Определение допустимой нагрузки на трансформаторы тока
Допустимая нагрузка на ТТ определяется, исходя из следующих требований:
- обеспечение точности измерительных органов релейной защиты при КЗ в расчетных точках электрической сети (полная погрешность ТТ ε не должна превышать 10%) для токовых защит при токе уставки, для дифференциальных защит – в конце зоны действия;
- предотвращение отказа срабатывания защиты при наибольших значениях тока КЗ.
Проверка трансформаторов тока по действительным характеристикам намагничивания производится в следующем порядке:
1) Определяется фактическая нагрузка Zн подключенная к вторичной обмотке;
2) Определяется расчетный первичный и вторичный токи КЗ которые равны максимальному току КЗ в конце защищаемой зоны (для токовых отсечек ток КЗ равен уставке отсечки);
3) Определяется расчетный ток намагничивания, равный 
;
4) Строится наиболее низкая характеристика намагничивания проверяемых ТТ 
и по этой характеристике и полученному выше току намагничивания определяется соответствующее ему значение напряжения U2;
5) Определяется допустимое сопротивление нагрузки, при котором погрешность ТТ не будет превышать 10 % по значению и 7° по углу, по формуле:
Для того чтобы погрешность трансформатора тока не превышала допустимых 10%, рассчитанная в п. 1) нагрузка на его вторичную обмотку не должна превышать значения Zн определенного в п. 5).
Пример.
Требуется определить погрешности ТТ типа ТПФ-1 3, 
при одинаковой нагрузке на его вторичные обмотки 
Ом. Сопротивление вторичных обмоток 
Ом для обмотки 1 и 
Ом для обмотки 2. Расчетный первичный ток 
А.
|
|
|
1. Определяется расчетный вторичный ток:
2. Строятся характеристики намагничивания обоих сердечников ТТ:
3. Определяются ЭДС вторичных обмоток по формуле:
Для обмотки 1: 
.
Для обмотки 2: 
.
4. Принимая 
, поскольку значения их отличаются незначительно, по характеристикам намагничивания определяют ток намагничивания.
Для сердечника 1 ток намагничивания при напряжении 65 В составляет 
А. Таким образом, во вторичной обмотке будет проходить ток не 50, а 50-1,1=48,9 А
и погрешность ТТ составит: 
.
Расчетная ЭДС сердечника 2 составляет 70 В. Однако, из характеристики намагничивания видно, что начиная с тока намагничивания, равного примерно 5,5 А, происходит его насыщение, вследствие чего напряжение на вторичной обмотке остается неизменным и равным примерно 51 В. Поэтому вторичный ток будет равным:
,
при этом погрешность сердечника 2 составит:
.
ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
Как и трансформаторы тока, трансформаторы напряжения выполняют две функции: служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же, для приведения величины напряжения к уровню удобному для измерения (стандартное номинальное напряжение вторичной обмотки: 100 В и 
В). ТН работают в режиме близком к холостому ходу.
|
|
|
Рис. 2.7. Конструкция ТН.
Трансформатор напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен силовому трансформатору. Как показано на рис. 2.7, трансформатор напряжения TV состоит из стального сердечника (магнитопровода) С, собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток – первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.
Первичная обмотка w1 имеющая большое число витков (несколько тысяч) тонкого провода, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке w2 имеющей меньшее количество витков (несколько сотен), подключаются параллельно реле и измерительные приборы. Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней ЭДС Е, которая при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход ТН) равна напряжению на ее зажимах U2x.
|
|
|
Напряжение U2x во столько раз меньше первичного напряжения U1, во сколько раз число витков вторичной обмотки w2 меньше числа витков первичной обмотки w1.
Отношение чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается:
Введя такое обозначение, можно написать:
Если ко вторичной обмотке ТН подключена нагрузка в виде реле и приборов, то напряжение на ее зажимах U2 будет меньше ЭДС на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако поскольку это падение напряжения невелико, оно не учитывается и пересчет первичного напряжения на вторичное производится по формулам:
; 
.
Рис. 2.8. Определение полярности ТН.
Для правильного соединения между собой вторичных обмоток ТН и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков заводы-изготовители обозначают (маркируют) выводные зажимы обмоток определенным образом: начало первичной обмотки – А, конец – Х; начало основной вторичной обмотки – а, конец – х; начало дополнительной вторичной обмотки – ад, конец – хд.
Измерительные органы, в частности измерительные реле напряжения, включаются на фазные и междуфазные напряжения, а также на напряжения нулевой и обратной последовательностей. Для получения этих напряжений используются однофазные или трехфазные трансформаторы напряжения и фильтры напряжения обратной последовательности. Трансформаторы в этом случае имеют различные схемы соединения обмоток, при выполнении которых придерживаются следующих правил: в случае включения первичных обмоток на фазные напряжения их начала присоединяются к соответствующим фазам, а концы объединяются и соединяются с землей; при включении первичных обмоток на междуфазные напряжения их начала присоединяются к предыдущим фазам в порядке их электрического чередования.
|
|
|
Рис. 2.9. Схемы включения ТН.
На рис. 2.9.а дана схема включения одного ТН на междуфазное напряжение. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений достаточно одного междуфазного напряжения.
На рис. 2.9.б приведена схема соединения двух ТН в открытый треугольник, или в неполную звезду. Эта схема, получившая широкое распространение, применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.
На рис. 2.9.в приведена схема соединения трех ТН в звезду. Этa схема также получила широкое распространение и применяется, когда для защиты или измерений нужны фазные напряжения, или же фазные и междуфазные напряжения одновременно.
На рис. 2.9.г приведена схема соединения трех ТН треугольник – звезда. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение на вторичной стороне, равное ~ 173 В. Такая схема, в частности, используется для питания электромагнитных корректоров напряжения устройств автоматического регулирования возбуждения генераторов.
Рис. 2.10. Схема соединения ТН, имеющих две вторичные обмотки.
На рис. 2.10 представлена схема соединения трансформаторов напряжения, имеющих две вторичные обмотки. Первичные и вторичные основные обмотки соединены в звезду, т.е. так же как в рассмотренной выше схеме на рис. 2.9.в. Дополнительные вторичные обмотки соединены в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений). Такое соединение применяется для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных КЗ в сети с заземленными нейтралями трансформаторов, и для сигнализации при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов. Как известно, сумма трех фазных напряжений в нормальном режиме, а также при двух- и трехфазных КЗ равна нулю. Поэтому, в указанных условиях напряжение между точками 
на рис. 2.10 равно нулю (практически между этими точками имеется небольшое напряжение: 0,5–2 В, которое называется напряжением небаланса). При однофазном КЗ в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов (сети 110 кВ и выше) фазное напряжение поврежденной фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений двух неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению.
В сети с изолированными нейтралями трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях на землю напряжения неповрежденных фаз относительно земли становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению. Для того чтобы в последнем случае напряжение на реле не превосходило номинального значения, равного 100 В, у ТН, предназначенных для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют увеличенные в 
раза коэффициент трансформации, например 
.
При включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения они соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно соединяется с землей (заземляется), как показано на рис. 2.9.в. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных КЗ или замыканиях на землю в сети, где установлен ТН, реле и приборы, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли.
Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединений. Это заземление является защитным, обеспечивающим безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды или один из фазных проводов (обычно проводник фазы В). В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных anпаратов (рубильников) переключателей, автоматических выключателей, предохранителей и т. д.).
Следует заметить, что заземленные точки обмоток ТН, соединенных в звезду и разомкнутый треугольник, должны выводиться разными жилами.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 630; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!