Краткие теоретические сведения

Измерительные приборы, аппараты релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации на станциях и подстанциях включают через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Эти трансформаторы позволяют:

1. отделить вторичные цепи (измерения и защиты) от первичных, обеспечивая безопасность измерений, регулировки приборов и реле, удобство их обслуживания;

2. стандартизировать приборы по току и напряжению;

3. исключать протекание токов короткого замыкания непосредственно через последовательно включаемые в контролируемые цепи обмотки приборов и реле;

4. уменьшить сечение контрольных проводов и кабелей.

Для обеспечения безопасности персонала в случае пробоя изоляции измерительных трансформаторов одну из точек их вторичной обмотки обязательно заземляют. Трансформатор тока (ТТ) состоит из замкнутого сердечника (магнитопровода) и двух обмоток. Первичную обмотку включают последовательно в контролируемую цепь, а ко вторичной обмотке трансформатора последовательно подключают токовые обмотки приборов и реле. Отношение номинальных первичного I_1н и вторичного I_2н токов называется номинальным коэффициентом трансформации

I_1н W₂

n_тт = ------- ≈ -------.

I_2н W₁

Погрешность по току из-за потерь в трансформаторе определяется

n_ттI₂ – I₁

γ_I = ----------- ∙100%.

I₁

Погрешность по углу δ (угловая погрешность) характеризует угол сдвига фаз между первичным током и повернутым на 180⁰ током вторичной обмотки.

Вторичные обмотки ТТ, включенных в одну фазу, соединяются по двум схемам: параллельно и последовательно. Для контроля величины тока в трехфазной сети достаточно иметь один ТТ в одной из фаз и один амперметр.

При осуществлении защит применяются схемы соединения ТТ и обмоток реле: полная звезда, неполная звезда, включение реле на разность токов двух фаз. Они характеризуются коэффициентом схемы

I_реле

K_сх = --------.

I_2ТТ

Выбор схемы соединения ТТ и реле зависит в основном от назначения защиты и режима нейтрали электрической сети.

4. Выполнение работы.

I. Указать наименование, тип и основные технические данные аппаратов и приборов.

П. Проверить коэффициент трансформации ТТ. Собрать схему (рисунок 1). Установить ЛАТРом в первичной цепи ТТ номинальный ток, величину которого контролировать по амперметру в первичной цепи. Записать значения вторичного тока и определить коэффициент трансформации k_ТТ.

Рисунок 1. Схема проверки коэффициента трансформации ТТ.

Ш. В схемах для последовательного соединений ТТ (на стенде) и реле вместо реле установлены амперметры в цепях определения токов, протекающих через обмотки реле.

1. Собрать схему (рисунок 2) полной звезды с тремя трансформаторами тока и тремя реле.

Рисунок 2. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле – полная звезда.

С помощью реостата R установить в первичной цепи ТТ рабочий ток. Имитировать короткое замыкание включением соответствующих рубильников SА, SВ, SС и SN.

Схему проверить при следующих видах повреждений: трехфазном КЗ (АВС); двухфазном (АВ, ВС или СА); однофазном (АN, ВN, СN); двухфазном на землю (АВN, ВСN, САN).

Показания приборов в каждом случае записать в таблицу 1. Построить векторные диаграммы токов, определить коэффициент схемы (таблица 1).

2. Собрать схему (рисунок 3) неполной звезды с двумя ТТ и двумя реле. Установить в первичной цепи ТТ ток 7А. Измерить и записать в таблицу 1 показания приборов для симметричного (трехфазное КЗ) и несимметричного (двухфазное АВ, ВС, СА; однофазные на землю фазы С) режимов первичной цепи. Построить векторные диаграммы токов, определить коэффициент схемы (таблица 1).

3. Собрать схему включения одного реле на разность токов двух фаз с двумя ТТ (рисунок 4). Установить в первичной цепи ток 7А. Измерить и записать в таблицу 1 показания приборов для симметричного и несимметричного режимов первичной цепи. В качестве реле использовать амперметр А*. Построить векторные диаграммы токов, определить коэффициент схемы для различных видов КЗ (таблица1).

Рисунок 3. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле - неполная звезда.

Рисунок 4. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле на разность токов двух фаз.

4. Собрать схему по рисунку 5. Записать в таблицу 2 результаты измерения вторичных токов ТТ I₁ и I₂ и тока нагрузки I_н при первичном токе равном 7 А для случаев: правильное подключение обмоток; перепутаны выводы первичной обмотки; перепутаны выводы вторичной обмотки одного из ТТ.

Рисунок 5. Схема параллельного соединения вторичных обмоток ТТ.

Таблица 2

Проверка работы схемы включения вторичных обмоток трансформаторов тока параллельно

	Правильно собранная схема	Перепутаны выводы первичной обмотки	Перепутаны выводы вторичной обмотки	Обрыв вторичной обмотки
I1 I2 Iнагр.

Выводы:

Контрольные вопросы

1. Порядок построения векторной диаграммы вторичных токов.

2. Какой из амперметров на рисунке 2 включен на фильтр токов нулевой последовательности?

3. Какие существуют схемы соединения ТТ и обмоток реле?

4. По каким схемам включаются вторичные обмотки ТТ одной фазы?

5. Классификация высоковольтных ТТ.

6. Недостатки схемы соединения ТТ – полная звезда.

7. Достоинства и недостатки схемы соединения ТТ – неполная звезда.

8. Сущность коэффициента трансформации ТТ.

9. Векторная диаграмма токов схемы полная звезда.

Таблица 1

Проверка работы схем при коротких замыканиях

Схема защиты	Вид КЗ	Токи в первичных цепях	Вторичные токи	Ксх	Векторные диаграммы первичных и вторичных токов
IА	IВ	IС	IN	IАР	IВР	IСР	INР
Схема полной звезды (рис.2)	АВС АВ (или ВС, СА) АВN ВСN САN АN ВN СN										Для КЗ АВ Для КЗ АСN Для КЗ ВN
Схема неполной звезды (рис.3)	АВС АВ ВС АС СN										Для КЗ АВ
Схема включения реле на разность токов двух фаз (рис.4)	АВС АВ ВС АС										Для КЗ АВС, АВ, ВС,АС