Главная | Обратная связь

Лабораторна робота № 6

 

Дослідження схем ввімкнення вторинних обмоток трансформаторів струму

 

Мета роботи

1. Ознайомлення з призначенням трансформатора струму;

2. Сфери застосуванням трансформатора струму;

3. Ознайомлення зі схемами з’єднань вторинних обмоток трансформатора струму, які використовуються у пристроях релейного захисту й автоматики.

Тривалість заняття

Тривалість лабораторної роботи складає 4 години.

 

Обладнання, матеріали та інструменти

Лабораторний стенд НТЦ-10.000, методичні вказівки.

Місце проведення заняття

Лабораторна робота проводиться в лабораторії електропостачання 1м^а.

Загальні відомості

Трансформатори струму повинні:

1) у установках напругою до 1000 В понизити вимірюваний або контрольований струм до величини, що допускає підключення послідовних котушок вимірювальних приладів або апаратів захисту (реле);

2) у установках напругою понад 1000 В відокремити кола високої напруги від кіл вимірювальної і захисної апаратури, забезпечуючи безпеку їх обслуговування.

Трансформатор струму характеризується номінальним коефіцієнтом трансформації

k_ном = I₁/I₂ = W₂/W₁.

Результуюча магніторушійна сила (МРС) трансформатора струму визначається сумою МРС первинної і вторинної його обмоток:

I₀W₁ = I₁W₁ + (–I₂W₂).

При розмиканні вторинної обмотки трансформатора відсутня МРС вторинної обмотки (I₂W₂) і тоді I₀W₁= I₁W₁.

Велика величина I₁W₁значно збільшить магнітний потік і збільшиться ЕРС вторинної обмотки. Це може привести до перегріву і пробою ізоляції вторинної обмотки трансформатора і появи небезпечної напруги на ввімкненій апаратурі. Тому розмикання вторинної обмотки трансформатора неприпустимо. При знятті вимірювальних приладів, а також приладів контролю і захисту, підключених до трансформатора струму, необхідно замкнути вторинну обмотку трансформатора на коротко або її зашунтувати.

Вторинне навантаження трансформатора струму характеризується величиною повного опору Z₂(Ом) споживачів вторинного кола, що відповідає сумі опорів котушок приладів, реле, сполучних проводів і контактів. Отже, потужність вторинного навантаження трансформатора струму (ВА)

.

Для забезпечення достатньої точності показів приладів і надійності дії апаратів захисту, підключених до трансформатора струму, необхідно, щоб величина Z₂не перевищувала величини номінального навантаження трансформатора струму. Номінальною потужністю навантаження (S_2ном) трансформаторів струму називають потужність, при якій погрішність не перевищує погрішності, встановленої для даного класу трансформаторів. Найвищий клас точності, в якому може працювати трансформатор струму, називають номінальним класом точності. Залежно від величин Z₂або S₂один і той же трансформатор струму може працювати в різних класах точності.

Трансформатори струму мають струмові ΔI % і кутові δ погрішності. Струмова погрішність, %

ΔI = [(k_номI₂ – I₁)I₁]∙100%

враховується в свідченнях всіх вимірювальних приладів. Кутова погрішність визначається кутом δ між векторами струму I₁ та I₂ і враховується тільки в показах приладів.

Трансформатори струму мають наступні класи точності: 0,5; 1; 3; 10, що відповідає величинам струмових погрішностей, виражених у відсотках (для лічильників – 0,5; 1; для приладів електровимірювання і реле – 1 і 3).

Враховуючи необхідність підключення трансформаторів струму для живлення вимірювальних приладів і реле з різними класами точності, високовольтні трансформатори струму виконують з двома вторинними обмотками. Наприклад, 0,5/Р – для лічильників і реле; 0,5/Д – для лічильників і реле диференціального захисту.

В даний час для прохідних трансформаторів струму внутрішньої установки до 35 кВ і зовнішньої установки до 10 кВ застосовують литу ізоляцію на основі епоксидних смол. При цьому трансформатори струму внутрішньої установки на 10 кВ, наприклад, мають наступні позначення: ТПЛ–10К – багато виткові (5–630 А); ТПЛУ–10 – посилені (10–100 А); ТПОЛ–10 – одновиткові (на 630, 800, 1000 і 1600 А); ТПОЛА–10 – з алюмінієвою первинною обмоткою і ТПШЛ-10 – шинні (на 600, 800 і 1000 А).

Прохідні трансформатори зовнішньої установки мають наступні позначення: ТФН – з фарфоровим корпусом, залиті трансформаторним маслом; ТВТ, ТВС – вбудовані в прохідні ізолятори трансформаторів і апаратів.

Для установок напругою 1–3 кВ використовують котушкові трансформатори струму типу ТКЛ–3.

Різні схеми ввімкнення (а–в) і векторні діаграми (г) трансформаторів струму для вимірювань наведені на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схема і векторна діаграма ввімкнення трансформаторів струму

 

Слід зазначити, що в схемах ввімкнення трансформаторів струму унеможливлюється установка запобіжників, оскільки розрив ними вторинного кола міг би спричинити неприпустиме підвищення напруги на його вторинній обмотці.

При виконанні захисту елементів електричних систем можуть бути використані різні схеми з’єднань обмоток трансформаторів струму й струмових обмоток реле. Вибір схеми визначається її призначенням (від яких видів коротких замикань передбачений захист), вимогою чутливості, необхідністю заощаджувати кількість реле й трансформаторів струму. При визначенні параметрів захисту (струму спрацьовування й чутливості) необхідно враховувати коефіцієнт схеми:

, (6.1)

де I_Р – струм у реле, А;

I_2ТТ – струм у вторинній обмотці трансформатора струму, А.

Для максимальних струмових захистів вибір струму спрацьовування реле виробляється за виразом:

, (6.2)

де К_Н = 1,1...1,2 – коефіцієнт надійності, що враховує погрішність реле й перехідні режими;

К_В = 0,8...0,85 – коефіцієнт повернення реле, який враховує його конструктивні особливості;

К_ТТ – коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

Ефективність кожної схеми визначається коефіцієнтом чутливості, що є відношенням струму при короткому замиканні, який протікає через обмотку реле, до струму спрацьовування.

, (6.3)

Коефіцієнт схеми можна визначити з табл. 6.1

Таблиця 6.1

 

Схема з’єднань трансформаторів струму і реле	Вид короткого замикання	Формули для визначення опору навантаження на затискачах вторинних обмоток	kсх= Iр/kт.т
а – з’єднання в зірку	Трифазне і двофазне Однофазне	zн = rкаб + zр + rпер zн = 2rкаб + zр + zр0 + rпер
б – з’єднання в неповну зірку	Трифазне Двофазне АВ або ВС Двофазне АС	zн = rкаб + zр + rпер zн = 2rкаб + zр + rпер zн = rкаб + zр + rпер
в – з’єднання на різницю струмів двох фаз	Трифазне Двофазне АС Двофазне АВ або ВС	zн = (2rкаб + zр) + rпер zн = 4rкаб + 2zр + rпер zн = 2rкаб + zр + rпер
г – з’єднання в трикутник	Трифазне і двофазне Однофазне	zн = 3(rкаб + zр) + rпер zн = 2(rкаб + zр) + rпер

Примітка: r_каб, z_р, r_пер – відповідно опір кабелю, реле, перехідних контактів.

 

Звичайно за табл. 6.1 перевіряють навантаження на трансформатори струму при допустимій 10%-ній похибці. При цьому визначають кратність т, тобто відношення первинного струму при короткому замиканні до номінального струму трансформатора струму, потім за кривою кратності при допустимій 10%-ній похибці (рис. 6.1) знаходять допустимий опір навантаження z_доп вторинної обмотки трансформатора струму. Потім порівнюють z_доп з розрахунковим опором z_н (табл. 6.1).

Рис. 6.1. Крива кратності первинного струму при 10%-вій похибці трансформатора струму типу ТПЛ-10