Что значит трансформатор тока для дифференциальной защиты: Дифференциальная защита трансформатора принцип действия, видео

Дифференциальная защита трансформатора принцип действия, видео

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью. При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Дифференциальная токовая защита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Дифференциальная защита трансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю. Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Как работает дифзащита трансформатора

Дифференциальная защита работает  на сравнении величин токов в начале и в конце защищаемого участка, например и начале и конце обмоток силового трансформатора, генератора и т. п. В частности, участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

Рис 1. Дифференциальная защита трансформатора: а — токораспределение при нормальном режиме, б — то же при коротком замыкании в трансформаторе

Действия при срабатывании дифференциальной защиты трансформатора поясняется рис.1.

С обеих сторон трансформатора устанавливаются трансформаторы тока TT1 и ТТ2, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле Т. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле Т протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны, например в обмотке трансформатора, по обмотке реле Т будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка. Эта система будет действовать при междуфазных и межвитковых замыканиях.

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержки времени, она может выполняться с мгновенным действием, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

Рис. 2. Дифференциальная защита двух параллельно работающих трансформаторов

Зона действия дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) ограничивается местом установки трансформаторов тока, и включает в себя ошиновку СН, НН и присоединение ТСН, включённого на шинный мост НН.

Ввиду её сравнительной сложности, дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях:

• на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;
• на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше;
• на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах высшего напряжения ( kч < 2 ), а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 сек.

Видео: Дифференциальная защита

Общие принципы работы дифференциальной защиты. Особенности выполнения защит отдельных элементов электрической сети: кабельной линии, трансформатора, генератора, сборных шин. Защиты ЛЭП-110 кВ: направленная с вч блокировкой, диффазная.

Читайте так же:

Поделиться ссылкой:

Дифзащита трансформатора — принцип действия

Дифзащита трансформаторов применяется для предотвращения аварийных и ненормальных режимов работы при возникновении короткого замыкания между фазами, межвитковых КЗ и замыкания одной или более фаз на землю.

Дифзащита применяется как основный вид автоматического отключения для мощных трансформаторов и для трансформаторов меньшей мощности, в случае если другие виды защиты не обеспечивают требуемого быстродействия.

Принцип работы дифференциальной защиты заключается в сравнении токов входящих и выходящих из трансформатора,и отключении трансформатора при неравенстве токов.

Конструктивно дифзащита включает в себя (Рис. 1) два трансформатора тока ТТ₁ и ТТ₂ включенных по высокому и низкому напряжению и реле автоматики А. Коэффициент преобразования измерительных трансформаторов подобран так, что при возникновении короткого замыкания вне защищаемого участка (Рис.1 слева), результирующий ток проходящий через реле был равный нулю.

 

 

Рис. 1

При возникновении короткого замыкания возникает асимметрия втекающих и вытекающих токов (Рис. 1 справа). Через реле протекает ток, включающий схему защитного отключения. Высокая избирательность дифференциальной системы не требует реле времени, т. к. защита включается в идеальном случае только при внутренних КЗ.

В реальных условиях требуется настройка дифзащиты трансформатора для исключения ложного срабатывания.

При подаче напряжения на входные обмотки трансформатора возникает ток подмагничивания, вызывающий неравенство входных и выходных токов. Ток подмагничивания имеет вид затухающих колебаний.

Без нагрузки это влияние достаточно мало и составляет не более одного процента. При включении трансформатора с нагрузкой или восстановлении работы энергосистемы после замыкания,  разность токов может привести к срабатыванию защиты.

Для компенсации этого явления ток включения дифзащиты выбирают большим, чем ток подмагничивания. Загрубление тока срабатывания может привести к несрабатыванию защиты даже при наличии КЗ внутри трансформатора.

Исключить влияния тока подмагничивания можно при помощи искусственной блокировки защиты при подключении высокого напряжения.

При возникновении повреждения трансформатора или замыкания его выводов при блокированном автоматическом отключении задержка может привести к аварии.

В случае, когда указанные способы отстройки дифзащиты неприменимы из-за недостатков, используют трансформаторы тока с быстронасыщаемым магнитопроводом, которые не реагирует на быстротечные колебания подмагничивающего тока.

Для правильной работы измерительных схемы необходимо чтобы фаза втекающих и вытекающих токов совпадала.

Для компенсации фазового сдвига обмотки токовых трансформаторов включаются по такой же схеме, как и защищаемый трансформатор. В случае использования схемы соединения  обмоток «треугольник»/«звезда», трансформаторы тока включаются по обратной схеме – на входе «звезда», на выходе – «треугольник».

На линии, соединяющие трансформаторы тока с исполнительными цепями автоматики, возможны влияния помех, приводящих к ложным срабатываниям защиты. Для предотвращения этого измерительные цепи должны быть надежно экранированы. Зачастую дифзащиту устанавливают на отдельно расположенных трансформаторах для исключения влияния помех от смежных устройств энергетики.

Коэффициенты трансформации измерительных цепей должны обеспечивать равенство токов на входе и на выходе. На практике это условие недостижимо, потому трансформаторы токов выпускаются со стандартными напряжениями. Для этого в измерительные цепи вводят согласующие трансформаторы и автотрансформаторы.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Дифференциальная защита трансформатора: типы, принцип действия | ENARGYS.RU

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания. Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках. Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

 

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью.

При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Диффзащита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

1. Продольная дифференциальная защита
2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

Дифференциальная защита

Продольная дифференциальная защита является основной быстродействующей защитой мощных трансформаторов и автотрансформаторов от внутренних повреждений (от междуфазных к. з., замыканий на землю и от витковых замыканий).

Для выполнения диф.защиты трансформатора устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток. Вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается реле защиты. Аналогично выполняется диф. защита автотрансформатора.

Принцип действия

Принцип действия диф. защиты трансформатора показан на рис. 8-1.

Рис.8-1. Принцип действия диф. защиты трансформатора

а) токораспределение при сквозном к.з.

б) токораспределение при к.з. в трансформаторе

Принцип действия дифференциальной защиты трансформаторов, так же как и диф. защиты линий и генераторов, основан на сравнении величины и направления (фазы) токов по концам защищаемого элемента (трансформатора).

При рассмотрении принципа действия диф. защиты условно принимается: коэффициент трансформации силового трансформатора равен единице, соединение обмоток одинаковое и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.

Если схема токовых цепей диф. защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют совпадающие характеристики, то при прохождении через защищаемый трансформатор сквозного тока внешнего к.з. или тока нагрузки ток в реле диф. защиты трансформатора будет отсутствовать:

I_p=I₁-I₂=0 т.к. I₁=I₂

Практически из-за несовпадения характеристик трансформаторов тока вторичные токи не равны I₁I₂ и в реле протекает ток небаланса:

I_p=I₁-I₂=I_нб

Для того чтобы защита не действовала от тока небаланса, её ток срабатывания выбирается по условию: I_{с. з.}>I_нб.

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока (в зоне действия диф.защиты) направление тока I₂ изменится на противоположное и ток в реле станет равным:

I_p=I₁+I₂>I_с.з.

Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора от источников питания.

Особенности выполнения диф. защит трансформаторов

При выполнении диф.защит трансформаторов и автотрансформаторов необходимо учитывать следующее:

1. Первичные токи обмоток трансформатора не равны по величине.

Соотношение токов определяется коэффициентом трансформации силового трансформатора: , поэтому ток I_II на стороне НН трансформатора в режимах нагрузки и внешнего к. з. всегда больше тока I_I на стороне ВН: I_II>I_I.

2. В трансформаторах с соединением обмоток «звезда-треугольник» (/) и «треугольник-звезда» (/) первичные токи обмоток трансформатора различаются не только по величине, но и по фазе.

В трансформаторах с соединением обмоток «звезда-звезда» токи или совпадают по фазе, или сдвинуты на 180⁰.

Векторная диаграмма первичных и вторичных токов представлена на рис. 8-2.

Рис. 8-2. Векторная диаграмма первичных и вторичных токов

а) при соединении обмоток /

б) при соединении обмоток / 

При наиболее распространенной 11-ой группе соединения обмоток силового трансформатора линейный ток на стороне «треугольника» опережает линейный ток со стороны «звезды» на 30⁰.

Таким образом, чтобы поступающие в реле диф. защиты трансформатора токи были равны, необходимо применять специальные меры по выравниванию вторичных токов трансформаторов тока как по величине так и по фазе.

Выравнивание величин вторичных токов в плечах диф.защиты выполняется подбором соответствующих коэффициентов трансформаторов тока диф. защиты или применением специальных трансформаторов (автотрансформаторов) компенсирующих различие во вторичных токах трансформаторов тока (рис. 8-3). Уравнительные обмотки диф. реле.

Рис. 8-3. Выравнивание вторичных токов в схеме диф. защиты трансформатора

а) с помощью промежуточного автотрансформатора АТ

б) с помощью промежуточного трансформатора ТК

Для компенсации сдвига фаз токов силовых трансформаторов, соединенных по схеме / или /, необходимо трансформаторы тока на стороне «звезды» силового трансформатора соединять в «треугольник», а на стороне «треугольника» силового трансформатора – «в звезду» (рис. 8-4).

Рис. 8-4. Компенсация углового сдвига токов в схеме диф.защиты

трансформатора с соединением обмоток «звезда-треугольник»

(Как правило, вторичные обмотки со стороны «звезды» обмотки ВН силового трансформатора соединяются в такой же «треугольник» как и обмотка НН силового трансформатора, а вторичные обмотки ТТ со стороны «треугольника» обмотки НН силового трансформатора, соединяются в такую же «звезду», как и обмотка ВН силового трансформатора).

Токи небаланса в дифференциальных защитах трансформаторов

Таки небаланса в диф. защитах трансформаторов определяются большим числом факторов, чем в защитах генераторов и имеют повышенные значения.

Во-первых, трансформаторы тока диф. защиты трансформаторов устанавливаются на сторонах силового трансформатора, имеющих различные напряжения, поэтому они отличаются друг от друга по типам, нагрузкам и кратностям токов внешнего к. з. Всё это обуславливает наличие разных погрешностей у разных групп ТТ, что приводит к появлению повышенных токов небаланса в дифференциальной цепи защиты при внешних к.з.

Во-вторых, при регулировании коэффициента трансформации силового трансформатора соотношения между первичными, а следовательно, и между вторичными токами ТТ, установленных в разных плечах диф. защиты, изменяется, что также приводит к появлению тока небаланса в диф. защите .

Кроме того, диф. защиту трансформатора необходимо отстраивать от броска тока намагничивания который появляется при включении трансформатора под напряжение, а также при восстановлении напряжения на нём после отключения внешнего к.з.

В нормальном режиме (силовой трансформатор под напряжением) ток намагничивания имеет незначительную величину: I_нам=(0,020,03)I_т.ном.

В режимах включения силового трансформатора под напряжение и после отключения внешнего к. з. бросок тока намагничивания (значительно превышает номинальный ток трансформатора): I_бр.нам=(67)I_т.ном.

Резкое возрастание тока намагничивание объясняется насыщением магнитопровода силового трансформатора. Характер изменения тока намагничивания во времени показан на рис. 8-5,а.

Рис. 8-5. Характер изменения намагничивающего тока (а) и магнитные потоки в сердечнике трансформатора при включении его под напряжение (б).

При включении силового трансформатора под напряжение возникает переходной процесс, сопровождающийся появлением двух магнитных потоков (рис. 8-5, б), установившегося Ф_У и свободного затухающего апериодического Ф_СВ. Результирующий магнитный поток Ф_Т=Ф_У+Ф_СВ в момент включения Ф_ТО=0 и поэтому Ф_СВО=-Ф_УО. Во втором полупериоде знаки обоих потоков совпадают и результирующий поток достигает максимальной величины Ф_Т.мак.

Наибольшее значение Ф_{Т макс} и следовательно I_бр.нам имеет место при включении трансформатора в момент когда мгновенное значение напряжения на трансформаторе равно нулю. В этом случае магнитный поток Ф_Т в сердечнике трансформатора в начальный момент содержит большую апериодическую составляющую Ф_СВО и превышает при переходном процессе установившееся значение Ф_УСТ в 2 раза. Зависимость Ф=f (I_нам) нелинейна и поэтому ток намагничивания увеличивается по отношению к установившемуся значению в сотни раз. Бросок тока намагничивания, как правило, имеет большую апериодическую слагающую и значительный процент высших гармоник. В результате кривая I_нам может оказаться смещённой в одну сторону от оси времени.

В общем случае суммарный расчётный ток небаланса имеет несколько слагающих:

I_нб=I_нбТТ+I_нб.рег.+I_нб.выр.+I_нб.нам.

Ток I_нб.ТТ определяется наличием неодинаковых токов намагничивания у ТТ (наличием погрешностей ТТ) и вычисляется по формуле:

I_нб.ТТ=К_аК_однfI_к.макс.

где:
Ка	—	коэффициент апериодичности, для реле с БНТ принимаемый равным 1, а для реле тока РТ-40 – 0,5
Кодн	—	коэффициент однотипности ТТ равный 0,51. (При существенном различии погрешности ТТ Кодн достигает максимального значения Кодн=1)
f=0,1	—	погрешность ТТ, удовлетворяющая 10%-ной кратности
Iк.макс	—	наибольший ток сквозного к.з.

Ток I_нб.рег появляется при изменении (регулировании) коэффициента трансформации N силового трансформатора и вычисляется по формуле:

I_нб.рег=_U_регI_к.макс

На трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой (с РПН) возможны _U_рег 0,150,2. При регулировании на отключённом трансформаторе _U_рег 0,05.

Ток I_нб.выр=_f_вырI_вн определяется неточностью выравнивания величины вторичных токов ТТ плеч защиты.

Ток I_нб.нам представляет собой ток намагничивания защищаемого силового трансформатора, который может достигать значений намного больших I_ном трансформатора в виде броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение.

Полный ток небаланса будет равен:

I_нб=(К_аК_однf+_U_рег+_f_выр)I_{к. макс}+I_нам

Для предотвращения работы диф. защиты от токов небаланса ток срабатывания защиты выбирают из условия:

I_с.з.>I_нб.

Очевидно, что для повышения чувствительности диф. защиты необходимо принимать меры по снижению величины тока небаланса.

Для уменьшения составляющей I_нб.ТТ тока небаланса коэффициенты трансформации ТТ подбирают так, чтобы обеспечивались равные токи в плечах диф. защиты.

Кроме того, ТТ выбирают по кривым предельной кратности так, чтобы их погрешность не превышала 10%.

Для отстройки диф. защиты от токов небаланса при внешних к.з. и от бросков тока намагничивания применяют специальные диф. реле с БНТ (реле типа РНТ) и диф. реле с торможением (реле типа ДЗТ).

Схемы дифференциальных защит трансформатора

На практике применяют схемы диф. защиты различной сложности и с использованием разных способов отстройки от внешних к.з. и от бросков намагничивающих токов.

В простейшем случае в защите используют обычные реле тока (типа РТ-40) без замедления. Такую защиту называют дифференциальной отсечкой. Принципиальная схема диф. отсечки 2-х обмоточного трансформатора приведена на рис. 8-6.

Рис. 8-6. Принципиальная схема дифференциальной отсечки 2-х обмоточного трансформатора.

Ток срабатывания диф. отсечки отстраивается от броска намагничивающего тока:

I_с.з.=К_нI_ном.Т

где:
Iном. Т	—	номинальный ток трансформатора
Кн=35		—	коэффициент надёжности.

Для облегчения отстройки I_с.з. от броска намагничивающего тока, который быстро затухает, в схеме диф. отсечки устанавливают промежуточное реле с временем действия 0,040,06с.

При условии выбора ТТ диф. отсечки по кривым предельной кратности (полная погрешность ТТ не должна превышать 10%), отстройка тока срабатывания от броска тока намагничивания обеспечивает отстройку защиты и от токов небаланса при внешних к.з.

Основным достоинством диф. отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является большой ток срабатывания, вследствие чего защита оказывается, в ряде случаев нечувствительна (например, к витковым замыканиям).

При использовании диф. отсечки в качестве основной защиты от внутренних повреждений в трансформаторе, коэффициент чувствительности должен быть: К_ч2.

Упрощённая схема диф. отсечки (рис. 8-6) выполняется в 2-х фазном исполнении (на стороне треугольника силового трансформатора устанавливаются ТТ в 2-х фазах «А» и «С» и на двух реле тока). Упрощённая схема не действует при двойных замыканиях на землю на стороне НН силового трансформатора в тех случаях, когда земля в трансформаторе возникает на фазе, не имеющей ТТ (на фазе «В»). Это повреждение должно отключаться другими защитами трансформатора (например, МТЗ).

Диф. отсечка из-за недостаточной её чувствительности применяется на трансформаторах малой мощности (до 25 МВА).

На трансформаторах средней и большой мощности (25 МВА и более) применяют трехфазные схемы продольных дифференциальных защит с использованием диф. реле типа РНТ и реле с торможением типа ДЗТ.

Принципиальная схема диф. защиты двухобмоточного трансформатора с использованием БНТ приведена на рис. 8-7.

Наличие быстронасыщающихся трансформаторов (TLA на рис. 8‑7) позволяет эффективно отстраиваться от бросков намагничивающего тока и токов небаланса при внешних к.з. (БНТ практически запирает защиту при наличии аредиодической составляющей в токе дифференциальной цепи – в реле КА-1КА3. Поэтому отстройка диф. защиты может осуществляться от установившегося значения периодической составляющей тока небаланса, что значительно повышает чувствительность защиты.

При существенной разнице между токами в плечах диф. защиты используются выравнивающие (уравнительные) обмотки TLA.

Рис. 8-7. Схема диф. защиты двухобмоточного трансформатора с БНТ.

а) принципиальная

б) развернутая

Практически ток срабатывания диф. защиты трансформаторов без РПН выбирают равным:

I_с.з.=(12)I_ном.Т.

Ток к.з., как и ток намагничивания, содержит апериодическую составляющую, которая затухает значительно быстрее, чем периодическая составляющая. Наличие БНТ замеляет работу диф. защиты при к.з. в трансформаторе на время 0,010,03с, что является допустимым.

На трансформаторах с РПН ток срабатывания диф. защиты с БНТ получается равным:

I_с.з.=(3-4)I_Т.ном.

Достаточно высокая чувствительность диф. защиты сохраняется при использовании реле типа ДЗТ с магнитным торможением, однолинейная схема включения которого приведена на рис. 8-8. Применение реле ДЗТ целесообразно в случаях необходимости отстройки диф. защиты от токов небаланса, вызванных внешними к.з.

При внешних к.з токи тормозных обмоток создают магнитный поток насыщающий крайние стержни магнитопровода, и ток срабатывания возрастает пропорционально току в тормозных обмотках. При к.з. в зоне диф. защиты ток в рабочей обмотке I_{р (вт.к)} имеет большую величину и защита, несмотря на подмагничивание тормозным током, срабатывает .

Рис. 8-8. Реле с магнитным торможением (ДЗТ)

а) схема включения реле

б) сравнительная характеристика реле.

Реле ДЗТ с несколькими тормозными обмотками используется в диф. защитах многообмоточных трансформаторов.

Диф. защита действует и при витковых замыканиях в трансформаторе, однако её чувствительность зависит от доли замкнувшихся витков.

В настоящее время промышленностью выпускается полупроводниковая дифференциальная защита для использования на мощных трансформаторах типа ДЗТ-21, ток срабатывания которой равен (0,2-0,3) U_ном.Т.

Выводы:

1. Продольная дифференциальная защита является основной быстродействующей защитой трансформаторов и автотрансформаторов от повреждений как внутри баков, так и вне их, в зоне, ограниченной трансформаторами тока схемы защиты.

2. Принцип действия продольной диф. защиты трансформаторов (автотрансформаторов), так же как и диф. защит ВЛ и генераторов, основан на сравнении величины и фазы токов по концам защищаемого элемента.

3. Недостатком диф. защиты является недостаточная её чувствительность при к. з. внутри обмоток (в том числе при витковых замыканиях) при применении достаточно грубых защит с током срабатывания больше номинального тока трансформатора (I_с.з.>I_ном.Т).

4. Ток срабатывания диф. защиты трансформатора необходимо отстраивать от токов небаланса при сквозных (внешних) к.з., а также от бросков тока намагничивания силового трансформатора при включении и отключении его от сети.

5. Для повышения чувствительности диф. защиты трансформатора применяют специальные диф. реле с быстронасыщающимися трансформаторами (БНТ) типа РНТ и реле с магнитным торможением типа ДЗТ.

6. Дифференциальную защиту рекомендуется применять на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и выше, а также на трансформаторах собственных нужд электростанций мощностью 4 МВА и выше.

7. На трансформаторах малой мощности (до 25 МВА) применяются дифференциальные отсечки (без БНТ).

8. На трансформаторах средней и большой мощности применяются дифференциальные защиты с БНТ с использованием реле РНТ, а на трансформаторах с регулировкой напряжения под нагрузкой и на многообмоточных трансформаторах – дифференциальные защиты с использованием реле ДЗТ.

9. На мощных трансформаторах в настоящее время широко используется высокочувствительная полупроводниковая диф. защита типа ДЗТ‑21, ток срабатывания которой не более 0,3I_ном.Т.

Принципы выполнения дифференциальных токовых защит | Справочник по наладке вторичных цепей | РЗиА

Страница 20 из 58

Раздел четвертый
НАЛАДКА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ ГЕНЕРАТОРОВ, ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ), ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
И ШИН
4.1. Принципы выполнения дифференциальных токовых защит, объем их проверок и необходимые приборы
Продольные дифференциальные токовые защиты относятся к за щитам с абсолютной селективностью, т. е. к таким защитам, которые реагируют только на КЗ в защищаемом элементе. В связи с этим продольные дифференциальные защиты являются основными защитами и выполняются с действием без выдержек времени. Принцип выполнения дифференциальных защит основан на применении схем с циркулирующими токами (рис. 4.1). Ток в исполнительном органе с учетом условных положительных направлений первичных токов, указанных на рис. 4.1 стрелками, равен геометрической сумме токов, подходящих к нему от трансформаторов тока:
При нормальной работе, качаниях и внешних КЗ (точка К1) первичные токи /гп и hn равны и сдвинуты по фазе на 180°, ток в исполнительном органе равен нулю:
 
При КЗ в защищаемой зоне (точка К2) токи /щ и hn в общем случай неодинаковы и в сумме равны току в месте КЗ, соответственно ток в исполнительном органе равен
i
При одностороннем питании, когда, например, /2п=0, можно приближенно принять, что вторичный ток /1в полностью протекает через исполнительный орган, так как сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока с hп=0, определяемое сопротивлением ветви намагничивания, очень велико.
Продольная дифференциальная защита генератора обычно выполняется в двух- или трехфазном исполнении с двумя или тремя токовыми реле. Схемы защит приведены на рис. 4.2. Трансформаторы тока в обоих плечах дифференциальной защиты имеют одинаковые коэффициенты трансформации. Двухфазные схемы применяются для генераторов небольшой и средней мощности. Трехфазные схемы применяются для генераторов, работающих в блоке с трансформаторами, а также для мощных генераторов, работающих на шины. Заземление цепей тока защиты выполняется в одном месте, обычно у реле, к которым подводятся провода от обеих групп трансформаторов тока. Этим исключается появление в реле дополнительных /Кб, обусловленных разными потенциалами двух мест заземления при КЗ на землю в пределах станции и ЭДС, наводимыми в петле вспомогательные провода — заземляющий контур.

Рис. 4.1. Однолинейная схема дифференциальной токовой защиты
Дифференциальные защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Особенности выполнения схем токовых цепей определяются главным образом неравенством вторичных токов в плечах защиты по величине из-за различных коэффициентов трансформации трансформаторов тока и по фазе из-за различных схем соединения первичных обмоток со стороны высшего, среднего (в случае трехобмоточных трансформаторов) и низшего напряжения. Несоответствие токов в плечах по фазе устраняется соединением вторичных обмоток трансформаторов тока, а по величине — использованием отдельных или встроенных в реле промежуточных трансформаторов.
При соединении обмоток силового трансформатора по схеме звезда — треугольник вторичные обмотки одной из групп трансформаторов тока также должны быть собраны в треугольник (рис. 4.3). При этом соединение трансформаторов тока в звезду и треугольник должно соответствовать схеме включения обмоток защищаемого трансформатора. Обычно в треугольник соединяются трансформаторы тока со стороны заземленной звезды силового трансформатора для исключения излишнего срабатывания защиты при КЗ на землю в питающей сети. В этом случае токи однофазного КЗ замыкаются по вторичным обмоткам трансформаторов тока, не протекая через реле и не вызывая тем самым его срабатывания. При изолированной нейтрали со стороны звезды возможно соединение трансформаторов тока в треугольник и со стороны треугольника силового трансформатора. Однако в целях однотипности такое соединение не используется. Защитное заземление выполняется, как и для дифференциальной защиты генератора, в одной точке — у места установки реле.
Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока для трехобмоточных трансформаторов приведена на рис. 4.4.
Дифференциальная защита электродвигателей выполняется аналогично дифференциальной защите генератора в двух- или трехфазном  исполнении. Трехфазное исполнение защиты используется для двигателей большой мощности.
Дифференциальная защита шин. Как и для защиты многоообмоточных трансформаторов, комплекты трансформаторов тока устанавливают на всех присоединениях, отходящих от защищаемых шин. При этом коэффициенты трансформации трансформаторов тока всех присоединений должны быть одинаковы вне зависимости от величины рабочих токов присоединений. Если присоединения имеют трансформаторы тока с различными nт, то в схеме защиты используются выносные или встроенные в реле промежуточные трансформаторы.

Рис. 4.2. Принципиальная схема продольной дифференциальной токов защиты генератора:
а — соединение трансформаторов тока с обратной полярностью; б — соединен) трансформаторов тока с прямой полярностью
На рис. 1 Показана принципиальная схема токовых цепей дифференциальной  защиты двойной системы шин с фиксированным распределением присоединений. Защита имеет пусковой и избирательные органы, выявляющие поврежденную систему шин. При оперативном нарушении функции принимаются меры, обеспечивающие нормальную работу защит для чего в оперативных цепях предусматривается шунтирование контактов избирательных органов.
При наладке дифференциальных защит рекомендуется использовать приборы и устройства, приведенные в табл. 4.1.
Наладка дифференциальных защит включает в себя проверку вспомогательных аппаратов и основных реле. Первое подробно рассмотрено в разд. 2, поэтому в данном разделе рассматриваются  вопросы, касающиеся проверки основных реле и защит в целом.   В объем проверки защит входит: 
внешний осмотр и проверка механической части отдельных элементов;

Ряс. 4,3. Принципиальная схема продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора с соединением обмоток в группу У/Д-11:
а — соединение трансформаторов тока с прямой полярностью; б — соединение трансформаторов тока с обратной полярностью; в — соединение трансформаторов тока в треугольник со стороны треугольника силового трансформатора
Таблица 4.1. Перечень приборов и устройств, рекомендуемых для налаживания измерительной части дифференциальных защит

Наименование прибора (устройства)	РНТ	ДЗТ-11	ДЗТ-21	ДЗШТ
Мегаомметр 1000 В М4100/4 (Ф4101)	+	+	+	+
Мегаомметр 500 В М4100/3 (Ф4101)	—	—	—	-+
Испытательное устройство ИУ65	+	+	+	+
Комплектное устройство У5052	+	+	+	+
Мост постоянного тока ММВ (РЗЗЗ)		—
Амперметр Э525 (Э513/4)	+	+	—
Комбинированный прибор Ц4313 (Ц4380, Ц4352, Ц353)		+	+
Миллисекундомер Ф738 (Ф209)	+	+	+	+
Вольтамперфазоиндикатор ВАФ-85	+	+	+	+
Милливольтмикроамперметр М1200 (Ml201, М2020)			+	+
Вольтамперметр М2038 (М2018)	—	—	+	+
Генератор низкой частоты ГЗ-ЗЗ (ГЗ-56)		—	+	+
Частотомер 43-33 (43-32, 43-62)		—	+	—
Магазин сопротивлений РЗЗ	—	—	+	—
Вольтметр B3-38 (B3-39, ВЗ-48 и др.)	—	—	+	—
Вольтметр Э515/3 (Э533)	—	—		+
Усилительная приставка к ВАФ-85 9—131	+	+	+	+

Рис. 4.4. Принципиальная схема продольной дифференциальной токовой защиты автотрансформатора с соединением обмоток У/У/Д-11:
а — трансформаторы тока установлены в линейные выводы обмотки низшего напряжения; б —трансформаторы тока установлены в фазные выводы обмотки низшего напряжения

проверка изоляции;
проверка и настройка реле, снятие характеристик;   
комплексная проверка защиты;
проверка защиты рабочим током и напряжением.  
Внешний осмотр и проверка механической части элементов защит. При проверке механической части особое внимание обращают натяжку болтов, стягивающих сердечники дросселей, трансреактора трансформаторов и автотрансформаторов. Изменять заводскую стяжку стали у промежуточных трансформаторов реле серии РНТ и ДЗТ запрещается, так как она определяет рабочую точку на кривой намагничивания реле и индукцию срабатывания, которая при правильной настройке исполнительного органа равна 1,2 Тл.
Проверка и регулировка механической части исполнительного органа реле серии РНТ и ДЗТ выполняется согласно указаниям § 2 со следующими дополнениями:
зазоры между полкой якоря и полюсами магнитопровода (при втянутом положении якоря) — должны быть одинаковыми и равным 0,3—0,4 мм;  

во избежание вибрации подвижной системы в начальном и конечном положениях якоря после срабатывания между упорными винтами и якорем устанавливается зазор не более 1 мм;
левый упор устанавливается так, чтобы контактный мостик не заходил за неподвижные контакты.

Рис. 4.5. Принципиальная схема дифференциальной защиты шин:
а —соединение трансформаторов тока с прямой полярностью; б — соединение трансформаторов тока с обратной полярностью
Необходимо убедиться в правильности выполнения заземления токовых цепей защиты. Во избежание повреждения измерительной регулировочной аппаратуры на время проведения наладочных работ заземляющий провод необходимо отсоединить от земли с последующим его присоединением после проведения комплексной проверки. Заземление в цепях переменного тока защиты ДЗШТ не производится. Заземлению подлежат нулевые точки вторичных обмоток основных трансформаторов тока, от которых питаются первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока.
Проверка изоляции. Измерение сопротивления изоляции токоведущих частей производится мегаомметром 1000 В. Сопротивление изоляции между цепями обмоток и контактов промежуточных реле блока логической части защиты ДЗШТ проверяются мегаомметром 500 В. Для защиты ДЗТ-21 (ДЭТ-23) на время проверки изоляции должны быть вынуты платы элементов Э1. При проверке изоляции цепей основного блока защиты ДЗШТ все штыри устанавливаются в положение «КЗ». Проверка изоляции магнитоэлектрических реле приведена в разд. 8. Остальные указания по проверке изоляции и испытанию электрической прочности приведены в § 1.2. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм.

Трансформатор тока

— обзор

34.3.1 Трансформаторы тока

Трансформатор тока — это преобразователь тока, который выдает сигнал тока, прямо пропорциональный по величине и фазе току, протекающему в первичной цепи. У него также есть еще одна очень важная функция: сигнал, который он производит, должен иметь потенциал земли по отношению к проводнику высокого напряжения. Первичная цепь трансформатора тока должна быть изолирована на том же уровне целостности, что и первичная изоляция системы.Для трансформаторов тока, используемых в системах высокого напряжения, изоляция первичной цепи составляет очень большую часть стоимости трансформатора.

Трансформатор тока — единственный преобразователь тока, широко используемый в высоковольтных сетях. Последние разработки волоконно-оптических высоковольтных преобразователей тока перспективны, но высокая стоимость и сомнительная надежность ограничивают их применение. Однако нет никаких сомнений в том, что в будущих датчиках тока будет использоваться волоконно-оптическая технология.

Трансформатор тока, как следует из названия, является трансформатором.Он почти всегда имеет форму сердечника кольцевого типа, вокруг которого намотана вторичная обмотка.

Первичная обмотка обычно состоит из прямого стержня, проходящего через центр сердечника, который образует один виток первичной обмотки. Для малых первичных токов, обычно ниже 100 А, могут использоваться многооборотные первичные обмотки, состоящие из двух или более витков, чтобы получить на выходе достаточное количество ампер-витков для работы подключенного вторичного оборудования. Для использования при распределительном напряжении сердечник и вторичная обмотка вместе с вторичными выводами обычно размещаются над изолятором проходного изолятора прямого высоковольтного проводника, который образует сегрегацию между высоковольтным проводом и землей.Заземленный экран обычно предусмотрен на внешней поверхности ввода, и трансформаторы тока размещаются над этим заземляющим экраном, чтобы гарантировать ограничение активности частичных разрядов высокого напряжения в воздушном зазоре между вводом и обмоткой трансформатора тока. Вторичные обмотки трансформатора тока обычно подключаются к электромагнитным реле. Как правило, они требуют высокого рабочего входа, что требует трансформаторов тока с высокой выходной мощностью (обычно 15 В-А). Более современная защита имеет твердотельную форму и требует гораздо более низкого рабочего сигнала, что позволяет снизить конструкцию трансформатора тока и снизить затраты.Вторичные обмотки трансформаторов тока обычно имеют номинал 1 или 5 А, хотя иногда используются другие номиналы.

Там, где требуются длинные вторичные соединения между трансформатором и реле, вторичная обмотка 1 А является преимуществом для снижения нагрузки на свинец. Холоднокатаное кремнистое железо обычно используется в качестве материала сердечника для защитных трансформаторов тока, но там, где требуется высокая точность измерения, используется легированная сталь очень высокого качества, которую обычно называют «Mumetal».

Для использования при более высоких напряжениях передачи необходимо встроить интегральную изоляцию в трансформатор тока между проводниками высокого напряжения и вторичными обмотками. Эта изоляция почти всегда выполняется в виде пропитанной маслом бумаги, хотя иногда используется газ SF ₆ . Стоимость обеспечения герметичной газовой оболочки SF ₆ обычно делает изолированные трансформаторы тока SF ₆ неэкономичными.

Существуют две основные формы конструкции трансформаторов тока с масляной пропиткой и бумажной изоляцией для напряжения передачи: форма с действующим резервуаром и форма с мертвым резервуаром.

В корпусе под напряжением сердечник и обмотка размещаются на том же уровне, что и первичный проводник, который проходит через центр сборки. Ясно, что сердечник и обмотки должны иметь потенциал земли. Обычно они заключены в металлический корпус, имеющий длинную вертикальную металлическую трубку, через которую выводы вторичной обмотки проходят на базовый уровень. Этот корпус и вертикальная металлическая труба затем имеют очень много слоев бумаги, обернутых вокруг них, чтобы сформировать основную первичную изоляцию.Слои из алюминиевой фольги, регулирующие напряжение, наматываются между слоями бумаги, чтобы обеспечить равномерное распределение напряжения от потенциала земли на нижнем конце сборки до линейного потенциала на верхнем конце.

Изолированный трансформатор тока в сборе затем помещается в изолятор, имеющий металлический верхний узел, через который проходит первичный проводник. Этот проводник электрически соединен с верхним узлом с одной стороны и изолирован с другой для предотвращения короткозамкнутого витка трансформатора тока.

Перед сборкой верхней крышки весь трансформатор в сборе помещается под вакуум на несколько дней, чтобы обеспечить полное удаление влаги из бумаги. Затем сборка заполняется под вакуумом высококачественным изоляционным маслом для предотвращения образования пузырьков воздуха. После заполнения трансформатора доверху он герметизируется. Для расширения и сжатия масла в его герметичном отсеке предусмотрена какая-то форма расширительного узла. Это может быть сильфон или герметичная азотная подушка.Трансформатор тока может также включать в себя индикатор уровня масла, позволяющий контролировать утечку масла, и систему обнаружения газа, позволяющую контролировать образование газообразных продуктов в результате частичного пробоя диэлектрика.

В версии с мертвым баком сердечник и обмотки трансформатора тока размещаются внизу, заземление, конец сборки, а изоляция между первичной и вторичной обмотками в этом случае размещается вокруг проводника первичной обмотки высокого напряжения, а не узла сердечника и обмотки. .Центральная часть изолированного высоковольтного первичного проводника, на котором размещаются сердечник и обмотки, должна иметь потенциал земли. Изоляция первичного проводника высокого напряжения должна иметь градацию по обе стороны от сердечника и обмоток. Между слоями бумаги вставляются обертки из алюминиевой фольги, чтобы обеспечить необходимую градацию от потенциала земли в центральной части до линейного потенциала на обоих концах. Чтобы можно было разместить узел первичного проводника высокого напряжения в вертикальном изоляторе, узел изгибается «шпилькой».Изолированная бумага фактически наматывается на проводник, уже сформированный в эту форму шпильки. Затем ножки этого изолированного узла открываются, чтобы можно было надеть сердечник и обмотки.

Готовая сборка проходит вакуумную обработку и заполняется маслом аналогично тому, как это описано для трансформатора тока с токоведущим резервуаром.

Очень широко используются конструкции как с живыми, так и с мертвыми цистернами. Обе конструкции показаны на рис. 34.26 .

Рисунок 34.26. Поперечное сечение трансформаторов тока с действующим резервуаром (а) и с внутренним резервуаром (b)

Типы, характеристики, стандарты и соответствие трансформаторов тока

Целью данного исследования является понимание роли, которую играет важнейший компонент в экосистеме электроснабжения — трансформаторы тока (ТТ) . Подробно обсуждаются принципы работы КТ, различные типы КТ, их различные применения и другие важные аспекты.

Введение в трансформаторы

Рис. Введение в трансформаторы тока

Трансформатор — это в основном пассивное электрическое устройство, которое работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея, преобразуя электрическую энергию из одного значения в другое. Трансформаторы могут увеличивать или уменьшать уровни напряжения и тока источника питания без изменения частоты источника питания или количества передаваемой электроэнергии.

Трансформатор в основном состоит из двух намотанных электрических катушек с проволокой — первичной и вторичной по . Первичный подключен к источнику питания, а вторичный подключен к концу подачи питания. Эти две катушки не находятся в электрическом контакте друг с другом, а вместо этого намотаны вместе вокруг общей замкнутой магнитной железной цепи, называемой сердечником. Этот сердечник из мягкого железа не является твердым, а состоит из отдельных пластин, соединенных вместе, чтобы помочь снизить потери сердечника. Когда переменный ток проходит через первичную катушку, в сердечнике индуцируется магнитное поле, которое передает пропорциональное напряжение (или ток) во вторичную катушку.

Трансформаторы

в широком смысле можно разделить на категории Силовые трансформаторы и Измерительные трансформаторы в зависимости от их применения. В то время как силовые трансформаторы используются для передачи энергии, измерительные трансформаторы находят основное применение для измерения тока и напряжения .

Измерительные трансформаторы используются в системах питания переменного тока для измерения электрических величин, то есть напряжения, тока, мощности, энергии, коэффициента мощности, частоты.Измерительные трансформаторы также используются с реле защиты для защиты энергосистемы. Измерительные трансформаторы бывают двух типов — трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (или напряжения).

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока (C.T.) — это тип измерительного трансформатора, который преобразует первичные токи в пропорциональные вторичные токи, соответствующие подключенным измерительным приборам. Технически они могут уменьшать или увеличивать переменный ток (AC).Однако на практике функция уменьшения широко применяется в измерительных приборах, таких как амперметры. Трансформаторы тока — это последовательно соединенные электромагнитные устройства, состоящие из железного сердечника, электрических пластин и медных катушек.

Рис: символ трансформатора тока

Что такое трансформатор потенциала (или напряжения)?

Трансформатор потенциала или напряжения (P.T.) — это тип измерительного трансформатора, который измеряет высокое напряжение на первичной обмотке путем понижения до измеримого значения.Технически они могут уменьшать или увеличивать первичное напряжение на вторичной стороне. Однако практическое применение трансформатора напряжения заключается в понижении напряжения до безопасного предельного значения, чтобы его можно было легко измерить с помощью обычного прибора низкого напряжения, такого как вольтметр, ваттметр или ваттметр. Они представляют собой приборные трансформаторы с параллельным подключением.

Рис. Символ трансформатора напряжения

Как работают трансформаторы тока?

Основной принцип трансформатора тока такой же, как описано выше.Когда через первичную обмотку протекает переменный ток, создается переменный магнитный поток, который затем индуцирует пропорциональный переменный ток во вторичной обмотке.

Рис. Принцип работы трансформаторов тока

Однако трансформаторы тока имеют важное рабочее отличие от других типов. ТТ обычно состоит из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Это может быть просто стержень или провод, пропущенный через отверстие (как на картинке выше).Или это может быть усиленный провод вокруг сердечника. Напротив, вторичная обмотка будет иметь большое количество витков, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями.

Первичный ток контролируется независимой внешней нагрузкой, а вторичный ток имеет номиналы 1 А или 5 А, которые подходят для измерительных приборов. Важно, чтобы установка ТТ для измерения тока не влияла на работу первичной цепи.

Трансформаторы тока

в основном представляют собой понижающие трансформаторы, которые принимают на входе низкое напряжение (указывающее на низкое напряжение) и, следовательно, большой ток.Таким образом, их также называют Трансформаторы тока низкого напряжения (LTCT) .

Рис: работа трансформатора тока и принципиальная схема

Важные характеристики трансформаторов тока

Коэффициент тока — Также известный как коэффициент витков (в общих чертах) — это отношение первичного тока к вторичному току. Это значение, очевидно, равно отношению количества витков первичной и вторичной катушек. Коэффициент тока трансформатора тока обычно высокий.Номинальные значения вторичного тока обычно составляют 5 А, 1 А и 0,1 А. Соответствующие номинальные токи первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более.

Рис: Коэффициент тока в трансформаторах тока Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока

Например, трансформатор тока с коэффициентом I p / 5A будет выдавать вторичный ток ( I с) 0-5A, который составляет пропорционально току, измеренному на первичной обмотке ( I p ). В случае ТТ 100/5 первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток, поэтому, когда по первичному проводнику протекает 100 ампер, это приведет к току 5 ампер во вторичной обмотке.

Однако важно отметить, что номиналы трансформаторов тока 100/5 и 20/1 не совпадают, даже если их коэффициенты тока равны. Эти номинальные значения фактически представляют собой абсолютные значения «номинального входного / выходного тока».

Полярность — Полярность ТТ определяется направлением обмотки катушки вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода проводов, если таковые имеются, из корпуса трансформатора.Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность. Соблюдение правильной полярности важно при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Класс точности — Класс точности описывает рабочие характеристики трансформатора тока и максимальную нагрузку на его вторичную цепь. В зависимости от класса точности трансформаторы тока подразделяются на точность измерения или точность реле (защитные трансформаторы тока).CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Точность измерения CT может обеспечить высокоточное измерение тока в коротких диапазонах тока. В то время как ТТ точности реле предназначен для больших диапазонов тока, даже если точность меньше.

Класс точности CT указан на его этикетке или паспортной табличке. Он состоит из трех частей: номинального коэффициента точности, рейтинга класса и максимальной нагрузки.

Как правильно выбрать трансформатор тока?

Следующие параметры, которые необходимо оценить перед выбором подходящего трансформатора тока для приложения:

• Напряжение цепи
• Номинальный первичный ток
• Номинальная нагрузка на вторичной стороне
• Номинальный вторичный ток
• Класс точности Рейтинг

При выборе необходимо также учитывать профиль проводника и максимальную интенсивность первичной цепи.

Применение трансформатора тока

Две основные области применения трансформаторов тока — это измерение тока и защита . Они также используются для изоляции между силовыми цепями высокого напряжения и измерительными приборами. Это обеспечивает безопасность не только оператора, но и используемого конечного устройства. Рекомендуется применять трансформаторы тока на токи 40А и выше.

CT in Measurement — A измерительный трансформатор тока предназначен для измерения тока на постоянной основе.Они работают с высокой точностью, но в пределах номинального диапазона тока. Трансформаторы тока имеют первичную обмотку, на которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы подключены к вторичной обмотке. Это позволяет использовать их в сочетании с измерительным оборудованием и продуктами для мониторинга мощности — от простых счетчиков электроэнергии до счетчиков качества электроэнергии , таких как:

• Амперметры
• Киловатт-метров
• Единицы измерения
• Реле управления

Пределы погрешности по току и сдвига фаз определяются классом точности.Классы точности: 0,1, 0,2, 0,5 и 1. Если входной ток превышает номинальный, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая уровень тока в измерительном приборе. Материалы сердцевины для этого типа CT обычно имеют низкий уровень насыщения, например нанокристаллический.

Рис. Трансформаторы тока для измерительных приложений

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания — A Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в энергосистемах, тем самым защищая их от неисправностей.Эти трансформаторы тока измеряют фактический ток на первичной стороне и создают пропорциональные токи во вторичных обмотках, которые полностью изолированы от первичной цепи. Этот дублированный ток затем используется как вход для защитного реле, которое автоматически изолирует часть силовой цепи в случае неисправности. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть установки может продолжать нормально функционировать.

Рис. Защитные трансформаторы тока для приложений защиты питания

Некоторые из важных сценариев применения, в которых устанавливаются трансформаторы тока:

• Для управления высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
• Для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания
• Коммерческий учет
• Защита от замыканий на землю / Дифференциальная защита / Система защиты шин
• Двигатель — Генераторные установки
Панель управления
• (панели VCB, AMF, APFC, MCC, PCC и реле) и приводы
• Стандартный КТ для лабораторных целей
• Тип проходного изолятора, масляный трансформатор трансформатора тока в силовом трансформаторе
• Измерение, регистрация, мониторинг и управление током

Типы трансформаторов тока

Рис. Типы трансформаторов тока LT

Обмотка первичной обмотки — В этом типе первичная обмотка физически соединена последовательно с проводником, измеряющим ток.Первичная обмотка имеет один виток и расположена внутри трансформатора. Трансформатор тока с проволочной обмоткой можно использовать для измерения токов в диапазоне от 1 А до 100 А.

Шина — В этом типе шина главной цепи сама действует как первичная обмотка с одним витком. Таким образом, трансформатор линейного типа имеет только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между первичной цепью и землей. Благодаря использованию масляной изоляции и фарфоровых вводов такие трансформаторы могут применяться при самых высоких напряжениях передачи.

Кольцо Тип — В этом типе трансформатор тока устанавливается над шиной или изолированным кабелем, а вторичная обмотка имеет только низкий уровень изоляции. Для получения нестандартных соотношений или для других специальных целей через кольцо можно пропустить более одного витка первичного кабеля. Сердечник обычно изготовлен из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирование — Суммирующие трансформаторы используются для сравнения релейных величин, полученных из тока в трех фазах первичной цепи.Это делается путем преобразования трехфазных количеств в однофазные. Линейные трансформаторы тока подключены к первичной обмотке вспомогательного трансформатора тока. Эти трансформаторы используются для обеспечения правильного функционирования релейных цепей.

Стандарты и соответствие

• IS 61227, 2016
• МЭК 61869, С-57
• IS 2705 (Часть 1): 1992 для общих требований
• IS 2705 (Часть 2): 1992 для измерительных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 3): 1992 для защитных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 4): 1992 для защитных трансформаторов тока специального назначения

Трансформаторы тока из КСИ

KS Instruments является ведущим игроком в разработке и производстве высокоточных трансформаторов тока серии для измерения и защиты. Изделия KSI CT выпускаются в виде корпусов из ленточной намотки, литья из пластмассы и АБС. KSI предлагает широкий ассортимент каталожной продукции для любых нужд. Эти продукты были проверены нашими клиентами на высокую эффективность, надежность и длительный срок службы.

Измерительный трансформатор тока может снизить высокий ток в панелях управления и панельных платах с заранее определенным соотношением, например 100: 1. Предлагаемые кольцевым типом, также называемым оконным типом, позволяют пропускать шины или кабели через ТТ и выступать в качестве первичной обмотки ТТ.Безопасный трансформатор тока с низкой нагрузкой ВА и защелкивающийся трансформатор делает его очень удобным в использовании при модернизации без отсоединения кабеля. Это позволяет сэкономить время простоя и потерю доходов, которые могут возникнуть из-за остановки завода во время установки трансформатора тока .

Защитные трансформаторы тока используются для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания.

KS Instruments имеет команду опытных инженеров, которая может разработать и изготовить нестандартные компоненты для конкретных приложений трансформаторов тока .

Характеристики

• Разработан в соответствии с IS-16227, C-57 или требованиями заказчика
• Вторичный ток 5A или 1A
• Первичный ток до 5000 А
• Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
• Могут быть предложены двойные передаточные числа
• Высокая точность по запросу
• Монтажная схема предлагается по запросу
• Конструкционный стиль — Лента из стекловолокна, покрытая лаком, Лента с изоляцией из ПВХ, Литая смола, АБС или стекловолокно, литой

Сертификаты и разрешения

Описание теста	протестировано на	Стандартный
1.Обычный тест 2. Кратковременный токовый тест 3. испытание динамическим током 4. Тест на повышение температуры	Central Power Research Institute Bengaluru	ИС-16227 Часть-1,2 МЭК 61869 ИС-2705

Ассортимент продукции KSI

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ДЛЯ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ НА РАНЕЕ
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)
1A — 200A	1A, 5A Или по требованию заказчика	CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S	от 1 ВА до 30 ВА

ПЕРВИЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ЗАЩИТЫ НА РАНЕНЫЕ
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Фактор предела точности (ALF)	Выход (нагрузка)
1A — 200A	1A, 5A Или по требованию заказчика	Стандарт — 5P, 10P, 15P Special — PS и XPS	5, 10, 15, 20 и 30	от 1 ВА до 30 ВА

Рис: Трансформаторы тока с обмоткой

КОЛЬЦЕВОЙ ТИП ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)	Мин. ID
от 50A до 5000A	1A, 5A Или по требованию заказчика	CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S	от 1 ВА до 30 ВА	30 мм

КОЛЬЦЕВОЙ ТИП ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Фактор предела точности (ALF)	Выход (нагрузка)	Мин. ID
от 50A до 5000A	1A, 5A Или по требованию заказчика	Стандарт — 5П, 10П, 15П, Special — PS и XPS	5, 10, 15, 20 и 30	от 1 ВА до 30 ВА	30 мм

Рис. Трансформаторы тока кольцевого типа

СУММИРУЕМЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)
1А, 5А Или по требованию заказчика	1A, 5A Или по требованию заказчика	Для серии измерений: CL-1, CL-0.5, КЛ-0,2 Для защитных серий: 5П, 10П, 15П	от 1 ВА до 30 ВА

Рис. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА Рис. Список специальных серий LTCT Рис. Каталог продукции KSI Карта сайта

Несмотря на широкий ассортимент продукции Каталога KSI , в некоторых случаях для вашего приложения может потребоваться индивидуальное решение. При поддержке сильной группы разработчиков и собственного испытательного центра KSI может с легкостью предложить нестандартные трансформаторы тока низкого напряжения для решения ваших задач проектирования.
Не стесняйтесь сообщить нам свои индивидуальные требования, чтобы мы могли предложить свое решение!

Автор: Anuradha C

Являясь неотъемлемой частью команды по созданию контента в KS Instruments, Анурадха является корпоративным тренером в области ИТ / телекоммуникаций с более чем 18-летним опытом. Она работала на высших технических и управленческих должностях в Huawei и TCS более 10 лет

Почему трансформатор тока класса PS используется для дифференциальной защиты?

Что такое дифференциальная защита?

Дифференциальная защита используется для обнаружения повреждения в определенной зоне.Поэтому мы называем это также единичной или зонной защитой. Дифференциальная защита широко используется в трансформаторах больших номиналов, генераторах переменного тока, двигателях и шинах. ТТ PS класса используются для дифференциальной защиты. Дифференциальная защита также называется защитой зоны или устройства. ТТ измерительного класса не должны использоваться для дифференциальной защиты.

Измеряется входящий ток в оборудование и исходящий ток из оборудования, и если разница в токе обнаруживается, срабатывает реле дифференциальной защиты, и реле отключает входной выключатель, чтобы изолировать неисправную секцию.

Важным моментом является то, что дифференциальное реле не должно срабатывать в случае неисправности. Реле должно срабатывать только при неисправности оборудования. Схема дифференциальной защиты приведена ниже.

Класс защиты ТТ и его ограничения в дифференциальной защите

CT1 и CT2 измеряют ток и разницу между токами, протекающими через реле дифференциальной защиты.

Обычно для защиты фидеров используются трансформаторы тока класса защиты.Трансформаторы тока с классом защиты, такие как 5P10, 5P20 и 10P10, 10P20, используются для измерения сверхтока и тока замыкания на землю во время повреждения. Что произойдет, если мы будем использовать трансформаторы тока класса защиты для схемы дифференциальной защиты? Обеспечивают ли трансформаторы тока класса защиты защиту при неисправном состоянии агрегата?

Предположим, трансформатор тока класса 5P10 используется для дифференциальной защиты как на первичной, так и на вторичной стороне трансформатора. ТТ 5P10 работает хорошо, если ток через него в 10 раз превышает номинальный ток ТТ.Если ток превышает 10 раз, трансформатор тока насыщается. Однако нельзя точно определить, при каком классе защиты по току произойдет насыщение ТТ.

ТТ 5P10, установленный на первичной стороне трансформатора, может насыщаться при 11-кратном номинальном токе, а трансформатор 5P10, установленном на вторичной стороне трансформатора, может насыщаться при 12-кратном номинальном токе трансформатора. Эта разница в токе приводит к срабатыванию защитного реле в условиях сквозной неисправности. Кроме того, сопротивление выводов может быть разным для обоих ТТ, в зависимости от расстояния ТТ до реле защиты.Из этого обсуждения ясно, что класс защиты CT не может использоваться для дифференциальной защиты.

Почему специальный класс защиты (PS Class CT) хорошо подходит для дифференциальной защиты?

ТТ специального класса защиты используются для дифференциальной защиты. В чем разница между ТТ класса «P» и класса «PS»? ТТ класса PS, используемые для дифференциальной защиты, имеют одинаковое напряжение в точке перегиба. В условиях сквозной неисправности оба ТТ работают и, таким образом, дифференциальное реле остается неработающим.Разработчик трансформатора тока класса PS перед проектированием трансформатора тока запрашивает у пользователя сопротивление проводов, нагрузку на реле и ток короткого замыкания в системе.

Что такое напряжение в точке колена (КПВ) ТТ?

Напряжение точки перегиба (KPV) ТТ зависит от уровня неисправности системы и нагрузки ТТ. После учета всех этих параметров создается класс защиты CT.

Напряжение точки перегиба класса защиты CT составляет;

КПВ = Если x (RCT + RL + RR)

RCT + RL + RR = Общая нагрузка на CT

Если = ток неисправности

Похожие сообщения

1. Коэффициент предела точности трансформатора тока
2. Трансформатор тока — конструкция, характер и ошибки
3. Коэффициент запаса прочности трансформатора тока
4. Что означает 5P20 в трансформаторе тока?
5. Вторичное заземление трансформатора тока
6. Класс точности трансформатора тока
7. Как рассчитать напряжение в точке перегиба трансформатора тока?
8. Как рассчитать нагрузку CT

Выбор трансформаторов тока — Janitza electronics

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации — это отношение между номинальным током первичной обмотки и номинальным током вторичной обмотки, которое указано на паспортной табличке в виде неупрощенной дроби.

Чаще всего используются трансформаторы тока х / 5 А. Большинство измерительных приборов имеют наивысший класс точности при 5 А. По техническим и, более того, экономическим причинам, трансформаторы тока x / 1 A рекомендуются с большой длиной измерительного кабеля. Потери в линии с трансформаторами на 1 А составляют всего 4% по сравнению с трансформаторами на 5 А. Однако измерительные устройства здесь часто демонстрируют более низкую точность измерения.

Номинальный ток

Номинальный или номинальный ток (предыдущее обозначение) — это значение первичного и вторичного тока, указанное на паспортной табличке (первичный номинальный ток, вторичный номинальный ток), на которое рассчитан трансформатор тока.Стандартизованные номинальные токи составляют (кроме классов 0,2 S и 0,5 S) 10 — 12,5 — 15 — 20 — 25 — 30 — 40 — 50 — 60 — 75 А, а также их десятичные кратные и доли. Стандартные вторичные токи составляют 1 и 5 А, предпочтительно 5 А.

Стандартизованные номинальные токи для классов 0,2 S и 0,5 S составляют 25-50-100 A и их десятичные кратные, а также вторичный (только) 5 A.

Правильный выбор первичного номинального тока важен для точности измерения.Рекомендуется коэффициент, немного превышающий измеренный / определенный максимальный ток нагрузки (In).

Пример: In = 1,154 А; выбранный коэффициент трансформации = 1,250 / 5.

Номинальный ток также может быть определен на основе следующих соображений:

• В зависимости от сетевого трансформатора номинальный ток, умноженный на прибл. 1.1 (следующий типоразмер трансформатора)
• Защита (номинальный ток предохранителя = первичный ток ТТ) измеряемой части системы (LVDSB, распределительные щиты)
• Фактический номинальный ток, умноженный на 1.2 (если фактический ток значительно ниже номинального тока трансформатора или предохранителя, следует выбрать этот подход)

Следует избегать завышения размеров трансформатора тока, в противном случае точность измерения значительно снизится, особенно при малых токах нагрузки.

Рис .: Расчет номинальной мощности Sn (медная линия 10 м)

Номинальная мощность

Номинальная мощность трансформатора тока является произведением номинальной нагрузки на квадрат вторичного номинального тока и выражается в ВА.Стандартные значения составляют 2,5 — 5 — 10 — 15 — 30 ВА. Также допустимо выбирать значения более 30 ВА в зависимости от случая применения. Номинальная мощность описывает способность трансформатора тока «управлять» вторичным током в пределах погрешности через нагрузку.

При выборе подходящей мощности необходимо учитывать следующие параметры: потребляемая мощность устройства (при последовательном подключении), длина линии, сечение линии. Чем больше длина линии и тем меньше ее поперечное сечение, чем выше потери при поставке, т.е.е. номинальная мощность ТТ должна быть выбрана такой, чтобы она была достаточно высокой.

Потребляемая мощность должна быть близка к номинальной мощности трансформатора. Если потребляемая мощность очень низкая (недогрузка), то коэффициент перегрузки по току увеличится, и измерительные устройства будут недостаточно защищены в случае короткого замыкания при определенных обстоятельствах. Если потребление энергии слишком велико (перегрузка), это отрицательно влияет на точность.

Трансформаторы тока часто уже встроены в установку и могут использоваться в случае дооснащения измерительным устройством.В этом случае необходимо учитывать номинальную мощность трансформатора: достаточно ли ее для работы дополнительных измерительных устройств?

Классы точности

Трансформаторы тока подразделяются на классы в зависимости от их точности. Стандартные классы точности — 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 0,1 с; 0,2 с; 0,5 S. Знак класса соответствует кривой погрешности, относящейся к текущей и угловой погрешностям.

Классы точности трансформаторов тока связаны с измеряемой величиной.Если трансформаторы тока работают с малым током по отношению к номинальному току, то точность измерения снижается. В следующей таблице показаны значения пороговой погрешности с учетом значений номинального тока:

Мы всегда рекомендуем трансформаторы тока с таким же классом точности для измерительных устройств UMG. Трансформаторы тока 1 с более низким классом точности приводят во всей системе — трансформатор тока + измерительное устройство — к более низкой точности измерения, которая в данном случае определяется классом точности трансформатора тока.Однако использование трансформаторов тока с меньшей точностью измерения, чем измерительный прибор, технически возможно.

Измерительный трансформатор тока по сравнению с защитным трансформатором

В то время как измерительные трансформаторы тока предназначены для достижения точки насыщения как можно быстрее, когда они превышают свой рабочий диапазон тока (выраженный коэффициентом перегрузки по току FS), чтобы избежать увеличения вторичной ток с замыканием (например,грамм. короткое замыкание) и для защиты подключенных устройств. С защитными трансформаторами насыщение должно лежать как можно дальше.

Защитные трансформаторы

используются для защиты системы вместе с необходимым распределительным устройством. Стандартные классы точности для защитных трансформаторов — 5P и 10P. «P» означает здесь «защита». Номинальный коэффициент перегрузки по току помещается после обозначения класса защиты (в%). Следовательно, 10P5, например, означает, что при пятикратном номинальном токе отрицательное отклонение вторичной стороны от ожидаемого значения будет не более 10% в соответствии с коэффициент (линейный).

Для работы измерительных устройств UMG настоятельно рекомендуется использовать измерительные трансформаторы тока.

Стандартная шина трансформатора тока

Могу ли я использовать один и тот же трансформатор тока для измерения и защиты?

Измерительные трансформаторы тока

рассчитаны на довольно точные значения, скажем, до двух номинальных значений тока и менее 0,01 номинальных. Следовательно, реле защиты, подключенное к измерительному трансформатору тока, будет получать сильно насыщенную форму волны во время аварийных условий, и оно не будет работать должным образом.

ТТ IEC класса P для стандартного IDMT OC или даже расстояния могут иметь точность только 10% — очевидно, что они более точны, но обычно в этом нет необходимости, но точность составляет, скажем, двадцатикратный номинальный ток.

ТТ IEC класса PX для дифференциальных приложений — нас совсем не заботит точность, просто они все одинаковы, поэтому спецификация относится к физической конструкции.

Обратите внимание, что подключение счетчика к трансформатору тока защиты даст вам некоторый уровень точности, но не для выставления счетов.Это также очень опасно, поскольку счетчики, как правило, не рассчитаны на пропускание 20-кратного номинального тока в течение нескольких секунд.

При всем том, что нет ничего «волшебного» в измерениях, классах P или PX. Все они представляют собой медную проволоку, намотанную на стальной сердечник. Просто они имеют другую конструкцию, чтобы соответствовать требованиям к точности в диапазоне значений тока. Класс P определяет точность ТОКА с точки зрения допустимой подключенной нагрузки и максимального тока короткого замыкания. PX определяет коэффициент TURNS и другие факторы в качестве строительных спецификаций независимо от нагрузки.

Используйте правильный ТТ для работы в соответствии с местными и международными стандартами / правилами / положениями / законодательством.

Используйте измерительные стержни для дозирования и там, где требуется высокая точность при нормальных условиях нагрузки. Например АРН, регуляторы, измерители мощности. Используйте защитные трансформаторы тока для реле защиты и выберите правильный класс точности для защиты.

Есть две причины, по которым они называются трансформаторами тока защиты и измерения тока.Они предназначены для использования именно так, как были задуманы.

Я видел и исправлял много ошибок проектирования, используя трансформаторы тока неправильного класса.
Пример 1 : Измерительные трансформаторы тока, используемые для защиты двигателя и измерения для насосной. Двигатели насосов запускались напрямую от сети и использовались для отключения при несимметрии тока, когда на самом деле это было насыщение измерительных трансформаторов тока во время запуска двигателя.

Пример 2 : Трансформаторы тока класса P, используемые для дифференциальной защиты фаз генератора.Реле защиты будет случайным образом срабатывать при дифференциальной защите, потому что нет двух трансформаторов тока класса P с такими же характеристиками / ошибками, как другой.

No related posts.