Руководящий документ РД 153-34.0-35.301-2002 Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения.
РД 153-34.0-35.301-2002
ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОВЕРКЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СХЕМАХ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ИЗМЕРЕНИЯ
(издание третье, переработанное)
Дата введения 2003-03-01
РАЗРАБОТАНО Открытым акционерным обществом "Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС" и Открытым акционерным обществом "Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт Энергосетьпроект"
ИСПОЛНИТЕЛИ B.C.Буртаков (ОАО "Фирма ОРГРЭС") и К.С.Дмитриев (ОАО "Институт Энергосетьпроект")
УТВЕРЖДЕНО Департаментом научно-технической политики и развития РАО "ЕЭС России" 06.06.2002
Заместитель начальника А.П.Ливинский
РД издан по лицензионному договору с РАО "ЕЭС России".
Срок первой проверки настоящего РД - 2008 г., периодичность проверки - один раз в 5 лет.
ВЗАМЕН РД 34.35.301
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
Инструкция содержит указания по проверке трансформаторов тока (ТТ), используемых для релейной защиты, автоматики и измерения, а также указания по проверке вторичных токовых цепей до входных зажимов устройств защиты, автоматики и измерения.
Проверка токовых цепей внутри указанных устройств, так же как и проверка ТТ в полной схеме устройства, должна выполняться в соответствии с типовой инструкцией по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики электростанций и подстанций.
При подготовке третьего издания были учтены замечания ряда энергосистем к предыдущему изданию Инструкции и изменения, появившиеся за прошедшее время в электротехнике, организации и экономике энергетики.
В настоящее издание Инструкции введен раздел о методах проверки погрешностей ТТ для разных вариантов их использования в релейной защите, в котором перечислены существующие сейчас методы определения погрешностей ТТ и дано краткое изложение двух наиболее простых из них.
Не приводятся в настоящей Инструкции методы проверки высоковольтной изоляции ТТ, не имеющие отношения к вторичным цепям. В Инструкцию не включены способы проверки трансформаторов нулевой последовательности (эти сведения отражаются в специальных инструкциях по устройствам сигнализации и защитам от замыканий на землю и на корпуса оборудования), а также сведения о ТТ с зазором, воздушных трансформаторах типа пояса Роговского и других пока еще не имеющих широкого распространения датчиках, которые должны приводиться в инструкциях фирм-изготовителей.
С выходом настоящей Инструкции утрачивает силу РД 34.35.301 "Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты. Издание второе" (М.: Энергия, 1977).
Принятые обозначения и сокращения
АВ - автоматический выключатель.
ВАХ - вольт-амперная характеристика.
ИТТ - испытываемый трансформатор тока.
МДС - магнитодвижущая сила.
ПХН - прямоугольная характеристика намагничивания.
СХН - спрямленная характеристика намагничивания.
ТН - трансформатор напряжения.
ТТ - трансформатор тока.
XX - холостой ход.
ЭДС - электродвижущая сила.
ЭТТ - эталонный трансформатор тока.
В Инструкции все перечисленные выше величины выражены в единицах СИ, например:
|
|
Величина | Единица СИ |
| В |
| Гц |
| м  |
 | Тл |
| А |
| А/м |
 | Ом |
 | Гн |
| м |
1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТТ
1.1 Трансформатор тока как измерительный электроаппарат
1.1.1 Устройство и принцип действия ТТ
Один вывод вторичной обмотки обычно заземляется, поэтому он имеет потенциал, близкий к потенциалу контура заземления электроустановки.
Трансформаторы тока для защиты предназначены для передачи измерительной информации о первичных токах в устройства защиты и автоматики. При этом они обеспечивают:
1) масштабное преобразование переменного тока различной силы в переменный вторичный ток приемлемой силы для питания устройств релейной защиты;
2) изолирование вторичных цепей и реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепей высокого напряжения. Аналогичные функции выполняют и ТТ для измерений, предназначенные для передачи информации измерительным приборам.
При анализе явлений в ТТ необходимо учитывать положительные направления первичного и вторичного токов в соответствующих обмотках, а также ЭДС, индуктируемой во вторичной обмотке, от которых зависят знаки (плюс или минус) в формулах и углы векторов на векторных диаграммах.
В технике релейной защиты приняты положительные направления для токов и ЭДС, показанные на рисунке 1. Звездочками отмечены однополярные зажимы обмоток, например их начала, которые по ГОСТ обозначаются символами Л1 у первичной обмотки и И1 у вторичной обмотки.
а, б - схемы условных обозначений; в - схема замещения
Рисунок 1 - Схемы ТТ
Приняты положительными: направление для первичного тока от начала к концу первичной обмотки и направление для вторичного тока от начала вторичной обмотки (по внешней цепи нагрузки) к концу вторичной обмотки, соответственно этому внутри вторичной обмотки - направление вторичного тока и вторичной ЭДС (от конца к началу обмотки).
При указанных положительных направлениях векторы первичного и вторичного токов совпадают по фазе при отсутствии угловой погрешности, а мгновенная вторичная ЭДС равна взятой со знаком "плюс" первой производной по времени от потокосцепления вторичной обмотки.
По причине существенной нелинейности характеристики намагничивания ферромагнитного магнитопровода к анализу явлений в ТТ неприменим принцип наложения (суперпозиции). Даже при номинальном первичном токе и номинальной нагрузке индукция в магнитопроводе не равна разности индукций, которые были бы созданы отдельно взятыми первичным и вторичным токами. Результирующий магнитный поток в магнитопроводе ТТ определяется только совместным одновременным действием первичного и вторичного токов и даже гипотетически не может корректно рассматриваться как разность потоков, раздельно созданных первичным и вторичным токами.
1.1.2 Классификация ТТ
По ГОСТ 7746-89 ТТ подразделяются по следующим основным признакам:
- по роду установки:
для работы на открытом воздухе (категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69 [22]);
для работы в закрытых помещениях (категории размещения 3 и 4 по ГОСТ 15150-69);
для работы в подземных установках (категория размещения 5 по ГОСТ 15150-69);
для работы внутри оболочек электрооборудования (категории размещения в соответствии с таблицей ГОСТ);
|
|
|
|
|
Характеристика среды внутри оболочки | Категория размещения трансформаторов тока, устанавливаемых внутри оболочек электрооборудования, по ГОСТ 15150-69, при разных категориях самого электрооборудования по тому же ГОСТ | |||
| Категория 1 | Категория 2 | Категория 3 | Категория 4 |
1. Газовая среда, изолированная от наружного воздуха, или жидкая среда | 4 | 4 | 4 | 4 |
2. Газовая среда, не изолированная от наружного воздуха | 2 | 2 | 3 | 4 |
- по принципу конструкции: опорные (О), проходные (П), шинные (Ш), встроенные (В), разъемные (Р). Допускается по ГОСТ 7746-89 [14] сочетание нескольких перечисленных принципов, а также конструктивное исполнение, не подпадающее под перечисленные признаки;
- по виду изоляции: с литой изоляцией (Л), с фарфоровой покрышкой (Ф), с твердой изоляцией (кроме фарфоровой и литой) (Т), маслонаполненные (М), газонаполненные (Г);
- по числу ступеней трансформации: одноступенчатые и каскадные;
- по числу магнитопроводов со вторичными обмотками, называемых кернами, объединенных общей первичной обмоткой: с одним керном, с несколькими кернами;
- по назначению кернов: для измерения, для защиты, для измерения и защиты, для работы с нормированной точностью в переходных режимах;
- по числу коэффициентов трансформации: с одним коэффициентом трансформации; с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми путем изменения числа витков первичной или(и) вторичной обмоток, а также путем применения вторичных обмоток с отпайками.
1.1.3 Структура условного обозначения ТТ по ГОСТ 7746-89
В стандартах на трансформаторы отдельных видов ГОСТ 7746-89 [14] допускает ввод в буквенную часть обозначения дополнительных букв. Допускается исключение или замена отдельных букв, кроме Т, для обозначения особенностей конкретного ТТ.
1.1.4 Основные (номинальные) параметры ТТ
По ГОСТ 7746-89 к номинальным параметрам ТТ относятся:
- номинальный коэффициент трансформации ТТ;
- номинальный класс точности ТТ (керна для ТТ с несколькими кернами);
1.2 Соотношения основных величин. Схема замещения и векторная диаграмма ТТ
Соотношения основных величин, характеризующих работу ТТ, как и используемая для анализа упрощенная математическая модель ТТ и его нагрузки - схема замещения ТТ, базируются на фундаментальных законах электротехники - законе полного тока, законе электромагнитной индукции и законах Кирхгофа.
Закон полного тока связывает напряженность магнитного поля в магнитопроводе ТТ с токами в обмотках ТТ и числами витков обмоток:
Второй закон Кирхгофа связывает вторичную ЭДС с вторичным током и параметрами вторичной ветви в схеме замещения ТТ:
При приведении токов к числу витков первичной обмотки имеем:
При приведении токов к числу витков вторичной обмотки имеем:
С использованием величин первичного и вторичного намагничивающего тока выражение закона полного тока примет вид:
Отсюда следуют очевидные соотношения между значениями намагничивающего тока, приведенными к разным числам витков:
Введенный в уравнения намагничивающий ток в общем случае работы ТТ под нагрузкой физически не существует, а является расчетной математической величиной, удобной для анализа режимов ТТ. Только в режимах XX ТТ, т.е. при возбуждении ТТ через одну из его обмоток при разомкнутых остальных обмотках, намагничивающий ток реально протекает по виткам возбуждаемой обмотки и равен току XX в этой обмотке.
Необходимо различать термины "намагничивающий ток" и введенный стандартом на термины и определения для измерительных трансформаторов ГОСТ 18685-73 [15] "ток намагничивания". Этот стандарт закрепил специальное название "ток намагничивания" за действующим значением тока, потребляемого вторичной обмоткой ТТ, когда на вторичных зажимах подведено синусоидальное напряжение номинальной частоты, причем первичная обмотка и все остальные обмотки разомкнуты. Поэтому термин "ток намагничивания" недопустимо использовать в ином смысле, чем это установлено стандартом, в частности, для мгновенных или амплитудных значений тока XX, или при несинусоидальном напряжении на вторичных зажимах ТТ, или при протекании тока по первичной обмотке, или при работе ТТ под нагрузкой, или в переходных режимах и так далее. Во всех случаях, кроме установленных ГОСТ 18685-73, вместо термина "ток намагничивания" рекомендуется использовать термин "намагничивающий ток", как это принято в литературе по основам электротехники [11], [12].
У идеального ТТ, не имеющего тока намагничивания, вторичный ток однозначно связан с первичным током через номинальный коэффициент трансформации, который служит коэффициентом пропорциональности между одноименными значениями токов, например, мгновенными:
или действующими комплексными (векторными) значениями:
У реальных ТТ соотношения (11) и (12) между первичным и вторичным токами выполняются приближенно, с погрешностями, которые зависят от многих факторов, прежде всего от сопротивления нагрузки и силы первичного тока (см. рисунок 1).
На рисунке 1 приведены схемы условных обозначений (а и б) и схема замещения ТТ (в). На схеме замещения не показано сопротивление первичной обмотки, поскольку для работы ТТ наличие и значение этого сопротивления несущественны.
Если числа витков обмоток ТТ известны, то приведенные величины могут быть рассчитаны по формулам:
Положительные направления токов на схеме замещения (см. рисунок 1, в) соответствуют положительным направлениям токов, принятым на схемах условных обозначений (см. рисунок 1, а, б), где звездочками обозначены однополярные выводы первичной и вторичной обмоток.
При рассмотрении работы ТТ следует иметь в виду, что в подавляющем большинстве случаев сопротивления вторичных цепей, приведенные к числу витков первичной обмотки, ничтожно малы по сравнению с общим сопротивлением первичной цепи, в которую включен ТТ, поэтому они не влияют на значение первичного тока. Первичная цепь для ТТ считается идеальным источником тока, что и отражено на схеме замещения.
Несинусоидальные токи и напряжения не могут изображаться векторами, поскольку их гармонические составляющие имеют разные частоты. При рассмотрении работы ТТ с помощью векторных диаграмм несинусоидальные токи и напряжения приближенно заменяются эквивалентными синусоидальными, имеющими такие же действующие значения и основную частоту (рисунок 2).
Рисунок 2 - Векторная диаграмма ТТ
1.3 Метрологические характеристики ТТ для релейной защиты
Определения понятий этих погрешностей даны в ГОСТ 18685-73 [15] (основаны на номинальном коэффициенте трансформации).
Токовая погрешность. Токовая погрешность характеризует относительное различие действующих значений токов, выражается в процентах и определяется по формуле
Величина
называется первичным мгновенным током полной погрешности.
Аналогично определяется вторичный мгновенный ток полной погрешности
Для выяснения связи между током полной погрешности и намагничивающим током сложим выражения вторичного намагничивающего тока из формулы (5) с выражением (22) вторичного мгновенного тока полной погрешности. При этом получим:
В общем случае
или
Следовательно, при синусоидальном первичном токе ток полной погрешности и намагничивающий ток, взятый с обратным знаком, имеют одинаковый состав высших гармоник и различаются только первыми гармониками. Между их первыми гармониками справедливо соотношение, аналогичное формуле (25):
или
(26)
На векторной диаграмме токов ТТ, построенной для первых гармоник, векторы будут располагаться приблизительно так, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3 - Векторная диаграмма токов двухобмоточного ТТ
Витковая коррекция уменьшает токовую и полную погрешности в некотором диапазоне первичных токов, но практически не влияет на угловую погрешность ТТ. Следует также заметить, что витковая коррекция обычно рассчитывается для компенсации небольших погрешностей.
Как уже было отмечено, физические процессы трансформации тока в ТТ зависят от действительных чисел витков обмоток. Поэтому в расчетах для релейной защиты нередко соотношения между токами ТТ выражаются через витковый коэффициент трансформации и для характеристики установившегося режима ТТ вместо токовой погрешности используется погрешность МДС в процентах:
или
Погрешность МДС однозначно связана с токовой погрешностью через коэффициент витковой коррекции:
или
Отсюда следует, что при расчетной проверке измерительных ТТ на соответствие требованиям класса точности обязателен учет витковой коррекции, т.е. действительных чисел витков обмоток и номинального коэффициента трансформации ТТ.
Предельная кратность. Предельная кратность тока ТТ по точности, обычно именуемая просто предельной кратностью, - это наибольшее значение кратности первичного тока (отношение действующего значения первичного тока к номинальному его значению), при которой полная погрешность при заданном сопротивлении вторичной нагрузки и определенном ее коэффициенте мощности не превышает допустимое значение, установленное в зависимости от класса точности ТТ для защиты.
Трансформатор тока для защиты по ГОСТ 7746-89 [14] подразделяется на классы точности 5Р и 10Р, для которых допустимое значение полной погрешности соответственно равно 5 и 10%. В составе требований классов точности 5Р и 10Р имеются также требования по ограничению токовой и угловой погрешностей ТТ при номинальном первичном токе.
|
|
|
|
|
Класс точности | Предел допустимой погрешности | |||
| при номинальном первичном токе | Полная погрешность при токе номинальной предельной кратности, % | ||
| токовой, % | угловой |
| |
|
| минуты | сантирадианы |
|
5Р | ±1 | ±60 | ±1,8 | 5 |
10Р | ±3 | Не нормируют | Не нормируют | 10 |
Предельная кратность тока ТТ является функцией сопротивления вторичной нагрузки. Согласно ГОСТ 7746-89 [14], заводы-изготовители в информационных материалах обязаны приводить кривые предельной кратности вторичных обмоток класса Р для вторичных нагрузок от 25% номинальной и выше. Кривые предельной кратности изготовителями обычно даются для нагрузки с номинальным коэффициентом мощности, равным 0,8.
Номинальная предельная кратность ТТ - это гарантируемая изготовителем ТТ предельная кратность тока при номинальной вторичной нагрузке с номинальным коэффициентом мощности и заданной классом точности полной погрешности.
Ток намагничивания. Согласно ГОСТ 18685-73 [15] ток намагничивания ТТ есть действующее значение тока, потребляемого вторичной обмоткой ТТ, когда к вторичным зажимам подведено синусоидальное напряжение номинальной частоты, причем первичная обмотка и все остальные обмотки разомкнуты.
Расчетное значение напряжения (вольт) находят по формуле
- непосредственно на выводах испытуемой вторичной обмотки, если ТТ не имеет собственной первичной обмотки;
- для ТТ, имеющих собственную первичную обмотку, - на выводах первичной обмотки; при этом показания вольтметра должны быть умножены на отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток;
- для шинных, втулочных, встроенных и разъемных ТТ, не имеющих собственной первичной обмотки, - на выводах специальной "контрольной" обмотки, намотанной на ТТ на время испытаний; при этом показания вольтметра должны быть умножены на отношение чисел витков вторичной и "контрольной" обмоток.
Ток намагничивания следует измерять амперметром (миллиамперметром), реагирующим на действующее значение несинусоидального переменного тока, например электромагнитной или электродинамической системы.
Измеренное действующее значение тока намагничивания не должно превышать допустимое значение, указанное изготовителем в паспорте ТТ. Таким образом проверяется отсутствие короткозамкнутых витков вторичной обмотки и соответствие ТТ указанной в его паспортной табличке номинальной предельной кратности.
1.4 Характеристики намагничивания и ВАХ
Характеристика намагничивания представляет собой зависимость магнитной индукции в магнитопроводе ТТ от напряженности магнитного поля.
Для изготовления магнитопроводов ТТ заводы используют электротехническую сталь различных марок. Магнитопроводы маслонаполненных ТТ на номинальное напряжение 35 кВ и выше, произведенные Запорожским заводом высоковольтной аппаратуры (ЗЗВА) во времена СССР, имеют тороидальную форму (ленточные магнитопроводы) и изготовлены преимущественно из холоднокатаной стали марки М6Х. В настоящее время ЗЗВА изготавливает магнитопроводы ТТ из стали марки 3406 производства Верх-Исетского завода. В таблицах приложения Е приведены характеристики кольцевых магнитопроводов для этих марок сталей различного качества по данным ЗЗВА.
Московский Электрозавод для производства магнитопроводов ТТ использует обычно холоднокатаную сталь марки 3408. Типовые характеристики кольцевого магнитопровода из стали 3408 по данным Электрозавода также приведены в приложении Е. Графики усредненных характеристик намагничивания для сталей М6Х и 3408 приведены на рисунке 4.
а - сталь М6Х: 1 - лучшего; 2 - среднего; 3 - худшего качества;
б - сталь 3408 лучшего качества.
Рисунок 4 - Усредненные характеристики намагничивания ленточных магнитопроводов
Шихтованные (пластинчатые) магнитопроводы изготавливаются из горячекатаной стали марок 1511-1513 (старые обозначения Э41-Э43) и используются обычно для производства ТТ на номинальное напряжение 10 кВ и ниже. Характеристики таких магнитопроводов имеются в [3].
Следует иметь в виду, что характеристики сталей имеют разброс от партии к партии. Кроме того, несколько различаются характеристики стали отдельного магнитопровода и готового ТТ. Типовые характеристики намагничивания являются некоторыми усредненными; чаще они близки к характеристикам магнитопроводов из сталей худшего качества соответствующих марок. Поэтому при использовании типовых характеристик намагничивания для расчетов метрологических характеристик конкретных ТТ не приходится ожидать высокой точности результатов конкретного расчета.
Результаты таких расчетов обычно более точны и надежны, чем при расчетах с использованием типовых кривых намагничивания для стали неизвестного качества.
Угол потерь в стали необходим для определения углов сдвига фаз между векторами на векторной диаграмме ТТ.
Рисунок 5 - Характеристики угла потерь в ленточных магнитопроводах из стали М6Х
лучшего (1), среднего (2) и худшего (3) качества
1.5 Метрологические требования к ТТ для учета электроэнергии
Трансформаторы тока для учета электроэнергии должны обеспечивать максимально возможную точность в пределах рабочих режимов.
Точность этих ТТ в аварийных режимах может обеспечиваться на значительно более низком уровне, чем у ТТ, обеспечивающих релейную защиту, поскольку аварийные режимы несущественны для учета из-за их кратковременности. Возможно и желательно использование измерительных ТТ для учета, вообще не воспроизводящих токи аварийных режимов, поскольку это снижает броски тока через измеряющие ток приборы при КЗ.
В приложении Ж приведена таблица нормативов погрешностей для разных классов точности по ГОСТ 7746-89 [14]. Например, для трансформаторов тока класса точности 0,5 трехкратное значение погрешности по току и углу допускается уже при токе 5% номинального значения. Погрешности при меньших значениях первичных токов вообще не нормируются.
Выбор коэффициента трансформации ТТ при проектировании часто приходится производить, сообразуясь не с реальным током этого присоединения, а с необходимостью обеспечения условий динамической или термической стойкости этого аппарата при токах КЗ. При этом нередко номинальные токи ТТ превышают номинальные токи присоединения в пять-десять раз. В условиях современного промышленного спада реальные вторичные токи иногда опускаются до уровня 1-2% номинального тока при очень низком коэффициенте мощности, что дополнительно увеличивает погрешности учета.
В разделе 4 РД 34.11.321-96 [20] в числе прочих даны предельные нормы допустимых погрешностей измерений электрических параметров для технического и коммерческого учета и расчета ТЭП. Этим РД ограничиваются значения суммарных погрешностей каналов учета, включающих погрешности измерительных ТТ и ТН, погрешности от потерь в соединительных проводах от ТН до приборов учета и погрешности самих приборов учета. Аналогичные нормы содержатся также в РД 34.11.333-97 [21].
Погрешности ТТ для учета могут проверяться только экспериментально, с помощью измерительных мостов (нулевыми методами). Приборы для таких проверок в России изготовляются институтами метрологии, например Уральским научно-исследовательским институтом метрологии (УНИИМ). Эти измерительные приборы стоят довольно дорого, сама проверка требует вывода присоединения из работы, поэтому такие проверки до сих пор практиковались только заводами-изготовителями ТТ.
Эксплуатационные организации энергетической отрасли ранее таких проверок не делали. Сейчас проверку ТТ для коммерческого учета на соответствие классу точности должны проводить организации, имеющие сертификат на проведение энергоаудита в энергетической отрасли, для чего организации, занимающиеся энергоаудитом, должны приобрести аппаратуру для проверки ТТ на класс точности. Вероятность потери измерительным трансформатором его класса точности в процессе эксплуатации невелика, но и не равна нулю. Возможно, например, разрушение со временем изоляции листов набора магнитопровода, коррозия этих листов, рост переходного сопротивления внутренних соединений вторичной обмотки и т.п.
2 РАСЧЕТЫ ПО ТТ
2.1 Общие указания к расчету погрешностей ТТ
Существует несколько методов расчета установившихся режимов ТТ с учетом нелинейности характеристики намагничивания. Практикуемый довольно давно метод эквивалентных синусоид позволяет достаточно точно рассчитать параметры режимов ТТ при малых нагрузках, при погрешностях, не выходящих за 10%, но не обеспечивает достаточную точность при глубоком насыщении ТТ.
Расчеты погрешностей ТТ можно проводить с использованием так называемых обобщенных характеристик ТТ, построенных по данным испытаний физических моделей ТТ с кольцевыми магнитопроводами из сталей марок 1512 и 3411 (старые названия - Э42 и Э310). Варианты применения этого метода, предусматривающие знание геометрических и обмоточных параметров ТТ и сорта стали, которые часто неизвестны, не могут рекомендоваться как типовые. Однако если такие параметры имеются, то в [3] можно найти достаточно подробную программу расчета с использованием микрокалькулятора.
При работе в режимах глубокого насыщения магнитопровода для определения погрешностей допустимо и целесообразно заменять реальные динамические характеристики намагничивания (динамические петли) характеристиками, состоящими из отрезков прямых, например, ПХН или СХН, что сильно упрощает расчеты. Примеры ПХН и СХН приведены на рисунке 6 (кривые 1 и 2). Упрощение расчетов достигается за счет использования универсальных характеристик погрешностей ТТ с ПХН или с СХН, пригодных для расчета погрешностей ТТ обычного типа в установившемся режиме при глубоком насыщении магнитопровода [2], [13], [16]. В приложении А приведен набор универсальных характеристик ТТ с ПХН.
Рисунок 6 - Варианты кусочно-линейной аппроксимации динамических характеристик намагничивания ТТ
В 1971 г. Горьковское отделение института "Энергосетьпроект" выпустило работу "Разработка универсальных характеристик для расчета трансформаторов тока со спрямленной характеристикой намагничивания" (инв. N 3746тм-т1), в которой приведен комплект универсальных характеристик для расчетов погрешностей одиночных ТТ с использованием СХН. Способы определения параметров СХН описаны, например, в [4], [5], [6].
В настоящее время и в будущем предпочтение следует отдавать машинным методам расчета релейных защит и их ТТ как более быстрым и точным. Методы машинного расчета в настоящей Инструкции не приводятся. В [2] приведены сведения о программе ГТТ-72, предназначенной для расчетов мгновенных и интегральных значений токов во вторичных цепях ТТ и погрешностей ТТ при их работе в типовых трехфазных схемах (группах ТТ) при переходных и установившихся режимах КЗ различных видов. Эти расчеты ведутся с использованием СХН ТТ. Учитываются начальные (остаточные) значения магнитной индукции ТТ, взаимные индуктивности между вторичными цепями (при наличии трансреакторов с подведением токов разных фаз), полные сопротивления и коэффициенты мощности для каждой ветви схемы, неидентичность характеристик намагничивания группы ТТ, витковая коррекция. Первичные токи задаются синусоидальными и экспоненциальными составляющими. В программу включена математическая модель электромагнитных реле тока, которая позволяет рассчитывать работу реле с учетом искажений формы кривой тока при насыщении ТТ, в частности, проверять реле на вибрацию контактов. В настоящее время программа переработана для современных персональных ЭВМ.
Необходимо отметить, что при насыщении ТТ, работающих в группе, вследствие взаимного влияния между ТТ группы, вторичные и намагничивающие токи ТТ существенно отличаются от токов одиночных ТТ формой кривой мгновенных значений, что делает их режимы работы не подобными режимам работы тех же ТТ, но одиночных. Поэтому функциональные характеристики одиночных ТТ (обобщенные характеристики физических моделей ТТ, универсальные характеристики ТТ с ПХН или СХН) могут быть приближенно использованы для ТТ в группах только при токовых погрешностях не более 10% или при пренебрежимо малых полных сопротивлениях общих ветвей группы (ветвей без вторичных обмоток ТТ). При этом нагрузка ТТ должна определяться с учетом вида КЗ.
Расчеты погрешностей ТТ и сечений подводящих проводов вторичного контура на контрактной основе могут вести проектные институты, например "Энергосетьпроект".
Иногда расчеты погрешностей ТТ не обеспечивают требуемой точности из-за неточности исходных данных или нестандартности расчетных режимов. Тогда может потребоваться экспериментальная проверка погрешностей (см. раздел 3 настоящей Инструкции).
Кроме расчетов погрешностей в практике эксплуатации релейной защиты может возникать потребность в расчетах нагрузок ТТ, сечений проводов токовых цепей, их допустимой длины и других параметров. Справочные материалы для таких расчетов можно найти в литературе - см., например, [8] и [10].
2.2 Расчет погрешностей ТТ по методу эквивалентных синусоид
Метод используется и для одиночных ТТ, и для групп ТТ, причем расчет режима работы любого ТТ в группе сводится к расчету режима работы этого ТТ как одиночного при эквивалентной нагрузке, комплексное сопротивление которой определяется как отношение комплекса напряжения на зажимах вторичной обмотки к комплексу вторичного тока данного ТТ в предположении об идеальной работе (без погрешностей) всех ТТ группы.
Метод эквивалентных синусоид дает удовлетворительные результаты при расчетах токовых и угловых погрешностей ТТ, работающих в диапазоне рабочих первичных токов, в своем классе точности, если для расчетов используются характеристики намагничивания и угла потерь в стали для той марки и толщины листов стали, из которой изготовлен магнитопровод ТТ, или экспериментальные характеристики данного образца ТТ.
Методика и последовательность расчета по МЭС погрешностей ТТ при заданных значениях первичного тока, параметров нагрузки, характеристик стали и конструктивных данных ТТ показаны ниже на конкретном примере.
Пример расчета погрешностей одиночного ТТ методом эквивалентных синусоид
Дано: ТТ типа ТФРМ-500Б-1500/1, обмотка для измерений класса точности 0,5.
Сталь марки М6Х среднего качества, толщина листов 0,35 мм; характеристики стали даны в таблице Е приложения Е.
Решение:
Составляющие полного сопротивления нагрузки:
Полное сопротивление вторичной ветви
Угол сопротивления вторичной ветви
Вторичная ЭДС
Расчетная амплитуда магнитной индукции
При этом действующее значение вторичного намагничивающего тока будет равно
Расчетное значение приведенного первичного тока
Коэффициент витковой коррекции
Токовая погрешность (%)
Угловая погрешность (в сантирадианах)
Относительный намагничивающий ток
Погрешность по действующему значению МДС (%)
Связь между токовой погрешностью и погрешностью по действующему значению МДС (%)
2.3 Методика расчета предельной кратности методом эквивалентных синусоид
Рассматривается вариант расчета по ВАХ ТТ при неизвестных параметрах магнитопровода.
Исходные данные:
Расчет.
При этом допущении вторичный ток практически равен приведенному первичному току, если намагничивающий ток равен (или меньше) 10% приведенного первичного тока:
При принятых допущениях расчетная вторичная ЭДС
Рисунок 7 - К расчету предельной кратности по ВАХ ТТ
Затем вычисляется искомая предельная кратность
При использовании типовой кривой намагничивания порядок расчета допустимой нагрузки для построения кривой предельной кратности
следующий:
2.4 Расчет погрешностей ТТ по методу ПХН
Метод основан на следующих допущениях:
1) потери в стали на вихревые токи и гистерезис не учитываются;
Учет потерь в стали необходим при анализе режимов работы ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой, например при определении перенапряжений на ее зажимах (см. приложение Д). В режимах, когда вторичная обмотка замкнута на небольшое сопротивление, влиянием потерь в стали при насыщении ТТ можно пренебречь, так как ток потерь примерно в сто-тысячу раз меньше тока нагрузки.
а - схема определения вторичным током; б - схема определения первичным током
Амперметры и вольтметр должны быть электродинамическими или электромагнитными (реагирующими на действующее значение измеряемой величины).
При проверке первичным током (схема рисунка 8, б)
Если значение индуктивного сопротивления вторичной обмотки неизвестно, его можно не учитывать. Тогда
При проверке первичным током (по схеме рисунка 8, б) синусоидальность первичного тока обеспечить несколько легче, так как в цепи питания имеется индуктивное сопротивление нагрузочного трансформатора.
Наиболее надежным способом получения синусоидального первичного тока является проверка рабочим током нагрузки. При его применении отпадает необходимость контроля формы кривой первичного тока. Если имеется возможность освободить ТТ на время измерений (временно переключить защиту на другой сердечник того же или другого ТТ или заменить защиту на время проверки другой защитой, например обходного или шиносоединительного выключателя), то этот способ следует предпочесть.
Возможность построения зависимостей, характеризующих работу ТТ, в функции всего от двух аргументов является важным достоинством метода ПХН.
При использовании ПХН можно построить графики мгновенных значений вторичного и намагничивающего токов, вторичной ЭДС и магнитной индукции, как описано в [2] и [13].
Универсальные характеристики ТТ с ПХН, наиболее полный комплект которых опубликован в [13], можно разделить на четыре группы:
- первая группа - погрешности по МДС;
- вторая группа - угловые погрешности;
- третья группа - полная погрешность и параметры относительного намагничивающего тока;
- четвертая группа - коэффициенты, характеризующие форму и гармонический состав вторичного и намагничивающего токов.
Основные из них приведены в настоящей Инструкции.
- погрешности по действующему значению МДС (см. рисунок А.1 приложения А)
- погрешности по среднему абсолютному (среднему выпрямленному) значению МДС (рисунок А.2 приложения А)
- погрешности по амплитуде МДС (рисунок А.3 приложения A)
- погрешности по первой гармонике МДС (рисунок А.4 приложения А)
Данная группа характеристик позволяет определять различные параметры силы несинусоидального вторичного тока, соотношения между которыми в общем случае существенно отличаются от таковых при синусоидальной форме кривой тока. Метод эквивалентных синусоид принципиально непригоден для определения таких соотношений.
Коэффициент гармоник показывает удельный вес совокупности высших гармоник в действующем значении вторичного тока.
При синусоидальном первичном токе высшие гармоники вторичного тока равны высшим гармоникам намагничивающего тока, приведенного к числу витков вторичной обмотки, отличаются они только знаками (разумеется, кратности высших гармоник намагничивающего тока относительно первой гармоники или действующего значения намагничивающего тока будут иными, чем для вторичного тока).
Не следует применять метод ПХН для режимов с токовыми погрешностями ТТ менее 10%, где он дает точность ниже, чем метод эквивалентных синусоид.
Расчеты режимных параметров по методу ПХН выполняются в такой последовательности:
- относительное действующее значение первой гармоники намагничивающего тока
- среднее абсолютное (среднее выпрямленное) значение вторичного тока
- амплитуда вторичного тока
|
|
|
| | |
0° | 3,2 | 2,5 |
37° | 2,5 | 2,0 |
45° | 2,37 | 1,9 |
60° | 2,25 | 1,84 |
90° | 2,12 | 1,76 |
Наибольшая допустимая кратность первичного тока при 40%-ной токовой погрешности определяется по формуле
то же при 50%-ной токовой погрешности:
3 ПРОВЕРКИ ТТ
3.1 Объем и виды проверок ТТ
При новом включении ТТ и их вторичные цепи проверяются в следующем объеме и такой последовательности:
а) подбор документации и ознакомление с ней;
б) внешний осмотр ТТ и их цепей;
в) предварительная проверка вторичных цепей прозвонкой;
г) проверка сопротивления и электрической прочности изоляции вторичных обмоток ТТ и их вторичных цепей;
д) определение полярности выводов первичной и вторичной обмоток;
е) снятие ВАХ;
ж) проверка омических сопротивлений вторичных обмоток ТТ;
з) проверка установленных коэффициентов трансформации ТТ;
и) проверка установленных ответвлений обмоток ТТ;
к) определение сопротивления вторичной нагрузки ТТ;
л) проверка переходных омических сопротивлений обмоток ТТ с переключением первичных обмоток для ТТ на 110 кВ и выше (выполняется службой ремонтов);
м) проверка правильности сборки вторичных обмоток и цепей нагрузки ТТ;
н) экспериментальная проверка погрешностей ТТ;
о) учет погрешности ТТ при настройке уставок защиты;
п) оформление результатов проверки.
Необходимость проведения при этом работ по пунктам "ж", "з", "и", "к", "л", "н", "о" определяется центральной службой релейной защиты (энергосистемы, МЭС или иного объединения). Центральная служба релейной защиты имеет право назначения дополнительных проверок, общих или местных, которые могут потребоваться в процессе эксплуатации.
При плановых проверках выполняются пункты "а", "б", "г", "е", "ж", "л", "п".
Если для ремонтных работ разбирались вторичные цепи, то дополнительно проверяется правильность их последующей сборки по пункту "м".
После замены ТТ проверка производится по пунктам "б", "г", "д", "е", "з", "и", "л", "м", "п".
Сроки проверок ТТ устанавливаются в соответствии с РД 153-34.0-35.617-2001 [19].
3.2 Подбор документации и ознакомление с ней
Перед любой проверкой ТТ необходимо подготовить:
а) принципиальные и монтажные схемы включения вторичных цепей ТТ;
б) расчет сопротивления вторичной нагрузки ТТ;
в) данные о значениях токов КЗ;
г) данные о значениях уставок защит, обслуживаемых данным ТТ, и инструкцию по проверке устройств защиты и автоматики, подключенных к проверяемым ТТ (для справок);
д) бланки паспортов-протоколов;
е) настоящую Инструкцию;
ж) испытательную аппаратуру, измерительные приборы и инструмент.
3.3 Внешний осмотр ТТ и их цепей
Осмотр выполняется согласно РД 153-34.0-35.617-2001 [19].
Особое внимание следует обратить на некоторые особенности конструкций ТТ и выполнение их вторичных цепей.
Выводы вторичных обмоток ТТ, особенно встроенных, должны быть надежно защищены от попадания в них масла и влаги. Кабельные разделки не должны пропускать пропиточную массу из кабелей с бумажной изоляцией.
Кабели во вторичных цепях ТТ должны быть включены так, чтобы токи каждой вторичной обмотки замыкались только через предназначенную для этой обмотки нагрузку.
Контрольные кабели и провода, проложенные по корпусам силового оборудования (масляных выключателей, силовых трансформаторов), должны быть надежно защищены от механических повреждений при работах на силовом оборудовании.
Встроенные ТТ должны устанавливаться в соответствии с заводскими надписями "верх" и "низ". Если надписи отсутствуют, то необходимо до установки на место определить начальный вывод А вторичной обмотки, по нему определить однополярную с ним сторону ТТ "верх" и восстановить надписи. Если отсутствуют обозначения выводов вторичных обмоток, то необходимо до установки ТТ определить и надежно обозначить все выводы.
Распорные клинья устанавливаются только в тех местах, где имеются заводские надписи "клин".
Рекомендуется для всех встроенных ТТ перед установкой проверить их исправность, сняв ВАХ. После установки на место, до заливки масла, рекомендуется повторно снять ВАХ и проверить полярность, чтобы убедиться в отсутствии повреждения обмоток и в правильности установки. Полезно также экспериментально определить коэффициент трансформации ТТ до его установки в аппарат.
Трансформаторы тока ТВ-35, встраиваемые в выключатели ВМ-35 и ВМД-35 с номинальным вторичным током 2,5 А, предназначены только для получения результирующего коэффициента трансформации в фазе 50/5, 75/5, 100/5 путем параллельного включения двух ТТ на фазу.
Некоторые ТТ (например, ТВТ-100, ТВТ-200) могут поставляться с номинальным вторичным током 5 или 1 А. Перед их установкой необходимо проверить соответствие номинального вторичного тока проектным значениям.
Во всех устройствах с испытательными блоками проверяется надежность работы блоков. Для этого во вторичную цепь, между блоком и реле, включается амперметр (ВАФ-85 или аналогичный). На входные зажимы блоков подается ток 5-10 А от постороннего источника. Выемные детали блоков ставятся в разные положения, и по показаниям амперметра проверяется правильность и надежность переключения токовых цепей.
У всех ТТ типа ТФН, ТФНК и подобных им необходимо вскрыть коробку выводов. Проверяется исправность резьбы штырей проходных изоляторов выводов, вводов и гаек, надежность контактов перемычки между вводами и выводами, наличие приспособлений от самоотвинчивания гаек, качество уплотнения проходных изоляторов.
Конструкции, на которых устанавливаются ТТ, должны обеспечивать возможность доступа во внутреннюю часть цоколя в процессе эксплуатации.
Для получения заданного коэффициента трансформации необходимо вскрыть верхнюю крышку ТТ и выполнить пересоединения секций первичной обмотки, пользуясь заводскими схемами и обозначениями, помещенными под крышкой.
У некоторых типов ТТ провод, предназначенный для заземления магнитопроводов, выведен в кабельную коробку на зажим, обозначенный буквой З. Этот зажим всегда должен быть надежно соединен с цоколем и заземлен.
У ТТ ТФНК-330 изоляция первичной обмотки выполнена из нескольких слоев, разделенных металлическими прокладками, образующими емкостный делитель фазового напряжения. Последняя наружная обкладка выводится на зажим в кабельной коробке, обозначенный буквой З, и всегда должна быть соединена с цоколем. Предпоследняя измерительная обкладка выводится на вывод И (не путать с выводами И1 и И2) и используется для отбора напряжения приборами ПИН. Если измерительная обкладка не используется, то вывод И необходимо соединить с зажимом З и заземлить.
Трансформаторы тока ТФНК-400 и ТФНК-500 собираются из двух частей на месте монтажа. Особое внимание следует обратить на надежность соединения выводов вторичной обмотки верхнего магнитопровода с вводами первичной обмотки нижних магнитопроводов и соединения магнитопроводов и экранов верхней части с ее цоколем.
Для удобства работы рекомендуется снять ВАХ всех магнитопроводов этих ТТ до их сборки (по методике раздела 3.7 настоящей Инструкции).
У всех ТТ место заземления вторичных обмоток должно быть доступно для персонала без снятия высокого напряжения. Все электрически соединенные вторичные цепи ТТ должны быть заземлены только в одной точке. Рекомендуется выполнять заземление либо на сборке зажимов панели защиты, либо на промежуточной сборке зажимов, ближайшей к ТТ.
Как известно, однополярными выводами ТТ являются выводы Л1-И1 и Л2-И2. В зависимости от разных причин первичная обмотка ТТ может включаться выводом Л1 к шинам (Л2 - к линии) или наоборот, но во всех случаях провод вторичной цепи, присоединенный к выводу вторичной обмотки одинаковой полярности с выводом первичной обмотки, присоединенным к фазе шин, считается начальным. Эти провода вторичной цепи маркируются по названию фазы, в которой стоит ТТ.
3.4 Предварительная проверка вторичных цепей прозвонкой
Проверка схемы соединений вторичных цепей производится согласно программам главы 3 РД 153-34.0-35.617-2001" [19].
3.5 Проверка сопротивления изоляции и электрической прочности изоляции вторичных обмоток ТТ и их вторичных цепей
Проверка сопротивления изоляции и электрической прочности изоляции вторичных цепей производится согласно программам РД 153-34.0-35.617-2001 [19], при этом следует руководствоваться нормативами документа [17].
3.6 Определение однополярных выводов первичной и вторичной обмоток
Принципиальная схема для определения однополярных выводов приведена на рисунке 9.
Рисунок 9 - Схема определения однополярных выводов обмоток
Выключатель К может быть любого типа.
Источником постоянного тока Б может быть батарея сухих элементов или аккумуляторная батарея с известной полярностью выводов.
В качестве измерительного прибора должен применяться магнитоэлектрический миллиамперметр или вольтметр с известной полярностью выводов, желательно с нулем на середине шкалы. Если полярность выводов прибора или источника тока не обозначена или вызывает сомнение, ее необходимо проверить.
Проверка полярности основана на известном законе самоиндукции, который гласит: всякая индуктивность электрически инерционна, т.е. она препятствует быстрому изменению величины своего магнитного поля со стороны внешней ЭДС, создавая собственную противоЭДС обратного действия по отношению к внешней ЭДС.
Практически же при кратковременном замыкании первичной цепи выключателем К стрелка прибора кратковременно отклоняется в какую-либо сторону. Подбирается такое включение прибора, чтобы при замыкании первичной цепи стрелка прибора отклонялась вправо. В этом случае однополярными будут выводы первичной и вторичной обмоток, присоединенные к плюсу батареи и плюсу прибора. При размыкании первичной цепи стрелка прибора будет отклоняться влево. Если нет прибора с двусторонней шкалой, можно использовать прибор с односторонним отклонением стрелки. Необходимо при этом учитывать, что при отклонении стрелки такого прибора влево она будет ударяться об упор и отбрасываться упором в обратную сторону, вправо. Если у прибора с односторонним отклонением имеется приспособление для установки стрелки на нуль, можно этим приспособлением сдвинуть стрелку вправо так, чтобы четко было видно, в какую сторону она будет отклоняться.
При определении однополярных выводов ТТ, встроенных во вводы выключателя, батарея должна присоединяться к штырям втулок одной и той же фазы включенного выключателя (рисунок 10).
Рисунок 10 - Схема проверки однополярных выводов ТТ, встроенных в выключатель
У встроенных ТТ, устанавливаемых на место на заводе-изготовителе (например, в выключатели ВМ-35), определение однополярных выводов производится только при сомнении в правильности заводских обозначений, после снятия ТТ (например, для сушки) и в других аналогичных случаях.
После установки встроенных ТТ в выключатель (до заливки масла) можно проверить правильность их установки и монтажа выводов вторичных обмоток. Для этого плюс батареи подключается к штырю ввода выключателя, обращенного в сторону шин, а минус - к неподвижному контакту той же втулки через лаз в баке. Прибор подключается к выводам обмоток трансформаторов, установленных на этом вводе (рисунок 11), по показаниям прибора проверяется соответствие установки ТТ по надписям "верх" и "низ" обозначениям (маркировке) выводов вторичной обмотки. Для тех же целей можно воспользоваться схемой рисунка 11.
Рисунок 11 - Схема проверки правильности монтажа ТТ, встроенных в вводы выключателя
Для определения однополярных выводов ТТ, встроенных в вводы высоковольтного аппарата, батарея подключается к вводам аппарата. Встроенные ТТ на фазных и нулевых выводах силового трансформатора устанавливаются одинаково по заводским надписям "верх" и "низ", т.е. полярности их получаются взаимно встречными. При испытании по схемам рисунков 12 и 13 стрелка прибора, подключенного к вторичным обмоткам таких ТТ одинаково, например, зажимом "+" к выводу А, будет отклоняться в разные стороны. Эту особенность необходимо учитывать при определении полярности встроенных ТТ. Если обмотки трансформатора имеют выведенный нуль, то плюс батареи следует подключать поочередно к вводам фаз А, В, С трансформатора (автотрансформатора), а минус - к вводу нейтрали в соответствии с рисунком 12.
Рисунок 12 - Схема проверки однополярных выводов ТТ, встроенных в высоковольтные
вводы трансформатора, при соединении обмоток в звезду
При определении полярности ТТ, встроенных в вводы силовых трансформаторов, не имеющих выведенной нулевой точки, батарея подключается поочередно к каждой паре фазных вводов трансформатора (рисунок 13) с соблюдением определенной последовательности и полярности. Так, если при включении на фазы А и В плюс подключается к фазе А, то на второй паре фаз В и С плюс должен подключаться к фазе В, на третьей паре фаз С и А плюс должен подключаться к фазе С.
Рисунок 13 - Схема проверки однополярных выводов ТТ, встроенных в высоковольтные
вводы трансформатора, при соединении обмоток в треугольник
При проверке ТТ, встроенных в трансформаторы, поскольку обмотки трансформатора имеют большое сопротивление по сравнению с первичной обмоткой ТТ, отклонение стрелки может быть слабым. Если отклонения стрелки прибора окажутся недостаточными для четкого определения направления, необходимо применить прибор с меньшими пределами измерений или увеличить напряжение источника тока. Иногда в такой ситуации может оказаться более выгодным производить проверку полярности при разрыве цепи, так как из-за резкого обрыва тока отклонение прибора может оказаться более заметным (но направленным в противоположную сторону).
Однополярный вывод вторичной обмотки в этом случае следует определять у ТТ, установленного на той фазе, к которой подключен плюс батареи. При включении прибора на ТТ той фазы, к которой подключен минус батареи, стрелки прибора будут отклоняться в обратную сторону - влево.
Для определения "верха" и "низа" у встроенных ТТ перед их установкой на место следует ориентироваться по обозначениям выводов вторичной обмотки. Плюс прибора подключается к выводу А. В окно ТТ продевается провод, соединяющий между собой плюс и минус батареи через выключатель и резистор. Батарея включается так, чтобы при замыкании цепи стрелка прибора отклонялась вправо. Сторона ТТ, обращенная к плюсу батареи, будет "верхом"; сторона, обращенная к минусу батареи, - "низом". Определение однополярных выводов полностью смонтированного ТТ обязательно для всех ТТ, не имеющих собственной первичной обмотки и устанавливаемых на втулки выключателей и трансформаторов или на шины на месте монтажа.
У ТТ, поступающих с завода полностью собранными, с собственными первичными обмотками (например, ТПФ, ТПЛ, ТФН и т.п.), однополярные выводы определяются лишь при неуверенности в правильности заводских обозначений: например, отсутствуют или неясно выполнены заводские обозначения, были повреждены и заменялись выводы вторичных обмоток и т.п. При этом обязательна проверка правильности схемы соединений вторичных цепей.
При определении однополярных выводов ТТ, если оборвана цепь измерительного прибора Г (см. рисунок 9), на зажимах ТТ может кратковременно появиться высокое напряжение. Поэтому при проверках полярности необходимо прекратить все другие работы во вторичных цепях группы проверяемых ТТ, а работающие должны избегать прикосновения к токоведущим частям вторичных цепей и прибора.
3.7 Снятие ВАХ
Вольт-амперная характеристика является основной при оценке исправности ТТ. Используются такие характеристики и для определения погрешностей ТТ.
Согласно ГОСТ 7746-89 [14] одной из характеристик ТТ является ток намагничивания вторичной обмотки, измеренный при приложении к ней напряжения, определяемого по формуле (29) настоящей Инструкции, и представляющий собой одну точку ВАХ. Снятие всей ВАХ ГОСТ 7746-89 не относит к обязательным проверкам ТТ.
Вольт-амперная характеристика представляет собой зависимость напряжения одной из обмоток (чаще всего вторичной) от намагничивающего тока со стороны этой же или другой обмотки при XX ТТ.
Наиболее распространенная неисправность ТТ - витковое замыкание - выявляется по резкому снижению ВАХ и изменению ее крутизны. В соответствии с пунктом 7.4 РД 34.45-51.300-97 [17] снятие характеристики намагничивания магнитопровода ТТ предусматривается для выявления короткозамкнутых витков, оно производится в пределах до начала насыщения, но не выше 1800 В. Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных ТТ, однотипных с проверяемым, чаще всего с характеристиками ТТ других фаз того же присоединения. Для такого сравнения достаточно совпадения характеристик с точностью в пределах их заводского разброса.
а - ТТ ТВ-35, 300/5 А; б - ТТ ТВД-500, 2000/1; 1 - исправный трансформатор тока; 2 - закорочен один виток;
3 - закорочены два витка; 4 - закорочены восемь витков
Рисунок 14 - Вольт-амперные характеристики при витковых замыканиях во вторичной обмотке
Снятие ВАХ для проверки отсутствия замыкания витков должно проводиться при новом включении и в соответствии со сроками профилактики ТТ. Для целей диагностики замыканий в обмотках несуществен способ подачи напряжения на ТТ, ток и напряжение при снятии характеристик могут фиксироваться приборами любой системы, если повторные измерения при плановых проверках производятся в идентичных условиях. При первом включении сравнение ведется между однотипными ТТ разных фаз. При плановых проверках достаточно проверить одну-две точки ВАХ.
В соответствии с п.3.2.29 [17] ТТ, предназначенные для питания токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны обеспечивать некоторую предельную погрешность в расчетных точках зоны действия питаемых ими защит. Для расчета погрешности ТТ (если напряжения в расчетных режимах защиты выхолят за пределы линейности его магнитопровода) необходимо снять характеристику намагничивания вплоть до расчетного напряжения защиты (но не более чем до 1800 В на всю вторичную обмотку). Более подробно о пределах напряжения сказано ниже.
Если ВАХ снимается для последующего расчета погрешностей, необходимо учитывать большую зависимость результатов измерений от методики проверки ВАХ. В зависимости от формы кривой напряжения, формы намагничивающего тока, а также типов используемых измерительных приборов, могут быть получены разные характеристики для одного и того же ТТ. Следует отметить, что ТТ при наиболее распространенном в расчетах релейной защиты значении погрешности в 10% можно считать линейными источниками тока с синусоидальной вторичной ЭДС. Поэтому ВАХ следует снимать, поддерживая напряжение близким по форме к синусоиде.
Синусоидальность всех переменных величин при проверках ТТ здесь и далее достаточно контролировать визуально, а при использовании анализаторов гармонического состава следует считать допустимым коэффициент высших гармоник до 5%.
На рисунке 15 показаны характеристики ТТ ТВ-35, 150/5, полученные при разных формах кривых тока и напряжения и при измерении их действующих значений. Наиболее высокая характеристика соответствует намагничивающему току, близкому к синусоидальному, и несинусоидальному напряжению, а наиболее низкая - к синусоидальному напряжению и несинусоидальному намагничивающему току.
1 - схема с автотрансформатором; 2 - схема с потенциометром;
3 - схема с реостатом
Рисунок 15 - Вольт-амперные характеристики трансформатора тока ТВ-35, 150/5
при проверке различными способами
Для снятия ВАХ могут быть рекомендованы вольтметры следующих типов:
- цифровые А1613 фирмы Rochar (объединение Schlumberger);
- отечественные ВК7-10.
Внешней отличительной особенностью стрелочных приборов выпрямительной системы, реагирующих на среднее абсолютное значение напряжения, является равномерная шкала, единая для переменного и постоянного напряжения.
Итак, для снятия ВАХ должна применяться испытательная схема с мощным автотрансформатором или автотрансформаторами (рисунок 16, в или г) как обеспечивающая наименьшее искажение синусоиды напряжения. Схемы с реостатом и потенциометром (см. рисунок 16, а и б) не рекомендуются.
а - схема с реостатом; б - схема с потенциометром; в - схема с автотрансформатором; г - схема с двумя
автотрансформаторами ЛАТР-2; д - схема при подаче тока намагничивания в первичную обмотку
Рисунок 16 - Схемы проверки ВАХ
При необходимости снять ВАХ со стороны первичной обмотки следует применять схему, показанную на рисунке 16, д.
В любом случае форму кривой напряжения полезно контролировать электронным осциллографом.
1 - ТФНД-200, 300-600-1200/1;
2 - ТФНК-400, кл.1; 3 - ТФНК-500, кл.0,5
Рисунок 17 - Характеристики намагничивания многовитковых трансформаторов тока
а - ТТ 500 и 35 кВ; б - ТТ тока 110 и 220 кВ; 1 - ТВД-500, 2000/1;
1’ - ТВД-500, 1000/1; 2 - ТДУ-500, 2000/1; 2’ - ТДУ-500, 1000/1;
3 - ТВТ-35, 3000/1; 3’- ТВТ-35, 1000/1; 4 - ТДУ-110, 2000/1;
4’ - ТДУ-110, 1000/1; 5 - ТДУ-220, 2000/1; 5’ - ТДУ-220, 500/1
Рисунок 18 - Характеристики намагничивания встроенных ТТ
При проверке ТТ с "высокими" значениями ЭДС насыщения может быть снята лишь начальная часть ВАХ. Однако этого достаточно для оценки исправности ТТ (см. рисунок 18, б). При проверке таких ТТ следует пользоваться повышающим автотрансформатором.
Проверка ВАХ каскадных ТТ, состоящих из двух ступеней (рисунок 19) - с номинальным вторичным током 1 А и "высокими" характеристиками намагничивания нижней (второй) ступени - имеет дополнительные особенности.
Рисунок 19 - Схема двухступенчатого ТТ ТФНКД-500
При новом включении ВАХ таких ТТ (например, ТФНК-400, ТФНК-500) должны проверяться отдельно для каждой ступени. При этом вторичную обмотку верхней ступени и первичную обмотку нижней ступени необходимо разъединить. После соединения нужно повторно снять ВАХ нижней ступени, эталонную для последующих плановых проверок. При плановых проверках ВАХ можно проверять только для ТТ нижней ступени без отсоединения верхней. При этом, когда проверяется ВАХ любой вторичной обмотки нижней ступени, остальные три вторичные обмотки трансформатора должны быть замкнуты на свою нагрузку.
При исправном ТТ верхней ступени его намагничивающий ток не превышает 2-3% намагничивающего тока любого ТТ нижней ступени, поэтому он почти не влияет на ВАХ ТТ нижней ступени. В то же время возникновение неисправности у ТТ верхней ступени может быть замечено при плановой проверке по изменению ВАХ сразу у всех ТТ нижней ступени. На рисунке 20, а показано изменение ВАХ ТТ нижней ступени при закороченном одном витке ТТ верхней ступени. Такое изменение будет обнаружено лишь при достаточной точности измерений. Поэтому при плановых проверках ВАХ каскадных ТТ рекомендуется пользоваться стабильным составом приборов, сравнивая результаты с эталонной характеристикой. Если при проверке будет замечено хотя бы незначительное снижение характеристики по сравнению со снятой при новом включении, следует отдельно проверить ВАХ ТТ верхней ступени. На рисунке 20, б видно, что закорачивание одного витка ТТ верхней ступени обнаруживается легко при непосредственной проверке его ВАХ.
а - характеристика ТТ нижней ступени класса Д; б - характеристика ТТ верхней ступени;
1 - закорочен один виток; 2 - исправный ТТ
Рисунок 20 - Изменение ВАХ ТТ ТФНК-400 при закорачивании одного витка вторичной обмотки первой ступени
При проверке ВАХ ТТ должны быть, как правило, полностью отсоединены от устройств защиты и автоматики и разземлены.
3.8 Измерение омических сопротивлений вторичных обмоток ТТ
Знание омических сопротивлений вторичных обмоток иногда нужно для проведения расчетов по ТТ. Кроме того, это дополнительная проверка переходных сопротивлений самой обмотки. Измерение может производиться одинарным измерительным мостом или методом вольтметра и амперметра. Погрешность приборов должна быть не выше 2%. Испытание не относится к числу обязательных.
3.9 Проверка установленных коэффициентов трансформации ТТ
Проверкой коэффициента трансформации определяется его соответствие номинальному коэффициенту трансформации. Эта проверка обязательна для всех ТТ, имеющих приспособления для изменения коэффициента трансформации - ответвления от вторичной обмотки, секционирование первичной обмотки и т.п.
В зависимости от назначения ТТ проверка коэффициента трансформации может производиться первичным током от нагрузочного устройства или первичным током нагрузки (последнее, если имеется возможность определять значение первичного тока независимо от проверяемых ТТ).
Возможна также проверка первичным или вторичным напряжением от постороннего источника. При этом рекомендуется применять приборы детекторной системы или электронные. Класс точности измерительных приборов до 2,5.
Проверка может совмещаться с другими проверками - проверкой схемы вторичных соединений, проверкой действия защиты на выключатель первичным током от нагрузочного устройства или проверкой защиты первичным током нагрузки.
Нагрузочное устройство может быть любого типа и конструкции. Плавная регулировка значения первичного тока не обязательна.
Основная принципиальная схема проверки первичным током от нагрузочного устройства приведена на рисунке 21.
Рисунок 21 - Схема проверки коэффициента трансформации
Значение первичного тока устанавливается достаточным для удобного и точного отсчета показаний измерительных приборов, обычно не менее 25% номинального тока проверяемого ТТ, где гарантируется его класс точности.
Отношение измеренных величин первичного и вторичного токов дает приблизительное значение коэффициента трансформации
По этой схеме рекомендуется проверять ТТ с приспособлениями для изменения коэффициента трансформации, например встроенные и ТТ на напряжение 110 кВ и более.
Коэффициент трансформации ТТ, уже встроенных в силовые трансформаторы, невозможно проверить первичным током от нагрузочного устройства. В таких случаях рекомендуется проводить проверку методом КЗ. На выводах одной из обмоток силового трансформатора устанавливается трехфазная закоротка, в три фазы другой обмотки через амперметры подается одновременно или по очереди напряжение 220 или 380 В от трансформатора собственных нужд. Таким образом создается первичный ток ТТ, другим прибором измеряется значение вторичного тока ТТ. По измеренным значениям определяется коэффициент трансформации ТТ.
Предварительно по паспортным данным определяется сопротивление обмоток силового трансформатора. Выбирается закорачиваемая обмотка и обмотка, в которую подается напряжение так, чтобы получить удобный для измерений первичный ток.
Первичные и вторичные токи обычно получаются очень малыми, поэтому необходимо по сопротивлению рассеяния обмоток трансформатора и коэффициенту трансформации ТТ заранее определить значения первичного и вторичного токов и подобрать подходящие пределы измерения приборов. Для увеличения тока следует установить переключатели регулировки напряжения трансформатора в положение, соответствующее минимальному напряжению. Возможно и замыкание накоротко одновременно двух обмоток трехобмоточного трансформатора. При проведении этих опытов следует иметь в виду, что очень малые токи могут быть заметно искажены самим ТТ, который находится вне диапазона точной работы. Поэтому такой метод следует применять, если нельзя воспользоваться другими способами.
В зависимости от схемы соединения трансформатора и мест установки встроенных ТТ напряжение от собственных нужд подается однофазное или трехфазное, на фазу-нуль или на все три фазы трансформатора.
Одновременно с проверкой коэффициента трансформации ТТ можно снять векторные диаграммы, проверить защиты трансформатора, например дифференциальную, или проверить правильность сборки вторичных цепей.
При таких испытаниях необходимо принять специальные меры к обеспечению безопасности работ, поскольку при случайном размыкании закороченной обмотки на ее выводах, а также на выводах третьей обмотки трехобмоточного трансформатора может появиться высокое напряжение, опасное для жизни. По этим соображениям не рекомендуется подача напряжения в обмотку низшего напряжения трансформатора.
Принципиально вместо напряжения собственных нужд 380 В может быть использовано напряжение 6 или 10 кВ. Но для этого требуется надежный монтаж временной подводки высокого напряжения, повышается опасность для персонала и требуется значительная мощность источника напряжения. Поэтому такой способ может применяться лишь в каких-то особых случаях, например при совмещении проверки ТТ с проверкой защит трансформатора под нагрузкой.
Если проверка на закоротку почему-либо невозможна, следует проверять ТТ первичным током нагрузки. При проверке током нагрузки значения первичного тока следует определять по показаниям приборов, включенных на другие ТТ, например на ТТ питающей линии, ТТ со стороны низшего напряжения этого же трансформатора с учетом его действительного коэффициента трансформации и схемы соединений. В крайнем случае допускается сравнивать показания приборов, включаемых на все встроенные в трансформатор ТТ (обычно они устанавливаются по два на каждую фазу трансформатора).
Если приборы включаются на разные фазы поочередно, то необходимо обеспечить постоянное значение нагрузки.
Проверка может быть совмещена с проверкой защит током нагрузки. Так же проверяется коэффициент трансформации ТТ, питающих защиты с реле, встроенными в привод выключателя, максимальные токовые и другие защиты, требующие проверки отключения первичным током.
Проверка коэффициента трансформации от нагрузочного устройства обязательна для ТТ при отсутствии заводских паспортов, обозначений ответвлений или секций обмоток и т.п.
Для экономии времени и уменьшения возможности ошибок при измерении первичного и вторичного токов рекомендуется применение приборов с измерительными клещами. Обязательно применение таких приборов для измерения вторичного тока при проверке действия защиты на отключение выключателя первичным током.
Можно определять коэффициент трансформации методом измерения не токов, а напряжений. Измерение производится по принципиальной схеме (рисунок 22). Его можно совместить со снятием ВАХ.
Рисунок 22 - Схема проверки коэффициента трансформации измерением напряжений
Возможен и обратный вариант - с подачей напряжения в первичную обмотку через понижающий трансформатор. Он требует внимательности от экспериментатора, чтобы не получить на вторичной стороне слишком большого напряжения, и не дает никаких преимуществ, поскольку все равно нужен вольтметр с малым пределом измерения.
Для измерения коэффициента трансформации встраиваемых ТТ, еще не установленных на свое место, необходимо изготавливать временную первичную обмотку из провода, устанавливаемого точно по оси отверстия магнитопровода. Отклонение первичной обмотки от центра может вызвать искажения за счет полей рассеяния вторичной обмотки, особенно если измерения производятся на промежуточных отпайках. Искажения результатов измерений могут быть и за счет посторонних магнитных полей, например при работе в действующем распределительном устройстве 6-10 кВ с большими токами нагрузки.
3.10 Проверка установленных ответвлений обмоток ТТ
В ряде случаев приходится определять или проверять обозначения ответвлений от вторичной обмотки ТТ, главным образом встроенных. Рекомендуются два основных способа: по распределению напряжения в обмотке и по полярностям ответвлений.
Схема проверки по первому способу показана на рисунке 23. Регулируемое напряжение подается от автотрансформатора на любые два ответвления вторичной обмотки. Значение тока в обмотке контролируется по амперметру и не должно превышать номинального вторичного тока ТТ.
Рисунок 23 - Схема определения ответвлений по распределению напряжений
Этот метод основан на том, что отмотка витков для компенсации погрешностей всегда производится от начального вывода А. При определении ответвлений этим методом необходимо учитывать основные условия:
а) первичная обмотка проверяемого ТТ должна быть разомкнута;
б) этим методом можно определить только порядок ответвлений и обозначить их принятым способом;
в) если известен номинальный первичный ток ТТ и его исполнение, то можно определить коэффициент трансформации на каждом ответвлении по заводским данным о числе витков. Определить коэффициент трансформации, не зная числа вторичных витков или номинального тока ТТ, этим методом невозможно;
г) для правильного определения выводов следует пользоваться заводскими данными о числе витков обмотки. Если таких данных нет, а известен наибольший номинальный коэффициент трансформации, то для одновитковых ТТ полное число витков можно принять приблизительно равным коэффициенту трансформации.
Один вывод вольтметра подсоединяется к выводу автотрансформатора, другой - поочередно ко всем остальным ответвлениям обмотки. В данном случае вторичная обмотка ТТ с ответвлениями является автотрансформатором и напряжение на ней распределяется пропорционально числу витков. Максимальному напряжению соответствуют начало и конец обмотки. Питание от автотрансформатора переключается на эти ответвления, для удобства работы напряжение устанавливается пропорциональным числу витков обмотки, например 1 В на 1 виток.
Вольтметром измеряется напряжение между каждым из этих ответвлений и всеми остальными. Показания вольтметра будут пропорциональны (равны при подаче напряжения 1 В на 1 виток) количеству витков вторичной обмотки между ответвлениями.
По числу витков вторичной обмотки определяются обозначения выводов и коэффициент трансформации на этом ответвлении. Необходимо учитывать, что у встроенных ТТ число витков вторичной обмотки обычно меньше числа витков, определенных по теоретическому коэффициенту трансформации. Число витков уменьшается для снижения погрешности по коэффициенту трансформации. Отмотка витков для компенсации погрешностей всегда производится от начального вывода А. Например, у встроенного ТТ ТВД-220 с коэффициентом трансформации 400/5 теоретическое число витков вторичной обмотки должно быть 80, в действительности же оно составляет 78. Это обстоятельство используется для определения условного "начала" обмотки, обозначаемого буквой А.
Для удобства рекомендуется результаты измерений записывать в виде таблицы. В качестве примера приводятся результаты определения выводов для ТТ ТВ-35, встроенного в выключатель ВМ-35.
Пример. Проверяемый ТТ имеет первичный ток 600 А, полное число витков 119 и пять выводов вторичной обмотки. Выводы в произвольном порядке обозначаются цифрами 1, 2, 3, 4, 5.
На выводы 2 и 4 подается напряжение 50 В; вольтметр подключается к выводу 2 и всем остальным, результаты измерений записываются в таблицу 1.
Таблица 1
|
|
Номера выводов | Показания вольтметра, В |
2-1 | 47 |
2-2 | 0 |
2-3 | 17 |
2-4 | 50 |
2-5 | 15 |
Наибольшую сумму показаний вольтметра получаем при измерении напряжений с выводов 2-1 и 2-4. Следовательно, 1 и 4 являются выводами от полного числа витков.
Питание переключается на выводы 1-4, автотрансформатором устанавливается напряжение 119 В (число витков всей обмотки по данным завода).
Результаты измерений записываются в таблицу 2.
Таблица 2
|
|
Номера выводов | Показания вольтметра, В |
1-2 | 58 |
1-3 | 79 |
1-4 | 119 |
1-5 | 39 |
4-1 | 119 |
4-2 | 61 |
4-3 | 40 |
4-5 | 80 |
Из таблицы 2 видно (по возрастанию напряжения), что ответвления, начиная от вывода 1, следуют в порядке 1, 5, 2, 3, 4.
Для определения вывода А сравниваются показания вольтметра на ответвлениях 1-5 и 4-3. Показания вольтметра на ответвлении 1-5 были меньше, чем на ответвлении 4-3.
Следовательно, вывод 1 следует обозначить А, вывод 5 - Б, вывод 2 - В, вывод 3 - Г и вывод 4 - Д.
Схема определения ответвлений по их взаимным полярностям показана на рисунке 24.
Рисунок 24 - Схема определения ответвлений по полярностям
Если известны "верх" и "низ" встроенного ТТ, то можно определить неизвестные ответвления его вторичной обмотки по их полярности. Выводы вторичной обмотки обозначаются произвольно, например цифрами 1, 2, 3, 4, 5. Плюс измерительного прибора подключается к выводу 1, второй вывод - поочередно к другим выводам и определяется знак отклонения стрелки прибора при замыкании ключа в первичной цепи. Затем плюс прибора подключается к выводу 2 и определяется знак показания прибора при подключении второго вывода и замыкании первичной цепи, и так далее до вывода 5.
Результаты измерений, знаки отклонения прибора заносятся в таблицу 3.
Таблица 3
По числу положительных и отрицательных отклонений прибора определяются ответвления.
Ответвление, дающее все положительные отклонения прибора, будет выводом А, а все отрицательные - выводом Д.
Ответвление, дающее три положительных и одно отрицательное отклонения, будет Б и т.д.
В примере, данном в таблице 3, ответвления следует обозначить:
3.11 Определение сопротивления вторичной нагрузки на ТТ
Действительная нагрузка на трансформаторы чаще всего отличается от принятой в проекте, это объясняется неточностью проектных данных о длинах кабелей, неопределенностью расчетного значения переходных сопротивлений в контактах, приблизительной оценкой значения сопротивления реле и проводов на панелях и другими причинами.
Кроме того, часто в процессе монтажа изменяются длина, сечение и материал кабелей: меняются монтажные схемы, распределение нагрузки по обмоткам ТТ и т.п.
В проекте расчет ТТ ведется по типовым данным ТТ, действительные же характеристики ТТ могут значительно отличаться от типовых. Иногда и схема устройства защиты отличается от проектной. Поэтому при первом включении нового устройства релейной защиты следует определить действительную нагрузку на ТТ, постараться уточнить расчетом возможные токи КЗ и погрешности ТТ при работе в действительных условиях.
Основные схемы и расчетные выражения для определения значения вторичной нагрузки от постороннего источника тока даны в таблице 4.
Таблица 4 - Определение нагрузки на ТТ при питании от постороннего источника тока
|
|
|
Схема измерений | Измеренное значение | Сопротивление нагрузки |
 |        |       |
 |   |     |
 | |  |
Значение тока должно быть равно номинальному току при измерении сопротивления нагрузки, мало зависящей от тока (реле РТ, измерительные приборы, большинство дистанционных реле и реле направления и т.п.).
Если такого значения тока недостаточно для точного отсчета показаний приборов, то ток следует увеличить до необходимого значения. Время протекания увеличенного тока должно быть минимальным, достаточным лишь для измерения показаний приборов.
У некоторых реле значение сопротивления заметно зависит от силы тока и от положения движущихся деталей магнитопровода. Например, у реле ИТ-80, РТ-80, РТ-90 и подобных им сопротивление уменьшается при увеличении тока и увеличивается при срабатывании реле. У реле РТВ сопротивление уменьшается при увеличении тока и резко возрастает после втягивания сердечника реле. Поэтому сопротивление нагрузки ТТ, питающих такие реле, следует определять при значениях тока, на 10-20% превышающих значение тока срабатывания реле при втянутых деталях подвижного сердечника, чтобы получить максимальное значение сопротивления при срабатывании реле.
Необходимо учитывать, что сопротивления нагрузки следует определять при кратностях первичного тока, соответствующих току срабатывания реле. Для проверки ТТ при больших кратностях следует определить сопротивление нагрузки ТТ, соответствующее этим кратностям.
В современной релейной аппаратуре часто применяются насыщенные магнитопроводы, поэтому определение сопротивления нагрузки следует вести при правильной синусоидальной форме тока. Регулировать ток нужно реостатом или линейным дросселем: так проще обеспечить синусоидальную форму тока в нелинейной нагрузке.
В ряде случаев удобнее определять сопротивление нагрузки ТТ при обтекании этого ТТ первичным током нагрузки (основные схемы и расчетные выражения для этого даны в таблице 5). Вольтметр в этих схемах следует включать как можно ближе к ТТ.
Таблица 5 - Определение нагрузки на ТТ током рабочей нагрузки
|
|
|
Схема измерений | Измеренное значение | Сопротивление нагрузки |
 | , ,  |     |
 | , |    |
 | , |  |
При проверке защит первичным током нагрузки удобно пользоваться регулируемыми источниками тока нагрузки (генераторами, синхронными компенсаторами), которыми можно создать токи, близкие к токам срабатывания защиты, измеряя сопротивление, изменяющееся с изменением тока, в интересующем нас состоянии. Однако не исключено использование и нерегулируемых источников, точность измерений с которыми может оказаться удовлетворительной.
3.12 Проверка переходных омических сопротивлений первичных обмоток ТТ, имеющих переключение (для ТТ на 110 кВ и выше)
Проверка переходных омических сопротивлений переключателей секций первичных обмоток ТТ производится приборами, применяемыми для измерения переходных сопротивлений высоковольтной аппаратуры, например двойными мостами постоянного тока. Значение переходных сопротивлений не должно превышать заводские нормы.
3.13 Проверка правильности сборки вторичных обмоток и цепей нагрузки ТТ
3.13.1 Общая часть
Проверка правильности соединения вторичных токовых цепей обязательна для всех обмоток всех ТТ без исключения.
В зависимости от наличия аппаратуры, конструкции ТТ, способов проверки защиты и автоматики, питающихся от проверяемых ТТ, и других местных условий эта проверка может выполняться от постороннего источника тока или от первичного тока рабочей нагрузки.
Наиболее надежным и простым способом проверки правильности сборки вторичных цепей является проверка первичным током. Однако для него нужна тяжелая и громоздкая испытательная аппаратура, не выпускаемая промышленностью и изготавливаемая силами энергосистем. В настоящее время наряду с проверкой первичным током получили распространение другие способы: проверки напряжением и импульсами постоянного тока. Однако в любом случае при первой подаче напряжения на присоединение должна проверяться правильность обтекания токовых цепей рабочими токами.
3.13.2 Проверка правильности сборки вторичных цепей током от постороннего источника
Для экономии времени эту проверку рекомендуется совмещать с другими - проверкой действия защиты на выключатель, проверкой сложных защит под нагрузкой и др.
Проверка первичным током от нагрузочного устройства обязательна для ТТ, питающих защиты, которые опасно проверять под нагрузкой, например встроенные в силовое оборудование защиты и т.д.
Для всех ТТ, питающих защиты, проверяемые под нагрузкой, проверка правильности схемы включения вторичных цепей от постороннего источника до постановки под нагрузку также желательна.
Основные схемы проверки правильности соединения вторичных цепей от нагрузочного устройства даны в таблице 6. Там же указаны наиболее часто встречающиеся ошибки и способы их определения.
Таблица 6 - Проверка схемы соединений ТТ от постороннего источника тока
|
|
|
|
|
|
|
Схема соеди- нений ТТ
| Схема измерений | Результаты измерений | Действительная схема | Заклю- чение по резуль- татам изме- рений | ||
После- дова- тельное вклю- чение двух ТТ на одной втулке |  |  |  | Пра- вильное после- дова- тельное вклю- чение двух ТТ на фазу | ||
|
|  |  | Обрыв | ||
|
|  |  | Изме- нена поляр- ность одного ТТ | ||
После- дова- тельное вклю- чение двух ТТ на разных втулках |  |
|
|
| ||
| ||||||
|
|  *
|  | Пра- вильное после- дова- тельное вклю- чение двух ТТ на фазу | ||
| ||||||
|
|  * |  | Закоро- чен один ТТ | ||
| ||||||
|
| |  | Изме- нена поляр- ность одного ТТ | ||
Парал- лельное вклю- чение двух ТТ на одной втулке |  |
|
|
| ||
|
| 
 |  | Пра- вильное парал- лельное вклю- чение двух ТТ на фазу | ||
|
| 
 |  | Обрыв | ||
|
|
|  | Изме- нена поляр- ность одного ТТ | ||
Парал- лельное вклю- чение двух ТТ на разных втулках |  |
|
|
| ||
|
| 
|  | Пра- вильное парал- лельное вклю- чение двух ТТ на фазу
| ||
|
| 
 |  | Закоро- чен один ТТ | ||
|
|
|  | Изме- нена поляр- ность одного ТТ | ||
Соеди- нение трех ТТ в звезду |  |
|
|
| ||
|
| 
|  | Пра- вильно собрана схема звезды | ||
|
| 
|  | Изме- нена поляр- ность одного ТТ
| ||
|
|   |  | Обрыв нулевого провода | ||
|
| 
|  | Обрыв цепи ТТ фазы А | ||
|
|    |  | Закоро- чен ТТ фазы А | ||
Включе- ние ТТ на раз- ность токов двух фаз |  |
|
|
| ||
|
|   |  | Пра- вильное соеди- нение ТТ на геомет- рическую разность токов двух фаз
| ||
|
| 
|  | Изме- нена поляр- ность одного ТТ | ||
|
| 
|  | Обрыв цепи ТТ фазы А | ||
|
| 
|  | Обрыв цепи реле | ||
|
|  
|  | Закоро- чен ТТ фазы А | ||
Вклю- чение двух ТТ в непол- ную звезду |  |
|
|
| ||
|
|
 |  | Пра- вильное соеди- нение в непол- ную звезду | ||
|
|  |  | Изме- нение поляр- ности одного ТТ | ||
|
|  | 
| Обрыв обрат- ного провода | ||
|
| 
|  | Обрыв ТТ фазы А | ||
|
| 
|  | Закоро- чен ТТ фазы А | ||
Соеди- нение трех ТТ в треу- гольник |  |
|
|
| ||
|
| 
|  | Пра- вильно собрана схема треу- гольника | ||
|
|  
| 
| Изме- нена поляр- ность ТТ фазы А | ||
|
|
|  | Обрыв цепи ТТ фазы А | ||
|
| 
|  | Закоро- чен ТТ фазы А | ||
|
| 
|  | Обрыв цепи треу- голь- ника в фазе А | ||
Способ проверки состоит в следующем: в зависимости от схемы соединения вторичных обмоток первичные обмотки ТТ соединяются по определенной схеме и в них подается однофазный ток от нагрузочного устройства. Вторичные цепи должны быть полностью собраны, заземления вторичных цепей восстановлены.
В качестве источника тока могут использоваться любые нагрузочные трансформаторы достаточной мощности. Для такой проверки удобно воспользоваться устройством с регулируемыми тиристорными ключами САТУРН-М или САТУРН-M1 производства НПФ "Радиус" (103489, Москва, НПО "Зенит"), которые при массе, не превышающей 26 кг, обеспечивают возможность проверки средств РЗА первичным током, подавая на достаточное для измерений время регулируемый ток в пределах до 2000 А. Возможности устройства возрастают при использовании его совместно с нагрузочным трансформатором (см. приложение Г и [9]).
Вторичный ток удобно проверять с помощью прибора с малыми клещами типа ВАФ-85 или его современных аналогов, например выпускаемых петербургской фирмой "Парма", последовательно по всей цепи нагрузки ТТ, проверяя тем самым правильность монтажа панели. Применение таких приборов позволяет производить измерение вне и внутри панелей защиты практически при любой ее монтажной схеме без переключений во вторичных цепях. По результатам измерений, пользуясь схемой, можно определить правильность сборки схемы и найти ошибки. Обнаруженные ошибки исправляются, и измерение повторяется.
Для увеличения первичного тока все временные соединения первичных обмоток ТТ выполняются проводами большого сечения и минимальной длины. Необходимо обеспечить минимальное переходное сопротивление контактов временной схемы, нагрузочное устройство устанавливается как можно ближе к ТТ.
Проверка по приводимым в таблице испытательным схемам проводится так, чтобы все ветви вторичной цепи проверялись на обтекание их током. Этим одновременно проверяется и отсутствие обрывов.
Если почему-либо приходится отступать от рекомендуемых схем проверки, то новые схемы следует составлять по тому же принципу. Необходимо учитывать при испытании, что вторичные обмотки ТТ могут оказаться разомкнутыми, поэтому сначала первичный ток дается небольшой и увеличивается до необходимого значения лишь после того, как по показаниям приборов можно будет убедиться, что вторичные цепи ТТ не разомкнуты.
Основные схемы проверки правильности соединения вторичных цепей первичным током нагрузки даны в таблице 7.
Таблица 7- Проверка схемы соединений ТТ первичным током нагрузки
|
|
|
|
|
Схема соеди- нений ТТ | Схема измерений | Результаты измерений | Векторная диаграмма вторичных токов | Заклю- чение по резуль- татам измере- ний |
Соеди- нение трех ТТ в звезду |  |
|
|
|
|
|   |  | Правиль- ное соеди- нение в звезду |
|
| 
| 
| Изменена поляр- ность ТТ фазы А |
|
| 
| 
| Обрыв цепи ТТ фазы А |
|
| 
| 
| Закорочен ТТ фазы А |
Соеди- нение трех ТТ в треу- гольник |  |
|
|
|
|
| 
|  | Правиль- ное соеди- нение в треуголь- ник по первой группе |
|
|  
|  | Изменена поляр- ность ТТ фазы А |
|
|  |  | Обрыв ТТ фазы А |
|
|  |  | Закорочен ТТ фазы А |
Соеди- нение двух ТТ в непол- ную звезду
|  |
|
|
|
|
|  |  | Правиль- ное соеди- нение в неполную звезду
|
|
|  
|  | Изменена поляр- ность ТТ фазы А |
|
| 
|  | Обрыв фазы А |
|
|  
| 
| Закорочен ТТ фазы А |
|
|   | - | Обрыв нулевого провода |
Соеди- нение двух ТТ на разность токов двух фаз |  |
|
|
|
|
|  | 
| Правиль- ное соеди- нение на разность токов фаз А и С
|
|
|  |  | Изменена поляр- ность ТТ фазы А |
|
| 
| 
| Закорочен один ТТ |
|
| |  | Обрыв ТТ фазы А |
|
| | - | Обрыв цепи реле |
Для простых максимальных токовых защит достаточно измерить вторичные токи амперметром; для сложных защит кроме измерений токов необходимо снять векторную диаграмму токов любым способом, например указанным в РД 34.35.302 [7]. Значение первичной нагрузки должно обеспечивать достаточно точный отсчет показаний измерительных приборов. Желательно, чтобы нагрузка была симметричной по фазам и неизменной по значению.
Особенностью схем является проверка целости нулевого провода. Отсутствие тока небаланса может быть вызвано обрывом нулевого провода либо местными условиями - строго симметричная нагрузка, одинаковые характеристики ТТ, малое значение первичной нагрузки и т.д. Если ток в нулевом проводе измерить не удается, то необходимо убедиться в исправности нулевого провода путем искусственного увеличения тока небаланса. Если заземление вторичных обмоток ТТ установлено вблизи ТТ, то на панели защиты достаточно заземлить одну из фаз вторичных цепей. Тогда в нулевом проводе появится ток. Вместо заземления фазы можно закоротить один из ТТ на ближайшей к нему сборке зажимов. В ряде случаев для увеличения тока небаланса достаточно включить в одну из фаз сопротивление 5-10 Ом. Трансформатор в этой фазе перегружается, возрастает его погрешность и увеличивается ток небаланса в нулевом проводе.
Такие же способы проверки исправности токовых вторичных цепей (измерением токов в фазах и в нуле, а при необходимости и снятием векторных диаграмм) применимы и для ТТ, встроенных в силовые трансформаторы, при создании во всех трех фазах малых первичных токов.
3.13.3 Проверка правильности сборки вторичных цепей напряжением
В полностью собранной схеме вторичных цепей снимаются заземления и размыкается нулевая точка звезды, собранной после обмоток реле. В освободившиеся цепи подается трехфазное регулируемое (или нерегулируемое, что менее удобно) напряжение, меньшее, чем напряжение насыщения магнитопроводов (проверяется по ранее снятой ВАХ). На первичной обмотке каждого ТТ фазовым вольтметром действующего значения измеряется напряжение и снимается векторная диаграмма относительно напряжения, поданного на вторичные обмотки (рисунок 25). По результатам измерений оценивается правильность сборки схем.
Рисунок 25 - Схема проверки правильности сборки вторичных цепей ТТ измерением напряжений
При применении этого способа необходимо заранее по принципиальной схеме составить программу испытаний, определить ожидаемые значения напряжений и их векторные диаграммы и затем опытным путем проверить схему, пользуясь этими данными.
3.13.4 Проверка правильности сборки вторичных цепей импульсами постоянного тока
Проверка схемы соединения вторичных цепей импульсами постоянного тока является развитием изложенного выше метода определения однополярных выводов обмоток ТТ. При полностью собранной схеме вторичных соединений в первичную обмотку каждого ТТ поочередно в определенном порядке кратковременно подается ток от источника постоянного тока. Во вторичные цепи включаются магнитоэлектрические приборы с известной полярностью. По углу и знаку отклонения приборов определяется правильность соединений.
На рисунке 26, а приведена основная схема проверки этим методом; стрелками указаны направления токов при кратковременной подаче тока в первичную цепь. Знаками плюс и минус обозначены выводы измерительных приборов.
a - выносные ТТ; б - ТТ, встроенные в силовые трансформаторы
Рисунок 26 - Схема проверки соединений вторичных цепей импульсами постоянного тока
При проверке схемы соединений необходимо учитывать следующие особенности этого метода.
Знаки отклонений приборов будут различными при замыкании и размыкании первичной цепи. Поэтому необходима надежная связь между лицами, замыкающими первичную цепь и отмечающими показания приборов. Записываются только показания приборов при замыкании первичной цепи.
Полярность источников и измерительных приборов относительно общих точек трехфазной сети должна быть одинакова во всех фазах. Измерения должны проводиться во всех фазах трехфазной сети.
Перед проверкой рекомендуется вычертить схему испытуемой цепи, задаться полярностью включения источника питания, нанести на схеме направления вторичных токов и знаки отклонения стрелки прибора.
Этот метод рекомендуется для предварительной проверки схемы вторичных соединений ТТ, встроенных в силовые трансформаторы; для них он часто является единственным методом предварительной проверки перед проверкой первичным током нагрузки или током искусственного КЗ. Проверка ведется по схеме рисунка 26, б.
3.14 Экспериментальная проверка погрешностей ТТ
Иногда из-за неточностей расчетной проверки может понадобиться экспериментальная проверка погрешностей. Ее можно выполнять только первичным током, так как она должна в полной мере учитывать влияние несимметрии первичной обмотки на точность работы ТТ.
При проверке магнитопроводов класса точности 0,2 и 0,5, используемых для учета электроэнергии, должны использоваться специальные комплекты с ЭТТ очень высокой точности и с мостовыми устройствами сравнения. Такие комплекты выпускаются за рубежом и стоят очень дорого. В России такие устройства также выпускаются некоторыми метрологическими институтами и тоже стоят дорого. Поверочные комплекты для поверки ТТ на класс точности должны использоваться заводами - изготовителями ТТ и организациями, имеющими сертификат на проведение работ по энергоаудиту.
а - проверка токовой погрешности; б - проверка реле на отсутствие вибрации
Первичный ток при проверке ТТ на значение погрешности обязательно должен быть синусоидальным. Для создания больших токов синусоидальной формы требуется применение специальных схем. На рисунке 28, а показана схема, позволяющая получить значение первичного тока 2-3 кА. Чтобы получить ток нагрузки более синусоидальным по форме, можно рекомендовать вместо активного сопротивления применять индуктивное.
Очень большие значения токов (10-15 кА) могут быть получены при прямом включении без регулирующих сопротивлений испытательной схемы на выводы фаз трансформатора с.н. (см. рисунок 28, б, в). Но лучшим решением представляется применение источников тока типа устройства "Сатурн-M1" (см. приложение Г и [9]) с нагрузочным трансформатором на выходе. Для устранения высших гармоник устройство следует питать от сети 380 В. Работать следует в кратковременном режиме с записью на пишущее аналоговое или цифровое устройство.
Рисунок 28 - Схемы питания при проверке ТТ большими токами
Создание таких схем в условиях эксплуатации связано с большими трудностями, поэтому более целесообразно обеспечить возможность получения больших токов синусоидальной формы в центральной лаборатории энергосистемы (например, в лаборатории ЦС РЗАИ) и там проводить проверку ТТ, привозя их с мест вместе с защитами и прочей аппаратурой нагрузки.
Поскольку схема проверки на погрешность не дифференциальная, наличие равенства коэффициентов трансформации ИТТ и ЭТТ не обязательно.
- электромагнитным или электродинамическим при проверке токовой погрешности по действующему значению;
- реагирующим на среднее абсолютное значение при проверке по среднему абсолютному значению;
- амплитудным при проверке по амплитудному значению;
- фильтровым при проверке по точности первой гармоники.
3.15 Учет погрешности ТТ при настройке уставок защиты
При больших погрешностях ТТ для большей точности работы защит возможна настройка заданных уставок с учетом действительных погрешностей ТТ (рисунок 29).
а - без учета погрешностей, б - с точным учетом погрешностей; в - с приближенным учетом погрешностей;
г - схема замещения
Рисунок 29 - Вариант учета погрешностей ТТ
На рисунке 29, а защита полностью отключена от ТТ и настраивается от постороннего источника тока с помощью испытательного устройства (ИУ) без учета погрешностей ТТ. Такой метод применим для мощных ТТ и защит с малым потреблением и применяется в большинстве случаев.
На рисунке 29, б защита настраивается первичным током по амперметру в первичной цепи ТТ. В этой схеме полностью учитывается погрешность ТТ. При необходимости токовую погрешность можно определить экспериментально, но недостатком этого способа является необходимость применения аппаратуры на большие токи (сотни и тысячи ампер).
На рисунке 29, в дана рекомендуемая схема проверки, а на рисунке 29, г схема замещения ТТ, подтверждающая возможность и целесообразность применения схемы рисунка 29, в.
При проверке первичным током питание подается как бы в точки А и Г схемы замещения.
3.16 Оформление результатов проверок
Результаты проверки заносятся в паспорт-протокол. Форма рекомендуемого паспорта-протокола дана в приложении В.
Приложение А
(справочное)
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТТ С ПХН
В приложении приведены универсальные характеристики погрешностей и коэффициентов (рисунки А.1-А.10).
Рисунок А.1 - Универсальные характеристики погрешности по действующей МДС
Рисунок А.2 - Универсальные характеристики погрешности по средней по модулю МДС
Рисунок А.3 - Универсальные характеристики погрешности
по амплитуде МДС
Рисунок А.4 - Универсальные характеристики погрешности по первой гармонике МДС
Рисунок A.5 - Универсальные характеристики угловой погрешности по первой гармонике тока
Рисунок А.6 - Универсальные характеристики коэффициента формы кривой вторичного тока
Рисунок А.7 - Универсальные характеристики коэффициента гармоник вторичного тока
Рисунок А.8 - Универсальные характеристики первой гармоники намагничивающего тока
Рисунок А.9 - Универсальные характеристики полной погрешности
при отсутствии витковой коррекции
Рисунок А.10 - Универсальные характеристики угла сдвига фазы первой гармоники намагничивающего тока
относительно первичного тока
Приложение Б
(справочное)
ПОЯСНЕНИЯ К МЕТОДИКЕ ПРОВЕРКИ ВАХ
Б.1 Форма кривой ЭДС и намагничивающего тока
Насыщение стали магнитопровода ТТ при больших значениях намагничивающего тока обуславливает нелинейность характеристики намагничивания, а следовательно, и ВАХ. Эта нелинейность вызывает и искажение формы кривой намагничивающего тока, отличие формы тока от синусоиды при синусоидальной ЭДС или формы кривой ЭДС при синусоидальном намагничивающем токе.
На рисунке Б.1 показано возникновение искажений намагничивающего тока при заданной синусоиде ЭДС или искажение ЭДС при заданной синусоиде намагничивающего тока, а также взаимное расположение этих кривых на общих графиках. При этом еще не учтен гистерезис, который вносит несимметрию в искаженные кривые.
При изменении магнитного потока по синусоидальному закону
или
Б.2 Условия, определяющие выбор расчетной ВАХ
При КЗ установившийся ток, как правило, имеет синусоидальную форму, поскольку он создается синусоидальной ЭДС генераторов, и первичная цепь обычно не содержит нелинейных сопротивлений.
Типовые характеристики намагничивания, исходные для определения предельной кратности и построения кривых предельных кратностей, проверяются заводами-изготовителями при синусоидальном напряжении приборами, реагирующими на действующее значение тока и среднее абсолютное значение напряжения.
Вольт-амперные характеристики нелинейной нагрузки могут иметь самый разный вид в зависимости от вида нелинейности.
Б.3 Методика проверки ВАХ
1 - при измерении тока намагничивания амперметром, реагирующим на действующее значение тока;
2 - при измерении тока намагничивания амперметром, реагирующим на амплитудное значение тока
Рисунок Б.2 - Вольт-амперные характеристики ТТ ТВД-35, 300/5, полученные при синусоидальном напряжении
Приложение В
(рекомендуемое)
РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ПАСПОРТ-ПРОТОКОЛ
|
|
|
|
|
|
энергосистема |
| электростанция, сетевой район, подстанция |
|
|
|
|
| защищаемый объект |
|
|
|
|
| место установки |
I. Паспорт-протокол трансформаторов тока
|
|
|
|
|
1. Паспортные данные |
| |||
|
| |||
Тип трансформаторов тока |
| |||
|
| |||
Коэффициент трансформации |
| |||
|
| |||
Год выпуска |
| |||
|
|
|
|
|
Обозначение обмотки | Класс точности | Номинальный режим нагрузки | Номинальная предельная кратность | |
|
| Ом | В·А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема соединений и полярность трансформаторов тока | Марки- ровка | Загрузка трансформаторов тока | |||
Фаза Сторона Полярность |
| Марки- ровка |  | ||
Обоз- начение обмоток |
|  |
|
| |
Показать полную схему соединения с заземлениями. В прямоугольниках указать полярность и обозначение выводов вторичных обмоток. |
| Показать полностью схему загрузки. В прямоугольниках указать обозначение загрузки.
Например: РТ, А, ВУ-25 и т.п. | |||
Основные кабели
|
|
|
|
|
|
|
N п.п. | Наименование | Маркировка | Марка | Сечение, мм | Длина, м | Сопротивление жилы, Ом |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
Соединительные муфты
|
|
|
N п.п. | Обозначение кабеля | Расстояние по длине кабеля от трансформатора тока до муфты |
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Дата |
| Составил |
| Проверил |
|
II. Проверка при новом включении
1. Внешний осмотр
|
|
Элементы схемы | Состояние |
Выводы
|
|
Сборки выводов
|
|
Заземления
|
|
Уплотнения
|
|
Кабельные разделки
|
|
Кабели и соединительные муфты
|
|
2. Проверка схемы соединения токовых цепей
Схема и маркировка соответствуют монтажной схеме N _____________
3. Проверка сопротивления изоляции трансформаторов тока и их цепей по элементам мегомметром на__________ В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначение трансформаторов тока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление изоляции между обмотками, МОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление изоляции на землю, МОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначение кабеля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление изоляции на землю, МОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минимальное сопротивление изоляции между жилами, МОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление изоляции на землю в полной схеме, МОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Проверка электрической прочности изоляции токовых цепей на землю
Изоляция токовых цепей испытана напряжением _____ В в течение ___ мин. Изоляция испытана мегомметром на _____ В
Сопротивление изоляции ________ Ом (МОм)
5. Проверка полярности и схемы соединений трансформаторов тока
Однополярные зажимы____________________________ .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначение обмотки |
|
|
|
| ||||||||||||
Класс трансформаторов тока |
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
Фаза | А | В | С |
| А | В | С |
| А | В | С |
| А | В | С | |
Нагрузка трансформаторов тока, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
 при снятии характеристики намагничивания |
|
|
|
|
|
| ||||||||||
Результаты измерения |  | | | | | | | | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вольт-амперная характеристика для рабочего коэффициента трансформации
Приборы ____________
Способ и схема проверки ___________
7. Проверка коэффициента трансформации первичным током ________ А
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фазы | Вторичный ток ____ А при ответвлениях вторичной обмотки | Установленный коэффициент трансформации | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Проверка схемы соединения трансформаторов тока вторичным током
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фаза | Номер транс- форма- тора тока | А | А | Схема соеди- нения транс- форма- торов тока | Номер транс- форма- тора тока | А | А | Схема соеди- нения транс- форма- торов тока | Номер транс- форма- тора тока | А | А | Схема соеди- нения транс- форма- торов тока |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Измерение нагрузок вторичных обмоток трансформаторов тока при различных значениях тока
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сочетание фаз | Значение нагрузки вторичных обмоток при токе | |||||||||
| …А | …А | …А | |||||||
| В |  Ом | Ом/фаза | В | Ом | Ом/фаза | В | Ом | Ом/фаза | |
А-В |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
В-С |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
С-А |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
А-0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
В-0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
С-0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
10. Дополнительные проверки
|
|
|
| Начальник МС РЗАИ |
|
|
|
|
| Проверку производил |
|
III. Результаты эксплуатационных проверок
|
|
|
|
|
|
|
|
Дата | Наименование и объем проверки. Выявленное отклонение характеристик. Обнаруженные дефекты | Сопротивление изоляции токовых цепей на землю обмотки | Подпись | ||||
|
| I | II | III | IV | прове- ряющего | контроли- рующего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменение схемы соединений и нагрузки трансформаторов тока
|
|
|
|
Дата | Произведенные изменения | Подпись | |
|
| проверяющего | начальника МС РЗАИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение Г
(справочное)
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КОМПЛЕКТНЫХ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СЕРИИ САТУРН
Комплектные испытательные устройства САТУРН-М и САТУРН-М1 предназначены для проверки и настройки автоматических выключателей низкого напряжения. Устройство САТУРН-М состоит из одного блока, САТУРН-M1 имеет два блока, из которых один - блок САТУРН-М, а второй - понижающий трансформатор, позволяющий расширить диапазон создаваемых токов. Поскольку эти устройства имеют довольно обширную автоматику управления токами и измерения этих токов, ими удобно пользоваться для получения больших токов на короткое время при проверках ТТ. Устройства позволяют производить проверку характеристик средств релейной защиты первичным током непосредственно от сети 380/220 кВ. Проверка характеристик подключенных к электросети АВ производится путем создания замыкания за местом установки проверяемого выключателя через управляемый сильноточный тиристор.
Так как регулировка тока в устройствах типа САТУРН производится управляемым тиристором, искажающим синусоиду напряжения, для проверок ТТ лучше не пользоваться регулировкой, включая устройство САТУРН последовательно через какое-либо линейное регулируемое сопротивление, активное или индуктивное, например, водяной реостат или сварочный дроссельный регулятор тока. Предельное значение тока через устройство САТУРН-М - 2000 А, через устройство САТУРН-M1 - 12000 А. Предельное значение тока, измеряемого устройством САТУРН-M1 в цепи фаза-фаза и фаза-нуль, - до 30 кВ (с помощью токовых шунтов, входящих в комплект). Диапазон задания (и измерения) длительности протекания тока от 0,01 до 99,99 с.
Допустимое время разового протекания тока через устройства:
для САТУРН-М
|
|
|
|
|
|
|
|
При токе, А | 100 | 200 | 300 | 500 | 1000 | 1500 | 2000 |
Допустимое время, с | 100 | 20 | 12 | 5 | 1 | 0,3 | 0,06 |
для САТУРН-M1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При токе, А | 300 | 400 | 500 | 800 | 1000 | 1500 | 2000 | 5000 | 8000 | 12000 |
Допустимое время, с | 100 | 50 | 40 | 20 | 10 | 5 | 3 | 0,4 | 0,15 | 0,06 |
Масса каждого из блоков не превышает 12 кг, габаритные размеры не более чем 400x235x230 мм.
Открытое акционерное общество "Фирма ОРГРЭС" оказывает техническую помощь персоналу предприятий в освоении методов применения устройств САТУРН на предприятиях.
Телефон для справок: 360-32-40.
Приложение Д
(справочное)
МЕТОДИКА И ПРИМЕР ОЦЕНКИ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
НА РАЗОМКНУТОЙ ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКЕ ТТ
ПРИ СИНУСОИДАЛЬНОМ ПЕРВИЧНОМ ТОКЕ
При разомкнутой вторичной цепи ТТ и протекании по его первичной обмотке синусоидального тока силой 20-30% номинального тока или более имеет место режим глубокого насыщения магнитопровода. Во вторичной обмотке наводится ЭДС, имеющая форму разнополярных периодических треугольных импульсов с крутым спадом. Такой же формы и того же значения напряжение действует между присоединенными к выводам вторичной обмотки вторичными цепями, в которых имеется разрыв.
Амплитуда ЭДС рассчитывается по формуле
Длительность импульса (по его основанию)
Отсюда следует, что амплитуда ЭДС пропорциональна корню квадратному из кратности первичного тока или корню квадратному из действующего значения первичного тока.
Сопротивление потерь в стали может быть приближенно определено по формуле
Для примера ниже приведен расчет перенапряжений на выводах разомкнутой вторичной обмотки Р1 для защиты ТТ типа ТФРМ-750У-1500-3000/1 при номинальном первичном токе.
Исходные данные:
|
|
|
|
| | | |
1 А | 1 | 1950 Ом | 72 ·10  Ом |
Расчет:
Погрешность определения амплитуды ЭДС данным методом составляет около 10-15%.
Приложение Е
(справочное)
УСРЕДНЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЛЬЦЕВЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ
ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МАРОК СТАЛИ
Таблица Е.1 - Характеристики намагничивания и угла потерь в стали М6Х (толщина листа 0,35 мм)
|
|
|
|
|
|
|
| А/м | эл. град. | ||||
Тл | для качества стали | для качества стали
| ||||
| лучшего | среднего | худшего | лучшего | среднего | худшего |
0 | 0 | 0 | 0 | 18 | 14 | 10 |
0,005 | 0,25 | 0,38 | 0,5 | 19,5 | 17 | 14,5 |
0,01 | 0,48 | 0,71 | 0,93 | 21 | 19,5 | 18 |
0,02 | 0,83 | 1,23 | 1,63 | 24 | 22,5 | 21 |
0,03 | 1,18 | 1,72 | 2,25 | 26 | 24,5 | 23 |
0,04 | 1,5 | 2,15 | 2,8 | 28 | 26 | 24 |
0,05 | 1,8 | 2,5 | 3,2 | 30 | 27,5 | 25 |
0,1 | 3,05 | 3,98 | 4,9 | 36,5 | 33 | 29,5 |
0,2 | 4,9 | 6,18 | 7,45 | 41 | 38,5 | 36 |
0,3 | 6,5 | 8,03 | 9,55 | 44 | 41,5 | 39 |
0,4 | 7,95 | 9,78 | 11,6 | 47 | 44,5 | 42 |
0,5 | 9,3 | 11,4 | 13,5 | 49,5 | 47 | 44,5 |
0,6 | 10,5 | 13 | 15,3 | 51,5 | 49 | 46,5 |
0,7 | 11,8 | 14,4 | 17 | 53,5 | 50,5 | 48 |
0,8 | 12,9 | 15,9 | 19 | 55 | 51,5 | 48,3 |
0,9 | 13,9 | 17,5 | 21 | 56 | 52 | 48,45 |
1 | 14,9 | 19,5 | 24 | 56,5 | 52,5 | 48,5 |
1,2 | 16,9 | 24,7 | 32,5 | 56,3 | 52 | 48 |
1,3 | 18 | 28,5 | 39 | 56,2 | 51,5 | 47 |
1,4 | 19,7 | 34,9 | 50 | 56 | 49,5 | 43 |
1,5 | 22,5 | 45,3 | 68 | 54,5 | 46 | 37,5 |
1,55 | 24,5 | 52,8 | 81 | 52,5 | 42 | 31,5 |
1,6 | 27 | 63,5 | 100 | 50 | 37,5 | 25 |
1,65 | 30,5 | 92,8 | 155 | 45 | 32 | 19 |
1,7 | 35,5 | 138 | 240 | 39 | 24,5 | 10 |
1,75 | 43 | 202 | 360 | 32 | 18,5 | 5 |
1,8 | 53 | 307 | 560 | 20 | 11,5 | 3 |
1,82 | 58 | 384 | 710 | 15 | 8,5 | 2,5 |
1,84 | 66 | 533 | 1000 | 11,5 | 7 | 2 |
1,86 | 74 | 712 | 1350 | 8,5 | 5 | 1,5 |
1,88 | 85 | 943 | 1800 | 6 | 3,5 | 1 |
1,9 | 110 | 1180 | 2250 | 4 | 2,5 | 1 |
1,92 | 170 | 1490 | 2800 | 2,5 | 1,5 | 0,5 |
1,94 | 240 | 1970 | 3700 | 1,5 | 1 | 0,5 |
1,96 | 340 | 2670 | 5000 | 1 | 0,5 | 0 |
1,98 | 530 | 4200 | 7500 | 0,5 | 0 | 0 |
2 | 1200 | 6600 | 10000 | 0 | 0 | 0 |
Таблица Е.2 - Характеристики намагничивания и угла потерь в стали 3406 (толщина листа 0,35 мм)
|
|
|
|
|
|
|
Магнитная индукция , Тл | Напряженность магнитного поля  , А/м | Угол потерь  , эл. град. | ||||
| Характеристика намагничивания | Характеристика угла потерь | ||||
| магнитопровода | готового ТТ |
| |||
| лучшая | худшая | лучшая | худшая | лучшая | худшая |
0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 39,0 | 17,0 |
0,01 | 0,42 | 1,00 | 0,42 | 1,20 | 39,5 | 18,0 |
0,02 | 0,81 | 1,80 | 0,81 | 2,16 | 40,0 | 20,5 |
0,03 | 1,20 | 2,47 | 1,20 | 2,96 | 41,5 | 22,5 |
0,04 | 1,52 | 3,15 | 1,52 | 3,78 | 43,0 | 24,5 |
0,05 | 1,83 | 3,65 | 1,83 | 4,38 | 44,0 | 26,0 |
0,10 | 3,00 | 5,78 | 3,00 | 6,86 | 50,0 | 32,0 |
0,20 | 4,64 | 8,88 | 4,64 | 10,70 | 56,0 | 38,5 |
0,30 | 5,93 | 12,10 | 5,93 | 14,50 | 60,5 | 43,0 |
0,40 | 7,40 | 14,70 | 7,40 | 17,60 | 64,0 | 46,0 |
0,50 | 8,51 | 17,30 | 8,51 | 20,80 | 66,5 | 48,5 |
0,60 | 9,41 | 20,30 | 9,41 | 24,40 | 67,5 | 50,0 |
0,70 | 10,40 | 22,60 | 10,40 | 27,10 | 68,5 | 50,0 |
0,80 | 11,40 | 25,70 | 11,40 | 30,80 | 68,5 | 48,5 |
0,90 | 12,30 | 29,60 | 12,30 | 35,50 | 69,5 | 45,5 |
1,00 | 13,60 | 33,70 | 13,60 | 40,44 | 69,5 | 41,5 |
1,10 | 15,00 | 37,90 | 15,00 | 45,48 | 70,0 | 36,5 |
1,20 | 16,40 | 43,50 | 16,40 | 52,20 | 70,0 | 31,5 |
1,30 | 17,90 | 51,70 | 17,90 | 62,04 | 69,5 | 26,0 |
1,40 | 18,80 | 61,80 | 18,80 | 74,16 | 68,0 | 21,0 |
1,50 | 21,80 | 81,80 | 21,80 | 98,16 | 65,0 | 16,0 |
1,55 | 23,70 | 95,0 | 23,70 | 114 | 62,0 | 13,5 |
1,65 | 28,20 | 240 | 28,20 | 288 | 51,5 | 9,5 |
1,70 | 31,10 | 365 | 31,10 | 438 | 42,50 | 7,5 |
1,75 | 35,00 | 570 | 35,00 | 684 | 30,0 | 6,0 |
1,80 | 40,00 | 2580 | 40,00 | 3096 | 17,0 | 4,5 |
1,82 | 43,00 | 4400 | 43,00 | 5280 | 12,5 | 4,0 |
1,84 | 46,40 | 6900 | 46,40 | 8280 | 10,0 | 3,5 |
1,86 | 50,20 | 10000 | 50,20 | 12000 | 7,5 | 3,0 |
Таблица Е.3 - Типовые характеристики намагничивания и угла потерь в стали 3408 (толщина листа 0,35 мм)
|
|
|
Тл | А/м | эл. град. |
0 | 0 | 23 |
0,01 | 1,267 | 26,26 |
0,02 | 1,925 | 31,92 |
0,03 | 2,444 | 35,26 |
0,04 | 2,847 | 37 |
0,08 | 4,073 | 41,4 |
0,1 | 4,611 | 43,32 |
0,15 | 5,824 | 47,23 |
0,2 | 6,908 | 50,23 |
0,3 | 8,74 | 54,61 |
0,4 | 10,25 | 58,1 |
0,6 | 13,11 | 62,58 |
0,8 | 16,17 | 63,98 |
1 | 18,93 | 63,58 |
1,2 | 21,94 | 61,14 |
1,3 | 23,88 | 59,8 |
1,4 | 26,45 | 58,64 |
1,5 | 30,02 | 56,51 |
1,6 | 35,41 | 51,95 |
1,7 | 46,89 | 42,95 |
1,75 | 62,02 | 36,37 |
1,8 | 96,77 | 28,97 |
1,85 | 237,3 | 21,4 |
1,9 | 1261 | 14,33 |
1,95 | 5036 | 8,4 |
Приложение Ж
(справочное)
ДОПУСТИМЫЕ ПОГРЕШНОСТИ ТТ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ
ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ПЕРВИЧНЫХ ТОКОВ ПО ГОСТ 7746-89
Предельные допустимые значения погрешностей ТТ для измерений приведены в таблице Ж.1.
Таблица Ж.1
|
|
|
|
|
|
Класс точности | Первичный ток, % номинального тока ТТ | Предел допустимой погрешности | Предел вторичной нагрузки, % номинальной | ||
|
| токовой | угловой |
| |
|
| % | угловые минуты | санти- радианы |
|
0,1 | 5 | ±0,40 | ±15 | ±0,45 | 25-100
|
| 20 | ±0,20 | ±8 | ±0,24 |
|
| 100-120 | ±0,10 | ±5 | ±0,15 |
|
0,2 | 5 | ±0,75 | ±30 | ±0,90 | 25-100
|
| 20 | ±0,35 | ±15 | ±0,45 |
|
| 100-120 | ±0,20 | ±10 | ±0,30 |
|
0,2 | 1 | ±0,75 | ±30 | ±0,90 | 25-100
|
| 5 | ±0,35 | ±15 | ±0,45 |
|
| 20 | ±0,20 | ±10 | ±0,30 |
|
| 100 | ±0,20 | ±10 | ±0,30 |
|
| 120 | ±0,20 | ±10 | ±0,30 |
|
0,5 | 5 | ±1,50 | ±90 | ±2,70 | 25-100
|
| 20 | ±0,75 | ±45 | ±1,35 |
|
| 100-120 | ±0,50 | ±30 | ±0,90 |
|
0,5S | 1 | ±1,50 | ±90 | ±2,70 | 25-100
|
| 5 | ±0,75 | ±45 | ±1,35 |
|
| 20 | ±0,50 | ±30 | ±0,90 |
|
| 100 | ±0,50 | ±30 | ±0,90 |
|
| 120 | ±0,50 | ±30 | ±0,90 |
|
1 | 5 | ±3,00 | ±180 | ±5,40 | 25-100
|
| 20 | ±1,50 | ±90 | ±2,70 |
|
| 100-120 | ±1,00 | ±60 | ±1,80 |
|
3 | 50-120 | ±3,00 | Не норми- руют | Не норми- руют | 50-100 |
5 | 50-120 | ±5,00 | Не норми- руют | Не норми- руют | 50-100 |
10 | 50-120 | ±10,0 | Не норми- руют | Не норми- руют | 50-100 |
Список
использованной литературы
1. Стогний Б.С. Анализ и расчет переходных режимов работы трансформаторов тока. - Киев, Наукова думка, 1972.
2. Казанский В.Е. Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты и автоматики. - М.: Энергия, 1978.
3. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Кибель В.М., Сирота И.М., Стогний Б.С. Трансформаторы тока. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.
4. Дроздов А.Д. Электрические цепи с ферромагнитными сердечниками в релейной защите. - М.: Энергия, 1965.
5. Подгорный Э.В., Хлебников С.Д. Моделирование и расчеты переходных процессов в цепях релейной защиты. - М.: Энергия, 1974.
6. Дроздов А.Д., Кужеков С.Л. Исследование формы вторичного тока защитных трансформаторов тока в переходных и установившихся режимах. - Электричество, 1971, N 1.
7. РД 34.35.302-90. Типовая инструкция по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики электростанций и подстанций. - М.: СПО ОРГРЭС, 1991.
8. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. - М.: Энергия, 1980.
9. Рекомендации по методам технического обслуживания автоматических выключателей присоединений 0,4 кВ и средств релейной защиты присоединений 6-35 кВ с использованием комплектных испытательных устройств серии САТУРН. - М.: СПО ОРГРЭС, 1994.
10. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 1985.
11. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей: Учебник для вузов. Изд. 4-е. - М.: Энергия, 1975.
12. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1974.
13. Дмитриев К.С. Универсальные характеристики трансформаторов тока с прямоугольной характеристикой намагничивания. - М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1970.
14. ГОСТ 7746-89. Трансформаторы тока. Общие технические условия.
15. ГОСТ 18685-73. Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения.
16. Дроздов А.Д., Кужеков С.Л., Гречухин В.Н., Добродеев К.М., Курицын В.П. Расчет трансформаторов тока в установившемся режиме по универсальным характеристикам. - Изв. вузов, Энергетика, 1972, N 12.
17. РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования / Под общей ред. Б.А.Алексеева, Ф.Л.Когана, Л.Г.Мамиконянца. - М.: НЦ ЭНАС, 1998.
18. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). - М.: ЗАО "Энергосервис", 1998.
19. РД 153-34.0-35.617-2001. Правила технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации электростанций и подстанций 110-750 кВ. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: СПО ОРГРЭС, 2001.
20. РД 34.11.321-96. Нормы погрешности измерений технологических параметров тепловых электростанций и подстанций. - М.: Ротапринт ВТИ, 1997.
21. РД 34.11.333-97. Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии. - М.: АО ВНИИЭ, 1997.
22. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.
23. ГОСТ 9920-89. Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции.