8.1.3. Режимы работы трансформаторов тока

а) Работа ТТ при КЗ в контролируемой сети. Трансформаторы тока являются одним из основных звеньев релейной защиты. Поэтому они должны быть термически и динамически стойкими и обладать погрешностью, обеспечивающей нормальную работу релейной защиты. При больших кратностях первичного тока магнитопровод ТТ насыщается и погрешность резко растет.

Практика показала, что если полная погрешность достигла 10 %, то при дальнейшем возрастании первичного тока она столь быстро увеличивается, что нормальная работа релейной защиты невозможна. Поэтому номинальная предельная кратность ТТ должна быть выше отношения тока КЗ к номинальному. Типичная зависимость номинальной предельной кратности от сопротивления нагрузки показана на рис. 8.1.2. Уменьшая сопротивление нагрузки, можно увеличивать и номинальную предельную кратность.

Рис. 8.1.2. Зависимость номинальной предельной кратности от сопротивления нагрузки

Трансформаторы, предназначенные для дифференциальной защиты, выбираются с одинаковой номинальной предельной кратностью. При этом ток небаланса защиты, равный разности вторичных токов трансформаторов (при одинаковом первичном токе), получается небольшим.

При КЗ вследствие насыщения магнитопровода кривая вторичного тока резко отличается от синусоиды. Приближенно максимальную кратность вторичного тока можно найти по формуле

где B_s — индукция насыщения (для электротехнической' сталиB_s2Тл);B_тН0М— амплитуда индукции при номинальном первичном токе.

Трансформаторы с многовитковой первичной обмоткой при КЗ в контролируемой сети подвергаются повышенной электрической нагрузке. Индуктивное сопротивление такой обмотки соизмеримо с сопротивлением остальной короткозамкнутой цепи. При этом на обмотку может ложиться существенная часть напряжения сети, вследствие чего возможен пробой междувитковой изоляции.

б) Работа ТТ при наличии в токе КЗ апериодической составляющей. При установившемся режиме в первичной обмотке протекает синусоидальный ток неизменной амплитуды. В действительности начало КЗ характеризуется переходным процессом при наличии апериодической составляющей тока. Наиболее тяжёлый случай для ТТ возникает, когда начальное значение апериодической составляющей равно амплитуде переменной составляющей. Рассмотрим изменение токов ТТ в переходном режиме.

На рис.8.1.3,а показано изменение во времени апериодических составляющих первичного токаi'_1апер, вторичного токаi_2апери намагничивающего тока

i'_0апер. В моментt₀, когда составляющаяi'_0аперпроходит через максимум, апериодическая составляющая вторичного токаi_2аперпроходит через нуль. Из-за наличия апериодической составляющейi'_0аперкриваяi_2аперидет ниже кривойi'_1аперПри этом происходит насыщение магнитопровода и возникают большие погрешности по току и углу, осложняющие работу релейной защиты. Для снижения погрешностей ТТ выполняются с немагнитным зазором, наличие которого предотвращает насыщение магнитопровода под воздействием апериодической составляющей индукции.

Рис. 8.1.3. Изменение токов ТТ в переходном режиме: