Måling af strømtransformatorer i kredsløb til relæbeskyttelse og automatisering

Strømudstyret til elektriske understationer er organisatorisk opdelt i to typer enheder:

1. strømkredsløb, gennem hvilke al kraften fra den transporterede energi overføres;

2. sekundære enheder, der giver dig mulighed for at styre de processer, der finder sted i den primære sløjfe, og kontrollere dem.

Strømudstyr er placeret i åbne områder eller i lukket koblingsudstyr, og sekundært udstyr er placeret på relæpaneler, i specielle skabe eller separate celler.

Den mellemforbindelse, der udfører funktionen til at overføre information mellem kraftenheden og måle-, styrings-, beskyttelses- og kontrolorganerne, er måletransformatorer. Som alle sådanne enheder har de to sider med forskellige spændingsværdier:

1. højspænding, som svarer til parametrene for den første sløjfe;

2.lav spænding, hvilket gør det muligt at reducere risikoen for påvirkning af energiudstyr på servicepersonale og omkostningerne til materialer til oprettelse af kontrol- og overvågningsenheder.

Adjektivet "måling" afspejler formålet med disse elektriske enheder, da de meget nøjagtigt simulerer alle de processer, der finder sted på strømudstyret og er opdelt i transformere:

1. strøm (CT);

2. spænding (VT).

De arbejder efter de generelle fysiske principper for transformation, men har forskellige designs og metoder til inklusion i det primære kredsløb.

Hvordan strømtransformere fremstilles og fungerer

Principper for drift og enheder

I design målestrømtransformator konverteringen af ​​vektorværdierne af strømme med store værdier, der flyder i det primære kredsløb, til proportionelt reduceret i størrelse, og på samme måde bestemmes retningerne af vektorerne i de sekundære kredsløb.

Magnetisk kredsløbsenhed

Strukturelt består strømtransformatorer, som enhver anden transformer, af to isolerede viklinger placeret omkring et fælles magnetisk kredsløb. Den er lavet med laminerede metalplader, der smeltes ved hjælp af specielle typer elektriske stål. Dette gøres for at reducere den magnetiske modstand i vejen for magnetiske fluxer, der cirkulerer i en lukket sløjfe omkring spolerne og for at reducere tab gennem hvirvelstrømme.

En strømtransformator til relæbeskyttelse og automatiseringsordninger kan ikke have en magnetisk kerne, men to, der adskiller sig i antallet af plader og det samlede volumen af ​​brugt jern. Dette gøres for at skabe to typer spoler, der kan fungere pålideligt, når:

1. Nominelle arbejdsforhold;

2.eller ved betydelige overbelastninger forårsaget af kortslutningsstrømme.

Det første design bruges til at foretage målinger, og det andet bruges til at forbinde beskyttelser, der slår nye unormale tilstande fra.

Arrangement af spoler og tilslutningsklemmer

Vindingerne af strømtransformatorer, designet og fremstillet til permanent drift i den elektriske installations kredsløb, opfylder kravene til sikker passage af strøm og dens termiske effekt. Derfor er de lavet af kobber, stål eller aluminium med et tværsnitsareal, der udelukker øget opvarmning.

Da den primære strøm altid er større end den sekundære, skiller viklingen sig betydeligt ud i størrelse, som vist på billedet nedenfor for den rigtige transformer.

Venstre- og mellemstrukturerne har overhovedet ingen magt. I stedet er der tilvejebragt en åbning i huset, gennem hvilken en strømforsyningsledning eller fast bus passerer. Sådanne modeller bruges som regel i elektriske installationer op til 1000 volt.

På transformatorviklingernes terminaler er der altid en fast armatur til tilslutning af samleskinner og forbindelsesledninger ved hjælp af bolte og skrueklemmer. Dette er et af de kritiske steder, hvor den elektriske kontakt kan brydes, hvilket kan forårsage skade eller forstyrre målesystemets nøjagtige funktion. Kvaliteten af ​​dens fastspænding i de primære og sekundære kredsløb er altid opmærksom på under driftskontrol.

Strømtransformatorklemmer er mærket på fabrikken under fremstillingen og er mærket:

• L1 og L2 for input og output af den primære strøm;

• I1 og I2 — sekundær.

Disse indekser betyder viklingsretningen af ​​drejningerne i forhold til hinanden og påvirker den korrekte forbindelse af strømmen og simulerede kredsløb, karakteristikken for fordelingen af ​​strømvektorer langs kredsløbet. De er opmærksomme på under den indledende installation af transformere eller udskiftning af defekte enheder, og de undersøges endda ved forskellige metoder til elektrisk kontrol både før montering af enhederne og efter installationen.

Antallet af omdrejninger i det primære kredsløb W1 og det sekundære W2 er ikke det samme, men meget forskelligt. Højspændingsstrømtransformatorer har normalt kun én lige bus hen over det magnetiske kredsløb, der fungerer som forsyningsviklingen. Sekundærviklingen har et større antal vindinger, hvilket påvirker transformationsforholdet. For at lette brugen er det skrevet som et fraktioneret udtryk for de nominelle værdier af strømmene i de to viklinger.

Eksempelvis betyder indtastningen 600/5 på boksens navneskilt, at transformeren er beregnet til at blive tilsluttet højspændingsudstyr med en mærkestrøm på 600 ampere, og kun 5 vil blive transformeret i sekundærkredsløbet.

Hver målestrømtransformator er forbundet til sin egen fase af det primære netværk. Antallet af sekundære viklinger til relæbeskyttelse og automatiseringsanordninger øges normalt til separat brug i nuværende kredsløbskerner til:

• Måleværktøjer;

• generel beskyttelse;

• dæk og dækbeskyttelse.

Denne metode eliminerer indflydelsen af ​​mindre kritiske kredsløb på mere betydningsfulde kredsløb, forenkler deres vedligeholdelse og testning på arbejdsudstyr ved driftsspænding.

Med det formål at markere terminalerne på sådanne sekundære viklinger bruges betegnelsen 1I1, 1I2, 1I3 til begyndelsen og 2I1, 2I2, 2I3 til enderne.

Isoleringsanordning

Hver strømtransformatormodel er designet til at fungere med en vis mængde højspænding på primærviklingen. Isoleringslaget, der er placeret mellem viklingerne og huset, skal modstå potentialet i strømnettet i sin klasse i lang tid.

På ydersiden af ​​isoleringen af ​​højspændingsstrømtransformere kan, afhængigt af formålet, anvendes følgende:

• porcelænsdug;

• komprimerede epoxyharpikser;

• nogle plasttyper.

De samme materialer kan suppleres med transformerpapir eller olie for at isolere de indvendige trådkrydsninger på viklingerne og eliminere sving-til-sving-fejl.

Nøjagtighedsklasse TT

Ideelt set bør en transformer teoretisk fungere nøjagtigt uden at indføre fejl. I virkelige strukturer går der imidlertid tabt energi til internt at opvarme ledningerne, overvinde magnetisk modstand og danne hvirvelstrømme.

På grund af dette i det mindste lidt, men transformationsprocessen er forstyrret, hvilket påvirker nøjagtigheden af ​​reproduktion i skalaen af ​​de primære strømvektorer fra deres sekundære værdier med afvigelser i orienteringen i rummet. Alle strømtransformatorer har en vis målefejl, som er normaliseret som en procentdel af forholdet mellem den absolutte fejl og den nominelle værdi i amplitude og vinkel.

Nøjagtighedsklasse strømtransformatorer er udtrykt ved de numeriske værdier «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Klasse 0.2 transformere fungerer til kritiske laboratoriemålinger.Klasse 0.5 er beregnet til nøjagtig måling af strømme, der bruges af niveau 1 meter til kommercielle formål.

Strømmålinger til driften af ​​relæerne og styrekonti på 2. niveau udføres i klasse 1. Drevenes aktueringsspoler er forbundet til strømtransformatorerne i 10. nøjagtighedsklasse. De fungerer nøjagtigt i kortslutningstilstanden i det primære netværk.

TT-koblingskredsløb

I elindustrien anvendes hovedsageligt tre- eller firetrådsledninger. For at kontrollere strømmene, der passerer gennem dem, bruges forskellige skemaer til at forbinde måletransformatorer.

1. Elektrisk udstyr

Billedet viser en variant af måling af strømmene i et tre-leder strømkredsløb på 10 kilovolt ved hjælp af to strømtransformatorer.

Her ses, at A- og C-primærfaseforbindelsesskinnerne er boltet til strømtransformatorernes terminaler, og de sekundære kredsløb er skjult bag et hegn og ført fra et separat kabelnet ind i et beskyttelsesrør, som føres til relærummet. til tilslutning af kredsløb til klemrækkerne.

Samme installationsprincip gælder i andre ordninger. højspændingsudstyrsom vist på billedet for 110 kV netværk.

Her monteres instrumenttransformatorernes kabinetter i højden ved hjælp af en jordet armeret betonplatform, hvilket er påkrævet af sikkerhedsbestemmelserne. Tilslutningen af ​​de primære viklinger til forsyningsledningerne udføres i et snit, og alle sekundære kredsløb bringes ud i en nærliggende boks med en terminalforbindelse.

Kabelforbindelserne til de sekundære strømkredsløb er beskyttet mod utilsigtet ekstern mekanisk påvirkning af metaldæksler og betonplader.

2.Sekundære viklinger

Som nævnt ovenfor samles strømtransformatorernes udgangsledere til drift med måleanordninger eller beskyttelsesanordninger. Dette påvirker samlingen af ​​kredsløbet.

Hvis det er nødvendigt at styre belastningsstrømmen i hver fase ved hjælp af amperetre, bruges den klassiske tilslutningsmulighed - et fuldstjernekredsløb.

I dette tilfælde viser hver enhed den aktuelle værdi af sin fase under hensyntagen til vinklen mellem dem. Brugen af ​​automatiske optagere i denne tilstand giver dig mest bekvemt mulighed for at vise formen af ​​sinusoider og bygge vektordiagrammer over belastningsfordeling baseret på dem.

Ofte, på udgående feeders 6 ÷ 10 kV, for at spare, installeres ikke tre, men to målestrømtransformere, uden at bruge en fase B. Dette tilfælde er vist på billedet ovenfor. Giver dig mulighed for at tilslutte amperemetre til et ufuldstændigt stjernekredsløb.

På grund af omfordelingen af ​​strømmene af den ekstra enhed viser det sig, at vektorsummen af ​​faser A og C vises, som er modsat rettet mod vektoren af ​​fase B i netværkets symmetriske belastningstilstand.

Tilfældet med at tænde for to målestrømtransformatorer til overvågning af linjestrømmen med et relæ er vist på billedet nedenfor.

Ordningen giver fuld kontrol over balanceret belastning og trefasede kortslutninger. Når der opstår en to-faset kortslutning, især AB eller BC, er følsomheden af ​​et sådant filter stærkt undervurderet.

Et fælles skema til overvågning af nul-sekvensstrømme skabes ved at forbinde målestrømtransformatorer i et fuldstjernekredsløb og viklingen af ​​et kontrolrelæ til en kombineret neutral ledning.

Strømmen, der løber gennem spolen, skabes ved at tilføje de tre fasevektorer. I symmetrisk tilstand er den afbalanceret, og under forekomsten af ​​enfaset eller tofaset kortslutning frigives ubalancekomponenten i relæet.

Ydeevnekarakteristika for måling af strømtransformatorer og deres sekundære kredsløb

Driftsskift

Under driften af ​​strømtransformatoren skabes en balance af magnetiske fluxer, dannet af strømme i de primære og sekundære viklinger. Som følge heraf er de balanceret i størrelse, rettet modsat og kompenserer for indflydelsen af ​​den genererede EMF i lukkede kredsløb .

Hvis den primære vikling er åben, vil strømmen stoppe med at strømme gennem den, og alle sekundære kredsløb vil simpelthen blive afbrudt. Men det sekundære kredsløb kan ikke åbnes, når strømmen passerer gennem det primære, ellers genereres der under påvirkning af den magnetiske flux i sekundærviklingen en elektromotorisk kraft, som ikke bruges på strømmen i en lukket sløjfe med lav modstand , men bruges i standbytilstand.

Dette fører til udseendet af et højt potentiale af de åbne kontakter, som når flere kilovolt og er i stand til at bryde isoleringen af ​​de sekundære kredsløb, forstyrre driften af ​​udstyret og forårsage elektriske skader på servicepersonalet.

Af denne grund udføres al omskiftning i strømtransformatorernes sekundære kredsløb i henhold til en strengt defineret teknologi og altid under tilsyn af supervisorer uden at afbryde strømkredsløbene. For at gøre dette skal du bruge:

• specielle typer klemmeblokke, der giver dig mulighed for at installere en ekstra kortslutning i varigheden af ​​afbrydelsen af ​​sektionen taget ud af drift;

• test af strømblokke med korte jumpere;

• specielt nøgledesign.

Optagere til nødprocesser

Måleanordninger er opdelt efter typen af ​​fikseringsparametre for:

• nominelle arbejdsforhold;

• forekomsten af ​​overstrøm i systemet.

De følsomme elementer i optageenhederne opfatter direkte proportionalt det indkommende signal og viser det også. Hvis den aktuelle værdi indtastes ved deres indgang med forvrængning, vil denne fejl blive introduceret i aflæsningerne.

Af denne grund er enheder designet til at måle nødstrømme, snarere end nominelle, forbundet til kernen af ​​beskyttelsen af ​​en strømtransformator og ikke til målinger.

Læs om enheden og principperne for drift af målespændingstransformatorer her: Måling af spændingstransformatorer i kredsløb til relæbeskyttelse og automatisering