Mjerni strujni transformatori u krugovima relejne zaštite i automatike

Energetska oprema trafostanica organizacijski je podijeljena na dvije vrste uređaja:

1. strujni krugovi kroz koje se prenosi sva snaga transportirane energije;

2. sekundarni uređaji koji vam omogućuju kontrolu procesa koji se odvijaju u primarnoj petlji i kontroliraju ih.

Energetska oprema se nalazi na otvorenim prostorima ili u zatvorenim rasklopnim postrojenjima, a sekundarna oprema na relejnim pločama, u posebnim ormarima ili posebnim ćelijama.

Međuspojnica koja obavlja funkciju prijenosa informacija između agregata i tijela mjerenja, upravljanja, zaštite i upravljanja su mjerni transformatori. Kao i svi takvi uređaji, imaju dvije strane s različitim vrijednostima napona:

1. visoki napon, koji odgovara parametrima prve petlje;

2.niskog napona, što omogućuje smanjenje rizika od utjecaja energetske opreme na servisno osoblje i troškove materijala za izradu uređaja za upravljanje i nadzor.

Pridjev "mjerni" odražava namjenu ovih električnih uređaja, jer vrlo precizno simuliraju sve procese koji se odvijaju na energetskoj opremi i dijele se na transformatore:

1. struja (CT);

2. napon (VT).

Oni rade prema općim fizičkim principima transformacije, ali imaju različite dizajne i metode uključivanja u primarni krug.

Kako se izrađuju i rade strujni transformatori

Principi rada i uređaji

U dizajnu mjerni strujni transformator pretvaranje vektorskih vrijednosti struja velikih vrijednosti koje teku u primarnom krugu u proporcionalno smanjene veličine, a na isti način određuju se i smjerovi vektora u sekundarnim krugovima.

Uređaj magnetskog kruga

Strukturno, strujni transformatori, kao i svaki drugi transformator, sastoje se od dva izolirana namota smještena oko zajedničkog magnetskog kruga. Izrađen je od laminiranih metalnih ploča koje su otopljene pomoću posebnih vrsta elektročelika. To se radi kako bi se smanjio magnetski otpor na putu magnetskih tokova koji cirkuliraju u zatvorenoj petlji oko zavojnica i smanjili gubici kroz vrtložne struje.

Strujni transformator za sheme relejne zaštite i automatizacije može imati ne jednu magnetsku jezgru, već dvije, različite u broju ploča i ukupnom volumenu korištenog željeza. Ovo se radi kako bi se stvorile dvije vrste zavojnica koje mogu pouzdano raditi kada:

1. Nazivni radni uvjeti;

2.ili kod značajnih preopterećenja uzrokovanih strujama kratkog spoja.

Prvi dizajn se koristi za izvođenje mjerenja, a drugi se koristi za povezivanje zaštita koje isključuju pojavne abnormalne modove.

Raspored zavojnica i spojnih stezaljki

Namoti strujnih transformatora, projektirani i proizvedeni za stalni rad u strujnom krugu električne instalacije, ispunjavaju zahtjeve za siguran prolaz struje i njezin toplinski učinak. Stoga su izrađeni od bakra, čelika ili aluminija s površinom poprečnog presjeka koji isključuje povećano zagrijavanje.

Budući da je primarna struja uvijek veća od sekundarne, namot za nju značajno se ističe veličinom, kao što je prikazano na slici ispod za desni transformator.

Lijeva i srednja struktura nemaju nikakvu moć. Umjesto toga, u kućištu je predviđen otvor kroz koji prolazi žica za napajanje ili fiksna sabirnica. Takvi se modeli u pravilu koriste u električnim instalacijama do 1000 volti.

Na stezaljkama namota transformatora uvijek postoji fiksno učvršćenje za spajanje sabirnica i spojnih žica pomoću vijaka i vijčanih stezaljki. Ovo je jedno od kritičnih mjesta gdje može doći do prekida električnog kontakta, što može uzrokovati štetu ili poremetiti točan rad mjernog sustava. Tijekom operativnih provjera uvijek se obraća pozornost na kvalitetu njegovog stezanja u primarnom i sekundarnom krugu.

Stezaljke strujnog transformatora označene su u tvornici tijekom proizvodnje i označene su:

• L1 i L2 za ulaz i izlaz primarne struje;

• I1 i I2 — sekundarni.

Ovi indeksi znače smjer namotaja zavoja jedan u odnosu na drugi i utječu na ispravnu vezu snaga i simuliranih krugova, karakteristiku raspodjele strujnih vektora duž kruga. Obraća im se pozornost tijekom početne ugradnje transformatora ili zamjene neispravnih uređaja, te se čak ispituju raznim metodama električnih provjera kako prije montaže uređaja tako i nakon ugradnje.

Broj zavoja u primarnom krugu W1 i sekundaru W2 nije isti, već vrlo različit. Visokonaponski strujni transformatori obično imaju samo jednu ravnu sabirnicu preko magnetskog kruga koja djeluje kao opskrbni namot. Sekundarni namot ima veći broj zavoja, što utječe na omjer transformacije. Radi lakšeg korištenja, napisan je kao frakcijski izraz nazivnih vrijednosti struja u dva namota.

Na primjer, unos 600/5 na natpisnoj pločici kutije znači da je transformator namijenjen za spajanje na visokonaponsku opremu s nazivnom strujom od 600 ampera, a samo 5 će se transformirati u sekundarnom krugu.

Svaki mjerni strujni transformator spojen je na svoju fazu primarne mreže. Broj sekundarnih namota za uređaje za relejnu zaštitu i automatizaciju obično se povećava za odvojenu upotrebu u jezgrama strujnog kruga za:

• Mjerni alati;

• opća zaštita;

• guma i zaštita guma.

Ova metoda eliminira utjecaj manje kritičnih krugova na značajnije, pojednostavljuje njihovo održavanje i ispitivanje na radnoj opremi na radnom naponu.

U svrhu označavanja stezaljki takvih sekundarnih namota, koristi se oznaka 1I1, 1I2, 1I3 za početak i 2I1, 2I2, 2I3 za krajeve.

Izolacijski uređaj

Svaki model strujnog transformatora dizajniran je za rad s određenom količinom visokog napona na primarnom namotu. Izolacijski sloj koji se nalazi između namota i kućišta mora dugo izdržati potencijal električne mreže svoje klase.

S vanjske strane izolacije visokonaponskih strujnih transformatora, ovisno o namjeni, mogu se koristiti:

• porculanski stolnjak;

• kompaktirane epoksidne smole;

• neke vrste plastike.

Isti materijali mogu se nadopuniti transformatorskim papirom ili uljem za izolaciju unutarnjih križanja žica na namotima i uklanjanje grešaka od zavoja do zavoja.

Klasa točnosti TT

U idealnom slučaju, transformator bi teoretski trebao raditi točno bez unošenja pogrešaka. U stvarnim strukturama, međutim, energija se gubi za unutarnje zagrijavanje žica, prevladavanje magnetskog otpora i stvaranje vrtložnih struja.

Zbog toga je, barem malo, ali proces transformacije poremećen, što utječe na točnost reprodukcije u ljestvici vektora primarne struje od njihovih sekundarnih vrijednosti s odstupanjima u orijentaciji u prostoru. Svi strujni transformatori imaju određenu pogrešku mjerenja, koja se normalizira kao postotak omjera apsolutne pogreške prema nazivnoj vrijednosti amplitude i kuta.

Klasa točnosti strujni transformatori se izražavaju brojčanim vrijednostima «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Transformatori klase 0.2 rade za kritična laboratorijska mjerenja.Klasa 0.5 namijenjena je za točno mjerenje struja koje koriste mjerači razine 1 u komercijalne svrhe.

Mjerenja struje za rad releja i kontrolnih računa 2. razine provode se u klasi 1. Pogonske zavojnice pogona spojene su na strujne transformatore 10. klase točnosti. Oni rade točno u režimu kratkog spoja primarne mreže.

TT sklopni krugovi

U elektroenergetici se uglavnom koriste trožilni ili četverožilni vodovi. Kako bi se kontrolirale struje koje prolaze kroz njih, koriste se različite sheme spajanja mjernih transformatora.

1. Električna oprema

Na fotografiji je prikazana varijanta mjerenja struja trožilnog strujnog kruga od 10 kilovolti pomoću dva strujna transformatora.

Ovdje se može vidjeti da su spojne sabirnice primarne faze A i C pričvršćene vijcima na stezaljke strujnih transformatora, a sekundarni krugovi su skriveni iza ograde i vode se iz zasebnog kabelskog svežnja u zaštitnu cijev koja je usmjerena u odjeljak releja za spajanje strujnih krugova na stezaljke.

Isti princip instalacije primjenjuje se iu drugim shemama. oprema visokog naponakako je prikazano na slici za mrežu 110 kV.

Ovdje su kućišta mjernih transformatora montirana na visini pomoću uzemljene armiranobetonske platforme, što zahtijevaju sigurnosni propisi. Spajanje primarnih namota na dovodne žice vrši se u rezu, a svi sekundarni krugovi izvode se u obližnju kutiju s terminalnim spojem.

Kabelski spojevi sekundarnih strujnih krugova zaštićeni su od slučajnog vanjskog mehaničkog utjecaja metalnim poklopcima i betonskim pločama.

2.Sekundarni namoti

Kao što je gore navedeno, izlazni vodiči strujnih transformatora spojeni su zajedno za rad s mjernim uređajima ili zaštitnim uređajima. To utječe na sastavljanje kruga.

Ako je potrebno kontrolirati struju opterećenja u svakoj fazi pomoću ampermetara, tada se koristi klasična opcija spajanja - krug pune zvijezde.

U ovom slučaju svaki uređaj pokazuje trenutnu vrijednost svoje faze, uzimajući u obzir kut između njih. Korištenje automatskih snimača u ovom načinu rada omogućuje prikaz oblika sinusoida i izradu vektorskih dijagrama raspodjele opterećenja na temelju njih.

Često, na odlaznim napojnicama 6 ÷ 10 kV, kako bi se uštedjelo, instalirana su ne tri, već dva mjerna strujna transformatora, bez korištenja jedne faze B. Ovaj slučaj je prikazan na gornjoj fotografiji. Omogućuje uključivanje ampermetara u nepotpuni zvjezdasti krug.

Zbog preraspodjele struja dodatnog uređaja, ispada da se prikazuje vektorski zbroj faza A i C, koji je suprotno usmjeren na vektor faze B u simetričnom režimu opterećenja mreže.

Slučaj uključivanja dvaju mjernih strujnih transformatora za praćenje linijske struje relejem prikazan je na slici ispod.

Shema omogućuje potpunu kontrolu uravnoteženog opterećenja i trofaznih kratkih spojeva. Kada dođe do dvofaznog kratkog spoja, posebno AB ili BC, osjetljivost takvog filtra je jako podcijenjena.

Uobičajena shema za nadzor struja nulte sekvence stvara se spajanjem mjernih strujnih transformatora u krug pune zvijezde i namotavanjem kontrolnog releja na kombiniranu neutralnu žicu.

Struja koja teče kroz zavojnicu nastaje zbrajanjem tri fazna vektora. U simetričnom načinu rada je uravnotežen, a pri pojavi jednofaznog ili dvofaznog kratkog spoja, komponenta neuravnoteženosti se oslobađa u releju.

Radna svojstva mjernih strujnih transformatora i njihovih sekundarnih krugova

Operativno prebacivanje

Tijekom rada strujnog transformatora stvara se ravnoteža magnetskih tokova koju stvaraju struje u primarnom i sekundarnom namotu. Kao rezultat toga, oni su uravnoteženi u veličini, usmjereni suprotno i kompenziraju utjecaj generiranog EMF-a u zatvorenim krugovima. .

Ako je primarni namot otvoren, struja će prestati teći kroz njega i svi sekundarni krugovi će se jednostavno odspojiti. Ali sekundarni krug se ne može otvoriti kada struja prolazi kroz primarni, inače se pod djelovanjem magnetskog toka u sekundarnom namotu stvara elektromotorna sila koja se ne troši na protok struje u zatvorenoj petlji s malim otporom. , ali se koristi u stanju mirovanja.

To dovodi do pojave visokog potencijala otvorenih kontakata, koji doseže nekoliko kilovolta i može razbiti izolaciju sekundarnih krugova, poremetiti rad opreme i uzrokovati električne ozljede servisnog osoblja.

Zbog toga se sva preklapanja u sekundarnim strujnim krugovima strujnih transformatora provode prema strogo definiranoj tehnologiji i uvijek pod nadzorom nadzornika, bez prekidanja strujnih krugova. Da biste to učinili, upotrijebite:

• posebne vrste terminalnih blokova koji vam omogućuju instaliranje dodatnog kratkog spoja za vrijeme trajanja prekida odjeljka koji je isključen iz upotrebe;

• ispitivanje strujnih blokova s ​​kratkim skakačima;

• poseban dizajn ključa.

Snimači za hitne procese

Mjerni uređaji se dijele prema vrsti fiksiranja parametara za:

• nazivni radni uvjeti;

• pojava prekomjerne struje u sustavu.

Osjetljivi elementi uređaja za snimanje izravno proporcionalno percipiraju dolazni signal i također ga prikazuju. Ako se trenutna vrijednost unese na njihov ulaz s izobličenjem, tada će se ova pogreška unijeti u očitanja.

Iz tog razloga, uređaji namijenjeni mjerenju hitnih struja, a ne nominalnih, spajaju se na jezgru zaštite strujnog transformatora, a ne na mjerenja.

O uređaju i principima rada mjernih naponskih transformatora pročitajte ovdje: Mjerni naponski transformatori u krugovima relejne zaštite i automatike