Måle strømtransformatorer i kretser for relébeskyttelse og automatisering

Kraftutstyret til elektriske transformatorstasjoner er organisatorisk delt inn i to typer enheter:

1. kraftkretser som all kraften til den transporterte energien overføres gjennom;

2. sekundære enheter som lar deg kontrollere prosessene som foregår i primærsløyfen og kontrollere dem.

Strømutstyr er plassert i åpne områder eller i lukket bryterutstyr, og sekundært utstyr er plassert på relépaneler, i spesielle skap eller separate celler.

Den mellomliggende forbindelsen som utfører funksjonen å overføre informasjon mellom kraftenheten og måle-, styrings-, beskyttelses- og kontrollorganene er måletransformatorer. Som alle slike enheter har de to sider med forskjellige spenningsverdier:

1. høy spenning, som tilsvarer parametrene til den første sløyfen;

2.lav spenning, noe som gjør det mulig å redusere risikoen for innvirkning av energiutstyr på servicepersonell og kostnadene for materialer for å lage kontroll- og overvåkingsenheter.

Adjektivet "måling" gjenspeiler formålet med disse elektriske enhetene, da de veldig nøyaktig simulerer alle prosessene som foregår på kraftutstyret og er delt inn i transformatorer:

1. strøm (CT);

2. spenning (VT).

De arbeider i henhold til de generelle fysiske prinsippene for transformasjon, men har forskjellige design og metoder for inkludering i primærkretsen.

Hvordan strømtransformatorer lages og fungerer

Prinsipper for drift og enheter

I design målestrømtransformator konverteringen av vektorverdiene til strømmer med store verdier som strømmer i primærkretsen til proporsjonalt redusert i størrelse, og på samme måte bestemmes retningene til vektorene i sekundærkretsene.

Magnetisk kretsenhet

Strukturelt sett består strømtransformatorer, som enhver annen transformator, av to isolerte viklinger plassert rundt en felles magnetisk krets. Den er laget med laminerte metallplater som smeltes ved hjelp av spesielle typer elektriske stål. Dette gjøres for å redusere den magnetiske motstanden i banen til magnetiske flukser som sirkulerer i en lukket sløyfe rundt spolene og for å redusere tap gjennom virvelstrømmer.

En strømtransformator for relébeskyttelse og automatiseringsordninger kan ikke ha en magnetisk kjerne, men to, forskjellig i antall plater og det totale volumet av jern som brukes. Dette gjøres for å lage to typer spoler som kan fungere pålitelig når:

1. Nominelle arbeidsforhold;

2.eller ved betydelige overbelastninger forårsaket av kortslutningsstrømmer.

Den første designen brukes til å foreta målinger, og den andre brukes til å koble til beskyttelser som slår av nye unormale moduser.

Arrangement av spoler og tilkoblingsklemmer

Viklingene til strømtransformatorer, designet og produsert for permanent drift i kretsen til den elektriske installasjonen, oppfyller kravene til sikker passasje av strøm og dens termiske effekt. Derfor er de laget av kobber, stål eller aluminium med et tverrsnitt som utelukker økt oppvarming.

Siden primærstrømmen alltid er større enn sekundæren, skiller viklingen seg betydelig ut i størrelse, som vist på bildet nedenfor for riktig transformator.

Venstre- og mellomstrukturene har ingen makt i det hele tatt. I stedet er det anordnet en åpning i huset som en strømforsyningsledning eller fast buss passerer gjennom. Slike modeller brukes som regel i elektriske installasjoner opp til 1000 volt.

På terminalene til transformatorviklingene er det alltid en fast armatur for tilkobling av samleskinner og tilkobling av ledninger ved hjelp av bolter og skrueklemmer. Dette er et av de kritiske stedene hvor den elektriske kontakten kan brytes, noe som kan forårsake skade eller forstyrre den nøyaktige driften av målesystemet. Kvaliteten på klemmen i primær- og sekundærkretsene blir alltid tatt hensyn til under driftskontroller.

Strømtransformatorklemmer er merket på fabrikken under produksjon og er merket:

• L1 og L2 for inngang og utgang av primærstrømmen;

• I1 og I2 - sekundær.

Disse indeksene betyr viklingsretningen til svingene i forhold til hverandre og påvirker riktig tilkobling av kraften og simulerte kretser, karakteristikken for fordelingen av strømvektorer langs kretsen. De blir tatt hensyn til under den første installasjonen av transformatorer eller utskifting av defekte enheter, og blir til og med undersøkt ved forskjellige metoder for elektriske kontroller både før montering av enhetene og etter installasjon.

Antall svinger i primærkretsen W1 og sekundær W2 er ikke det samme, men veldig forskjellig. Høyspentstrømtransformatorer har vanligvis bare én rett buss over magnetkretsen som fungerer som tilførselsviklingen. Sekundærviklingen har et større antall svinger, noe som påvirker transformasjonsforholdet. For enkel bruk er det skrevet som et brøkuttrykk av de nominelle verdiene til strømmene i de to viklingene.

For eksempel betyr oppføringen 600/5 på boksens navneskilt at transformatoren er ment å kobles til høyspentutstyr med en merkestrøm på 600 ampere, og kun 5 vil transformeres i sekundærkretsen.

Hver målestrømtransformator er koblet til sin egen fase i primærnettet. Antallet sekundære viklinger for relébeskyttelse og automatiseringsenheter økes vanligvis for separat bruk i strømkretskjerner for:

• Måleverktøy;

• generell beskyttelse;

• dekk og dekkbeskyttelse.

Denne metoden eliminerer påvirkningen av mindre kritiske kretser på viktigere kretser, forenkler vedlikehold og testing av arbeidsutstyr ved driftsspenning.

For å merke terminalene til slike sekundære viklinger, brukes betegnelsen 1I1, 1I2, 1I3 for begynnelsen og 2I1, 2I2, 2I3 for endene.

Isolasjonsanordning

Hver strømtransformatormodell er designet for å fungere med en viss mengde høyspenning på primærviklingen. Isolasjonslaget som ligger mellom viklingene og huset må tåle potensialet til strømnettet i sin klasse i lang tid.

På utsiden av isolasjonen til høyspentstrømtransformatorer, avhengig av formålet, kan følgende brukes:

• porselen duk;

• komprimerte epoksyharpikser;

• noen typer plast.

De samme materialene kan suppleres med transformatorpapir eller olje for å isolere de interne ledningskryssene på viklingene og eliminere sving-til-sving-feil.

Nøyaktighetsklasse TT

Ideelt sett bør en transformator teoretisk fungere nøyaktig uten å introdusere feil. I virkelige strukturer går imidlertid energi tapt for å varme opp ledningene internt, overvinne magnetisk motstand og danne virvelstrømmer.

På grunn av dette, i det minste litt, men transformasjonsprosessen er forstyrret, noe som påvirker nøyaktigheten av reproduksjon i skalaen til primærstrømvektorene fra deres sekundære verdier med avvik i orienteringen i rommet. Alle strømtransformatorer har en viss målefeil, som er normalisert som en prosentandel av forholdet mellom den absolutte feilen og den nominelle verdien i amplitude og vinkel.

Nøyaktighetsklasse strømtransformatorer uttrykkes med tallverdiene «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Klasse 0.2 transformatorer fungerer for kritiske laboratoriemålinger.Klasse 0.5 er beregnet for nøyaktig måling av strømmer som brukes av nivå 1 meter til kommersielle formål.

Strømmålinger for drift av reléer og kontrollkontoer på 2. nivå utføres i klasse 1. Aktiveringsspolene til frekvensomformere er koblet til strømtransformatorene i 10. nøyaktighetsklasse. De fungerer nøyaktig i kortslutningsmodusen til primærnettverket.

TT-svitsjekretser

I kraftindustrien brukes hovedsakelig tre- eller firetråds kraftledninger. For å kontrollere strømmene som går gjennom dem, brukes forskjellige ordninger for å koble til måletransformatorer.

1. Elektrisk utstyr

Bildet viser en variant av å måle strømmene til en tre-leder strømkrets på 10 kilovolt ved hjelp av to strømtransformatorer.

Her kan man se at A og C primærfase koblingsskinnene er boltet til klemmene til strømtransformatorene og sekundærkretsene er skjult bak et gjerde og ledes fra et separat ledningsnett inn i et beskyttelsesrør som føres til relérommet. for tilkobling av kretser til rekkeklemmene.

Samme installasjonsprinsipp gjelder i andre ordninger. høyspenningsutstyrsom vist på bildet for 110 kV nettverk.

Her er kapslingene til instrumenttransformatorene montert i høyden ved hjelp av en jordet armert betongplattform, som kreves av sikkerhetsforskrifter. Tilkoblingen av primærviklingene til forsyningsledningene gjøres i et kutt, og alle sekundærkretsene bringes ut i en nærliggende boks med et terminalkryss.

Kabelforbindelsene til sekundærstrømkretsene er beskyttet mot utilsiktet ekstern mekanisk påvirkning av metalldeksler og betongplater.

2.Sekundære viklinger

Som nevnt ovenfor, bringes utgangslederne til strømtransformatorer sammen for drift med måleenheter eller beskyttelsesenheter. Dette påvirker sammenstillingen av kretsen.

Hvis det er nødvendig å kontrollere laststrømmen i hver fase ved hjelp av amperemeter, brukes det klassiske tilkoblingsalternativet - en fullstjernekrets.

I dette tilfellet viser hver enhet den nåværende verdien av sin fase, med tanke på vinkelen mellom dem. Bruken av automatiske opptakere i denne modusen lar deg mest praktisk vise formen på sinusoider og bygge vektordiagrammer over lastfordeling basert på dem.

Ofte, på utgående matere 6 ÷ 10 kV, for å spare, installeres ikke tre, men to målestrømtransformatorer, uten å bruke en fase B. Dette tilfellet er vist på bildet ovenfor. Lar deg plugge amperemeter inn i en ufullstendig stjernekrets.

På grunn av omfordelingen av strømmene til tilleggsenheten, viser det seg at vektorsummen av fase A og C vises, som er motsatt rettet til vektoren til fase B i nettverkets symmetriske belastningsmodus.

Tilfellet med å slå på to målestrømtransformatorer for å overvåke linjestrømmen med et relé er vist på bildet nedenfor.

Ordningen tillater full kontroll over balansert last og trefase kortslutninger. Når en to-fase kortslutning oppstår, spesielt AB eller BC, er følsomheten til et slikt filter sterkt undervurdert.

Et vanlig opplegg for overvåking av nullsekvensstrømmer er opprettet ved å koble målestrømtransformatorer i en fullstjernekrets og viklingen av et kontrollrelé til en kombinert nøytral ledning.

Strømmen som flyter gjennom spolen skapes ved å legge til de tre fasevektorene. I symmetrisk modus er den balansert, og under forekomsten av enfase eller tofase kortslutninger frigjøres ubalansekomponenten i reléet.

Ytelseskarakteristikker for måling av strømtransformatorer og deres sekundære kretser

Driftsveksling

Under driften av strømtransformatoren skapes en balanse av magnetiske flukser, dannet av strømmer i primær- og sekundærviklingene. Som et resultat er de balansert i størrelse, rettet motsatt og kompenserer for påvirkningen av den genererte EMF i lukkede kretser .

Hvis primærviklingen er åpen, vil strømmen slutte å strømme gjennom den, og alle sekundære kretser vil ganske enkelt bli koblet fra. Men sekundærkretsen kan ikke åpnes når strømmen går gjennom primæren, ellers, under påvirkning av den magnetiske fluksen i sekundærviklingen, genereres en elektromotorisk kraft som ikke brukes på strømstrømmen i en lukket sløyfe med lav motstand , men brukes i ventemodus.

Dette fører til utseendet til et høyt potensial for de åpne kontaktene, som når flere kilovolt og er i stand til å bryte isolasjonen til sekundærkretsene, forstyrre driften av utstyret og forårsake elektriske skader på servicepersonellet.

Av denne grunn utføres all svitsjing i sekundærkretsene til strømtransformatorer i henhold til en strengt definert teknologi og alltid under tilsyn av veiledere, uten å avbryte strømkretsene. For å gjøre dette, bruk:

• spesielle typer rekkeklemmer som lar deg installere en ekstra kortslutning for varigheten av avbruddet av seksjonen tatt ut av drift;

• testing av strømblokker med korte hoppere;

• spesiell nøkkeldesign.

Opptakere for nødprosesser

Måleenheter er delt inn i henhold til typen festeparametere for:

• nominelle arbeidsforhold;

• forekomsten av overstrøm i systemet.

De sensitive elementene i opptaksenhetene oppfatter direkte proporsjonalt det innkommende signalet og viser det også. Hvis gjeldende verdi legges inn ved inngangen deres med forvrengning, vil denne feilen bli introdusert i avlesningene.

Av denne grunn er enheter designet for å måle nødstrømmer, snarere enn nominelle, koblet til kjernen av beskyttelsen til en strømtransformator, og ikke til målinger.

Les om enheten og prinsippene for drift av målespenningstransformatorer her: Måle spenningstransformatorer i kretser for relébeskyttelse og automatisering