Выбор измерительных преобразователей тока

Токовые цепи устройств измерения, защиты и автоматики применяемых в системах электроснабжения предприятий, работают при определенных стандартных пределах изменения входного тока и при определенных уровнях напряжения относительноземли. Поэтому первичные цепи, ток которых контролируется, снабжают соответст­вующими измерительными преобразователями тока. Основным ти­пом таких преобразователей в настоящее время является трансфор­матор тока (ТТ).

Стационарные ТТ для систем электроснабжения выпускают на все стандартные номинальные напряжения первичных цепей с номиналь­ными первичными токами от 1 А до 40 кА, с номинальными вторич­ными токами 1; 2; 2,5 и 5 А, с номинальной вторичной нагрузкой от 2,5 до 100 В-А и с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3 и 10.

Трансформатор тока с одной первичной обмоткой имеет одну или несколько (обычно не более трех) вторичных обмоток различного на­значения сразличными номинальными нагрузками и классами точнос­ти. По способу установки и присоединения к первичным цепям разли­чают ТТ опорные, проходные, встроенные в выключатели ВН, в сило­вые трансформаторы или в другие аппараты.

Опорные и проходные ТТ имеют первичную обмотку в виде катушки или стержня, но могут выполняться и без нее. Роль первичной обмотки играют в та­ком случае шины или кабели, продеваемые через окно сердечника (шинные и кабельные ТТ).

Выбор ТТ производят последующим параметрам и условиям:

1) но номинальному напряжению установки;

2) по условиям окружающей среды (внутренней или наружной ус­тановки), по конструктивной разновидности и сочетанию с другими аппаратами и частями установки;

3) по расчетному току в первичной цепи, исходя из требования

(2.18)

– номинальный ток ТТ;

4) по характеру вторичных цепей и требуемому классу точности (в цепях счетчиков, например, требуется обычно класс точности 0,5, в цепях релейной защиты и автоматики допускается погрешность до 3%); при необходимости выбирают ТТ с двумя или тремя вторичны­ми обмотками;

5) по расчетной нагрузке вторичных цепей с учетом сопротивления проводников и контактных соединений.

Трансформаторы тока подвергаются при КЗ первичной цепи воздей­ствию сквозного тока КЗ, и поэтому их проверяют на соответствую­щую термическую и динамическую стойкость. Для этого используют формулы

 

B ≤ (; (2.19)

(2.20)

где В - интеграл Джоуля; i _уд — ударный ток КЗ; - ко­эффициент односекундной термической стойкости ТТ; коэффи­циент динамической стойкости ТТ.

Коэффициенты термической и динамической стойкости приведены в катало­гах ТТ и в других справочных изданиях.

Во избежание неправильного срабатывания токовой защиты во время КЗ необходимо, чтобы погрешность при токе срабатывания защиты не превышала определенного допустимого предела; обычно таким преде­лом считают 10%. Проверку ТТ по этому условию производят по фор­муле

где - ток срабатывания релейной защиты; предельная кратность первичного тока ТТ.

Коэффициент зависит от вторичной нагрузки ТТ, обычно выра­жаемой в виде полного сопротивления Z₂. Зависимости = f(Z₂) приведены в каталогах и имеют гиперболический характер, т.е.

c ,

где с - коэффициент пропорциональности; n - показатель степени, близкий к 1.

Некоторые типы ТТ требуют проверки на действующие на них силы, вызван­ные тяжением проводников (например, в открытых РУ) или динамическим дей­ствием токов КЗ на проводники, присоединенные к ТТ.

Рис 2.15. Заземление вторичных цепей трансформаторов тока: a,б – глухое заземление (КС – сборка зажимов вторичной цепи); в – заземление через разрядник и резистор.

Кроме однофазных ТТ в электроустановках применяют трансформа­торы тока нулевой последовательности (ТНП). Первичной обмоткой таких трансформаторов являются трехфазная система шин или трех- жильные кабели, прокладываемые через окно сердечника трансформа­тора. Сумма токов прямой или обратной последовательностей трех фаз всегда равна нулю, и ток во вторичной обмотке ТНП наводится только при возникновении тока нулевой последовательности в первич­ных цепях ТНП (при одно- и двухфазных замыканиях на землю). Такие ТТ применяют в релейной защите от замыканий на землю в сетях и установках напряжением до 35 кВ и выбирают но номинальному на­пряжению установки, назначению трансформатора (дня защиты гене­раторов, отдельных кабельных линий и т.д.), требуемой конструктивной разновидности (шинный или кабельный трансформатор) и числу кабелей в окне сердечника.

Для увеличения выходной мощности ТНП имеют подмагничивающую обмотку переменного тока; для зашиты кабельных линий в целях удобства монтажа они могут быть разъемными.

Во избежание накопления статического заряда, а также для обеспе­чения безопасности людей при пробое изоляции первичной обмотки вторичные цепи, питаемые ТТ, заземляют. Заземление осуществляют как на зажимах ТТ, так и в других удобных для этого точках вторич­ной цепи (например, на сборках зажимов). В сложных системах защи­ты со многими ТТ вместо глухого заземления может применяться за­земление через разрядник на напряжение не более 1 кВ и резистор с активным сопротивлением не более 100 Ом (рис. 2.15,в).

В последние годы наблюдается тенденция уменьшении мощности вторичных цепей. В первую очередь это касается цепей релейной защиты и автоматики, в которых электромагнитные, индукционные и другие реле заменяют микроэлектронными комплектными устройствами зашиты, при этом потребляемая мощ­ность цепей тока уменьшается до 100 раз. Аналогичное уменьшение мощностей может произойти и в измерительных цепях при переходе на электронные изме­рительные приборы и устройства. Поэтому возможно появление ТТ значительно облегченной конструкции и, в частности, без стального сердечника (с тороидаль­ной вторичной обмоткой равномерной намотки). Одновременно становятся акту­альными и другие маломощные измерительные преобразователи тока (с датчи­ками Холла, с магнитооптическими датчиками и др.).