Měřicí transformátory proudu v obvodech pro ochranu relé a automatizaci

Energetická zařízení elektrických stanic se organizačně dělí na dva typy zařízení:

1. silové obvody, kterými je přenášena veškerá energie dopravované energie;

2. sekundární zařízení, která umožňují řídit procesy probíhající v primární smyčce a řídit je.

Energetická zařízení jsou umístěna na otevřených prostranstvích nebo v uzavřených rozváděčích a sekundární zařízení jsou umístěna na reléových panelech, ve speciálních skříních nebo samostatných buňkách.

Mezispojení, které plní funkci přenosu informací mezi pohonnou jednotkou a měřicími, řídícími, ochrannými a kontrolními orgány, jsou měřicí transformátory. Stejně jako všechna taková zařízení mají dvě strany s různými hodnotami napětí:

1. vysoké napětí, které odpovídá parametrům první smyčky;

2.nízkého napětí, což umožňuje snížit riziko dopadu energetických zařízení na obsluhu a náklady na materiál pro vytvoření řídicích a monitorovacích zařízení.

Přídavné jméno "měření" odráží účel těchto elektrických zařízení, protože velmi přesně simulují všechny procesy probíhající na energetickém zařízení a jsou rozděleny do transformátorů:

1. proud (CT);

2. napětí (VT).

Pracují podle obecných fyzikálních principů transformace, ale mají různé konstrukce a způsoby zařazení do primárního okruhu.

Jak se vyrábějí a fungují proudové transformátory

Principy činnosti a zařízení

V designu měřicí transformátor proudu převod vektorových hodnot proudů velkých hodnot tekoucích v primárním okruhu na úměrně zmenšenou velikost a stejným způsobem jsou určeny směry vektorů v sekundárních okruzích.

Zařízení s magnetickým obvodem

Konstrukčně se proudové transformátory, stejně jako jakýkoli jiný transformátor, skládají ze dvou izolovaných vinutí umístěných kolem společného magnetického obvodu. Vyrábí se z laminovaných plechů, které jsou taveny pomocí speciálních typů elektrotechnických ocelí. To se provádí za účelem snížení magnetického odporu v dráze magnetických toků cirkulujících v uzavřené smyčce kolem cívek a snížení ztrát vířivé proudy.

Proudový transformátor pro reléovou ochranu a automatizační schémata nemůže mít jedno magnetické jádro, ale dvě, lišící se počtem desek a celkovým objemem použitého železa. To se provádí za účelem vytvoření dvou typů cívek, které mohou spolehlivě fungovat, když:

1. Jmenovité pracovní podmínky;

2.nebo při výrazném přetížení způsobeném zkratovými proudy.

První provedení se používá k měření a druhé se používá k připojení ochran, které vypínají vznikající abnormální režimy.

Uspořádání cívek a připojovacích svorek

Vinutí proudových transformátorů, navržené a vyrobené pro trvalý provoz v obvodu elektroinstalace, splňují požadavky na bezpečný průchod proudu a jeho tepelné působení. Proto jsou vyrobeny z mědi, oceli nebo hliníku s plochou průřezu, která vylučuje zvýšené zahřívání.

Protože primární proud je vždy větší než sekundární, vinutí pro něj výrazně vyniká velikostí, jak je znázorněno na obrázku níže pro pravý transformátor.

Levé a střední struktury nemají vůbec žádnou moc. Místo toho je v krytu vytvořen otvor, kterým prochází napájecí kabel nebo pevná sběrnice. Takové modely se zpravidla používají v elektrických instalacích do 1000 voltů.

Na svorkách vinutí transformátoru je vždy pevný přípravek pro připojení přípojnic a vodičů pomocí šroubů a šroubových svorek. Toto je jedno z kritických míst, kde může dojít k přerušení elektrického kontaktu, což může způsobit poškození nebo narušit přesný provoz měřicího systému. Při provozních kontrolách je vždy dbáno na kvalitu jeho upnutí v primárním a sekundárním okruhu.

Svorky proudového transformátoru jsou označeny ve výrobě při výrobě a jsou označeny:

• L1 a L2 pro vstup a výstup primárního proudu;

• I1 a I2 — sekundární.

Tyto indexy znamenají směr vinutí závitů vůči sobě a ovlivňují správné zapojení silových a simulovaných obvodů, charakteristiku rozložení vektorů proudu podél obvodu. Je jim věnována pozornost při prvotní instalaci transformátorů nebo výměně vadných zařízení a jsou dokonce zkoušeny různými metodami elektrických kontrol jak před montáží zařízení, tak po instalaci.

Počet závitů v primárním okruhu W1 a sekundárním okruhu W2 není stejný, ale velmi odlišný. Vysokonapěťové transformátory proudu mají obvykle pouze jednu přímou sběrnici napříč magnetickým obvodem, která funguje jako napájecí vinutí. Sekundární vinutí má větší počet závitů, což ovlivňuje transformační poměr. Pro snadné použití je zapsán jako zlomkové vyjádření jmenovitých hodnot proudů ve dvou vinutích.

Například záznam 600/5 na typovém štítku krabice znamená, že transformátor je určen k připojení k vysokonapěťovému zařízení se jmenovitým proudem 600 ampér a pouze 5 bude transformováno v sekundárním okruhu.

Každý měřicí transformátor proudu je připojen k vlastní fázi primární sítě. Počet sekundárních vinutí pro ochranu relé a automatizační zařízení se obvykle zvyšuje pro samostatné použití v jádrech proudových obvodů pro:

• Měřicí nástroje;

• obecná ochrana;

• pneumatiky a ochrana pneumatik.

Tato metoda eliminuje vliv méně kritických obvodů na významnější, zjednodušuje jejich údržbu a testování na pracovním zařízení při provozním napětí.

Pro účely označení svorek takových sekundárních vinutí se pro začátek používá označení 1I1, 1I2, 1I3 a pro konce 2I1, 2I2, 2I3.

Izolační zařízení

Každý model proudového transformátoru je navržen pro provoz s určitým vysokým napětím na primárním vinutí. Izolační vrstva umístěná mezi vinutími a pouzdrem musí dlouhodobě odolávat potenciálu elektrické sítě své třídy.

Na vnější straně izolace vysokonapěťových transformátorů proudu lze v závislosti na účelu použít:

• Porcelánové ubrusy;

• zhutněné epoxidové pryskyřice;

• některé druhy plastů.

Stejné materiály mohou být doplněny transformátorovým papírem nebo olejem, aby se izolovaly vnitřní křížení vodičů na vinutí a eliminovaly se otočné poruchy.

Třída přesnosti TT

V ideálním případě by měl transformátor teoreticky pracovat přesně bez zavádění chyb. Ve skutečných konstrukcích se však ztrácí energie na vnitřní zahřívání drátů, překonávání magnetického odporu a vytváření vířivých proudů.

Z tohoto důvodu je, alespoň trochu, ale proces transformace narušen, což ovlivňuje přesnost reprodukce v měřítku vektorů primárního proudu od jejich sekundárních hodnot s odchylkami v orientaci v prostoru. Všechny proudové transformátory mají určitou chybu měření, která je normalizována jako procento poměru absolutní chyby k nominální hodnotě v amplitudě a úhlu.

Třída přesnosti proudové transformátory jsou vyjádřeny číselnými hodnotami «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Transformátory třídy 0.2 pracují pro kritická laboratorní měření.Třída 0,5 je určena pro přesné měření proudů používaných měřidly úrovně 1 pro komerční účely.

Měření proudu pro činnost relé a řídicích účtů 2. úrovně se provádějí ve třídě 1. Ovládací cívky pohonů jsou připojeny k proudovým transformátorům 10. třídy přesnosti. Pracují přesně ve zkratovém režimu primární sítě.

TT spínací obvody

V energetice se používají především tří- nebo čtyřvodičová elektrická vedení. Pro řízení proudů, které jimi procházejí, se používají různá schémata pro připojení měřicích transformátorů.

1. Elektrická zařízení

Na fotografii je varianta měření proudů třívodičového silového obvodu 10 kilovoltů pomocí dvou proudových transformátorů.

Zde je vidět, že přípojnice pro připojení primární fáze A a C jsou přišroubovány na svorky proudových transformátorů a sekundární obvody jsou skryty za plotem a vyvedeny ze samostatného kabelového svazku do ochranné trubky, která je vyvedena do reléového prostoru. pro připojení obvodů na svorkovnice.

Stejný princip instalace platí i v jiných schématech. vysokonapěťová zařízeníjak je znázorněno na obrázku pro síť 110 kV.

Zde jsou skříně přístrojových transformátorů namontovány ve výšce pomocí uzemněné železobetonové plošiny, což je vyžadováno bezpečnostními předpisy. Připojení primárních vinutí k napájecím vodičům je provedeno řezem a všechny sekundární obvody jsou vyvedeny v blízké krabici se svorkovnicí.

Kabelové spoje sekundárních proudových obvodů jsou chráněny před náhodnými vnějšími mechanickými nárazy kovovými kryty a betonovými deskami.

2.Sekundární vinutí

Jak bylo uvedeno výše, výstupní vodiče proudových transformátorů jsou spojeny pro provoz s měřicími zařízeními nebo ochrannými zařízeními. To má vliv na sestavení obvodu.

Pokud je potřeba řídit zatěžovací proud v každé fázi pomocí ampérmetrů, pak se používá klasická možnost zapojení - obvod plná hvězda.

V tomto případě každé zařízení zobrazuje aktuální hodnotu své fáze s přihlédnutím k úhlu mezi nimi. Použití automatických zapisovačů v tomto režimu nejpohodlněji umožňuje zobrazit tvar sinusoid a na jejich základě sestavit vektorové diagramy rozložení zatížení.

Na odchozích podavačích 6 ÷ 10 kV jsou často instalovány ne tři, ale dva měřicí transformátory proudu, aby se ušetřilo, bez použití jedné fáze B. Tento případ je znázorněn na fotografii výše. Umožňuje zapojit ampérmetry do neúplného hvězdicového obvodu.

Díky přerozdělení proudů přídavného zařízení se ukazuje, že se zobrazuje vektorový součet fází A a C, který je v režimu symetrického zatížení sítě opačně směrován k vektoru fáze B.

Případ zapnutí dvou měřicích transformátorů proudu pro hlídání linkového proudu pomocí relé je na fotografii níže.

Schéma umožňuje plnou kontrolu vyváženého zatížení a třífázových zkratů. Když dojde k dvoufázovému zkratu, zejména AB nebo BC, je citlivost takového filtru značně podhodnocena.

Společné schéma pro sledování netočených proudů je vytvořeno připojením měřicích transformátorů proudu v obvodu plné hvězdy a vinutím ovládacího relé na kombinovaný nulový vodič.

Proud protékající cívkou vzniká sečtením tří fázových vektorů. V symetrickém režimu je symetrický a při vzniku jednofázových nebo dvoufázových zkratů se v relé uvolní nesymetrická složka.

Výkonové charakteristiky měřicích transformátorů proudu a jejich sekundárních obvodů

Provozní přepínání

Při provozu proudového transformátoru se vytváří rovnováha magnetických toků, tvořená proudy v primárním a sekundárním vinutí.V důsledku toho jsou velikostně vyváženy, směrovány opačně a kompenzují vliv generovaného EMF v uzavřených obvodech. .

Pokud je primární vinutí otevřené, přestane jím protékat proud a všechny sekundární obvody se jednoduše odpojí. Sekundární obvod však nelze otevřít, když proud prochází primárním vinutím, jinak při působení magnetického toku v sekundárním vinutí vzniká elektromotorická síla, která se nevynakládá na tok proudu v uzavřené smyčce s nízkým odporem , ale používá se v pohotovostním režimu.

To vede ke vzniku vysokého potenciálu otevřených kontaktů, který dosahuje několika kilovoltů a je schopen narušit izolaci sekundárních obvodů, narušit provoz zařízení a způsobit úrazy elektrickým proudem servisnímu personálu.

Z tohoto důvodu je veškeré spínání v sekundárních obvodech proudových transformátorů prováděno podle přesně definované technologie a vždy pod dohledem dozoru, aniž by došlo k přerušení proudových obvodů. K tomu použijte:

• speciální typy svorkovnic, které umožňují instalovat další zkrat po dobu přerušení úseku vyřazeného z provozu;

• testování proudových bloků s krátkými propojkami;

• speciální design klíče.

Záznamníky pro nouzové procesy

Měřicí přístroje se dělí podle typu fixačních parametrů pro:

• jmenovité pracovní podmínky;

• výskyt nadproudu v systému.

Citlivé prvky záznamových zařízení přímo úměrně vnímají příchozí signál a také jej zobrazují. Pokud je aktuální hodnota zadána na jejich vstupu se zkreslením, pak se tato chyba zanese do odečtů.

Z tohoto důvodu jsou zařízení určená k měření nouzových proudů, nikoli jmenovitých, připojena k jádru ochrany proudového transformátoru, nikoli k měření.

O zařízení a principech činnosti měřicích transformátorů napětí čtěte zde: Měřicí transformátory napětí v obvodech pro ochranu relé a automatizaci