Насыщающиеся трансформаторы тока

В дифференциальной защите (см. § 10.4; 12.3) для улучшения ее характеристик при переходных процессах применяются насы­щающиеся трансформаторы тока (НТТ).

На основе НТТ выполняют измерительные реле двух разно­видностей: с насыщающимися трансформаторами тока и с магнитным торможением. При внешних коротких замыканиях и при вклю­чениях, например силовых трансформаторов, возникает переход­ный процесс. Как в том, так и в другом случае защита действо­вать не должна. Однако ток переходного процесса воздействует на дифференциальную защиту. В начальный момент он обычно содер­жит апериодическую слагающую. Она и используется для обеспе­чения недействия защиты, имеющей НТТ.

Насыщающийся трансформатор тока TLAT содержит трехстержневой ферро­магнитный сердечник (рис. 1.10, а). Воздействующая величина (ток I₁) посту­пает в первичную обмотку ω₁, а к вторичной ω₂ подключается измерительное максимальное реле тока КА. Характеристика I_Р=f(I₁) насыщающегося трансформатора зависит от ха­рактера изменения тока I₁ (рис. 1.10,6). Если ток i₁ синусоидальный (не смещен относительно оси времени), то магнитная индукция в сердечнике изменяется в ши­роких пределах – В_mах≤В≤В_max. Указанному из­менению индукции пропор­ционально среднее значение ЭДС вторичной обмотки и ток I_Р в реле. В этом слу­чае НТТ действует как обычный трансформатор тока.

Апериодическая сла­гающая изменяет режим ра­боты НТТ, она насыщает его магнитопровод. На рис. 1.10, 6 показан случай, когда ток i_бp (бросок тока намагничива­ния включаемого силового трансформатора) за счет апериодической сла­гающей полностью смещен относительно оси времени. Прохождение такого тока по обмотке ω₁ НТТ сопровождается изменением индукции только в преде­лах + B_s ≥ В ≥ В_r. Поэтому среднее значение ЭДС вторичной обмотки и ток в реле получаются намного меньшими, несмотря на то что ток i_{бр max}≥ I_m1. Обмотки ω_к' и ω_к" предусмотрены для усиления действия апериодической сла­гающей. Они соединены так, что магнитные потоки левого и среднего стержней складываются. Поэтому часть тока обмотки ω₁ попадает в обмотку ω₂, путем двойной трансформации. Таким образом, апериодическая слагающая не транс­формируется в обмотку ω_к' и ухудшает трансформацию периодической слагающей. Поэтому ток двойной трансформации оказывается относительно мал. При отсут­ствии апериодической слагающей ток двойной трансформации возрастает.

Изменять характеристику НТТ можно также путем изменения степени его намагничивания дополнительным током управления I_У. Для этой цели преду­сматривается обмотка управления ω_У (рис. 1.11, а). Магнитный поток Ф_У, об­условленный током I_У, замыкается только в крайних стержнях магнитопровода и намагничивает их. Для исключения влияния на работу реле ЭДС, индуцирован­ных этим потоком в секциях вторичной обмотки ω₂, секции включены так, что­бы ЭДС вычитались. При этом магнитный поток Ф₁ от тока в первичной обмотке индуцирует в этом контуре ЭДС, действующие согласно и обусловливающие ток в обмотке реле. Таким образом, в НТТ существует трансфор­маторная связь только между обмотками ω₁ и ω₂, зависящая от степени намаг­ничивания магнитопровода, т. е. от тока I_У. С увеличением тока I_У, например от I_У1 до I_У3, степень намагничивания увеличивается и для получения одного и того же вторичного тока I_Р1 необходимо увеличивать ток I₁ (рис. 1.11, 6) соответственно от I'₁ до I''₁'. Зависимость I₁ = f(I_У) называется тормозной характе­ристикой (рис. 1.11, в).

Рис. 1.11. Насыщающийся трансформатор тока с допол­нительным подмагничиванием и его характеристики