Меню

Предельная кратность по точности трансформатора тока



Трансформаторы тока в переходных режимах

Измерительные трансформаторы являются неотъемлемой частью любой энергоустановки. С помощью измерительных трансформаторов осуществляется учет электроэнергии, измерения параметров сети, они являются первичными источниками сигнала для релейных защит, устройств телемеханики и автоматики. Мы уже затрагивали тему выбора трансформаторов тока в целях учета электрической энергии, сегодня уделим внимание общим принципам их классификации и конструкции, а также нормативно-технической базе в части обеспечения функционала релейных защит.

В первую очередь нужно отметить, что важным аспектом работы современных микропроцессорных релейных защит является их быстродействие, которое должно обеспечиваться не только собственными возможностями программно-технических комплексов устройств РЗА, но и возможностями первичных аналоговых преобразователей, таких как трансформаторы тока.

Токовые цепи релейных защит, как правило, питаются таким же образом, как приборы учета и устройства измерения — источником аналогового сигнала для них являются трансформаторы тока. Отличие состоит в условиях работы: измерительные приборы работают в классе точности при фактическом первичном токе, не превышающем номинального, тогда как устройства релейной защиты рассчитаны на работу в режимах короткого замыкания или перегрузки, когда фактический ток значительно превышает номинальный ток трансформатора. К тому же, такие режимы являются переходными — в составе первичного тока появляются свободные апериодические составляющие.

Как известно, работа трансформатора тока характеризуется уравнением намагничивающих сил: I1 • w1 + I2 • w2 = Iнам • w1

I1 ток в первичной обмотке;
w1количество витков первичной обмотки;
I2 ток во вторичной обмотке;
w2 количество витков вторичной обмотки;
Iнам ток намагничивания.

Из приведенного выражения видно, что первичный ток трансформируется во вторичную обмотку не полностью — часть его уходит на формирование тока намагничивания, создающего рабочий магнитный поток в сердечнике ТТ (поток, формирующий ЭДС во вторичной обмотке, под воздествием которой там и протекает ток). Это происходит как в установившихся, так и в переходных режимах. В переходном процессе каждая составляющая, протекая по первичной обмотке трансформатора тока, делится на две части: одна трансформируется во вторичную обмотку, а вторая идет на намагничивание сердечника. В связи с тем, что скорость изменения апериодической составляющей гораздо меньше скорости изменения переменной составляющей, а периодическая составляющая плохо трансформируется во вторичную цепь и большая ее часть идет на насыщение сердечника. Это, в свою очередь, ухудшает трансформацию периодической составляющей во вторичную цепь и также повышает долю этого тока в токе намагничивания. Возникает так называемое, «подмагничивающее действие». Учитывая, что в сердечниках ТТ во многих случаях имеет место остаточная магнитная индукция, которая сохраняется в течение длительного времени (дни, недели и даже месяцы), наихудший режим работы возникает в случае, если остаточный магнитный поток в сердечнике совпадает по направлению с магнитным потоком, создаваемым апериодической составляющей тока намагничивания.

В результате трансформатор начинает работать в режиме насыщения, т.е. когда ток намагничивания растет значительно быстрее рабочего магнитного потока.

Все вышеописанное вносит искажения в величину и фазу вторичного тока, создавая тем самым погрешность (именно величина тока намагничивания определяет точность работы ТТ). И, несмотря на то, что в релейных защитах точность траснформации имеет гораздо меньшее значение, чем в измерительной технике, погрешности могут быть настолько велики, что могут вызвать существенную задержку срабатывания устройств РЗА, а также их ложное действие или отказ. Это особенно актуально для дифференциальных защит, т.к. вместе с токами намагничивания ТТ возрастают и токи небаланса в схеме защиты. Также ситуацию может ухудшить применение промежуточных быстронасыщающихся трансформаторов тока.

Существует несколько способов борьбы с остаточной намагниченностью сердечника, как с одной из основных причин возникновения насыщения. Один из методов — применение трансформаторов тока с сердечниками без стали, обладающих линейными свойствами. Но использование таких трансформаторов тока может быть весьма ограниченным, в связи с небольшой мощностью вторичных обмоток. Второй метод (наиболее распостраненный) — изготовление сердечников из электротехнической стали, имеющих немагнитные зазоры. Этот метод по сравнению с использованием сердечников без стали позволяет конструировать сердечники меньшего сечения. Однако в России трансформаторы тока с такими сердечниками не выпускались и не выпускаются. Нужно отметить, что европейские производители успешно производят такие изделия в вполне приемлемых габаритах, размещая в корпусе трансформатора как обмотки с привычными нам классами точности, так и специализированные обмотки для работы РЗА в переходных процессах. Почему же сложилась такая ситуация? Наверное, отнюдь не потому, что российские конструкторы гораздо хуже европейских знают свое дело и не потому, что эксплуатирующие организации не желают располагать таким оборудованием.

Рассмотрим действующую нормативную базу, регламентирующую производство трансформаторов тока. Действующий сегодня ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия» включает в себя два класса точности релейных защит — 5Р и 10Р (пределы допускаемых погрешностей — см. Таблицу 1). Ни в одном из этих классов не нормируется работа ТТ в переходных режимах — указанные в ГОСТ погрешности имеют место при нормальных режимах и токе предельной кратности (также в установившемся режиме).

Читайте также:  Дырочный ток как пример

Таблица 1. Пределы допускаемых погрешностей вторичных обмоток для защиты в установившемся режиме при номинальной вторичной нагрузке

Источник

Невский трансформаторный завод «Волхов»

Технический портал компании

Категории

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

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

Определение и расчет предельной кратности трансформаторов тока, кривые

Выбор трансформатора на любой тип производства начинается с формирования выводов о требуемых показателях напряжения, мощности, а также номинального коэффициента безопасности и предельной кратности трансформатора тока. В самом общем понимании слова последний показатель представляет собой наибольшее значение характеристики первичного потока, поданного на источники устройства. Погрешность на вторичной нагрузке при этих характеристиках первички не должна превышать 5 или 10 процентов (зависит от класса и требований конкретных устройств).

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.

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.

Понятие номинальной предельной кратности

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.

Читайте также:  Как выбрать трансформатор тока для ламп

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%.

Измерение и расчет предельной кратности

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

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.

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.

Примеры кривых

Заводские кривые определяют показатели вторичной нагрузки при расчетных коэффициентах безопасности. Если последняя не дотягивает до требуемых по условиям характеристик, то изменяют сердечник и длины проводов. В крайнем случае допускают резисторы. Но даже эти ситуации не выгодны с экономической точки зрения. Поэтому тщательно измеряют при помощи кривых, чтоб выбрать такой коэффициент безопасности, чтоб происходила усиленная защита.

Варианты, которые используются на производственных площадках, — это 5Р и 10Р. Но распространены варианты с числовыми маркировками 20, 30 и больше. Для таких трансформаторов нельзя обойтись построением кривых — вычисляют математическим путем значения импульса вторички при коротком замыкании в первичке. Дальше эти данные сопоставляются с характеристиками импульса, а также совокупности всех токов приборов, которые будет подключаться в обмотке оборудования.

Источник

Предельная кратность по точности трансформатора тока

Общие технические условия

Current transformers. General specifications

Дата введения 2017-03-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Ц СВЭП» (ООО «Ц СВЭП») и Открытым акционерным обществом «Свердловский завод трансформаторов тока» (ОАО «СЗТТ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 «Электроэнергетика»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 декабря 2015 г. N 48)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ISO 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июня 2016 г. N 674-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 7746-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2017 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов*:

IEC 61869-1:2007 «Трансформаторы измерительные. Часть 1. Общие требования» («Instrument transformers — Part 1: General requirements», NEQ);

IEC 61869-2:2012 «Измерительные трансформаторы. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока» («Instrument transformers — Part 2: Additional requirements for current transformers», NEQ)

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Читайте также:  Как обозначается реактивная мощность в цепях переменного тока

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на электромагнитные трансформаторы тока (далее — трансформаторы) на номинальное напряжение от 0,66 до 750 кВ включительно, предназначенные для передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц, разработанные после 1 января 2016 г.

Дополнительные требования к отдельным видам трансформаторов в связи со спецификой их конструкции или назначения (например, для каскадных трансформаторов, трансформаторов, предназначенных для работы с нормированной точностью в переходных режимах, трансформаторов для установки в комплектных распределительных устройствах (КРУ), пофазно экранированных токопроводах, комбинированных) следует устанавливать в стандартах, технических условиях, договорах или контрактах (далее — документации) на трансформаторы конкретных типов.

Стандарт не распространяется на трансформаторы лабораторные, нулевой последовательности, суммирующие, блокирующие, насыщающиеся.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 2.601-2013 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 8.217-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Трансформаторы тока. Методика поверки

ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.007.3-75 Система стандартов безопасности труда. Электротехнические устройства на напряжение свыше 1000 В. Требования безопасности

ГОСТ 12.3.019-80 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности

ГОСТ 15.001-88 Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 15.301-2016 «Система разработки и поставки продукции на производство. Продукция производственного назначения. Порядок разработки и поставки продукции на производство».

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности

ГОСТ 403-73 Аппараты электрические на напряжение до 1000 В. Допустимые температуры нагрева частей аппаратов

ГОСТ 1516.2-97 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции

ГОСТ 1516.3-96 Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции

ГОСТ 2933-83 Аппараты электрические низковольтные. Методы испытаний

В Российской Федерации действует ГОСТ 2933-83.

ГОСТ 3484.1-88 Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний

ГОСТ 3484.5-88 Трансформаторы силовые. Испытания баков на герметичность

ГОСТ 6581-75 Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний

ГОСТ 8024-90 Аппараты и электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний

ГОСТ 8865-93 Системы электрической изоляции. Оценка нагрево-стойкости и классификация

ГОСТ 9920-89 (МЭК 694-80, МЭК 815-86) Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции

ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования

ГОСТ 14254-2015 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 15963-79 Изделия электротехнические для районов с тропическим климатом. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 16962.1-89 (МЭК 68-2-1-74) Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 16962.2-90 Изделия электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 18425-73 Тара транспортная наполненная. Метод испытания на удар при свободном падении

ГОСТ 18685-73 Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения

ГОСТ 19880-74 Электротехника. Основные понятия. Термины и определения

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52002-2003.

ГОСТ 20074-83 Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 55191-2012.

ГОСТ 21130-75 Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры

ГОСТ 21242-75 Выводы контактные электротехнических устройств плоские и штыревые. Основные размеры

ГОСТ 23216-78 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний

Источник