Лабораторна робота № 2

Тема: Дослідження схем включення вторинних обмоток трансформаторів струму

Мета: Ознайомитись з конструкцією трансформаторів струму, провести перевірку правильності маркіровки виводів трансформаторів струму; зняти характеристику намагнічування трансформатора струму. Вивчити основні схеми з'єднань вторинних обмоток трансформаторів струму.

Обладнання:

1. Лабораторний стенд для дослідження трансформаторів струму.

2. Трансформатор струму - 3 шт; 3. Амперметр 6А - 4 шт; 4. Амперметр 600 мА - 1 шт;

5. Міліамперметр 600 мА - 1 шт;

6. Реостат 30 Ом, 4А - 3 шт; 5. ЛАТР - 1 шт.

Література:

1. «Прохорский А. А. "Электрические станции и подстанции". Москва, "Транспорт" 1972 стр. 244- 247

2. Будзко И. А. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. "Колос", 1973.

3.Князевский б. А., Липкин б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - м.: Высш. Шк., 1986.

Знати:

1. Призначення релейного захисту.

2. Поділ реле.

3. Будову та використання.

Вміти:

1. Підключати реле.

2. Регулювати струм спрацювання

План роботи:

1. Ознайомлення із правилами безпеки і прийомом роботи.

2. Самостійне виконання роботи.

3. Вивчити конструкцію реле.

4. Навчитись підключати реле і регулюючи вставки.

Хід роботи:

1. Вивчити призначення трансформаторів струму в високовольтних і низьковольтних установках.

2. Ознайомитись з конструкцією і марками трансформаторів струму.

3. Ознайомитись з основним випробуванням трансформаторів струму.

4. Вивчити схеми з’єднання вторинних обмоток трансформаторів струму.

5. Скласти звіт і захистити у викладача.

Короткі теоретичні відомості.

Трансформатор струму призначений для зменшення струму в колі до величини, зручної для струмових обмоток вимірювальних приладів і реле, а також для відокремлення мереж вимірювання та захисту від первинних мереж високої наруги. Це - однофазний апарат, первинна обмотка якого має мале число витків і включається послідовно в силову мережу; до вторинної обмотки з великою кількістю витків приєднуються вимірювальні прилади. Номінальні струми первинної обмотки можуть струми різними відповідно з шкалою стандартних струмів, а номінальний струм вторинної обмотки трансформаторів струму прийнятий 5А та 1А.

В залежності від вимог точності вимірювань випускаються трансформатори струму з класами точності 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Трансформатори струму класу точності 0,5 використовуються для приєднання лічильників грошового розрахунку, класу 1 - для технічних вимірювань, класу 3 і 10 - для релейного захисту. Випускаються трансформатори струму з вторинними обмотками типів Д (для диференціального захисту), 3 (для земляного захисту), Р (для релейного захисту). Багато трансформаторів струму мають два осердя і дві вторинні обмотки різних класів точності, для підключення вимірювальних приладів і для підключення реле. Наприклад трансформатори типу ТПОЛ . Струмові кола вимірювальних приладів і реле мають малий опір, тому трансформатор струму працює в режимі короткого замикання. Якщо розімкнути вторинну обмотку, магнітний поток в осерді різко зростає, осердя може нагріватись до недопустимої температури, а на вторинній обмотці з'явиться висока напруга, яка може досягати десятків кіловольт. Тому не дозволяється розмикати вторинну обмотку трансформаторів струму при наявності струму в первинній обмотці. При заміні приладу необхідно передчасно замкнути накоротко вторинну обмотку трансформатора струму або зашунтувати обмотку приладу.

В розподільчих пристроях 6 -10 кВ широко застосовуються трансформатори типу ТПЛ (прохідний, багатовитковий з литою ізоляцією) на первинні струми до 400 А та ТПОЛ (прохідний, одновитковий з литою ізоляцією) на струми 600 А і більш. Такі трансформатори мають два осердя і дві вторинні обмотки на (а/їй точності 0,5 і Р. Осердя разом з обмотками заливаються компаундом на основі епоксидної смоли, які після затвердіння утворюють монолітну масу. Такі трансформатори струму мають значно менші розміри, ніж трансформатори з фарфоровою ізоляцією, які випускалися раніше і мають високу електродинамічну стійкість.

У трансформаторів струму ТПОЛ первинна обмотка має вид струмоведучого стрижня який проходить через осердя (дивись малюнок 1).

Малюнок 1. Трансформатор струму ТПОЛ – 20: а – принципове розміщення магніто проводів з обмотками, б – конструкція: 1 – ввід первинної обмотки; 2 – епоксидна ізоляція; 3 – виводи вторинної обмотки.

Малюнок 2. Трансформатор ТПЛ – 10 з двома магніто проводами: 1 – магніто провід;

2 – вторинна обмотка; 3 – первинна обмотка; 4 – виводи первинної обмотки; 5 – литий епоксидний корпус.

Розглянемо схеми з'єднання обмоток трансформаторів.

Коефіцієнт схеми - це відношення величини струму, який проходить через обмотку реле до величини струму вторинної обмотки трансформатора струму, в коло якого включено це реле К_сх = І_р / І_ф

Найбільш розповсюдженими схемами з'єднання трансформаторів струму є:

схема повної зірки (малюнок 3),

схема неповної зірки (малюнок 4),

схема з 2^ма трансформаторами струму і одним реле, які включені на різницю струмів (малюнок 5),

схема трикутника (малюнок 6).

Схема повної зірки В схемі повної зірки струм в нульовому проводі рівний сумі струмів фаз, але так як ці струми складають симетричну трифазну систему (в нормальному режимі і при симетричних КЗ) то струм в нульовому проводі відсутній.

Малюнок 3.

В дійсності в результаті не ідентичності характеристик і похибок трансформаторів струму сума вторинних струмів відрізняється від нуля. В нульовому проводі протікає залишковий струм, який називають струмом небалансу. В схемі зірки реле, які встановлені в фазах, реагують на всі види КЗ, тому ця схема застосовується в діючих системах захисту при всіх видах КЗ.

Схема використовується в системах з заземленною нейтраллю ( 100 кВ і вище, 380 / 220 В) для релейного захисту та вимірювань.

Схема неповної зірки.

Малюнок 4.

З схемі неповної зірки трансформатори струму встановлюються в двох фазах. В нормальному режимі та при три фазному К З струми протікають по двох фазах і по нульовому проводу, причому: І₀ = І_А + І_С, з врахуванням векторної діаграми 3^х фазного кола, можна записати: (І_А +І_С) = І_р = І_С тобто струм нульового провода рівний струму фази, відсутньої у вторинному колі. Схема неповної зірки реагує не на всі випадки КЗ (при замиканні на землю фази В, в який трансформатор струму не встановлений, струми в схемі захисту не з'являються), тому застосовується тільки для захисту, діючому при між фазних пошкодженнях..

Схема використовується в системах з ізольованою нейтраллю (6 – 35 кВ) для релейного захисту та вимірювань.

Для релейного захисту вторинні обмотки двох трансформаторів струму включених в одну фазу послідовно можна з'єднувати паралельно для збільшення вторинного струму, або послідовно для зменшення похибки вимірювань.

Схема з 2^ма трансформаторами струму і одним реле, які включені на різницю струмів. При схемі включення реле на різницю струмів двох фаз трансформатори струму встановлюються в двох фазах (А і С), їх вторинні обмотки з'єднуються , одно іменними зажимами, до яких підключається обмотка реле. При цьому струм в обмотці реле рівний геометричній різниці струмів двох фаз: Ір = І_А - І_С.

Малюнок 5

В порівнянні зі схемою повної і неповної зірки дана схема має гіршу чутливість при двофазних К З і не реагує на однофазне К З на фазі, яка не має трансформатора струму, тому схема може застосовуватись тільки для захисту від між фазних К З у випадку коли вона забезпечує необхідну чутливість при двофазних К З.

Схема трикутника. Малюнок 6.

Вторинні обмотки трансформаторів струму з'єднують послідовно різнойменними виводами, утворюючи трикутник. Реле, які з'єднані в зірку, підключають де вершин цього трикутника.

В нормальному режимі і при 3^х фазному К З в реле проходить струм, рівний геометричній різниці струмів фаз, тобто в 3 ази більший фазного струму.

Схема реагує на всі види К З.

Схема з'єднання трансформаторів струму в трикутник застосовується в основному для диференційного захисту.