Meracie transformátory prúdu v obvodoch pre reléovú ochranu a automatizáciu

Energetické vybavenie elektrických staníc je organizačne rozdelené do dvoch typov zariadení:

1. silové obvody, ktorými sa prenáša všetka sila prepravovanej energie;

2. sekundárne zariadenia, ktoré umožňujú riadiť procesy prebiehajúce v primárnej slučke a riadiť ich.

Energetické zariadenia sú umiestnené v otvorených priestoroch alebo v uzavretých rozvádzačoch a sekundárne zariadenia sú umiestnené na reléových paneloch, v špeciálnych skriniach alebo samostatných bunkách.

Medziľahlým spojením, ktoré plní funkciu prenosu informácií medzi pohonnou jednotkou a meracími, riadiacimi, ochrannými a kontrolnými orgánmi, sú meracie transformátory. Rovnako ako všetky takéto zariadenia majú dve strany s rôznymi hodnotami napätia:

1. vysoké napätie, ktoré zodpovedá parametrom prvej slučky;

2.nízkeho napätia, čo umožňuje znížiť riziko vplyvu energetických zariadení na obsluhujúci personál a náklady na materiál na vytvorenie riadiacich a monitorovacích zariadení.

Prídavné meno "meranie" odráža účel týchto elektrických zariadení, pretože veľmi presne simulujú všetky procesy prebiehajúce na energetických zariadeniach a sú rozdelené na transformátory:

1. prúd (CT);

2. napätie (VT).

Pracujú podľa všeobecných fyzikálnych princípov transformácie, ale majú rôzne konštrukcie a spôsoby zaradenia do primárneho okruhu.

Ako sa vyrábajú a fungujú prúdové transformátory

Princípy činnosti a zariadení

V dizajne merací prúdový transformátor prevod vektorových hodnôt prúdov veľkých hodnôt prúdiacich v primárnom okruhu na úmerne zníženú veľkosť a rovnakým spôsobom sa určujú smery vektorov v sekundárnych obvodoch.

Zariadenie s magnetickým obvodom

Štrukturálne, prúdové transformátory, ako každý iný transformátor, pozostávajú z dvoch izolovaných vinutí umiestnených okolo spoločného magnetického obvodu. Vyrába sa z laminovaných kovových platní, ktoré sú tavené pomocou špeciálnych druhov elektroocelí. Toto sa robí s cieľom znížiť magnetický odpor v dráhe magnetických tokov cirkulujúcich v uzavretej slučke okolo cievok a znížiť straty vírivé prúdy.

Prúdový transformátor na ochranu relé a schémy automatizácie môže mať nie jedno magnetické jadro, ale dve, ktoré sa líšia počtom dosiek a celkovým objemom použitého železa. Toto sa robí na vytvorenie dvoch typov cievok, ktoré môžu spoľahlivo fungovať, keď:

1. Nominálne pracovné podmienky;

2.alebo pri výrazných preťaženiach spôsobených skratovými prúdmi.

Prvý dizajn sa používa na meranie a druhý sa používa na pripojenie ochrán, ktoré vypínajú vznikajúce abnormálne režimy.

Usporiadanie cievok a spojovacích svoriek

Vinutia prúdových transformátorov navrhnuté a vyrobené pre trvalú prevádzku v obvode elektrickej inštalácie spĺňajú požiadavky na bezpečný prechod prúdu a jeho tepelné pôsobenie. Preto sú vyrobené z medi, ocele alebo hliníka s plochou prierezu, ktorá vylučuje zvýšené zahrievanie.

Pretože primárny prúd je vždy väčší ako sekundárny, jeho vinutie výrazne vyniká veľkosťou, ako je znázornené na fotografii nižšie pre pravý transformátor.

Ľavé a stredné štruktúry nemajú vôbec žiadnu moc. Namiesto toho je v kryte vytvorený otvor, cez ktorý prechádza napájací vodič alebo pevná zbernica. Takéto modely sa spravidla používajú v elektrických inštaláciách do 1000 voltov.

Na svorkách vinutia transformátora je vždy pevný prípravok na pripojenie prípojníc a pripojovacích vodičov pomocou skrutiek a svoriek. Toto je jedno z kritických miest, kde môže dôjsť k prerušeniu elektrického kontaktu, čo môže spôsobiť poškodenie alebo narušenie presného fungovania meracieho systému. Pri prevádzkových kontrolách sa vždy dbá na kvalitu jeho upnutia v primárnom a sekundárnom okruhu.

Svorky prúdového transformátora sú označené vo výrobe počas výroby a sú označené:

• L1 a L2 pre vstup a výstup primárneho prúdu;

• I1 a I2 — sekundárne.

Tieto indexy znamenajú smer vinutia závitov voči sebe a ovplyvňujú správne pripojenie výkonových a simulovaných obvodov, charakteristiku rozloženia prúdových vektorov pozdĺž obvodu. Je im venovaná pozornosť pri prvotnej inštalácii transformátorov alebo výmene chybných zariadení a dokonca sú kontrolované rôznymi metódami elektrických kontrol pred montážou zariadení, ako aj po inštalácii.

Počet závitov v primárnom okruhu W1 a sekundárnom okruhu W2 nie je rovnaký, ale veľmi odlišný. Vysokonapäťové transformátory prúdu majú zvyčajne iba jednu priamu zbernicu cez magnetický obvod, ktorá funguje ako napájacie vinutie. Sekundárne vinutie má väčší počet závitov, čo ovplyvňuje transformačný pomer. Pre jednoduché použitie je napísaný ako zlomkové vyjadrenie nominálnych hodnôt prúdov v dvoch vinutiach.

Napríklad záznam 600/5 na typovom štítku skrinky znamená, že transformátor je určený na pripojenie k vysokonapäťovému zariadeniu s menovitým prúdom 600 ampérov a iba 5 sa bude transformovať v sekundárnom okruhu.

Každý merací prúdový transformátor je pripojený k vlastnej fáze primárnej siete. Počet sekundárnych vinutí pre reléovú ochranu a automatizačné zariadenia sa zvyčajne zvyšuje na samostatné použitie v jadrách prúdových obvodov pre:

• Meracie nástroje;

• všeobecná ochrana;

• pneumatiky a ochrana pneumatík.

Táto metóda eliminuje vplyv menej kritických obvodov na významnejšie, zjednodušuje ich údržbu a testovanie na pracovnom zariadení pri prevádzkovom napätí.

Na účely označenia svoriek takýchto sekundárnych vinutí sa pre začiatok používa označenie 1I1, 1I2, 1I3 a pre konce 2I1, 2I2, 2I3.

Izolačné zariadenie

Každý model prúdového transformátora je navrhnutý tak, aby pracoval s určitým množstvom vysokého napätia na primárnom vinutí. Izolačná vrstva umiestnená medzi vinutiami a krytom musí dlhodobo odolávať potenciálu elektrickej siete svojej triedy.

Na vonkajšej strane izolácie vysokonapäťových transformátorov prúdu je možné v závislosti od účelu použiť:

• Porcelánový obrus;

• zhutnené epoxidové živice;

• niektoré druhy plastov.

Rovnaké materiály môžu byť doplnené transformátorovým papierom alebo olejom na izoláciu vnútorných krížení drôtov na vinutiach a elimináciu porúch otáčania.

Trieda presnosti TT

V ideálnom prípade by mal transformátor teoreticky fungovať presne bez zavádzania chýb. V skutočných štruktúrach sa však stráca energia na vnútorné zahrievanie drôtov, prekonávanie magnetického odporu a vytváranie vírivých prúdov.

Z tohto dôvodu je, aspoň trochu, ale proces transformácie narušený, čo ovplyvňuje presnosť reprodukcie v rozsahu vektorov primárneho prúdu od ich sekundárnych hodnôt s odchýlkami v orientácii v priestore. Všetky prúdové transformátory majú určitú chybu merania, ktorá je normalizovaná ako percento pomeru absolútnej chyby k menovitej hodnote v amplitúde a uhle.

Trieda presnosti prúdové transformátory sú vyjadrené číselnými hodnotami «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Transformátory triedy 0,2 pracujú pre kritické laboratórne merania.Trieda 0,5 je určená na presné meranie prúdov používaných metrom úrovne 1 na komerčné účely.

Merania prúdu pre činnosť relé a riadiacich účtov 2. úrovne sa vykonávajú v triede 1. Ovládacie cievky pohonov sú napojené na prúdové transformátory 10. triedy presnosti. Pracujú presne v skratovom režime primárnej siete.

TT spínacie obvody

V energetike sa používajú najmä troj- alebo štvorvodičové elektrické vedenia. Na riadenie prúdov, ktoré nimi prechádzajú, sa na pripojenie meracích transformátorov používajú rôzne schémy.

1. Elektrické zariadenia

Na fotografii je znázornený variant merania prúdov trojvodičového napájacieho obvodu 10 kilovoltov pomocou dvoch prúdových transformátorov.

Tu je vidieť, že prípojnice primárnej fázy A a C sú priskrutkované na svorky prúdových transformátorov a sekundárne obvody sú skryté za plotom a vyvedené zo samostatného káblového zväzku do ochrannej trubice, ktorá je vyvedená do reléového priestoru. na pripojenie obvodov na svorkovnice.

Rovnaký princíp inštalácie platí v iných schémach. vysokonapäťové zariadeniaako je znázornené na obrázku pre 110 kV sieť.

Tu sú kryty prístrojových transformátorov namontované vo výške pomocou uzemnenej železobetónovej plošiny, čo vyžadujú bezpečnostné predpisy. Pripojenie primárnych vinutí k napájacím vodičom sa vykonáva v reze a všetky sekundárne obvody sú vyvedené v blízkej krabici so svorkovnicou.

Káblové spojenia sekundárnych prúdových obvodov sú chránené pred náhodným vonkajším mechanickým nárazom kovovými krytmi a betónovými platňami.

2.Sekundárne vinutia

Ako je uvedené vyššie, výstupné vodiče prúdových transformátorov sú spojené na prevádzku s meracími zariadeniami alebo ochrannými zariadeniami. To ovplyvňuje zostavu obvodu.

Ak je potrebné riadiť záťažový prúd v každej fáze pomocou ampérmetrov, potom sa použije klasická možnosť pripojenia - úplný hviezdicový obvod.

V tomto prípade každé zariadenie zobrazuje aktuálnu hodnotu svojej fázy, berúc do úvahy uhol medzi nimi. Použitie automatických zapisovačov v tomto režime vám najpohodlnejšie umožňuje zobraziť tvar sínusoidov a na základe nich zostaviť vektorové diagramy rozloženia zaťaženia.

Na odchádzajúcich podávačoch 6 ÷ 10 kV sa často inštalujú nie tri, ale dva meracie transformátory prúdu, aby sa ušetrilo, bez použitia jednej fázy B. Tento prípad je znázornený na fotografii vyššie. Umožňuje zapojiť ampérmetre do neúplného hviezdicového obvodu.

V dôsledku prerozdelenia prúdov prídavného zariadenia sa ukazuje, že sa zobrazuje vektorový súčet fáz A a C, ktorý je opačne nasmerovaný k vektoru fázy B v režime symetrického zaťaženia siete.

Prípad zapnutia dvoch meracích transformátorov prúdu na sledovanie prúdu linky pomocou relé je na fotografii nižšie.

Schéma umožňuje plnú kontrolu vyváženého zaťaženia a trojfázových skratov. Keď dôjde k dvojfázovému skratu, najmä AB alebo BC, citlivosť takéhoto filtra je značne podhodnotená.

Spoločná schéma monitorovania prúdov s nulovou sekvenciou je vytvorená pripojením meracích prúdových transformátorov v obvode plnej hviezdy a vinutia riadiaceho relé na kombinovaný neutrálny vodič.

Prúd pretekajúci cievkou vzniká sčítaním troch fázových vektorov. V symetrickom režime je vyvážený a pri výskyte jednofázových alebo dvojfázových skratov sa v relé uvoľní nesymetrická zložka.

Výkonové charakteristiky meracích transformátorov prúdu a ich sekundárnych obvodov

Prevádzkové prepínanie

Počas prevádzky prúdového transformátora sa vytvára rovnováha magnetických tokov, tvorená prúdmi v primárnom a sekundárnom vinutí.V dôsledku toho sú vyvážené vo veľkosti, smerujú opačne a kompenzujú vplyv generovaného EMF v uzavretých obvodoch. .

Ak je primárne vinutie otvorené, prestane ním pretekať prúd a všetky sekundárne obvody sa jednoducho odpoja. Sekundárny obvod však nemožno otvoriť, keď prúd prechádza primárnym vinutím, inak sa pri pôsobení magnetického toku v sekundárnom vinutí vytvára elektromotorická sila, ktorá sa nevynakladá na tok prúdu v uzavretej slučke s nízkym odporom. , ale používa sa v pohotovostnom režime.

To vedie k objaveniu sa vysokého potenciálu otvorených kontaktov, ktorý dosahuje niekoľko kilovoltov a je schopný prerušiť izoláciu sekundárnych obvodov, narušiť prevádzku zariadenia a spôsobiť elektrické zranenia obslužnému personálu.

Z tohto dôvodu sa všetky spínania v sekundárnych obvodoch prúdových transformátorov vykonávajú podľa presne definovanej technológie a vždy pod dohľadom dozoru, bez prerušenia prúdových obvodov. Ak to chcete urobiť, použite:

• špeciálne typy svorkovníc, ktoré umožňujú inštalovať dodatočný skrat počas trvania prerušenia úseku vyradeného z prevádzky;

• testovanie prúdových blokov s krátkymi prepojkami;

• špeciálny dizajn kľúča.

Záznamníky pre núdzové procesy

Meracie prístroje sú rozdelené podľa typu parametrov upevnenia na:

• nominálne pracovné podmienky;

• výskyt nadprúdu v systéme.

Citlivé prvky záznamových zariadení priamo úmerne vnímajú prichádzajúci signál a tiež ho zobrazujú. Ak je aktuálna hodnota zadaná na ich vstupe skreslene, potom sa táto chyba zavedie do odčítania.

Z tohto dôvodu sú zariadenia určené na meranie núdzových prúdov, a nie nominálnych, pripojené k jadru ochrany prúdového transformátora a nie k meraniam.

O zariadení a princípoch činnosti meracích transformátorov napätia si prečítajte tu: Meracie transformátory napätia v obvodoch pre reléovú ochranu a automatizáciu