2.2. Исполнение токовых защит

2.2.1. Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты

Трансформаторы тока ТТ (на электрических схемах обозначаются латинскими буквами ТА) представляют собой измерители тока защищаемого объекта. Как известно, трансформаторы тока являются генераторами тока, выпускаются в различных модификациях и характеризуются рядом стандартных значений первичных токов и двумя стандартными значениями вторичных токов – 1 и 5 А.

Трансформаторы тока как измерительные аппараты характеризуются погрешностями по току и по углу.

Погрешность по току – это арифметическая разность величин приведенного первичного и вторичного токов, отнесенная к первичному току, выраженная в процентах:

%,

где – первичный ток, приведенный к вторичной обмотке;

n_тт = – коэффициент трансформации, равный отношению числа витков вторичной обмотки W₂ к числу витков первичный обмотки W₁.

Погрешность по углу – это угол сдвига по фазе вторичного тока относительно первичного, выраженный в минутах или градусах.

Значения погрешностей по току и по углу для измерений определяются классом точности. Выпускаются трансформаторы тока классов точности 0,5; 1; 3 с погрешностями по току соответственно +0,5 %, +1 %, +3 %.

Для релейной защиты изготавливаются ТТ класса 10Р с погрешностью по току  <10 % при токе номинальной предельной кратности и ТТ класса 5Р повышенной точности с погрешностью  =5 % при тех же кратностях первичного тока.

Наибольшее распространение получили ТТ класса 10Р, для которых заводы-изготовители дают кривые предельной кратности КПК – зависимости К₁₀ от сопротивления нагрузки Z_н.

Предельная кратность К_10П величина, введенная ГОСТ 7746-78:

К_10П =

где I_1расч – максимальный расчетный ток первичный обмотки ТТ, например максимальный ток К3; I_1ном – первичный номинальный ток ТТ.

На рис. 2.11 показана схема замещения ТТ (здесь I₁' – приведенный к вторичной обмотке первичной ток, I_нам' – приведённый к вторичной обмотке ток намагничивания ТТ, I₂ – вторичный ток ТТ, Z₁' – приведенное к вторичной обмотке сопротивление первичной обмотки ТТ, Z₂ – сопротивление вторичной обмотки, Z_н – сопротивление нагрузки).

Рис. 2.11. Схема замещения трансформатора тока

Кривая предельной кратности для трансформатора тока типа ТПП10-5-83-(81) приведена на рис. 2.12 для I_1ном=100 А при Z_{н ном}=0,6 Ом, К_10ном=13 (кривая 1). Если, например, фактическая нагрузка Z_{н факт} = 0,3 Ом, то можно по той же кривой определить, что кратность тока при сохранении погрешности 10 % может быть равна 20. Номер кривой определяется значением I_1ном, как это видно из таблицы под кривой.

Из изложенного следует, что правильный выбор ТТ для релейной защиты обеспечит надёжную работу последней во всех расчетных режимах. В заключение приведем классы точности ТТ для релейной защиты в соответствии со стандартом МЭК(JEC60044-1) табл. 2.3.

2.2.2. Измерительные органы релейной защиты

Измерительные органы осуществляют сравнение входной величины с величиной уставки. Для токовых защит это сравнение входного тока, например от трансформатора тока, с током срабатывания реле защиты. Для релейно-контактных схем релейной защиты измерительные органы – это реле максимального тока, реле минимального напряжения и т. д.

В цифровых защитах измерение осуществляется в цифровом виде, при этом задача состоит в том, чтобы входной аналоговый сигнал был обработан и переведен в цифровой вид.

Вариант исполнения	30	50	75	100	150	200	300	400
Значение I1ном, А	30	50	75	100	150	200	300	400
Номер кривой	1	1	1	1	1	1	1	2

Рис. 2.12. Кривые предельной кратности для ТТ типа ТПП10-5-83-(81)

Таблица 2.3

Класс точности	Токовая погрешность при I1= I1ном, %	Угловая погрешность при I1= I1ном, мин	Токовая погрешность при I1=К10ПI1ном, %
5P	1	60	5
10P	3		10

Структура измерительных органов цифровой релейной защиты показана на рис. 2.13 (здесь ТА – трансформатор тока, TV – трансформатор напряжения, ПТН, ПТТ – промежуточные трансформаторы напряжения и тока, ЧФ - аналоговые фильтры низких частот (частотные фильтры), К – коммутатор сигналов, АЦП – аналого-цифровой преобразователь, ВУ - вычислительное устройство, ВВ, ВЫВ – интерфейсы ввода и вывода, ЦП – цифровой процессор, П – блоки памяти, х₁…х_k; у₁…у_q – входные и выходные сигналы).

Рис. 2.13. Структура измерительных Рис. 2.14. Схемы измерения

органов цифровой защиты фазных токов

Трансформаторы напряжения и тока формально не входят в состав релейной защиты, но от их правильной и точной работы зависят основные характеристики защиты. Поэтому большое значение имеет сопряжение этих элементов с входами релейной защиты. В настоящее время кроме ТТ и ТН в качестве датчиков сигналов объекта используются датчики Холла и катушка Роговского. На рис. 2.14 в качестве примера приведены схемы сопряжения в аппаратуре «Sepam» фирмы Shneider Electric.