Практическая работа № 1

Тема: Расчётная проверка трансформаторов тока по условию 10 % погрешности.

Дидактическая цель:

1. Выработка умений по проверке трансформаторов тока по условию 10 % погрешности.

2. Закрепление теоретических знаний о проверке трансформаторов тока по условию 10 %

погрешности.

3. Научиться анализировать результаты расчётов и делать практические выводы по результатам

расчётов.

Оборудование: Калькулятор для расчётов, линейка, ручка.

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторной работы.

Ход занятия:

1. Организационный момент

2. Контроль и актуализация теоретических знаний студентов:

а) Какие есть способы расчётной проверки ТТ на 10%-ную пригодность?

б) Какие есть способы уменьшения полной (и токовой) погрешностей ТТ?

в) Расчётные проверки ТТ при максимальных значениях тока КЗ?

г) Требования к ТТ, питающим релейною защиту, в части их погрешностей?

3. Инструктаж преподавателя о порядке выполнения работы.

4. Самостоятельная работа студентов.

5. Подведение итогов и оценка работы каждого студента.

Порядок выполнения работы:

1. Пояснения к работе.

Все трансформаторы тока, как и другие аппараты, выбираются по номинальному току и напряжению установки и проверяются на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ. Кроме того, трансформаторы тока, используемые для РЗ, проверяются на значения погрешности, которая не должна превышать 10% по току и 7° по углу. Для проверки по этому условию даются характеристики и параметры трансформаторов тока (ТТ).

1.1 Кривые зависимости 10% кратности m от сопротивления нагрузки

10% кратностью называется отношение первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току; при этом погрешность по току 10%, по углу 7°.

(1)

В зависимости от величины m можно по кривым 10% кратности для данного ТТ определить допустимую нагрузку

1.2 Кривые зависимости предельной кратности К10 называется наибольшее отношение первичного тока, проходящего через ТТ к его номинальному току при которой полная погрешность ТТ при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%. При этом гарантируется предельная кратность при номинальной вторичной нагрузке , называется номинальной предельной кратностью. Следовательно, по кривым предельной кратности можно определить Zн.доп. по известной кратности первичного тока.

2. Указания к расчету

2.1 Проверка ТТ по кривым 10% кратности:

2.1.1 Определяем фактическую нагрузку , которая подключена или должна быть подключена ко вторичной обмотке ТТ

(2)

где - сопротивление реле,

- сопротивление приборов,

- сопротивление кабеля, - сопротивление переходных контактов (13, с. 374).

В общем виде нагрузка вторичной обмотки ТТ:

(3) (4)

где - длина кабеля в метрах (13, с. 375);

- удельная проводимость: для меди - 57 Ом/м, для алюминия - 34,5 Ом/м;

- сечение жил кабеля ( для токовых цепей): для меди - 2,5 ; для алюминия - 4,0 .

(5)

где - сопротивление реле и приборов определяем по их потреблению из каталогов;

- потребление реле и приборов (ВА);

- ток, при котором задано потребление (А).

Расчетные формулы для наиболее распространенных схем соединения вторичных обмоток ТТ и при различных видах КЗ приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Расчётные формулы для определения вторичной нагрузки трансформаторов тока

Схемы соединений ТТ и реле	Вид КЗ	Формула для определения вторичной нагрузки
1	2	3
1. Полная звезда	3-х фазное 2-х фазное однофазное
2. Неполная звезда	3-х фазное 2-х фазное АВ или ВС 2-х фазное АС
3. На разность токов двух фаз	2-х фазное АС 3-х фазное 2-х фазное ВС или АВ
4. Соединение в треугольник	3-х фазное 2-х фазное однофазное
5. Последовательное соединение
6. Параллельное соединение

2.1.2 Определение расчетного первичного тока, при котором должна производиться проверка данного ТТ. В общем случае первичный расчетный ток равен: (6)

- максимальный ток, проходящий через ТТ при КЗ в таких точках сети, когда увеличение погрешности ТТ может привести к ложному действию защиты.

Для практических расчетов разных типов защит определяется:

1. Отсечки и максимальные токовые защиты с независимой характеристикой выдержки времени:

(7)

- вторичный ток срабатывания защиты

1,1 - коэффициент, учитывающий возможное уменьшение вторичного тока на 10% из-за погрешности ТТ.

2. Максимальные токовые защиты с зависимой характеристикой выдержки времени:

(8)

Iк.max. - максимальное значение тока КЗ, проходящего через ТТ при КЗ в точках, в которых производится согласование данной защиты со смежными участками сети.

3. Токовые направленные защиты и дистанционные направленные защиты с отдельным органом направления мощности:

Для двух случаев: при КЗ в начале защищаемой линии и при КЗ на шинах подстанции, от которой отходит линия. Выбираем наибольший.

4. Дистанционные защиты:

При КЗ в конце первой зоны защиты. Если схема выполнена так, что при однофазных КЗ она выводится из действия, Iк.max. берется при КЗ в начале первой зоны.

5. Дифференциальные защиты:

При КЗ вне зоны защиты, в условиях, когда через ТТ проходит наибольший ток.

2.1.3 Определяется расчетная кратность первичного тока:

где - первичный номинальный ток ТТ.

Коэффициент 0,8 учитывает то, что кривые 10% кратности построены по типовым характеристикам намагничивания.

2.1.4 По кривым 10% кратности для данного типа ТТ и данного коэффициента трансформации определяется по расчетной кратности допустимая вторичная нагрузка

2.1.5 Сравнивается допустимая и фактическая нагрузки. Если > , то ТТ удовлетворяет требованиям 10% погрешности. Если < , то необходимо уменьшить фактическую нагрузку следующим образом:

а) уменьшить количество подключенных реле и приборов;

б) увеличить сечение контрольного кабеля (или уменьшить его длину);

в) последовательно соединить две вторичные обмотки ТТ, тогда уменьшится в два раза.

2.1.6 Если нагрузку нельзя уменьшить, то по тем же кривым 10% кратности по определенной в

пункте 2.1.1 определяется допустимая кратность первичного тока и проверяется возможность снижения расчетной кратности так, чтобы

выполнилось условие <

Снижение может быть достигнуто путем:

а) увеличения минимального первичного тока ТТ;

б) путем перехода на ТТ с большим коэффициентом трансформации.

2.1.7 Определение вторичного напряжения на обмотке ТТ:

3. Проверка ТТ по кривым предельной кратности. Проводится в том же порядке, но

4. Проверка ТТ по типовым характеристикам намагничивания. Для этого необходимо иметь следующие данные:

а) типовые характеристики намагничивания стали сердечника

Где - максимальная индукция;

- напряженность магнитного поля;

б) число витков вторичной обмотки W2 или номинальное значение намагничивающей силы ;

в) сечение стали сердечника ТТ ( );

г) активное сопротивление вторичной обмотки. Проверка производится в следующем порядке:

4.1 По формулам 2,4,5 и таблице 1 определяется фактическая нагрузка, подключаемая ко вторичной обмотке

4.2 По формулам 6,7,8 определяется и вторичный ток рассчитывается по формуле:

4.3 Определяется величина ЭДС:

где - сопротивление вторичной обмотки ТТ.

Для практических расчетов Z2 определяется:

а) для ТТ с кольцевым сердечником и равномерно распределенной вторичной обмотке: ;

б) для всех стальных:

4.4 Определяется индукция в сердечнике:

где - вторичная ЭДС;

- частота переменного тока равная 50 Гц;

- число витков вторичной обмотки;

- сечение сердечника ( );

Если известно , то

4.5 По типовым характеристикам намагничивания и известному значению определяется соответствующее значение напряженности магнитного поля . При этом надо учитывать, что типовые характеристики намагничивания могут отличаться от действительных на 20%.

4.6 Определяем ток намагничивания:

где - длина магнитного пути.

4.7 Определяем действительный вторичный ток и погрешность ТТ при угловой погрешности

Если < 10%, то ТТ удовлетворяет 10% погрешности.

5. Задача 1: Выбрать и проверить на 10% погрешность по кривым 10% кратности ТТ, установленные для дифференциальной защиты с реле ДЗТ – 21 силового трансформатора согласно вариантам приведённым в таблице 2. (Записать вариант из таблицы 2) Кривые 10% кратности приведены в приложении 10.

Таблица 2 – Индивидуальный вариант задания

№ п/п	Тип силового трансформатора	Тип ТТ	Место установки	Схема соединения	Тип защиты	Сопр. Реле, Ом	Ток внешн. КЗ, кА
1	2	3	4	5	6	7	8
1	ТРДН-40000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,2	2
2	ТДН-80000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,25	3,5
3	ТРДН-25000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,3	1,5
4	ТРДН-63000/230	ТВТ-220	ОРУ-220 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,18	3
5	ТДЦ-200000/121	ТВТ-110	ОРУ-110 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,24	2,8
6	ТДЦ-250000/242	ТВТ-220	ОРУ-220 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,31	3,8
7	ТДН-10000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,17	2,3
8	ТРДН-63000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,28	1,1
9	ТДЦ-125000/347	ТВТ-330	ОРУ-330 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,29	3,4
10	ТДЦ-125000/121	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,32	2,7
11	ТДЦ-400000/121	ТВТ-110	ОРУ-110 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,33	4
12	ТРДНС-63000/36,75	ТВТ-35	ОРУ-35 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,35	1,9
13	ТД-80000/242	ТВТ-220	ОРУ-220 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,4	0,5
14	ТДЦ-125000/242	ТВТ-220	ОРУ-220 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,45	1,45
1	2	3	4	5	6	7	8
15	ТЦ-160000/242	ТВТ-220	ОРУ-220 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,42	2,37
16	ТДЦ-200000/242	ТВТ-220	ОРУ-220 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,5	3,62
17	ТРДНС-32000/230	ТВТ-220	ОРУ-220 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,31	4,1
18	ТРДНС-40000/230	ТВТ-220	ОРУ-220 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,23	0,94
19	ТРДНС-40000/36,75	ТВТ-35	ОРУ-35 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,33	1,76
20	ТРДНС-32000/36,75	ТВТ-35	ОРУ-35 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,36	2,62
21	ТДН-16000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,37	3,82
22	ТДЦ-200000/347	ТВТ-330	ОРУ-330 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,38	0,42
23	ТРДНС-25000/36,75	ТВТ-35	ОРУ-35 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,49	1,28
24	ТДНС-16000/36,75	ТВТ-35	ОРУ-35 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,48	2,94
25	ТДЦ-200000/121	ТВТ-110	ОРУ-110 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,47	3,21
26	ТДЦ-250000/242	ТВТ-220	ОРУ-220 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,46	0,67
27	ТРДН-40000/115	ТФЗМ-110Б	ОРУ-110 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,52	1,76
28	ТДНС-10000/36,75	ТВТ-35	ОРУ-35 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,53	2,14
29	ТДЦ-250000/347	ТВТ-330	ОРУ-330 п/ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,55	3,47
30	ТДЦ-125000/121	ТВТ-110	ОРУ-110 ст.		Диф. Защита-ДЗТ-21	0,57	4,23

6. Задача 2: Произвести расчётную проверку трансформатора тока ТК-20 испытываемого в лабораторной работе № 10 по условию < 10%, по фактической ВАХ. Индивидуальный вариант записать из таблицы 3.

Для определения значения тока намагничивания и затем полной погрешности ТТ необходимо определить на вторичной обмотке ТТ напряжение при расчётных условиях по выражению:

;

где ;

- сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока (из лабораторной работы №10)

- коэффициент трансформации трансформатора тока.

- фактическая нагрузка вторичной обмотки ТТ.

По значению по ВАХ построенной в лабораторной работе № 10 определяется значение тока намагничивания для трансформатора тока.

Далее вычисляется значение полной погрешности трансформатора тока в процентах по выражению:

Значение должно быть не более 10%.

Сделать вывод на основании расчётов

Таблица 3 – Индивидуальный вариант задания

№ п/п	Ток внешнего КЗ , А	, Ом
1	2	3
1	7	0,4
2	10	0,29
3	15	0,3
4	20	0,14
5	6	0,54
6	4,3	0,82
7	7	0,5
8	8,6	0,58
1	2	3
9	9,3	0,32
10	12,3	0,64
11	36	0,12
12	44	0,15
13	23	0,24
14	5,4	0,7
15	17	0,52
16	6,8	0,3,7
17	9,5	0,23
18	14,2	0,27
19	19,6	0,15
20	5,9	0,49
21	4,6	0,72
22	6,6	0,35
23	7,6	0,48
24	8,3	0,37
25	11,3	0,54
26	33,5	0,14
27	43	0,13
28	22,9	0,21
29	5,2	0,62
30	16,4	0,46

7. Оформить отчёт по практической работе, который должен включать в себя:

а) Номер, тема и цели практической работы;

б) Условия задач;

в) Индивидуальный вариант задания;

е) Вывод, о проделанной работе.

Приложение 1

Схемы внутренних соединений реле

Приложение 2

Схемы внутренних соединений.

Приложение 3

Временные характеристики реле РПВ

Параметр, сек.	Тип реле
	РПВ – 01		РПВ - 02
	Поддиапазоны
	I	II	I	II
	-	-
	-	-

Примечание 1: ; - выдержки времени на повторное включение;

; - ступень дискретного регулирования уставки.

Примечание 2: Погрешность выдержек времени для реле РПВ-01 и РПВ-02 не более + 15% на уставках

от 0,5 сек. До 1,5 сек. и 10 %. На уставках 2 сек.

Приложение 4

Отношение напряжений срабатывания и возврата к номинальному напряжению реле времени

Тип реле
РВ – 100
РВ – 217 ---- РВ – 248
РВ – 215 ---- РВ – 245
РВ – 215К ---- РВ – 245К	(при трёхфазном питании); (при двухфазном питании)

Приложение 5

Диапазон уставок, с	Разброс значений, с	Отклонение от уставки, с		Время замкнутого состояния временно замыкающих контактов, с
		Минимальной	Максимальной
0,1-1,3	0,06	0,05	0,15	0,05-0,12
0,25-3,5	0,12	0,1	0,4	0,1-04
0,5-9,0	0,25 (0,34)	0,12 (0,2)	0,5 (0,85)	0,25-0,75
1,0-20	0,8 (1,0)	0,2	1,5	0,6-1,6
Примечание: Данные в скобках – для реле серии РВ.

Приложение 6