1.Трансформаторы тока в схемах релейной защиты.

Устройство трансформатора тока

Маркировка концов первичной обмотки ТТ производиться произвольно. За начало вторичной обмотки ТТ принимается тот конец из которого мгновенный ток выходит в нагрузку, в то время как в первичной обмотке ток I₁ направлен от начала к концу.

Т-образная схема замещения ТТ.

z`₁ – не влияет на распределение тока, поэтому переходим к сокращенной схеме замещения.

F₁ – F₂ = F_ном

I₁ω₁ – I₂ω₂ = I_номω₁ разделив на ω₂: I`<sub>1</sub> – I<sub>2</sub> = I`_ном следовательно I`<sub>1</sub> = I<sub>2</sub> + I`_ном

Если ТТ идеальный I_ном = 0

I`₁ = I₂ – это хорошо, но не возможно сделать без I_ном, т.к. он идет на проводку основного магнитного потока, с другой стороны это погрешность, которую надо уменьшать.

- для идеального ТТ

- витковый коэффициент трансформации ТТ

- номинальный коэффициент трансформации ТТ.

Для идеального ТТ n_т = n_в

Векторная диаграмма для ТТ

Угол γ определяется потерями в стали трансформатора

Е₂ – опережает Ф на 90°

I₂ – отстает от Е₂ на угол φ, который определяется R и Х нагрузки и вторичной обмотки (z₂ и z_н)

Угол δ – угловая погрешность ТТ

ΔI – токовая погрешность ТТ ΔI = I`₁ – I₂ – арифметическая разность

Геометрическая разность │I_ном│ = │I`₁ – I₂│- полная погрешность ТТ

ƒ_i = - относительная токовая погрешность

ε = - относительная полная погрешность.

Если I₂ опережает I`₁ – то «+» погрешность, если наоборот то «-»

Причиной всех погрешностей является I_ном.

Если ƒ_i ≤ 10%, ε ≤ 10%, δ ≤ 7°

I_ном ≤ 0.1I₁

Погрешность есть, но мы укладываемся в правильную работу трансформатора. Это правило подтверждается 10% погрешностью.

Z_2н = Z_приб + Z_пров + Z_р + Z_к

Z_2н → ∞ следовательно I₂ = 0 – режим ХХ

I`<sub>1</sub> = I`_ном

Режим ХХ – режим, запрещенный для ТТ. I_ном – огромен и циркулирует по сердечнику, чем вызывает огромные потери в стали, что приводит к перегреву ТТ. Ф I`_ном вызывает на зажимах вторичной обмотки огромное значение Е₂ (десятки кВ), может произойти пробой вторичной обмотки. На этот случай и предусмотрено заземление вторичной обмотки ТТ.

Погрешности здесь огромные, т.к. I_ном большой. На случай пробоя вторичные обмотки тоже заземляют.

Режим КЗ

Z_2н = 0, I`₁ → I₂, I_ном → 0

Погрешность min, самый благоприятный режим работы ТТ.

Параметры, влияющие на уменьшение I_ном ТТ.

I_ном состоит из активной и реактивной составляющей:

I_ан – потери на гистерезис и на вихревые токи.

Магнитопровод ТТ выполнен из шихтованной стали, имеющей активные потери. Для уменьшения реактивной составляющей нужно уменьшить поток Ф.

L – длина сердечника ТТ

Q – поперечное сечение

μ – магнитная проницаемость стали сердечника

Чтобы уменьшить R_н надо:

1. уменьшить длину.

2. увеличить поперечное сечение

3. взять сталь с высокой магнитной проницаемостью.

Следовательно для уменьшения погрешности нужно ограничить величину магнитного потока, не допуская насыщения магнитного потока.

Нужно эксплуатировать ТТ до т. перегиба графика намагничивания, потому что за т. перегиба идет резкое увеличение I_ном ТТ, а значит и погрешность.

Для уменьшения Ф нужно:

1. уменьшить Z_2н

2. увеличить кратность первичного тока , I₁ – ток проход. линий по защищаемому элементу.

I_1ном – номинальный первичный ток ТТ.

Для уменьшения погрешности ТТ I_ном должен иметь минимальную величину и работать в прямолинейной части своей характеристики намагничивания.

Это условие обеспечивается:

1.Правильным выбором нагрузки, включенную во вторичную обмотку ТТ (Z_2н).

2.Уменьшение величины I₂ за счет увеличения кратности первичного тока I, что достигается выбором соответствующего коэффициента трансформации n_т.

3.Совершенствование конструктивных параметров ТТ.

I_кз = i_a + i_n

i_а – сильно намагниченный сердечник. Следовательно в переходных режимах ТТ работает с большой погрешностью. Это особенно актуально для быстродействующих защит, которые начинают действовать до того как затухнет апериодическая составляющая I_кз.

Классы точности ТТ

0,2 – точные эл. приборы.

0,5 – счетчики контроля эл. энергии.

1 – все остальные технические приборы.

3 – для релейной защиты.

10 – для релейной защиты.

При I₁ > 1,2I_1ном погрешности ТТ выходят за пределы данного класса, следовательно для РЗ точных ТТ нет.

Класс точности не может служить основанием для выбора ТТ РЗ.

Выбор ТТ для РЗ.

В справочниках можно найти кривые предельной кратности ТТ, которые мы хотим поставить в РЗ.

В паспорте указываются:

1. Кривые предельной кратности.

2. Номинальный предел кратности.

3. Типовые кривые намагничивания.

К₁₀ – 10 % погрешность.

Z_2доп – допустимая вторичная нагрузка

К_10ном – номинальная предельная кратность

Везде на кривой ТТ будет работать в режиме 10 % погрешности.

Типовые кривые намагничивания и параметры ТТ:

1. Номинальное число витков w₁.

2. Средняя длина магнитного пути

3. Сечение сердечника

4. Сопротивление вторичной обмотки

Условия выбора ТТ:

1. U_тт > U_{раб.уст}.

2. I_1ном ≥ I_{раб.мах.уст}

3. ТТ должен обладать термической стойкостью.

4. Эл. динамическая стойкость

5. Номинальный предел кратности К₁₀ =

где К_а – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую I_кз.

α – учитывает несовпадение типовой характеристики намагничивания

с характеристикой намагничивания того ТТ, который мы ставим в РЗ.

К_а = 2 – для быстродействующих защит

К_а = 1,5 – для менее быстродействующих защит

К_а = 1 – для медленнодействующих защит или для РЗ включенных через БНТ (НТТ)

К₁₀ > К_10мах то ТТ подходит.

Если нет, то нужно выбирать дв. ТТ с другим пределом кратности, большим коэффициентом трансформации n_т, последовательно включить ТТ.

Для эл. измерительных приборов выбор такой же, кроме нахождения К_10мах

; Если , то ТТ подходит.