Меню

Что такое коэффициент безопасности для трансформаторов тока



Что такое коэффициент безопасности для трансформаторов тока

Статью ученого-исследователя Владимира Харитоновича Сопьяника о погрешностях работы измерительных трансформаторов тока в системах учета электроэнергии дополнит комментарий Радика Фаридовича Раскулова, конструктора, разработчика трансформаторов тока из Екатеринбурга.

Радик Раскулов,
инженер-конструктор ОАО «СЗТТ», г. Екатеринбург

Существующие системы учета электроэнергии не обеспечивают требуемой в современных условиях точности, поскольку измерительные комплексы создавались по типовым проектам, разработанным еще в 70–80-х годах XX века. В то время просто не предусматривались проектные решения, позволяющие достичь необходимой сегодня точности измерительных комплексов.

В этих проектах нередко в нагрузку измерительной обмотки трансформатора тока (ТТ) подключены и счетчики и приборы РЗА, что приводит к перегрузке ТТ по мощности вторичной обмотки.

Преимущества на стороне ТТ класса 0,5S и 0,2S

Токовая погрешность ТТ при перегрузке по мощности вторичной обмотки может превышать минус 10% и повышение класса точности счетчика без замены ТТ неэффективно, как и отмечается в статье В. Сопьяника.

Для повышения точности учета электроэнергии наиболее действенным является применение ТТ классов точности 0,5S и 0,2S, которые представляют собой измерительную технику более высокого уровня по сравнению с ТТ классов точности 0,5 и 0,2.

Например, при спаде нагрузки трансформаторы тока классов точности 1 и 0,5 нередко работают при первичном токе менее 5% номинального первичного тока, для которого погрешности ГОСТ 7746-2001 не нормируются.

В то же время для ТТ классов точности 0,5S и 0,2S ГОСТ 7746-2001 задает погрешности при 1% номинального первичного тока.

Кроме этого, ТТ классов точности 0,5S и 0,2S имеют более узкий диапазон допускаемых погрешностей, чем ТТ классов точности 0,5 и 0,2.

На рис.1 и 2 приведены графики токовой и угловой погрешностей ТТ типа ТПОЛ-10 классов точности 0,5 и 0,2S (трансформаторы производства ОАО «СЗТТ»). Линиями двойной толщины показаны пределы допускаемых погрешностей по ГОСТ 7746-2001 для класса точности 0,5.

По рисункам видно, что погрешности ТТ класса точности 0,2S при токе 20% номинального первичного тока в 5 раз меньше, чем погрешности ТТ класса 0,5, а при токе 5 и 1% – более чем в десять раз.

ТТ и РЗА: проблема разрешима

Для измерительных обмоток трансформаторов тока важным параметром является коэффициент безопасности. Этот параметр означает, что при превышении кратности первичного тока выше заданного коэффициента безопасности токовая погрешность вторичной обмотки для измерений должна превысить минус 10%. То есть трансформатор должен выполнить функцию ограничителя тока, предохраняющего приборы, включенные в нагрузку измерительной обмотки ТТ, от повреждений.

Современное оборудование требует, чтобы коэффициент безопасности приборов не превышал 10 и даже 5. Чтобы достичь такого низкого коэффициента безопасности приборов, требуется, чтобы магнитопровод измерительной обмотки ТТ насыщался при увеличении первичного тока до 10 (5)% номинального первичного тока.

Это требует уменьшения размеров магнитопровода и в свою очередь ухудшает метрологические параметры трансформатора тока. Поэтому для магнитопроводов измерительных обмоток ТТ классов точности 0,5S и 0,2S применяются специальные материалы, имеющие низкую индукцию насыщения.

К защитным обмоткам предъявляется прямо противоположное требование: номинальная предельная кратность. В случае повышения кратности первичного тока до заданной предельной кратности токовая погрешность вторичной обмотки для защиты не должна превысить минус 10% для нормального функционирования схем релейной защиты и автоматики.

Для защитных обмоток используется, как правило, электротехническая сталь, имеющая высокую индукцию насыщения. По этим причинам использовать измерительные обмотки ТТ для целей релейной защиты и автоматики недопустимо.

Наиболее распространенные ТТ класса напряжения 10 кВ, как правило, имеют одну обмотку для измерений и одну обмотку для защиты. Однако в настоящее время серийно выпускаются и трансформаторы тока на 10 кВ с двумя и тремя обмотками для защиты. В этом случае не требуется дополнительно нагружать измерительную обмотку приборами релейной защиты.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Коэффициент безопасности ТТ (Страница 1 из 3)

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений с 1 по 20 из 48

1 Тема от Vanya 2011-10-12 14:02:09

  • Vanya
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-25
  • Сообщений: 166
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Коэффициент безопасности ТТ

Доброго времени суток, коллеги.

Интересует такой параметр измерительной обмотки ТТ, как кэффициент безопасности.
Просветите пожалуйста, что сие означает на физике процесса.
А еще вопрос по современным требованиям к ентому коэффициенту. По умолчанию всегда беру 10, однако не совсем понимаю где применяют Кбез=5
Буду благодарен за ответы

2 Ответ от scorp 2011-10-12 14:14:34

  • scorp
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 4,816

Re: Коэффициент безопасности ТТ

3 Ответ от Phantom 2011-10-12 14:15:24

  • Phantom
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-03-15
  • Сообщений: 245
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

если по простому то, коэффициент безопасности это-отношение
первичного тока к номинальнотму току ТТ при котором ТТ
входит в насыщение и дальнейшего роста вторичного
тока не происходит.
Его выбирают меньше коэффициента безопасности прибора,
поэтому 5 берут, если у прибора например 8..

4 Ответ от grsl 2011-10-12 14:26:34

  • grsl
  • Администратор
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 6,122
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

как верно сказал коллега надо смотреть на приборы, который данный ТТ питает.

есть ещё несколько вариантов определения, но имхо, вариант коллеги Phantom наилучший и самый простой.

5 Ответ от Vanya 2011-10-12 14:32:43

  • Vanya
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-25
  • Сообщений: 166
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

премного благодарен за ответы)) на старом форуме тоже посты смотрел.
У счетчика СЭТ-4ТМ в тех описании ни где не нашел требований к коэффициенту безопасности, однако имеется паарметр допустимого длительного тока 10 А (при номинале 5А) и кратковременного 200А (0,5 с). А теперь вопрос: могу ли я поставить ТТ с коэффициентом безопасности 15? Или есть нормативный документ ограничивающий 10 или 5?

6 Ответ от Dmitriy 2011-10-12 20:18:53

  • Dmitriy
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 529
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Можете и 15 поставить, если подключаемые приборы выдержат такой ток.
Но гораздо проще просто увеличить мощность ТТ и уточнить-пересчитать точку насыщения.
За нестандартный FS с вас здерут хорошие деньги, а за более мощный ТТ переплатите немного 🙂

7 Ответ от grsl 2011-10-13 07:48:27

  • grsl
  • Администратор
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 6,122
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Встречал только 5 и 10.
Причём 10 на класс 0.5 и тогда его ещё и на защиту использовали.

В классе 0.2 или 0.2S увеличение ВА ведёт к дикому удорожанию ТТ ( позавчера столкнулся).
Там у них проблема возникает при низких токах нагрузки, подробно не рассписывали.
по расчёту у меня 5ВА получилось, клиент захотел 30ВА, сошлись на 20ВА, хотя нежелательно и больше 15ВА нет нужды.

В принципе наверное можно 15 заказать.

8 Ответ от Vanya 2011-10-13 07:50:58

  • Vanya
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-25
  • Сообщений: 166
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

В принципе наверное можно 15 заказать.

простите великодушно, я несколько не понял, Вы говорите о мощности измерительной обмотки или о коэффициенте безопасности? 🙂

9 Ответ от grsl 2011-10-13 07:57:25

  • grsl
  • Администратор
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 6,122
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Default/lol😆
Конечно о Кбез=15, но лучше проверить с производителем

10 Ответ от Борисыч 2011-10-13 10:25:10

  • Борисыч
  • Борисыч
  • Бывалый
  • Неактивен
  • Откуда: г. Волжский, ГЭС
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 768
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

С Кб=15 сделать ТТ видимо затруднительно (Хар-ка должна быть очень крутая).
Мы для генератора покупаем ТТ 8000/5 А с Кб=10.
Токи К.З. порядка Iкз=Iном/Хd»=5580/0,14=39857 А.

Читайте также:  Температура обмотки двигателя переменного тока

11 Ответ от mmm62 2012-12-05 00:49:38

  • mmm62
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-12-05
  • Сообщений: 2
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Подскажите зависит ли от величины номинальной мощности вторичной обмотки предельная кратность вторичного тока. Имеется ввиду следующее: в случае номинальной нагрузки ТТ 15 ВА и номинальной нагрузки ТТ в 30ВА и реальной нагрузки во вторичных цепях этих ТТ например в 10 ВА предельная допустимая кратность тока вторичной обмотки будет одинакова или нет у этих ТТ ? Вопрос возник вот почему — в приложении А по адресу http://www.cztt.ru/userFiles/Rukovodstva/RE_TSHL-10.pdf приведены предельные расчет ныне кратности вторичного тока в зависимости от номинальной нагрузки. Я из благих побуждений выбрал ТТ с номинальной нагрузкой 30 ВА для 5Р. Судя из таблицы предельная кратность вторичного тока составляет 25 для этой номинальной нагрузки. Может нужно было выбрать ТТ с номинальной нагрузкой в 15 ВА -для него этот параметр указан 39 (3000/5А).Я считал что чем мощнее ТТ по номинальной вторичной нагрузки тем лучше, а судя из таблицы это не так? .
Как ваше мнение? Ток КЗ максимальный в 27 кА.

12 Ответ от Phantom 2012-12-05 21:05:20

  • Phantom
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-03-15
  • Сообщений: 245
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

эта таблица аналог кривой предельной кратности, то есть там даны точки, которые показывают значения номинальной кратности в зависимости от вторичной нагрузки, находите расчетную кратность, находите точку и смотрите допустимую нагрузку, все просто

13 Ответ от mmm62 2012-12-23 00:06:39

  • mmm62
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-12-05
  • Сообщений: 2
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Расчетная кратность расчитывается исходя из максимального действующего значения тока КЗ или ударного?

14 Ответ от Phantom 2012-12-23 12:03:16

  • Phantom
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-03-15
  • Сообщений: 245
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

15 Ответ от Борисыч 2012-12-23 15:17:57

  • Борисыч
  • Борисыч
  • Бывалый
  • Неактивен
  • Откуда: г. Волжский, ГЭС
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 768
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Расчетная кратность расчитывается исходя из максимального действующего значения тока КЗ или ударного?

Ударный ток для выбора силового оборудования

16 Ответ от nigreckyl 2013-07-13 19:27:20 (2013-07-13 19:48:44 отредактировано nigreckyl)

  • nigreckyl
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-01-04
  • Сообщений: 76
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Добрый день уважаемые релейщики, я понимаю коэффициент безопасности ТТ относится только к измерительным приборам и учету, к РЗиА он не имеет никакого отношения? Нигде не встречал коэффициент безопасности для амперметров.

17 Ответ от Yevgenche 2013-07-16 21:55:28

  • Yevgenche
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-06-26
  • Сообщений: 5
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Коллеги, коэффициент безопасности у ТТ зависит от характеристик измерительного сердечника. У сердечников из нанокристаллического аморфного сплава коэф.б. не превышает 3(до 500А) и 5(от 600А). Такие ТТ производит ЧП «Бионтоп» г. Днепропетровск. И цена за это не загибается, это стандартное исполнение.

18 Ответ от Сергей89 2013-07-17 19:38:40

  • Сергей89
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-11
  • Сообщений: 736
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

О коэффициенте безопасности хотелось бы добавить, что он нормируется заводом для номинальной мощности вторичной обмотки. Реальная мощность нагрузки может быть меньше, и даже в разы. Для мощности нагрузки меньше номинальной коэффициент безопасности (так же как и предельная кратность для релейных обмоток) будет больше. Поэтому нужно смотреть или запрашивать характеристики зависимости Кб от нагрузки. Иначе вместо ожидаемого Кб = 10 при номинальной мощности можно получить Кб = 20 при меньшей мощности, вследствие чего измерительные приборы могут быть повреждены.
Пример характеристик ТТ производства СЭЩ — в приложенном файле.

Вообще, коэффициент безопасности и коэффициент предельной кратности в принципе одно и то же. Только первый применяют для обмоток, к которым подключаются измерительные приборы, а второй — для релейных обмоток. В Германии, например, не применяют понятие коэффициента безопасности, там оба этих коэффициента называются одинаково (есть в интернете).

Самара-электрощит. ТОЛ-СЭЩ-10. Выбор при больших токах КЗ.pdf 38.5 Кб, 162 скачиваний с 2013-07-17

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

19 Ответ от Yevgenche 2013-07-18 13:11:31

  • Yevgenche
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-06-26
  • Сообщений: 5
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Коэффициент безопасности ТТ

Вызывают сомнения эти рисунки, скорее всего они напутали с названиями кривых. Обычно, чем выше класс точности, тем лучше используется сердечник, тем меньше коэффициент безопасности.

Источник

Точный учет: трансформаторы тока

Реализуемая в Российской Федерации политика энергосбережения, а также растущая стоимость электрической энергии требуют все большей и большей эффективности ее учета. С этой целью создаются автоматизированные системы учета электроэнергии, в штат предприятий принимаются специалисты для их обслуживания. Для создания и эксплуатации таких систем требуются не только дополнительные капиталовложения, но и решения для ряда технических задач, одна из которых будет рассмотрена в этой статье.

Низшим уровнем в иерархии автоматизированных систем учета является уровень информационно-измерительного комплекса (ИИК). Он включает в себя измерительные трансформаторы, счетчики электрической энергии, вторичные цепи измерительных трансформаторов. Очень важным на этапе построения ИИК является минимизация его погрешности, которая в большей мере зависит от правильного выбора измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН). Проблемы выбора ТН — отдельная тема, которая не затрагивается этим материалом. Стоит лишь отметить, что в отличие от ТТ их погрешности не зависят от изменяющейся нагрузки в контролируемой цепи. С ТТ все значительно сложнее.

Часто проектировщики и эксплуатирующие организации недостаточно серьезно относятся к выбору ТТ для учета. Выбирается ТТ с наилучшим классом точности, не заостряя внимания на других его параметрах. Так поступают будучи уверенными, что использование ТТ с наилучшим классом точности — уже экономия средств. Причиной этого является или неумение правильно выбрать ТТ, или желание сэкономить: устанавливаются трансформаторы тока имеющиеся в наличии, или выбираются ТТ, имеющие меньшую стоимость и более простые в установке, несмотря на ограниченность их метрологических характеристик. Результатом являются значительные финансовые потери, появляющиеся вследствие отсутствия точного учета.

Требования к применяемым в нашей стране трансформаторам тока регулирует ГОСТ 7746-2001 (1). В числе прочих характеристик этим стандартом задан ряд первичных токов и значения вторичных токов (1 и 5 А), с которыми ТТ могут быть изготовлены. Также регламентируются диапазоны измерений первичного тока, при которых должен быть сохранен класс точности: от 5-120% для классов точности 0,5 и 0,2, от 1-120% для классов 0,5S и 0,2S. Таким образом, классы точности с литерой «S» отличаются от прочих увеличенным диапазоном измерений в область минимальных значений (с 5% до 1%). Кроме того, существует требование ПУЭ (п.1.5.17) (2), согласно которому требуется выбирать коэффициент трансформации так, чтобы ток в максимальном режиме загрузки присоединения составлял не менее 40% тока счетчика, а в минимальном — не менее 5%. А ток счетчика, как правило, равняется вторичному току ТТ, поэтому приведенное выше требование можно смело отнести к обмотке учета измерительного трансформатора. Стоит отметить, что требование к минимальному режиму идет вразрез с ГОСТ 7746, т.к. делает нецелесообразным применение ТТ классов точности с литерой «S». Что касается требования 40% в максимальном режиме то оно, вероятно, основано на стремлении минимизировать погрешности ТТ классов без «S» (см. рис. 1), в то время как для классов 0,2S и 0,5S целесообразнее было бы применять критерий «20%», в связи с ростом погрешностей при уменьшении первичного тока ниже этой величины (см. рис.2).


Рис. 1. Токовая и угловая погрешности ТТ классов точности 0,2; 0,5; 1
Рис. 2. Токовая и угловая погрешности ТТ классов точности 0,2S; 0,5S

Читайте также:  В чем заключается преимущество переменного тока перед постоянным заключается

Итак, при выборе коэффициента трансформации ТТ необходимо «убить двух зайцев»: не только «вписаться» в указанный ГОСТ 7746-2001 диапазон, но и соблюсти требование ПУЭ.

Кроме того, фактическая нагрузка присоединения может быть значительно (в десятки и сотни раз) ниже его номинального тока, как часто случается в сетях распределительных компаний — сети были построены с учетом перспективы развития, которое так и не произошло. В таких случаях нужно обеспечить легитимный учет в области фактических нагрузок и предусмотреть возможность работы присоединения в режиме максимальной пропускной способности, чтобы в случае увеличения объемов транзита электрической энергии не пришлось менять ТТ. Использовать ТТ с завышенным коэффициентом экономически неэффективно, докажем это на конкретном примере. В расчет возьмем только токовую погрешность трансформатора тока, не принимая во внимание его угловую погрешность, а также погрешности других элементов измерительного комплекса — трансформаторов напряжения и счетчика. Имеем трансформатор тока класса точности 0,2S и коэффициентом трансформации обмотки учета 600/5. Используемая мощность силового трансформатора при напряжении 110 кВ равняется 10000 кВА, cos φ равен 0,8. Фактический ток в первичной цепи равен 52,5 А, т.е. 8,75% от номинального первичного тока. При заданной нагрузке токовая погрешность составит примерно 0,31% (см. рис.2), количество неучтенной электрической энергии в год — 217 248 кВ*ч. Принимая стоимость одного киловатт-часа равной 1 руб., получаем неучтенной электроэнергии на сумму 217 248 рублей. При погрешности 0,2 эта сумма составила бы 140 160 рублей, т.е. в полтора раза или на 77 088 рублей меньше. В масштабах распределительных сетевых компаний такое количество неучтенной электроэнергии с каждого силового трансформатора может вылиться в кругленькую сумму. А если загрузка по первичной стороне трансформаторов тока будет еще меньше — цифры будут значительно внушительней, см. табл. 1. Приведенная таблица применима для любого уровня напряжений — необходимо умножить используемую мощность на удельную величину, результатом будет являться годовое количество неучтенной электроэнергии в год, при заданной погрешности ТТ.

Таблица 1. Удельное количество неучтенной электрической энергии в год, в зависимости от погрешностей трансформатора тока классом точности 0,2S.

Первичный ток,%
номинального значения
Погрешности ТТ
класса 0,2S,%
Удельное количество
неучтенной э/э,
кВт*ч в год
1 ±0,75 52,56
5 ±0,35 24,528
20 ±0,2 14,016
100
120

Задача обеспечения легитимного учета при малых и номинальных нагрузках присоединений решаема. Отечественной и зарубежной промышленностью производятся трансформаторы тока с расширенным диапазоном измерений — от 0,2 до 200% от номинального тока. Погрешности этого диапазона регламентируются международным стандартом IEС 60044-1 (3)). В частности, для первичных токов свыше 120% номинального тока, погрешности приравнены к значениям, достигаемым при 120% номинала. Зачастую такого диапазона измерений производителям удается достичь применением материалов с высокой магнитной проницаемостью — для изготовления сердечников используются нанокристаллические (аморфные) сплавы, но иногда и применения таких сплавов не требуется. Но существует проблема документального обеспечения улучшенных характеристик: производители при утверждении типа ТТ как средства измерения декларируют испытания на соответствие ГОСТ 7746, т.е. от 1 до 120%. Таким образом, расширенный диапазон номинального тока не подтверждается ничем, кроме заверений заводов-изготовителей. Поэтому, при применении таких ТТ следует убедиться, что расширенный диапазон измерений указан в описании типа и эксплуатационной документации. Следует еще раз отметить, что ГОСТ 7746-2001 не регламентирует погрешностей ТТ при токе свыше 120% номинального. О необходимости внесения в него изменений в части диапазонов первичных токов, расширения значений других параметров передовыми специалистами говорится уже несколько лет (4) и предлагается ввести новые классы точности, однако ГОСТ 7746-2001 до настоящего времени применяется в неизменном виде.

Отдельно необходимо рассмотреть вопрос замены существующих ТТ. К выше обозначенной проблеме выбора коэффициента трансформации обмотки АИИС КУЭ прибавляется проблема сохранения коэффициентов трансформации других обмоток — к ним подключены существующие измерительные приборы, устройства противоаварийной автоматики, телемеханики и релейной защиты. Это, как правило, значительные по величине коэффициенты, определяемые максимальной пропускной способностью присоединений. Таким образом, требуются трансформаторы тока с различными коэффициентами трансформации обмоток АИИС КУЭ, измерений и РЗА. Необходимая кратность Ктт этих обмоток может составлять два, три и более. Такие трансформаторы производятся для уровней напряжений от 6 кВ и выше, но их ассортимент достаточно ограничен — чаще всего это ТТ с кратностью Ктт обмоток измерений и РЗА к Ктт обмотки учета равной двум. Это направление производителями освоено недостаточно, возможно ввиду традиционного подхода проектировщиков к выбору ТТ, хотя выгода при использовании таких ТТ налицо. Производству ТТ с разными коэффициентами обмоток мешают проблемы, связанные с конструкцией ТТ: в связи с тем, что число первичных витков для всех обмоток одинаково, необходимый коэффициент каждой из обмоток достигается варьированием количества ее вторичных витков, как следствие размеры вторичных обмоток увеличиваются и встает вопрос размещения их в габаритах корпуса трансформатора а также достижения требуемой термической и динамической стойкости. К примеру, для трансформаторов тока напряжением 35 кВ и выше изготовление ТТ с различными коэффициентами трансформации возможно при количестве ампервитков измерительной обмотки, большем или равном 1200 (в редких случаях от 600 ампервитков). Даже при наличии таких конструктивных сложностей, производителям удается изготавливать трансформаторы с кратными коэффициентами в широком диапазоне — от 50 до 3000 А. Сегодня предлагается в связи с появлением таких ТТ заменить термин «номинальный ток ТТ» на «номинальный первичный ток вторичной обмотки» (4).

Кроме ТТ с расширенным диапазоном, и кратными коэффициентами трансформации, существуют ТТ с возможностью увеличения коэффициентов трансформации всех обмоток единовременно в два раза, путем изменения количества витков первичной обмотки. У ТТ с такой возможностью существует два первичных вывода, один из которых замыкает первичную обмотку на два витка, другой — на один. Когда замкнуты два витка, коэффициент трансформации понижен, при замыкании на один виток коэффициент трансформации увеличивается в два раза, в соответствии с известной формулой

Производятся и ТТ, у которых коэффициенты трансформации обмоток изменяются по вторичной стороне, используя различное количество ампервитков вторичной обмотки — так называемые ТТ с отпайками.

В настоящее время такие ТТ изготавливаются на напряжения от 10 кВ и выше, как с литой, так с масляной и элегазовой изоляцией.


Рис. 3. Отдельно стоящий
трансформатор тока

Вторичные обмотки существующих ТТ очень часто перегружены. Значение мощности вторичной нагрузки может составлять 150, а то и 200-300% номинальной мощности, а разгрузка ТТ прокладкой новых вторичных цепей кабелем большего сечения не всегда решает задачу. Эта проблема актуальнее всего для обмоток измерений, так как требуется их значительная точность. Поэтому наряду с вышеописанными параметрами ТТ должны иметь достаточно большую номинальную мощность вторичных обмоток, а также возможность изготовления с несколькими измерительными обмотками — тогда мощность нагрузки, которую можно подключить к ТТ, увеличивается кратно количеству измерительных обмоток. Общее число измерительных и релейных обмоток тоже ограничивается конструктивными особенностями отдельных видов ТТ и составляет от 1 до 6, в зависимости от уровня напряжения. С ростом уровня напряжения, увеличиваются габаритные размеры трансформатора — тем больше обмоток можно разместить внутри ТТ.

Также при замене ТТ необходимо учитывать, что коэффициент безопасности приборов должен быть как можно ниже, во избежание выхода из строя оборудования вторичных цепей при возникновении токов короткого замыкания. Это означает, что ток во вторичной цепи должен перестать расти раньше (сердечник должен насытиться), чем будут повреждены установленные во вторичных цепях приборы. Следует отметить, что несмотря на то, что зачастую производители ТТ декларируют возможность работы в классе точности даже при нулевой вторичной нагрузке, догрузка трансформаторов тока требуется, именно исходя из достижения требуемого коэффициента безопасности. Опытным путем доказано, что при уменьшении вторичной нагрузки ТТ его коэффициент безопасности увеличивается в несколько раз (5). Поэтому невозможно понять, на сколько же необходимо догрузить обмотку измерений ТТ для достижения требуемого коэффициента безопасности приборов. В связи с этим необходимо, чтобы изготовители ТТ на каждый производимый тип ТТ приводили кривую зависимости коэффициента безопасности от вторичной нагрузки, это требование тоже должно быть внесено в ГОСТ 7746-2001. Сейчас можно рекомендовать догружать ТТ как минимум до нижнего предела загрузки, регулируемого ГОСТ 7746-2001.

Читайте также:  Мощность электрического тока примеры задач


Рис.4. Трансформатор тока,
устанавливаемый на ввод силового
оборудования (встраиваемый ТТ).

Номинальная предельная кратность обмоток, в свою очередь, должна быть выше кратности тока короткого замыкания и не ниже кратности существующего ТТ, для обеспечения нормальной работы существующих релейных защит. Не стоит забывать и о проверке на термическую и динамическую стойкость трансформаторов тока напряжением свыше 1 кВ, выполняемую по ГОСТ Р 52736-2007 (7) — трансформатор не должен выйти из строя при коротких замыканиях в электроустановке.

Какие же ТТ наиболее функциональны? Все зависит от задачи, которая решается при выборе измерительных трансформаторов. Если необходима организация как цепей учета, так и измерения, релейных защит, автоматики и пр. — целесообразно применять отдельно стоящие ТТ (рис.3), так как их функционал гораздо более обширен, чем, например, у ТТ, устанавливаемых на ввод силового оборудования (встраиваемых) (рис.4). В частности, для уровня напряжения 110 кВ последние ограничены классами точности — для отечественных ТТ класс 0,2S достигается только при использовании трансформатора с номинальным первичным током от 600 А, при вторичном токе 5 А. Кроме того, если сравнить отдельно стоящий ТТ с встраиваемым по мощностям вторичных обмоток — встраиваемый также уступает. Поэтому, выгодно применять отдельно стоящие ТТ решении комплексных задач по организации одновременно вторичных цепей учета, измерений и РЗА, а также при новом строительстве объектов, при установке ТТ только для организации учета и при условии наличия больших токов в первичной цепи — целесообразно применение встраиваемых ТТ.

Конечно, большую роль играет стоимость трансформаторов и их монтажа. Здесь однозначно лидирующими являются встраиваемые ТТ наружной установки. Они дешевле в изготовлении, при монтаже не требуют установки отдельных опорных конструкций, а также обслуживания в период эксплуатации, так как имеют литую изоляцию. Но стоит еще раз обратить внимание на ограниченность их применения и недостаточный функционал, по сравнению с отдельно стоящими ТТ.

Выводы

  1. При выборе ТТ необходимо учитывать соотношение номинального первичного тока обмотки учета и фактической нагрузки. Использование ТТ с большими номинальными первичными токами при значении фактических нагрузок присоединений менее 20% от номинального первичного тока ТТ экономически нецелесообразно и приводит к тому, что часть транзита электрической энергии не учитывается, это может повлечь финансовые потери.
  2. Производимые промышленностью измерительные трансформаторы могут обеспечить точный учет и в области минимальных нагрузок присоединений, и при максимальной пропускной способности линии, используя расширенный диапазон измерений от 1 до 200%, при условии документального подтверждения работы ТТ в классе точности в этом диапазоне.
  3. При замене существующих ТТ доступны ТТ с различными Ктт обмоток или ТТ с отпайками — таким образом будет обеспечиваться достаточная точность учета и сохранение существующих коэффициентов трансформации обмоток измерений и РЗА. Также можно использовать ТТ с изменяемым количеством первичных витков. При этом необходимо помнить, что при переключении изменяется Ктт всех обмоток одновременно.
  4. Номинальная мощность обмоток изготавливаемых в настоящее время трансформаторов тока достигает 50-60 ВА — этого, как правило, достаточно для работы в допустимых классах точности. Также возможно производство ТТ с увеличенным количеством обмоток измерений и/или РЗА.
  5. Необходимо выбирать ТТ с как можно более низким коэффициентом безопасности приборов. Не нужно забывать о догрузке вторичных обмоток — с уменьшением их загруженности увеличивается коэффициент безопасности. Кроме того, необходимо, чтобы производители ТТ декларировали для каждого типа зависимость коэффициента безопасности приборов от вторичной нагрузки.
  6. При замене ТТ необходимо следить за тем, чтобы номинальная предельная кратность обмоток РЗА была не менее кратности существующих ТТ и выше кратности токов КЗ. Также необходимо осуществлять проверку на термическую и динамическую стойкость.
  7. Отдельно стоящие ТТ значительно функциональнее встраиваемых, поэтому их использование целесообразно при реконструкции распределительных устройств и новом строительстве. При установке ТТ только для учета и соблюдении условия наличия значительных токов в первичной цепи — возможно применение встраиваемых ТТ.

Используемая литература

  1. ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».
  2. Правила устройства электроустановок, 7-е изд.
  3. IEС 60044-1 «INTERNATIONAL STANDARD. Instrument transformers — Part 1: Current transformers»
  4. М. Зихерман «Стандарты по измерительным трансформаторам. Новые требования».
  5. Легостов В.В., Легостов В.В. «Измерительные трансформаторы тока», ИЗМЕРЕНИЕ.RU № 12 2’06
  6. Афанасьев В.В. «Высоковольтные ТТ».
  7. ГОСТ Р 52736-2007 «Методы расчета термического и динамического действия тока короткого замыкания».

Серяков Андрей Александрович,
главный инженер проекта
Управления технического сопровождения
ООО «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ»

Источник

Невский трансформаторный завод «Волхов»

Технический портал компании

Категории

  • 10 кВ
  • 20 кВ
  • 35 кВ
  • 6 кВ

Коэффициент безопасности приборов вторичных обмоток для измерений

Коэффициент безопасности приборов определяет возможность вторичных обмоток для измерения и учета не только четко выполнять функции измерения, но и осуществлять защиту приборов во вторичных цепях ТТ путем ограничения значений вторичных токов при аварийных режимах работы.

На графике приведены кривые погрешностей вторичной обмотки ТТ с классом точности 0,5 и номинальной вторичной нагрузкой 10 В·А, снятые при различных значениях вторичной нагрузки.

Кривые токовой погрешности вторичной обмотки для измерения и учета класса точности 0,5 и номинальной нагрузкой 10 В·А

Номинальный коэффициент безопасности приборов, Кбном (Fs) – отношение номинального тока безопасности приборов к номинальному первичному току.

Номинальный ток безопасности – минимальное значение первичного тока, при котором полная погрешность составляет не менее 10 % при номинальной вторичной нагрузке.

Фактический коэффициент безопасности приборов напрямую зависит от реального значения вторичной нагрузки и резко возрастает на недогруженных вторичных обмотках. В этом случае, вторичная обмотка может не выполнять своих защитных свойств. Исходя из этого, номинальная вторичная нагрузка вторичной обмотки для измерения должна быть либо равна фактической нагрузки, либо быть незначительно больше.

На графике представлена зависимость номинального коэффициента безопасности приборов от нагрузок на вторичной обмотке для вторичной обмотки ТТ с классом точности 0,5 и номинальной вторичной нагрузкой 10 В·А

Значение фактического (измеренного) коэффициента безопасности при номинальной вторичной нагрузке, согласно ГОСТ 7746-2015 не должно превышать значения номинального коэффициента безопасности, и в реальности всегда меньше.

Измерение коэффициента безопасности приборов проводится при квалификационных испытаниях прямым методом согласно ГОСТ 7746-2015 п.9.6. или косвенным методом при ПСИ путем измерения значения напряжения намагничивания. Напряжение намагничивания, определяемое при значении тока намагничивания I2нам, должно быть меньше расчетного напряжения намагничивания Uнам.расч для измерительных обмоток ТТ.

где КБном – номинальный коэффициент безопасности приборов обмоток для измерения;
ε – полная погрешность, для измерительных обмоток принимается равной 10 %;
Z2 – полное сопротивление вторичной обмотки, определяемое по формуле

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

Полная ВАХ вторичных обмоток в табличном или графическом виде с указанием контрольных точек предоставляются по запросу.

Источник