Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
laba_2.docx
Скачиваний:
8
Добавлен:
13.09.2019
Размер:
222.72 Кб
Скачать

Министерство образования и науки РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

Кафедра электромеханики

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА

Выполнили:

студенты группы

ЭССН – 313

Шайхутдинов Р.

Скиба И.

Нуриев А.

Аюпов Б.

Проверил:

Потапчук Н.К

Нефтекамск 2012

Исследование трансформатора тока

1.Цель работы

Целью работы является изучение конструкции, определение параметров трансформаторов тока и ознакомление с объемом приемосдаточных испытаний вновь вводимых в эксплуатацию измерительных трансформаторов тока.

2. Теоретическая часть

Трансформатор тока (ТА) предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и цепей релейной защиты и автоматики, а также для отделения этих цепей от высокого напряжения первичных цепей. Трансформатор тока характеризуется номинальным рабочим напряжением, номинальным коэффициентом трансформации, т.е. соотношением значений первичного и вторичного тока.

В трансформаторах тока обеспечивается пропорциональная зависимость вторичного тока от первичного. Они устанавливаются в цепях с большими токами. Первичная обмотка ТА включается последовательно в измеряемую цепь (в рассечку токопровода). Номинальный ток первичный обмотки ТА подбирается по току, проходящему в измеряемой цепи. Вторичная обмотка ТА замыкается на нагрузку ( токовые обмотки измерительных приборов, устройств, реле). Вторичный номинальный ток большинства ТА составляет 5 А и 1 А. Таким образом, при различных первичных токах можно производить питание цепей защиты, автоматики и использовать измерительные приборы на номинальные токи 5 А, а для отсчета первичных токов учитывать коэффициент трансформации ТА или подбирать прибор с соответствующим коэффициентом трансформации.

Трансформаторы тока различаются: по роду установки – наружные, внутренние; по способу установки – проходной, стержневой, шинный, встроенный; по номинальному первичному напряжению; по количеству витков первичной обмотки – одновитковые и многовитковые. Одновитковые ТА применяются при номинальных первичных токах выше 400 А, т.к. при измерении малых токов они дают большие погрешности, чем многовитковые ТА. Трансформаторы тока могут иметь несколько вторичных обмоток, вторичные обмотки различаются по назначению – для измерения, для защиты, для измерения и защиты.

Трансформаторы тока имеют буквенно-цифровое обозначение. Цифры соответствуют номинальному напряжению ТА в кВ. Буквенные обозначения ТА расшифровываются следующим образом: Т – трансформатор тока; способ установки П - проходной, Ш – шинный и т.п.; число витков О – одновитковый, при отсутствии буквы – многовитковый; изоляция Л – литая, В – воздушная и т.п.; род установки Н – наружная, отсутствие буквы – внутренняя; особенности конструкции первичной обмотки К – катушечный, П – петлевой; особенности использования З – для защиты от замыкания на землю, М – модернизированный, малогабаритный, маслонаполненный (последнее только для ТА наружной установки), Ч – повышенной частоты, С – специальный, Р – со вторичной обмоткой для релейной защиты, Д – со вторичной обмоткой для дифференциальной защиты.

В электроустановках до 35 кВ для внутренней установки ТА имеют литую эпоксидную изоляцию. Трансформаторы тока ТПОЛ в распределительных устройствах выполняет одновременно роль проходного изолятора.

В комплектных распределительных устройствах (КРУ) применяются опорно-проходные ТА типа ТЛМ, ТПЛК, конструктивно совмещенные с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки КРУ.

На большие номинальные первичные токи применяются ТА (типа ТШЛ), которых роль первичной обмотки выполняет шина токопровода, проходящая внутри ТА.

Для наружной установки выпускаются ТА опорного типа в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией типа ТФЗМ. Конструктивно первичная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи (буква З в обозначении типа).

В установках 330 кВ и боле применяются каскадные трансформаторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом. В таких трансформаторах имеются четыре – пять вторичных обмоток на классы точности 0,2; 0,5 и Р. Наличие двух каскадов трансформации (двух магнитопроводов с обмоткам) позволяет выполнить изоляцию обмоток каждой ступени не на полное напряжение, а на его половину.

Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изготовлении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные трансформаторы (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по определенному закону и передается в приемное устройство, расположенное на заземленном элементе.

ОЭТ позволяют контролировать не только ток, но и мощность (полную, активную, реактивную) установки, сопротивление на ее зажимах, а также моменты перехода мгновенных значений тока и напряжений через нулевое значение. Их целесообразно применять в установках 750 кВ и выше, а также для измерения больших токов (20 – 50 кА) при напряжении 10 – 24 кВ, импульсных токов и параметров переходных режимов.

В установках 35 кВ и выше (выводы высокого напряжения масляных выключателей и силовых трансформаторов) применяются также встроенные ТА.

Испытания трансформаторов тока проводятся с целью определения соответствия их параметров паспортным данным завода-изготовителя и требованиям нормативных документов: ГОСТ 7746-2001; п. 1.7.18 ПУЭ, п.п. 20.1; 20.4; 20.5 Приложения 3 ПТЭЭП.

Перед вводом в эксплуатацию ТА проходят приемосдаточные испытания, согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ, 7-е издание, 2003 г.) в следующем объеме:

1. Измерение сопротивления изоляции обмоток.

Сопротивление изоляции первичных обмоток ТТ измеряют с помощью мегомметра на напряжение 2500 В. Значение сопротивления изоляции не нормируется.

Сопротивление изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к обмоткам цепями должно быть не менее 1 МОм, при измерительном напряжении 1000 В. Сопротивление изоляции каждой обмотки измеряется по отношению к корпусу и остальным, соединенным с ним обмоткам. При оценке состояния изоляции вторичных обмоток можно ориентироваться на следующие средние значения сопротивления изоляции исправной обмотки: 10 МОм у встроенных ТА и 50 МОм у выносных.

2. Определение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток для ТА напряжением 110 кВ и выше.

3. Испытание изоляции обмоток повышенным напряжением промышленной частоты:

- изоляция первичных обмоток, испытание является обязательным для ТА напряжением до 35 кВ. Величины испытательных напряжений составляют для ТА с номинальным напряжением 3 кВ – 21,6 кВ; 6 кВ – 28,8 кВ; 10 кВ – 37,8 кВ; 15 кВ – 49,5 кВ; 20 кВ – 58,5 кВ; 35 кВ – 85,5 Кв. Продолжительность приложения испытательного напряжения для ТА с керамической, жидкой или бумажно-маслянной изоляцией – 1 мин, с изоляцией из твердых органических материалов или кабельных масс – 5 мин.

- изоляция вторичных обмоток испытывается напряжением 1 кВ, продолжительность – 1 мин.

4. Измерение тока холостого хода. Производится для каскадных ТА напряжением 110 кВ и выше на вторичной обмотке при номинальном напряжении. Величина тока холостого хода не нормируется.

5. Снятие характеристики намагничивания сердечника ТА. Это испытание следует проводить до номинального тока, если для этого не требуется напряжение выше 380 В. Снятые характеристики сопоставляются с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания других однотипных заведомо исправных ТА.

6. Проверка исправности выводов. Проводится при монтаже, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности этих данных.

7. Измерение коэффициента трансформации. Для встроенных трансформаторов на всех ответвлениях.

8. Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Производится у первичных обмоток ТА на напряжение 110 кВ и выше. Отклонение измеренного сопротивления от паспортного значения или сопротивления других фаз не должно превышать 2%.

9. У маслонаполненных ТА производится испытание трансформаторного масла.

При плановых проверках производятся осмотр трансформаторов тока, проверка сопротивления обмоток, сопротивления изоляции и снятие характеристик намагничивания. Если при проверке вынимаются встроенные трансформаторы тока, необходимо дополнительно проверить полярность обмоток и коэффициенты трансформации на разных отпайках.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод и две обмотки – первичную и вторичную. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, к вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I2.

Начало и конец первичной обмотки ТА принято обозначать соответственно Л1 и Л2 (линейные), начало и конец вторичной обмотки – И1 и И2 (измерительные).

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

,

где I1ном и I2 ном – номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.

Коэффициент трансформации ТА не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению

Погрешность ТА зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения магнитодвижущей силы первичной обмотки - I1·w1.

В зависимости от предъявляемых требований выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100-120% для первых трех классов и 50-120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.

Погрешность ТА зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличения нагрузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности. При первичных токах, значительно меньших номинального тока, погрешность ТА также возрастает.

ТА класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 – для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 – для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 – для релейной защиты.

Исследуемый ТА (Т-0,66 У3) имеет номинальное напряжение 0,66 кВ. Он имеет одну вторичную обмотку класса 0,5 для питания цепей измерения и учета.

Испытание изоляции ТА производится с целью выявления замыкания обмоток на корпус или между собой.

Проверка полярности выводов ТА необходима для правильной сборки большинства измерительных схем, правильной работы релейной защиты и автоматики. Проверка полярности может быть выполнена несколькими способами.

Один из них использует свойства индуктивно связанных контуров и заключается в том, что:

1. токи, притекающие к однополярным зажимам в направлении, совпадающем с выбранным положительным направлением, создают магнитные потоки, совпадающие друг с другом по направлению;

2. притекание к однополярному зажиму одного контура тока, возрастающего по величине, вызывает повышение потенциала на однополярном зажиме второго контура.

Поэтому, если к одному зажиму первичной обмотки подать «+» источника постоянного тока и пропустить по первичной обмотке ток этого источника, то магнитоэлектрический прибор, подключенный ко вторичной обмотке ТА в момент замыкания первичной цепи ключом, отклонится в сторону положительных значений, если подключенный к «+» зажим первичной обмотки и зажим вторичной обмотки, подключенный к «+» прибора, являются однополярными. Это обусловлено тем, что в момент замыкания ключа в первичной обмотке возникает переходный процесс, и ток в ней возрастает до установившегося значения по экспоненциальному закону с постоянной времени первичной обмотки . В соответствии с законом электромагнитной индукции, во вторичной обмотке в течение переходного процесса наводится э.д.с. самоиндукции, что и позволяет определить однополярные выводы.

Второй способ определения полярности основан на том, что направление тока во вторичной обмотке противоположно направлению тока в первичной обмотке. Поэтому при правильной полярности амперметр измеряет разность токов двух обмоток. Тогда при отключении вторичной обмотки на однополярных зажимах показания амперметра должны увеличиться.

Характеристики намагничивания снимают для проверки исправности трансформаторов тока. При этом убеждаются в том, что нет замкнутых накоротко витков и повреждений сердечника, оценивают возможности использования его в схеме релейной защиты в конкретных условиях. Характеристика намагничивания снимается при разомкнутой первичной обмотке.

При проверке ТА необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому ТА нормально работает в режиме близком к режиму К.З. При прохождении тока в первичной цепи ТА на разомкнутой вторичной обмотке напряжение может достигнуть нескольких киловольт, поэтому недопустима работа ТА с незамкнутыми вторичными токовыми цепями. При разомкнутой вторичной цепи исчезает размагничивающее действие вторичного тока и весь первичный ток становится током намагничивания, что и вызывает увеличение напряжения. Возникает опасный режим работы и для самого ТА, т.к. из-за увеличения потерь в стали сердечника может возникнуть перегрев ТА и выход его из строя.

Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку ТА при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка ТА (или шунтируется обмотка реле, прибора).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]