Mätning av strömtransformatorer i kretsar för reläskydd och automation

Kraftutrustningen för elektriska transformatorstationer är organisatoriskt uppdelad i två typer av enheter:

1. Kraftkretsar genom vilka all effekt av den transporterade energin överförs.

2. sekundära enheter som låter dig styra de processer som äger rum i den primära slingan och kontrollera dem.

Kraftutrustning är placerad i öppna områden eller i slutna ställverk, och sekundär utrustning är placerad på reläpaneler, i speciella skåp eller separata celler.

Den mellanliggande förbindelsen som utför funktionen att överföra information mellan kraftenheten och mät-, lednings-, skydds- och kontrollorganen är mättransformatorer. Liksom alla sådana enheter har de två sidor med olika spänningsvärden:

1. hög spänning, som motsvarar parametrarna för den första slingan;

2.lågspänning, vilket gör det möjligt att minska risken för påverkan av energiutrustning på servicepersonal och kostnaden för material för att skapa kontroll- och övervakningsanordningar.

Adjektivet "mätning" återspeglar syftet med dessa elektriska enheter, eftersom de mycket exakt simulerar alla processer som äger rum på kraftutrustningen och är uppdelade i transformatorer:

1. ström (CT);

2. spänning (VT).

De arbetar enligt de allmänna fysikaliska principerna för transformation, men har olika design och metoder för inkludering i primärkretsen.

Hur strömtransformatorer tillverkas och fungerar

Funktionsprinciper och enheter

I design mätströmtransformator omvandlingen av vektorvärdena för strömmar med stora värden som flyter i primärkretsen till proportionellt reducerade i storlek, och på samma sätt bestäms riktningarna för vektorerna i sekundärkretsarna.

Magnetisk kretsanordning

Strukturellt består strömtransformatorer, precis som alla andra transformatorer, av två isolerade lindningar placerade runt en gemensam magnetisk krets. Den är gjord med laminerade metallplattor som smälts med hjälp av speciella typer av elektriska stål. Detta görs för att minska det magnetiska motståndet i vägen för magnetiska flöden som cirkulerar i en sluten slinga runt spolarna och för att minska förlusterna genom virvelströmmar.

En strömtransformator för reläskydd och automatiseringssystem kan inte ha en magnetisk kärna utan två, som skiljer sig åt i antalet plattor och den totala volymen järn som används. Detta görs för att skapa två typer av spolar som kan fungera tillförlitligt när:

1. Nominella arbetsförhållanden;

2.eller vid betydande överbelastningar orsakade av kortslutningsströmmar.

Den första designen används för att göra mätningar, och den andra används för att ansluta skydd som stänger av nya onormala lägen.

Arrangemang av spolar och anslutningsplintar

Lindningarna av strömtransformatorer, designade och tillverkade för permanent drift i den elektriska installationens krets, uppfyller kraven för säker passage av ström och dess termiska effekt. Därför är de gjorda av koppar, stål eller aluminium med en tvärsnittsarea som utesluter ökad uppvärmning.

Eftersom primärströmmen alltid är större än den sekundära, sticker lindningen för den ut avsevärt i storlek, som visas på bilden nedan för rätt transformator.

Vänster- och mellanstrukturerna har ingen makt alls. I stället finns en öppning i huset genom vilken en strömförsörjningsledning eller fast buss passerar. Sådana modeller används som regel i elektriska installationer upp till 1000 volt.

På transformatorlindningarnas terminaler finns alltid en fast fixtur för anslutning av samlingsskenor och anslutningsledningar med bultar och skruvklämmor. Detta är en av de kritiska platserna där den elektriska kontakten kan brytas, vilket kan orsaka skada eller störa mätsystemets exakta funktion. Kvaliteten på dess fastspänning i de primära och sekundära kretsarna uppmärksammas alltid vid driftkontroller.

Strömtransformatorterminaler är märkta på fabriken under tillverkningen och är märkta:

• L1 och L2 för ingång och utgång av primärströmmen;

• I1 och I2 — sekundär.

Dessa index betyder varvens lindningsriktning i förhållande till varandra och påverkar den korrekta anslutningen av kraften och simulerade kretsar, karaktäristiken för fördelningen av strömvektorer längs kretsen. De uppmärksammas under den första installationen av transformatorer eller byte av defekta enheter, och undersöks till och med genom olika metoder för elektriska kontroller både före monteringen av enheterna och efter installationen.

Antalet varv i den primära kretsen W1 och den sekundära W2 är inte detsamma, men mycket olika. Högspänningsströmtransformatorer har vanligtvis bara en rak buss över magnetkretsen som fungerar som matningslindning. Sekundärlindningen har ett större antal varv, vilket påverkar transformationsförhållandet. För att underlätta användningen är det skrivet som ett bråkdelsuttryck av de nominella värdena för strömmarna i de två lindningarna.

Exempelvis betyder posten 600/5 på lådans namnskylt att transformatorn är avsedd att anslutas till högspänningsutrustning med en märkström på 600 ampere, och endast 5 kommer att transformeras i sekundärkretsen.

Varje mätströmtransformator är ansluten till sin egen fas i primärnätet. Antalet sekundära lindningar för reläskydd och automationsanordningar ökas vanligtvis för separat användning i strömkretskärnor för:

• Mätinstrument;

• allmänt skydd;

• däck och däckskydd.

Denna metod eliminerar påverkan av mindre kritiska kretsar på mer betydande, förenklar deras underhåll och testning på arbetsutrustning vid driftspänning.

För att markera terminalerna på sådana sekundärlindningar används beteckningen 1I1, 1I2, 1I3 för början och 2I1, 2I2, 2I3 för ändarna.

Isoleringsanordning

Varje strömtransformatormodell är utformad för att fungera med en viss mängd högspänning på primärlindningen. Isoleringsskiktet som ligger mellan lindningarna och huset måste motstå potentialen hos kraftnätet i sin klass under lång tid.

På utsidan av isoleringen av högspänningsströmtransformatorer, beroende på syftet, kan följande användas:

• porslinsduk;

• kompakterade epoxihartser;

• vissa typer av plast.

Samma material kan kompletteras med transformatorpapper eller olja för att isolera de interna trådkorsningarna på lindningarna och eliminera sväng-till-sväng-fel.

Noggrannhetsklass TT

Helst bör en transformator teoretiskt fungera korrekt utan att införa fel. I verkliga strukturer går dock energi förlorad för att internt värma upp ledningarna, övervinna magnetiskt motstånd och bilda virvelströmmar.

På grund av detta, åtminstone lite, men omvandlingsprocessen störs, vilket påverkar reproduktionens noggrannhet i skalan för de primära strömvektorerna från deras sekundära värden med avvikelser i orienteringen i rymden. Alla strömtransformatorer har ett visst mätfel, vilket är normaliserat som en procentandel av förhållandet mellan det absoluta felet och det nominella värdet i amplitud och vinkel.

Noggrannhetsklass strömtransformatorer uttrycks med de numeriska värdena «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Klass 0.2 transformatorer fungerar för kritiska laboratoriemätningar.Klass 0.5 är avsedd för noggrann mätning av strömmar som används av nivå 1-mätare för kommersiella ändamål.

Strömmätningar för driften av reläerna och styrkontona för den 2:a nivån utförs i klass 1. Driftsspolarna för frekvensomriktarna är anslutna till strömtransformatorerna i den 10:e noggrannhetsklassen. De fungerar exakt i kortslutningsläget för det primära nätverket.

TT-kopplingskretsar

Inom kraftindustrin används främst tre- eller fyrtrådiga kraftledningar. För att kontrollera strömmarna som passerar genom dem används olika scheman för att ansluta mättransformatorer.

1. Elektrisk utrustning

Bilden visar en variant av att mäta strömmarna i en tretrådig strömkrets på 10 kilovolt med hjälp av två strömtransformatorer.

Här kan man se att A- och C-primärfasanslutningsskenorna är bultade till strömtransformatorernas plintar och sekundärkretsarna är gömda bakom ett staket och leds från en separat ledningsmatta in i ett skyddsrör som dras till reläutrymmet för anslutning av kretsar till plintarna.

Samma installationsprincip gäller i andra system. högspänningsutrustningsom visas på bilden för 110 kV-nät.

Här monteras instrumenttransformatorernas kapslingar på höjden med hjälp av en jordad armerad betongplattform, vilket krävs enligt säkerhetsföreskrifter. Anslutningen av primärlindningarna till matningsledningarna görs i ett snitt, och alla sekundära kretsar förs ut i en närliggande låda med en terminalförbindning.

De sekundära strömkretsarnas kabelanslutningar är skyddade från oavsiktlig yttre mekanisk påverkan av metallkåpor och betongplattor.

2.Sekundära lindningar

Som noterats ovan sammanförs strömtransformatorernas utgångsledare för drift med mätanordningar eller skyddsanordningar. Detta påverkar monteringen av kretsen.

Om det är nödvändigt att styra belastningsströmmen i varje fas med hjälp av amperemetrar, används det klassiska anslutningsalternativet - en fullstjärnig krets.

I det här fallet visar varje enhet det aktuella värdet för sin fas, med hänsyn till vinkeln mellan dem. Användningen av automatiska inspelare i det här läget låter dig mest bekvämt visa formen på sinusoider och bygga vektordiagram över lastfördelning baserat på dem.

Ofta, på utgående matare 6 ÷ 10 kV, för att spara, installeras inte tre, utan två mätströmtransformatorer, utan att använda en fas B. Detta fall visas på bilden ovan. Låter dig koppla in amperemetrar till en ofullständig stjärnkrets.

På grund av omfördelningen av strömmarna för den extra enheten visar det sig att vektorsumman för faserna A och C visas, som är motsatt riktad till vektorn för fas B i nätverkets symmetriska belastningsläge.

Fallet med att slå på två mätströmtransformatorer för övervakning av linjeströmmen med ett relä visas på bilden nedan.

Schemat tillåter full kontroll över balanserad belastning och trefas kortslutningar. När en tvåfas kortslutning inträffar, särskilt AB eller BC, är känsligheten för ett sådant filter kraftigt underskattad.

Ett vanligt schema för övervakning av nollsekvensströmmar skapas genom att ansluta mätströmtransformatorer i en fullstjärnig krets och lindningen av ett styrrelä till en kombinerad nollledning.

Strömmen som flyter genom spolen skapas genom att addera de tre fasvektorerna. I symmetriskt läge är den balanserad, och under förekomsten av enfasiga eller tvåfasiga kortslutningar släpps obalanskomponenten i reläet.

Prestandaegenskaper för mätning av strömtransformatorer och deras sekundära kretsar

Driftsväxling

Under driften av strömtransformatorn skapas en balans av magnetiska flöden, bildade av strömmar i primär- och sekundärlindningarna. Som ett resultat är de balanserade i storlek, riktade motsatt och kompenserar för påverkan av den genererade EMF i slutna kretsar .

Om primärlindningen är öppen kommer ström att sluta flyta genom den och alla sekundära kretsar kopplas helt enkelt bort. Men sekundärkretsen kan inte öppnas när strömmen passerar genom den primära, annars genereras en elektromotorisk kraft under inverkan av det magnetiska flödet i sekundärlindningen, som inte spenderas på strömflödet i en sluten slinga med lågt motstånd , men används i viloläge.

Detta leder till uppkomsten av en hög potential hos de öppna kontakterna, som når flera kilovolt och kan bryta isoleringen av sekundärkretsarna, störa utrustningens funktion och orsaka elektriska skador på servicepersonalen.

Av denna anledning utförs all omkoppling i strömtransformatorernas sekundära kretsar enligt en strikt definierad teknik och alltid under överinseende av övervakare, utan att avbryta strömkretsarna. För att göra detta, använd:

• speciella typer av plintar som gör att du kan installera en extra kortslutning under varaktigheten av avbrottet i sektionen som tas ur bruk;

• testa strömblock med korta byglar;

• speciell nyckeldesign.

Inspelare för akuta processer

Mätanordningar är uppdelade efter typen av fixeringsparametrar för:

• nominella arbetsförhållanden;

• förekomsten av överström i systemet.

De känsliga elementen i inspelningsenheterna uppfattar den inkommande signalen direkt proportionellt och visar den också. Om det aktuella värdet matas in vid deras ingång med distorsion, kommer detta fel att införas i avläsningarna.

Av denna anledning är enheter utformade för att mäta nödströmmar, snarare än nominella sådana, anslutna till kärnan av skyddet av en strömtransformator, och inte till mätningar.

Läs om enheten och principerna för drift av mätspänningstransformatorer här: Mätning av spänningstransformatorer i kretsar för reläskydd och automation