29. Основные параметры и характеристики измерительных тр-ров тока

ТТ состоит из стального сердечника из шихтованной ста­ли и двух обмоток первичной w₁ и вторичной w₂, причем w₁<<w₂. Первичная обмотка ТТ подключается последовательно в цепь защищаемого элемента, к вторичной обмотке при­соединяются реле или измерительные приборы. Ток, протекающий по обмотке w₁ создает магнитный поток Ф₁, который индуцирует ток во вторичной обмотке I₂. Ток I₂, в свою очередь, создает магнитный поток Ф₂, направленный навстречу потоку Ф₁. Результирую­щий магнитный поток Ф_т = Ф₁–Ф₂.

Аналогичное выражение может быть записано для намагничивающих сил F = Iw, т.е.

F_т = F₁ – F₂; I_намw₁ = I₁w₁ – I₂w₂

где I_нам - ток намагничивания, обеспечивающий создание магнитного потока в сердечнике. Из последнего выражения делением всех членов уравнения на w₂ можно получить

где n_тв - витковый коэффициент трансформации.

Анализируя уравнение можно заметить, что расчетное значение тока I_2р = I₁/n_тв и действительное значение I₂ отличаются друг от друга. Величина I_1нам/n_тв вносит погреш­ность в величину и фазу тока I₂, поскольку не весь ток I₁ трансформируется во вторичную обмотку, что обуславливает наличие погрешностей в работе ТТ.

Для анализа погрешностей ТТ составим схему замещения и построим векторную диа­грамму. Схема замещения строятся при следующих допущениях (рис. 5);

- все магнитные связи заменены электрическими;

- параметры первичной обмотки приведены к числу витков вторичной обмотки;

- вектор тока I₂ повернут на 180° по сравнению с его действительным направлением;

Z₁ = Z₁/n_тт – сопротивление первичной обмотки, приведенное к w₂.

Z_нам = Z_нам/n_тт – сопротивление намагничивания, приведенное к w₂, I_нам, I₁ ток первичной обмотки и ток намагничивания, приведен­ные к w₂;

n_ТТ = I₁/I₂ = w₂/w₁;

Наличие I_нам обусловлено тем, что процесс трансформации происходит с затратой энергии, которая идет на создание магнитного потока в сердечнике, на гистерезис, на потери на вихревые токи и нагрев обмоток. Из схемы замещения видно, что I₁= I_нам+ I₂, т.е. I₂= I₁– I_нам т.е. вторичный ток отличается от первичного, что может исказить ра­боту защиты.

На основе схемы замещения (рис. 5) построим векторную диаграмму для анализа вели­чин токов (рис. б). Сначала строим I₂ затем U₂=I₂r_н+jI₂x_н. Величина ЭДС E₂=U₂+ I₂( r₂+jx₂).Магнитный потокФ_н отстает от Е₂ на 90°. I_нам= I_{нам.акт}+ jI_нам.р; I₁= I_нам+ I₂,

Из векторной диаграммы видно, что I₁ отличается от I₂ по модулю и сдвинут на угол . Отсюда выделяют погрешности ТТ - токовую и угловую.

Токовая погрешность – это алгебраическая разность токов:

– абсолютная I=(I₁/n_Т)–I₂;

– относительная f_i=[I/(I₁/n_Т)]100%;

Угловая погрешность – величина угла , являющего углом сдвига между I₂ и I₁.

Чем больше величина I_нам, тем больше погрешности трансформатора тока. I_нам имеет две составляющие активную I_{нам.акт} и реактивную I_нам.р.

Ток I_{нам.акт} обусловлен активными потерями (гистерезис) и вихревыми токами. Для его снижения сердечники ТТ делают из шихтованной трансформаторной стали, поскольку величина этих потерь определяется качеством и параметрами стали.

Ток I_нам.р служит для создания магнитного потока Ф_Т, который индуцирует Е₂ во вторичной обмотке. Для снижения I_нам.р нужно снижать Ф_Т, который определяется как Ф_Т = (w₁/R_M)I_нам.р. В области до I_нам.р (см. рис.) изменение Ф_Т почти линейно, дальше малому изменению Ф_Т соответствует большое изме­нение I_нам.р, что в свою очередь приводит к увеличе­нию токовой погрешности (I и f_i) ТТ. Чтобы снизить эти погрешности нужно так выбирать параметры схем релейной защиты и автоматики, чтобы рабочая зона рас­полагалась в линейной части характеристики намагни­чивания ТТ.

Поэтому для уменьшения тока намагничивания, а, следовательно, и уменьшения по­грешности ТТ, необходимо снижать Z_н определяемое сопротивлением токовых обмоток реле, соединительных проводов и контактов, и уменьшать I₂.

Следует особо отметить необычность режимов холостого хода и короткого замыкания для ТТ. Так работа ТТ в режиме холостого хода, когда контакты И₁ – И₂ вторичной обмот­ки разомкнуты, является аварийной. В таком режиме I₂ = 0 и весь магнитный поток I₁w₁ идет на намагничивание сердечника. Размагничивающего действия вторичного потока I₂w₂ нет. Происходит перегрев стали магнитопровода. Кроме того, в со­ответствии со схемой замещения весь ток I₁ протекает через большое сопротивление Z_нам и создает э.д.с. Е₂, которая может достигать нескольких киловольт.

В устройствах релейной защиты обмотки трансформаторов тока и реле соединяются по определенным схемам. Поведение реле зависит от характера распределения тока по обмот­кам реле при различных видах к.з.

Все схемы соединения, кроме изображенной на рис. 8, д, принято характеризовать ко­эффициентом схемы К_сх, который определяется как отношение тока, протекающего по реле, к вторичному фазному току ТТ К_сх = I_р/I_2фтт. Данный коэффициент обычно равен 1 (для схем рис. 8, в и 8, б) или (для схем рис. 8, в и 8, г).

Рис. 8. Схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле

При выполнении МТЗ и токовых отсечек наиболее часто применяют следующие схемы:

1. Трехфазная трехрелейная схема полной звезды для защит сетей с глухозаземленной нейтралью от всех видов замыканий (рис. 8, a).

2. Двухфазная двухрелейная (трехрелейная) схема в качестве защиты от междуфазных замыканий в сетях с изолированной нейтралью (рис. 8, б).

3. Двухфазная однорелейная схема в качестве защиты от междуфазных к.з. для неот­ветственных потребителей (рис. 8, в).

4. Схема соединения ТТ в треугольник, а реле - в звезду - в дистанционных и диффе­ренциальных защитах трансформаторов от всех видов к.з. (рис. 8, г).

5. Фильтр токов нулевой последовательности для выполнения защит от замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 8, д).

Д

Рис. 9. Распределение токов при различных видах к.з.: а) трехфазное к.з.; б) двухфазное к.з. между фазами АС

ля выбора возможности применения какой-либо из приведенных на рис. 8 схем со­единения необходимо провести анализ поведения реле в выбранной схеме при различных видах к.з. Для этого на выбранную схему соединения наносят первичные токи, соответст­вующие им вторичные токи ТТ и затем определяют направление и величину тока, проте­кающего по каждому реле.

Проанализировав трех­фазные, двухфазные и одно­фазные к.з. для схемы, приве­денной на рис. 9, очевидно, что на трехфазные и двухфаз­ные к.з. реагируют оба реле или одно из них. При одно­фазном к.з. в фазе В нет тока ни в одном из реле. Следова­тельно, для защиты от одно-фазных к.з. данную схему применять нельзя, а для междуфазных к.з. применение се возможно.

30. Потребители собственных нужд п/ст. Схемы питания и резервирования СН.

Состав потребителей с.н. подстанций зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа электрооборудования. Наименьшее количество потребителей с.н. на подстанциях, выполненных по упрощенным схемам, без синхронных компенсаторов, без постоянного дежурства. Это электродвигатели обдува трансформаторов, обогрев приводов QR и QN, шкафов КРУН, а также освещение подстанции.

На подстанциях с выключателями ВН дополнительными потребителями являются компрессорные установки (для выключателей ВНВ, ВВБ), а при оперативном постоянном токе - зарядный и подзарядный агрегаты. При установке синхронных компенсаторов необходимы механизмы смазки их подшипников, насосы системы охлаждения GC.

Наиболее ответственными потребителями с.н. подстанций являются оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов и GC, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприемники компрессорной.

Мощность потребителей с.н. невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов.

Два трансформатора с. н. устанавливают на всех двухтрансформаторных подстанциях 35 — 750 кВ.

Один трансформатор с. н. устанавливают на однотрансформаторных подстанциях 35 — 220 кВ с постоянным оперативным током, без синхронных компенсаторов и воздушных выключателей с силовыми трансформаторами ТМ. В этом случае предусматривается складской резерв в энергосистеме.

Если на однотрансформаторной подстанции установлен синхронный компенсатор, воздушные выключатели или трансформатор с системой охлаждения Д и ДЦ, то предусматриваются два трансформатора с. н., один из которых присоединяется к местной сети 6-35 кВ.

Для питания оперативных цепей подстанций может применяться переменный и постоянный ток.

Постоянный оперативный ток применяется на всех подстанциях 330-750 кВ, на подстанциях 110-220 кВ с числом масляных выключателей 110 или 220 кВ три и более, на подстанциях 35-220 кВ с воздушными выключателями.

Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35 — 220 кВ без выключателей ВН. Возможно применение выпрямленного оперативного тока на подстанциях 110 кВ с одним или двумя выключателями ВН.

На подстанциях с оперативным переменным током трансформаторы с. н. T1, Т2 присоединяются отпайкой к вводу главных трансформаторов. Это необходимо для возможности управления выключателями 6—10 кВ при полной потере напряжения на шинах 6—10 кВ.

Шины 0,4 кВ секционируются. Питание оперативных цепей переменного тока осуществляется от шин с. н. через стабилизаторы TS с напряжением на выходе 220 В.

На подстанциях с оперативным постоянным током трансформаторы с. н. T1, T2 присоединяются к шинам 6 — 35 кВ. Если отсутствует РУ 6 — 35 кВ, то трансформаторы с. н. присоединяются к обмотке НН основных трансформаторов.