70-71. Измерительные трансформаторы тока и напряжения в системах релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Измерительные органы релейной защиты подключаются к защищаемому элементу с помощью специальных измерительных трансформаторов.

Назначениеизмерительных трансформаторов - изолировать измерительные приборы и реле от цепей высокого напряжения, снизить токи и напряжения до величин удобных и безо­пасных для работы реле и измерения. Применение измерительных трансформаторов позво­ляет также унифицировать реле и приборы.

Трансформаторы тока (ТА).ТА состоит из стального сердечника из шихтованной стали и двух обмоток - первичнойw₁и вторичнойw₂, причемw₁<<w₂. Первичная об­мотка ТА подключается последовательно в цепь защищаемого элемента, к вторичной обмот­ке присоединяются реле или измерительные приборы. Ток, протекающий по обмоткеw₁, создает магнитный поток Ф₁, который индуцирует ток во вторичной обмоткеI₂. ТокI₂, в свою очередь, создает магнитный поток Фт , направленный навстречу потоку Ф₁ . Результирующий магнитный поток Фт = Ф₁- Ф₂

Особенности ТА: работает в режиме близкому к КЗ. Номинальный коэффициент трансформации . ВеличинаI_нам/n_т вносит погрешность в величину и фазу тока I₂, поскольку не весь ток I₁ трансформируется во вторичную обмотку, что обусловливает наличие погрешностей в работе ТА. Для анализа погрешностей ТА составим схему за­мещения и построим векторную диаграмму. построим векторную диаграмму для анализа величин токов (рис. 6). Сначала строим I₂, затем . Величина ЭДС.Магнитный поток Ф_Н отстает от Е₂ на 90°. ;. Из векторной диаграммы видно, чтоI₁ отличается от I₂ по модулю и сдвинут на угол . Отсюда выделяютпогрешности ТА - токовую и угловую. Токовая погрешность - алгебраическая разность токов: - абсолютная ; - относительная. Угловая погрешность - величина угла б, являющегося углом сдвига междуI₂ и I₁ . Чем больше величина I_нам, тем больше погрешности ТА. Чем меньше погрешности ТА, тем точнее работает защита. Для уменьшения погрешности ТА необходимо снижать Z_H, определяемое сопротивлением токовых обмоток реле, соединительных проводов и контактов, и уменьшать I₂. Для нормальной эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики погрешности и.Следует особо отметить необычность режимов ХХ и КЗ для ТА. Так работа ТА в режиме ХХ, когда является аварийной. В таком режиме I₂=0 и в соответствии с весь магнитный поток I₁w₁ идет на намагничивание сердечника. Размагничивающего действия вторичного потока I₂w₂ нет. Происходит перегрев стали магнитопровода. Кроме того, в со­ответствии со схемой замещения весь ток I1 протекает через большое сопротивление к создает ЭДСE2 , которая может достигать нескольких кВ. Перенапряжение и пере­грев могут привести к пробою изоляции вторичной обмотки ТА. Таким образом, работа ТА в режиме ХХ недопустима, поэтому в случае, когда ТА не используется, его следу­ет держать в режиме КЗ, который для ТА является нормальным.

В устройствах релейной защиты обмотки трансформаторов тока и реле соединяются по определенным схемам. Все схемы соединения, кроме изображенной на рис. 8, д, принято 72.1.характеризовать ко­эффициентом схемы k_сх, который определяется как отношение тока, протекающего по реле, к вторичному фазному току ТА k_cx = I_р/. Данный коэффициент обычно равен 1 (для схем рис. 8, а и 8, б) или(для схем рис. 8, в и 8, г). При выполнении МТЗ и ТО наиболее часто применяют следующие схемы: 1. Трехфазная трехрелейная схема полной звезды для защит сетей с глухозаземленной нейтралью от всех видов замыканий (рис. 8, а). 2. Двухфазная двухрелейная (трехрелейная) схема в качестве зашиты 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 ТА 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).

Трансформаторы напряжения (TV). По принципу действия TV аналогичен силовому трансформатору, но W1>>W2, где W1,W2 - число витков первичной и вторичной обмоток. Введем обозначение n_тн= U₁/- коэффициент трансформацииTV, где U_2хх - напряжение вторичной обмотки при условии, что она разомкнута. Схема замещения TV аналогичнаa схеме замещения ТА и построена при тех же самых допущениях Построим векторную диаграмму для иллюстрации погрешностей TV. Построение векторной диаграммы начинается с U₂ и I₂. Затем строят Е₂=U₂+I₂(r₂ + jX₂) Поток Ф_Т отстает от Е₂ на 90°. Из схемы замещения =I₂ + , затем можно построить . Из векторной диаграммы видно, чтоU₂ отличается от по модулю и сдвинуто на угол. Погрешность по модулю

72.2.

а.б.Рис. 11. Схемы соединения трансформаторов напряжения: а - схема соединения ; б - схема соединения.

Отсюда видно, что для снижения погрешности TV необходимо уменьшать сопротивле­ние обмоток W₁ и W2, снижать ток намагничивания I_H и ток I₂ . Погрешность TV может быть абсолютной по напряжению , относитель­ной, угловой - величина угла.

Для питания цепей релейной защиты, автоматики и измерения TV соединяются по оп­ределенным схемам. Выбор схемы зависит от того, какое напряжение нужно - фазное, ли­нейное или напряжение нулевой последовательности.