Тема 10. Контрольно – вимірювальні прилади і вимірювальні трансформатори.

(Л-1, стор.140-143).

1.Вимірювальні прилади, що використовуються на електростанціях і підстанціях.

Вимірювати електричні величини можна при прямому, посередньо-

му і змішаному вмиканні приладів у контрольоване коло.

При прямому – прилади вмикаються безпосередньо.

При посередньому – через трансформатори струму і напруги.

На електростанціях і підстанціях найчастіше застосовують посереднє вмикання. Його переваги:

• використовують прилади на напругу 100В і струм 5 А;

• відокремлюють прилади від високої напруги;

• полегшується контрольна проводка;

• первинні кола захищені від замикань в контрольних провідниках.

Контрольно – вимірювальні прилади розміщують на головних щитах керування ( якщо він є ).

Трансформатори струму і напруги встановлюють в ЗРП або ВРП.

Вторинні обмотки трансформаторів і прилади з’єднують контрольними кабелями.

Номенклатуру і кількість контрольно – вимірювальних приладів

вибирають залежно від потужності, напруги і призначення електричних кіл. На електричних станціях і підстанціях найчастіше викори стовують амперметри, вольтметри, лічильники активної і реактивної енергії і частотоміри.

На районних підстанціях, що живляться від енергосистем у колах понижуючих трансформаторів установлюють амперметри, ватметр активної потужності, лічильники активної і реактивної енергії.

На лініях розподільчих мереж 6 – 10 кВ встановлюють по одному амперметру і лічильнику активної енергії.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ТРАНСФОРМАТОРИ СТРУМУ.

( Л-1, стор.143-146 ).

Трансформатори струму застосовуються в електроустановках усіх

напруг для живлення послідовних котушок вимірювальних приладів

і реле захисту.

Первинна обмотка трансформатора струму вмикається в коло послідовно, а до вторинної обмотки послідовно приєднуються обмотки приладів і реле.

Число витків W₂ вторинної обмотки в декілька разів більше W₁ його первинної обмотки, тому І₂< І₁.

Перетворення струму трансформатором струму характеризується його номінальним коефіцієнтом трансформації.

Трансформатори струму виготовляються з таким коефіцієнтами

трансформації, за яких їх номінальний вторинний струм звичайно

дорівнює 5А або 1А. На цей струм розраховані послідовні котушки приладів і реле.

Між первинною і вторинною обмотками трансформатора струму

немає електричного зв’язку, тому вони надійно ізолюють прилади

і реле від напруги установки, що дозволяє застосовувати їх з ізоляцією на напругу до 1000 В і забезпечує безпеку обслуговування.

Для того щоб при пробої ізоляції вторинне коло трансформатора

струму не опинилось під напругою первинного кола, що небезпечно для обслуговуючого персоналу і ізоляції, в установках напругою більше 500 В обов’язково заземлюють один з виводів вторинної обмотки.

При вмиканні через трансформатори струму прилади і реле можуть встановлюватись на значній відстані від об’єкта, який вони контролюють.

Особливістю трансформаторів струму є те, що величина струму І₁не залежить від навантаження вторинного кола І₂, а визначається

виключно навантаженням первинного кола.

Вторинне навантаження трансформатора струму визначається за

формулою

РЕЖИМ РОБОТИ ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ.

У трансформаторів струму вторинне навантаження Z₂ невелике,

тому вони працюють в режимі, який наближається до короткого замикання.

З векторної діаграми видно, що за нормального режиму роботи результуюча намагнічуюча сила _о невелика. Тому невеликий магнітний потік Ф_рез в осерді і ЕРС, яка наводиться у вторинній обмотці. Напруга на затискачах вторинної обмотки звичайно становить 10…20 В.

Якщо у трансформатора який працює розімкнути вторинну обмотку, то

І₂ = 0 і

Так як при цьому І₁ і залишаються незмінними то ре-

зультуюча намагнічуюча сила буде дорівнювати намагнічуючій силі первинної обмотки , тобто зросте в багато разів.

Відповідно збільшиться магнітний потік і індукція в сталі осердя.

Зростання індукції призводить до перегріву осердя внаслідок зрослих втрат в сталі. Осердя сильно нагрівається, викликає нагрівання обмоток і пошкодження трансформатора струму.

Крім цього

Швидка зміна магнітного потоку викликає значне зростання напруги на вторинній обмотці, яка може досягнути кількох тисяч або десятків тисяч вольт.

Тому під час роботи не можна розривати вторинне коло трансформатора струму.

ПОХИБКИ, КЛАСИ ТОЧНОСТІ І ТИПИ ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ.

Трансформатори струму вносять в результати вимірювань дві по-

хибки:

• похибку в величині вимірюваного струму ;

• кутову похибку .

Якби трансформатор струму працював без похибки в величині вимі-

рюваного струму, то

В дійсності ці величини не рівні

і є похибкою в величині вимірюваного струму.

Цю похибку можна визначити в %

Кутовою похибкою трансформатора струму називають кут δ між

вектором первинного струму І₁ і повернутим на 180^о вектором вто-

ринного струму І₂.

Обидві похибки залежать від результуючої намагнічуючої сили

, із ростом якої вони збільшуються.

Для зменшення необхідно зменшити магнітний опір осердя

трансформатора струму, що досягається:

1. Скороченням довжини L магнітного кола.

2. Збільшенням площі поперечного перерізу осердя.

3. Застосуванням електротехнічної сталі з високою магнітною про-

никністю .

Із зростанням вторинного навантаження Z₂ зменшується І₂ і , що

призводить до зростання і як результат обидві похибки зростають.

Похибка трансформатора струму в величині струму вноситься в

показники всіх електровимірювальних приладів, а кутова тільки в показники приладів ватметрового типу.

Трансформатори струму поділяються на класи точності, які характеризуються найбільшими допустимими похибками

0,2; 0,5; 1; 3; 10

Цифрові позначення класу точності відповідають найбільшим

процентним похибкам у струмі.

Трансформатори струму можуть працювати в різних класах точності в залежності від величини вторинного навантаження Z₂ або S₂.

Кожному класу точності відповідає номінальне вторинне наванта-

ження Z_2н або S_2н.

0,2 – для точних лабораторних вимірювань.

0,5 – для живлення лічильників за якими проводяться грошові розрахунки.

1 – контрольні лічильники, релейний захист.

3...10 – електрощитові прилади.

ТИПИ ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ.

ТК-20, 40

МФО – 200 ( І₁=20,30,40,50,75,100,200,300,400 ).

ТПФМ – 6, 10

ТПОФ –6, 10

ТПОЛ – 6, 10

ТПЛ – 6, 10

ТВЛМ – 6, 10

ТФН – 35

ТФНД – 35

Виводи трансформаторів струму маркуються:

Л1, Л2 – первинні.

И1, И2 – вторинні.

ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ.

Трансформатори струму вибирають: