17.2. Погрешности трансформаторов тока. Проверка трансформаторов тока на 10 погрешность примеры

Проверка трансформаторов тока.

Проверка ТТ на 10% погрешность.

Предельную кратность для расчетного тока можно определить по формуле:

, (1.59)

где, – расчетный первичный ток ТТ;

–номинальный первичный ток ТТ.

Предельную кратность для расчетного тока для ТТ КЛ-6 составляет:

По кривым предельной кратности находим номинальное значение сопротивления во вторичной цепи ТТ которое составляет :

0,8 Ом

Суммарное сопротивление во вторичной цепи ТТ с учетом сопротивлений реле, соединительных проводов и контактных сопротивлений не превышает:

Ом

Проверка выполнения условия соответствия фактического суммарного сопротивления вторичной цепи ТТ КПК:

Условие выполняется, при заданном расчетном токе погрешность ТТ не выйдет за 10 %.

1.8 Расчет заземления электроустановок

Заземление электроустановок предлагается выполнить от заземления корпуса цеха, где расположен внутрицеховой трансформатор 6/0,4 кВ

Сопротивление заземления должно соответствовать следующим условиям [15]:

R3≤ 8 Ом, (1.60)

R3 ≤, (1.61)

R3 ≤, (1.62)

Рассчитаем ток замыкания на землю:

I3=, (1.63)

где U– напряжение линии, кВ;L– длина ВЛ, км.

R3 ≤Ом.

Местность в которой находится цех, имеет удельное сопротивление грунта ρ = 150 Ом·м

R3 =6 Ом.

Следовательно, будем работать с условием

R3 расч ≤ 6 Ом.

Принимаем нормируемое сопротивление R3 расч = 4 Ом.

Заземляющий контур выполняем в виде многоугольника, путем заложения в грунт вертикальных стержней l= 5 м и диаметром 16 мм соединенный между собой стальной полосой 40×4 мм.

Глубина заложения полосы – 0,7 м стержней – 0,7 м.

Расчет ведем в табличной форме табл. 1.12.

Таблица 1.12: Расчет заземляющего устройства внутрицеховой

трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ

Наименование	Обозна-чение	Ед. изм.	Кол-во	Определяемое значение
1	2	3	4	5
Стержневой заземлитель
Нормируемое сопротивление	R	Ом	4	Сопротивление электрода в однородной земле Rc = 20,59 Ом Суммарное сопротивление электродов = 3,56Ом
Эквивалентный диаметр	dэ	М	0,016
Длина заземлителя	L1	М	5
Расстояние от поверхности земли	t	М	3,2
Сезонный коэффициент	Kc	-	1,5
Удельное сопротивление грунта	r0	Ом×м	150
Сопротивление электрода	Rc	Ом	27,59
Количество электродов	n	-	50
Коэффициент использования	Kи	-	0,71
Общее сопротивление электродов	ΣRc	Ом	4,06

Продолжение таблицы 1.12

1	2	3	4	5
Протяженный заземлитель
Диаметр стали	d	мм	40×4	Rп =23,08 Ом
Периметр контура (длина полосы)	P(L)	м	348
Глубина заложения	t1	м	0,7
Удельное сопротивление грунта	R0	Ом×м	150
Коэффициент использования	K1	-	0,71
Сезонный коэффициент	Kп	-	1,5
Сопротивление горизонт. заземлит.	Rп	Ом	23,08
Общее сопротивление контура	Rк	Ом	3,19	3,19 Ом ≤ 4 Ом

Заземлитель рассчитан верно.

studfiles.net

93 Проверка трансформаторов тока по кривым 10% погрешности тт.

Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность производится в следующем порядке:

1 Определяется нагрузка на вторичную обмотку.

Нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока складывается из последовательно включенных сопротив­лений: реле, приборов, жил контрольного кабеля и пере­ходного сопротивления в месте контактных соединений и в общем случае равна

zн = zреле + zприб + rкаб+ rпер

Нагрузка на трансформаторы тока зависит также от схемы их соединения и вида короткого замыкания. По­этому нагрузка должна определяться для наиболее за­груженного трансформаторатока с учетом схемы соеди­нения и для такого вида короткого замыкания, при кото­ром получаются наихудшие результаты.

2 Определяется допустимая кратность первичного тока по отношению к номинальному току трансформа­тора тока.

Для этого полученное в п. 1 значение нагрузки вто­ричной обмотки откладывается по горизонтальной оси соответствующих кривых 10-процентной погрешности и на вертикальной оси отсчитывается значение допустимой кратности mд, соответствующее этой нагрузке.

3 Определяется фактическая кратность первичного тока по отношению к номинальному току трансформа­тора тока mф, как отношение: mрасч= Iрасч/0,8∙Iном

где Iрасч– расчетный первичный ток;

Iном– номинальный первичный ток трансформа­тора тока.

Расчетный первичный ток определяется как: Iрасч= kп∙Iмакс

Iмаксв – максимальный ток, проходящий через трансформатор тока при к. з. в таких точках защищаемой сети, где увеличение погрешностей трансформатора тока сверх допустимой может вызвать неправильное действие защиты;

kп– коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при к. з., которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе к. з.

4 По кривым 10%-ной кратности для данного типа трансформатора тока и данного коэффициента трансформации определяется по расчетной кратности mрасч допустимая нагрузка zн.доп.на вторичную обмотку трансформатора тока.

5 Сравниваются фактическая и допустимая нагрузки. Если zн.<= zн.доп,то трансформатор тока удовлетворяет требованиям 10%-ной погрешности. Если zн.>= zн.доп, то необходимо уменьшить zн.путем уменьшения количества подключаемых реле и приборов или увеличения сечения контрольного кабеля (или уменьшения его длины).

6 Если нагрузку уменьшить нельзя, то по тем же кривым 10%-ной кратности по определенной в п. 1 фактической нагрузке zнопределяется допустимая кратность первичного тока mдоп.и проверяется возможность снижения расчетной кратности mрасч.так, чтобы выполнялось условие mрасч.<= mдоп.

Снижение расчетной кратности может быть достигнуто путем увеличения номинального первичного тока трансформатора тока, т. е. путем перехода на трансформатор тока с большим коэффициентом трансформации.

94 Принцип действия и выбор уставок дифференциальной защиты трансформаторов.

В качестве основной быстродействующей РЗ трансформаторов от КЗ между фазами, однофазных КЗ на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная РЗ. При внешнем КЗ и нагрузке токи IIи IIIнаправлены в одну сторону (рис. а) и находятся в определенном соотношении, равном коэффи­циенту трансформации защищаемого трансформатора: III/II= Кт.

При внешнем КЗ защита не должна действовать, при КЗ в трансформаторе - должна работать. С учетом этого и выполня­ется схема защиты. Трансформаторы тока TAI и TAII, питающие схему, устанавливаются с обеих сторон защищаемого транс­форматора. Их вторичные обмотки соединяются разноименны­ми полярностями так, чтобы при внешнем КЗ и нагрузке вто­ричные токи IIВи IIIВбыли направлены в контуре соединитель­ных проводов последовательно (циркулировали по ним). Диф­ференциальное реле КА включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока. При таком соедине­нии в случае внешнего КЗ и при токе нагруз­ки вторичные токи IIВи IIIВзамыкаются по обмотке реле КА и направлены в ней встречно, поэтому ток в реле равен разно­сти вторичных токов: IР= IIВ– IIIВ.

При КЗ в защищаемом трансформаторе вторич­ные токи IIВи IIIВпроходят по обмотке реле в одном направ­лении (рис. б), в результате чего ток в реле равен их сумме: IР= IIВ+ IIIВ.

Если IР> IC.Р ,то реле срабатывает и отключает трансфор­матор.

Практически в режиме нагрузки, и особенно при внешнем КЗ, ток в реле КА не может быть равен нулю, поскольку трансформаторы тока TAI и TAII имеют разные значения полных погрешностей и даже при равных первичных токах вторичные токи IIВ и IIIВ не равны между собой. Ток в реле КА в режимах нагрузки и внешнего КЗ называется током небаланса.

Для обеспечения несрабатывания дифференциаль­ной защиты в этих режимах ток срабатывания реле КА выбирается большим, чем ток небаланса: IC.Р>= kнIнб.

где kн— коэффициент надежности, принимаемый для современных дифференциальных защит примерно рав­ным 1,3.

studfiles.net

17.2. Погрешности трансформаторов тока

Для трансформатора тока, как для любого трансформатора, справедливо равенство

где I0 — ток намагничивания.

Из этого выражения следует, что погрешности трансформатора тока оп­ределяются током намагничивания. По­следний зависит от конструкции транс­форматора и магнитных свойств стали магнитопровода. При заданной конст­рукции трансформатора его погрешно­сти зависят от первичного тока и нагрузки.

Для определения погрешности транс­форматора тока необходимы следующие данные: коэффициент Кном и п, сопро­тивления вторичной обмотки Х2 и R2, сопротивления нагрузки X и R, харак­теристика намагничивания стали. Со­противления, ток и напряжение вторич­ной цепи должны быть приведены к числу витков вторичной обмотки следу­ющим образом:

На основании перечисленных данных может быть составлена схема замеще­ния, аналогичная схеме замещения транс­форматора напряжения (см. рис. 16.1), и построена векторная диаграмма (рис. 17.1).

В основу векторной диаграммы по­ложен вектор приведенного вторичного тока I’2, направленный по вертикальной оси. Векторы I’2R' и jI’2X' представля­ют собой падения напряжения от вто­ричного тока I’2 в активном и индук­тивном сопротивлениях внешней цепи,

U’2— напряжение у зажимов вторичной обмотки. Добавляя к вектору напряже­ния U’2 векторы падений напряжения в активном и индуктивном сопротивле­ниях вторичной обмотки, получаем век­тор вторичной ЭДС E’2. Последняя на­водится магнитным потоком Ф, сдвину­тым по фазе на 90° и образуемым в результате совместного действия МДС первичной обмотки F1=I1w1 и МДС вторичной обмотки F2=I2w2. Результи­рующая МДС F0, равная I0w1, может быть представлена как разность

или

откуда

Ток намагничивания I0 сдвинут по фазе относительно магнитного потока на угол ψ, определяемый потерями мощности от вихревых токов и перемаг-ничивания. Ток намагничивания при за­данном значении Е2 может быть опре­делен с помощью кривой намагничива-

ния Е2 (I0). Геометрическое суммирова­ние токов I0 и I’2 дает вектор первич­ного тока I1.

Определим с помощью векторной диаграммы погрешности трансформато­ра тока, у которого отношение чисел витков равно номинальному коэффици­енту трансформации. При этом условии токовая погрешность, %, в соответствии с выражением (17.2) может быть пред­ставлена следующим образом:

или

При определении угловой погреш­ности трансформатора тока угол δ, рад,

ввиду малости можно принять равным его синусу, т. е.

Из выражений (17.4) и (17.5) видно, что погрешности зависят от отношения I0/I1. Ток намагничивания в свою оче­редь зависит от первичного тока и на­грузки.

Зависимость погрешностей трансфор­матора тока от первичного тока можно проследить с помощью кривой намагни­чивания В(Н) (рис. 17.2, а), поскольку при заданной нагрузке индукция В в магнитопроводе приблизительно про­порциональна первичному току, а напря­женность магнитного поля H пропор­циональна току намагничивания. При некотором токе I1 погрешности про­порциональны тангенсу угла β наклона секущей, проведенной из начала коорди­нат к точке, соответствующей току I1. Как видно из рис. 17.2, б, кривые токо­вой и угловой погрешности имеют U-образную форму. Наименьшие по­грешности получаются при первичном токе, соответствующем максимуму маг­нитной проницаемости (точка т), при индукции (амплитудное значение) 0,6 — 0,8 Тл. Поскольку индукция, соответ­ствующая номинальному первичному току, значительно меньше этих значе­ний, то наименьшие погрешности име­ют место при первичном токе, превы­шающем номинальный в несколько раз. В области еще больших токов, что име­ет место при КЗ, магнитопровод насы­щается и погрешности трансформатора резко увеличиваются.

Зависимость погрешностей трансфор­матора тока от нагрузки. Наименьшие погрешности имеют место при замкну­той накоротко вторичной обмотке (Z = = 0). При включении приборов нагруз­ка увеличивается, что ведет к возраста­нию ЭДС и, следовательно, индукции и тока намагничивания. Таким образом, увеличение нагрузки приводит к воз­растанию погрешностей, что видно из рис. 17.2, б и в. В пределе при размыка­нии вторичной цепи (Z = ∞) результи­рующая МДС становится равной МДС

первичной обмотки, т. е. она резко уве­личивается. Магнитная индукция, а вме­сте с ней и потери мощности в магни-топроводе возрастают по сравнению с их нормальными значениями. Кривая индукции вследствие насыщения стали матнитопровода имеет вид трапеции (рис. 17.3), а ЭДС у зажимов вторичной обмотки становится остроконечной. Пи­ки напряжения могут достигать несколь­ких тысяч вольт, что представляет опасность для людей и для изоляции аппарата. Поэтому работу трансформа­тора тока с разомкнутой вторичной обмоткой не допускают.

Увеличение угла сдвига φ2 между током и напряжением во вторичной обмотке (угол φ2 близок к углу α) при­водит, как это следует из выражений (17.4) и (17.5), к увеличению токовоц и уменьшению угловой погрешностей.

Витковая коррекция. Нагрузка транс­форматора тока представляет собой, как правило, активно-индуктивное со­противление. Из векторной диаграммы (рис. 17.1) видно, что при п = Кном токо­вая погрешность всегда отрицательна, т. е. приведенный вторичный ток меньше первичного тока. Чтобы увеличить точ­ность измерений, принято при конструи­ровании и изготовлении трансформато­ра тока выбирать отношение чисел вит­ков несколько меньшим номинального коэффициента трансформации, что до­стигается уменьшением числа витков вторичной обмотки по отношению к значению, соответствующему равенству

Векторная диаграмма трансформато­ра, выполненного с витковой коррекци­ей, строится так же, как указано выше. Однако отсчет токовой погрешности должен производиться не от конца век­тора (точка С на рис. 17.1), а от точки С', соответствующей концу вектора. Расстояние междуточками С и С' соответствует витковой коррекции

В результате характеристики токо­вых пог решностей трансформатора с витковой коррекцией (кривые 2 на рис. 17.4) расположены выше характе­ристик, соответствующих условию п = = Кном (кривые 1), причем в зависи­мости от первичного тока и вторичной нагрузки токовая погрешность может оказаться как положительной, так и отрицательной. Погрешности трансфор­матора рассматриваемого класса точно­сти не должны выходить за пределы ломаной линии, состоящей из отрезков, проведенных через точки предельных погрешностей, соответствующих этому классу. Кривые 3 (рис. 17.4) соответству-

ют нормированным пределам токовой погрешности для трансформаторов клас­са точности 0,5. Поправку на число вит­ков выбирают так, чтобы характеристи­ки токовых погрешностей не выходили за установленные пределы (табл. 17.1).

На угловую погрешность витковая коррекция влияния не оказывает.

Зависимость погрешностей трансфор­матора тока от конструктивных парамет­ров. Решающее влияние на характеристи­ки трансформатора тока имеют разме­ры магнитопровода и магнитные свой­ства стали. Для выяснения этих зависи­мостей преобразуем выражения для по­грешностей (17.4) и (17.5). Из закона полного тока можно определить намаг­ничивающий ток, А:

где Н — напряженность магнитного по­ля, А/м; l — средняя длина линии маг­нитной индукции, м; В — магнитная ин­дукция, Тл; μ - относительная магнит­ная проницаемость стали; μ0 — магнит­ная постоянная, Гн/м.

Индукция связана с ЭДС зависи­мостью

где sм - площадь поперечного сечения магнитопровода, м2.

Пренебрегая сопротивлением вто­ричной обмотки трансформатора, ЭДС можно представить как

В соответствии с этими уравнения­ми зависимости (17.4) и (17.5) для токо­вой и угловой погрешностей приводятся к виду

Из этих выражений следует, что токовая и угловая погрешности транс­форматора тока при прочих равных условиях уменьшаются при увеличении

сечения магнитопровода и при умень­шении средней длины линии магнитной индукции. По мере увеличения сечения магнитопровода индукция уменьшается, минимум погрешности смещается в об­ласть большего тока и характеристика погрешности становится более пологой. Сечение магнитопровода из стали сред­него качества выбирают таким образом, чтобы индукция (амплитудное значение), соответствующая наибольшему первич­ному току и номинальной нагрузке трансформатора, не превышала 0,08 — 0,1 Тл.

Для изготовления трансформаторов тока используют тонколистовую сталь. Наибольшее применение получила ани­зотропная холоднокатаная сталь марок 3413 и 3414. Эта сталь поступает на завод-изготовитель в виде рулонов, лис­тов или резаной ленты и имеет с одной стороны электроизоляционное термо­стойкое покрытие толщиной не более 5 мкм. Магнитопроводы подвергаются на заводе специальному отжигу для восстановления структуры, которая мо­жет быть частично нарушена при транс­портировке и обработке.

Из выражений (17.6) и (17.7) видно также, что погрешности трансформато­ра тока обратно пропорциональны квад­рату числа витков вторичной и, следо­вательно, первичной обмотки. Увеличе­ние числа витков вторичной обмотки позволяет уменьшить индукцию и на­магничивающий ток или при сохранении той же индукции уменьшить сечение магнитопровода. Однако увеличение чис­ла витков первичной обмотки связано с понижением электродинамической и термической стойкости трансформатора тока. Поэтому к многовитковым пер­вичным обмоткам прибегают лишь в тех случаях, когда необходимая степень точ­ности не может быть получена при одном витке (подробнее — см. § 17.4).

studfiles.net

---

• 
  Регулирование шим
• 
  Энергосберегающее освещение
• 
  Первые светодиоды
• 
  Образец ппр по электрике
• 
  Бокс для электросчетчика и автоматов уличный
• 
  Счетчик тепла индивидуальный
• 
  Первые светодиоды
• 
  Проиллюстрируйте закон сохранения энергии на примерах
• 
  Периодичность пересмотра схем и инструкций
• 
  Счетчик входа и выхода
• 
  Правила оформления электрических схем гост