловых погрешностей не представлено, так как их не нормируют.

Определение фактического коэффициента предельной кратности Кпк.факт

Итак, для определения фактического коэффициента предельной кратности Кпк.факт необходимы следующие исходные данные:

а) Паспортные данные ТТ, а именно

  • Sном — номинальная вторичная нагрузка трансформатора тока, ВА;
  • Zтр — внутреннее сопротивление трансформатора тока, Ом;
  • Кпк.ном – номинальный коэффициент предельной кратности;
  • Iперв — первичный номинальный ток трансформатора тока, А;
  • Iвтор — вторичный номинальный ток трансформатора тока, А.

б) Должна быть известна схема соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки

в) Необходимо знать какие устройства подключены к вторичной обмотке ТТ, а также какими проводами выполнено это соединение.

Теперь необходимо определить значение вторичной нагрузки, подключенной к цепям ТТ. Для этого воспользуемся готовыми формулами, позаимствованными из книги Шабада М.А.

Категории

Предельная кратность – отношение предельного значения первичного тока, при котором полная погрешность при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%, к номинальному первичному току

Номинальная предельная кратность, Кном – предельная кратность при номинальной вторичной нагрузке.

Предельная кратность вторичной обмотки для защиты определяет возможность нормальной работы защитных устройств и систем при аварийных режимах работы.

Кривые погрешностей вторичной обмотки ТТ с классом точности 10Р и номинальной вторичной нагрузкой 15 В·А, снятые при различных значениях вторичной нагрузки

Измерение предельной кратности

Значение фактического (измеренного) значения предельной кратности при номинальной вторичной нагрузке, согласно ГОСТ 7746-2015 должно превышать значения номинальной предельной кратности, и в реальности всегда несколько больше.

Измерение предельной кратности проводится при квалификационных испытаниях прямым методом согласно ГОСТ 7746-2015 п.9.6. или косвенным методом при ПСИ путем измерения значения тока намагничивания. Ток намагничивания, определяемый при расчетном значении напряжения намагничивания Uнам.расч должен быть меньше расчетного тока намагничивания для защитных обмоток ТТ.

где Кном – номинальная предельная кратность обмоток для защиты; ε – полная погрешность, для защитных обмоток принимается равной 5% для класса точности 5Р или 10 % для класса точности 10Р; Z2 – полное сопротивление вторичной обмотки, определяемое по формуле

Фактические (измеренные при ПСИ) значения тока намагничивания, расчетного напряжения и расчетного тока намагничивания вторичных обмоток указываются в паспорте на конкретный трансформатор.

Кривые предельной кратности

Предельная кратность напрямую зависит от реального значения вторичной нагрузки. Для правильного проектирования систем защиты существуют кривые предельной кратности, т.е. зависимость коэффициента предельной кратности от нагрузок на вторичной обмотке.

Зависимость коэффициента предельной кратности от нагрузок на вторичной обмотке для вторичной обмотки ТТ с классом точности 10Р и номинальной вторичной нагрузкой 15 В·А

Типовые кривые предельной кратности на трансформаторы тока производства ООО «НТЗ «Волхов» можно посмотреть по ссылке:

Кривые предельной кратности на нетиповые трансформаторы и полные ВАХ вторичных обмоток в табличном или графическом виде с указанием контрольных точек предоставляются по запросу.

Основные параметры трансформаторов тока

Основными параметрами ТТ являются следующие.

1. Номинальное напряжение

— линейное напряжение системы, в которой трансформатор должен работать. Это — напряжение, на которое рассчитана изоляция первичной обмотки.

2. Номинальный первичный и вторичный ток

— ток, который трансформатор может пропускать длительно не перегреваясь. Номинальный ток вторичной обмотки стандартизован и может быть 5 или 1 А. Вторичных обмоток может быть несколько с разными номинальными токами.

3. Номинальный коэффициент трансформации

— отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току:

4. Номинальная нагрузка трансформатора

— это сопротивление нагрузки
Z
2ном.в омах, при котором трансформатор работает с заданным классом точности при номинальном значении Cos2ном.=0,8. Иногда этот термин заменяется номинальной мощностью в вольт-амперах
Р
2ном.

Поскольку значение тока I

2ном. стандартизовано, то
Z
2ном.определяет и
Р
2ном.ТТ.

5. Класс точности.

Вследствие потерь в трансформаторе реальный коэффициент трансформации не равен номинальному. Различают погрешность токовую и угловую. Токовая погрешность в процентах определяется выражением

В зависимости от значения токовой погрешности различают классы точности (0,5; 1). Класс точности говорит о погрешности по току при номинальных условиях.

Читайте также:  Какую длину выбрать у дюбеля

В идеальном трансформаторе вторичный ток сдвинут по фазе относительно первичного на 180°. В реальном трансформаторе этот угол отличается от 180°. Погрешность по углу измеряется в минутах.

6. Номинальная предельная кратность.

С увеличением первичного тока выше номинального значения погрешность ТТ сначала уменьшается, затем по мере насыщения магнитопровода увеличивается. ТТ является одним из основных звеньев систем защиты. При токах короткого замыкания погрешность может быть такой, что нормальная работа защиты не будет обеспечиваться. Поэтому для ТТ указывается предельная кратность тока первичной обмотки по отношению к номинальному току, при которой полная погрешность не преышает 5 или 10% (разные классы), и в пределах этой погрешности проектируется нормальная работа защиты.

7. Максимальная кратность вторичного тока

– отношение наибольшего вторичного тока к его номинальному значению при номинальной вторичной

нагрузке. Максимальная кратность I

2 определяется насыщением магнитопровода, когда дальнейшее возрастание
I
1 не ведёт к возрастанию потока.

8. Термическая стойкость —

отношение предельно допустимого тока КЗ, который трансформатор может выдержать без повреждений в течение нормированного времени 1с, к номинальному первичному току
I
1ном при номинальной вторичной нагрузке и нормированной температуре окружающей среды, с учетом предварительного нагрева ТТ номинальным током.

9. Динамическая стойкость

ТТ (кратность) — отношение амплитудного значения предельного сквозного тока короткого замыкания (ударного тока КЗ), выдерживаемого трансформатором без механических повреждений, к амплитудному значению номинального первичного тока
I
1ном.

Так как ток первичной обмотки ТТ задаётся сетью, то наибольшим термическим и динамическим воздействиям подвергается первичная обмотка. Вторичный ток часто ограничивается насыщением магнитопровода, и поэтому вторичная обмотка работает в облегчённых условиях.

Конструкции ТТ.Конструкции трансформаторов тока весьма разнообразны. При этом они состоят из замкнутого магнитопровода с соответствующими обмотками и корпуса. Магнитопровод может быть прямоугольный шихтованный или то­роидальный, навитый из ленты. Трансформатор может иметь несколько магнито-проводов 2

(рис. 12-2, а). При напряжениях до 35 кВ магнитопровод может служить опорой трансформатора. Вторичные обмотки
3
всегда многовитковые. Первичная обмотка
4
может быть многовитковой (обычно на токи до 400 А) или одновитко-вой на токи от 600 А и выше. В последнем случае витком служит шина или стер­жень, проходящие через окно магнитопровода (проходной ТТ — рис. 12-2,6). Этим же витком может служить шина распределительного устройства, пропускаемая через то же окно трансформатора (шинный ТТ — рис. 12-2, в).

Обмотки могут выполняться из изолированного или голого медного провода. Для напряжений до 35 кВ широкое распространение получила изоляция первичной обмотки от вторичной и от заземленных деталей литым компаундом на основе эпоксидной смолы. Литой изоляционный корпус 1

(рис. 12-2,
а)
защищает первич­ную и вторичную обмотки от возможных механических повреждений и проникно­вения ллаги.

Дата добавления: 2017-05-02; просмотров: 11454; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Узнать еще:

Пример проверки ТТ на 10% погрешность

Рассмотрим пример проверки трансформатора тока на 10% погрешность.

К трансформатору тока подключен терминал типа 7SJ80 в котором задействована максимальная токова защита и токовая отсечка. Уставка срабатывания токовой отсечки Iсраб.то = 3150 А. Схема соединения трансформаторов тока – полная звезда. Максимальное значение тока КЗ в месте установки защиты IКЗ.макс = 12,45 кА. Терминал релейной защиты устанавливается в релейном отсеке шкафа КРУ и соединятеся с трансформаторами тока медными проводами сечением 2,5 мм 2 .

Проверка

1. По информации на устройство 7SJ80 находим потребляемую им мощность по токовым цепям.

2. Переводим потребляемую мощность в Омы

3. Находим сопротивление проводов от ТТ к терминалу защиты. Поскольку терминал устанавливается в релейном отсеке шкафа КРУ принимаем длину проводом 5 м.

4. Для схемы соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки “полная звезда” используя формулы таблицы 1 находим фактическую вторичную нагрузку трансформатора тока.

Так как мы достоверно не знаем, какой потребитель получает питание от защищаемого присоединения, рассчитываем на худший случай. Максимальная вторичная нагрузка для схемы соединения ТТ “полная звезда” будет для однофазного КЗ, его и примем в качестве расчетного.

5. Определим фактический коэффициент предельной кратности. Для этого сначала переведем номинальную вторичную нагрузку трансформатора тока из ВА в Омы

Определим минимально необходимый коэффициент предельной кратности для максимальной токовой защиты

Следовательно, минимально необходимый коэффициент предельной кратности должен быть больше либо равен 20. Фактический коэффицент предельной кратности при ТТ с Кном= 10 согласно расчету составляет

Кпк.факт = 14,64 2 перв = 15 / 5 2 = 0,6 Ом

Проверка на предел измерения

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector