Lekcija_No_2

	nT =	I1	(2-8)
		I2

Номинальные коэффициенты трансформации указываются в паспортах на ТТ, а также в схемах в виде дроби, в числителе которой номинальный первичный ток, а в знаменателе – номинальный вторичный ток.

Для правильного соединения ТТ между собой и правильного подключения к ним реле и приборов выводы обмоток трансформаторов тока обозначаются (маркируются) следующим образом: начало первичной обмотки – Л1, начало вторичной обмотки – u1; конец первичной обмотки

– Л2, конец вторичной обмотки – u2

Как правило, при монтаже ТТ их располагают так, чтобы начала первичных обмоток Л1 были обращены в сторону шин, а концы Л2 – в сторону защищаемого оборудования.

При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки u1, принимается тот её вывод, из которого ток выходит, если в этот момент в первичной обмотке ток проходит от начала Л1 к концу Л2 (рис. 2-7).

Рис.2 7. Маркировка выводов обмоток ТТ.

При маркировке и включении реле по этому правилу ток в реле при подключении его по этому правилу сохраняет то же направление, что и при непосредственном включении в первичную сеть.

Погрешности трансформаторов тока

Коэффициент трансформации ТТ так же, как и у ТН, не является строго постоянной величиной и может из-за погрешностей по току и углу отличаться от номинального.

Величина погрешностей ТТ главным образом зависит от кратности первичного тока по отношению к номинальному току первичной обмотки и от нагрузки подключенной ко вторичной обмотке.

Классификация трансформаторов тока по допустимым погрешностям приведена в таблице 2-2.

Таблица 2-2

Допустимые погрешности ТТ

		Допустимая	Допустимая
	Класс	погрешность	погрешность	Область применения
	точности	по току,	по углу,
		%	мин.
				Точные лабораторные
	0,2	+ 0,2	+ 10'
				измерения
				Учёт электроэнергии
	0,5	+ 0,5	+ 40'
	1,0	+ 1,0	+ 80'	Все типы защит и щитовые
				приборы
	Р или (Д)	не нормируется		Специальные для
				дифференциальной защиты

Допустимые погрешности, приведенные в таблице 2-2, соответствуют нагрузкам вторичной обмотки ТТ не превышающих номинальной, и при вторичном токе не превышающим 120% номинального. При увеличении нагрузки или тока выше указанных значений погрешности ТТ возрастают и он переходит в другой (следующий) класс точности.

Требования, предъявляемые к трансформаторам тока используемых для релейной защиты отличаются от требований, предъявляемых к ТТ используемых для измерений. Если ТТ, питающие измерительные приборы, должны работать точно в пределах своего класса при токах нагрузки близких к их номинальному току, то ТТ, питающие релейную защиту, должны работать с достаточной точностью при прохождении больших токов (токов к.з. значительно превышающих номинальный ток ТТ).

Действующие «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) требуют, чтобы ТТ, предназначенные для питания РЗ, имели погрешность, как правило, не более 10%. Большая погрешность допускается в отдельных случаях, когда это не приводит к неправильным действиям релейной защиты. Погрешности возникают вследствие того, что действительный процесс трансформации в ТТ происходит с затратой мощности, которая расходуется на создание в сердечнике магнитного потока, перемагничивания стали сердечника (гистерезис), потери от вихревых токов, а также на нагрев обмоток.

На рис. 2-8 представлена схема замещения трансформатора тока, где Z1 и Z2 – сопротивления первичной и вторичной обмоток, а Zнам – сопротивление ветви намагничивания. Из схемы замещения видно, что первичный ток I1, входящий в начало первичной обмотки Л1, проходит

по сопротивлению первичной обмотки Z1 и в точке (а) разветвляется по двум параллельным ветвям. Основная часть тока, являющаяся вторичным током I2 замыкается на сопротивление вторичной обмотки Z2 и сопротивление нагрузки Zн. Другая часть первичного тока Iнам замыкается через сопротивление ветви намагничивания и следовательно в реле и приборы подключённые ко вторичной обмотке ТТ, не попадает. Ветвь между точками (а) и (б) схемы замещения ТТ называется ветвью намагничивания и весь ток Iнам, проходящий по этой ветви, - током намагничивания.

Рис.2 8. Упрощённая схема замещения ТТ.

По схеме замещения видно, что во вторичную обмотку ТТ попадает не весь трансформированный ток, равный I1/nT, а только его часть и следовательно процесс трансформации происходит с погрешностями.

На рис. 2-9 приведена упрощённая векторная диаграмма трансформатора тока, из которой видно, что вектор вторичного тока I2 меньше вектора трансформированного первичного тока I1/nT, на величину I и сдвинут относительно его на угол δ.

Е2=I2 (Z2+Zн)

Рис.2 9. Упрощённая векторная диаграмма ТТ.

Соотношение первичного и вторичного токов имеет вид:

&	=	I&1 −I&íàì	(2-9)
I2		nT

Различают следующие виды погрешностей трансформаторов тока: − Токовая погрешность (погрешность в коэффициенте

трансформации) определяемая как арифметическая разность между

первичным током, поделённым на коэффициент трансформации I1 , и

nT

измеренным (действительным) вторичным током I2 ( I по диаграмме на рис. 2-8).

I =		I1		−I2		(2-10)
	nT
Токовая погрешность выражается в процентах:
f =				I	100 ,	(2-11)
			I1 / nT

− Угловая погрешность определяется как угол δ сдвига

вторичного тока I1 и считается положительной, когда I2 опережает I1.

Из рассмотренного выше следует, что причиной возникновения

погрешностей у трансформаторов тока является существование тока намагничивания. Чем меньше ток намагничивания, тем меньше погрешности ТТ.

Величина тока намагничивания зависит от э.д.с. Е2 и сопротивления ветви намагничивания Zнам, т.е.:

	Iíàì	=	E2	(2-12)
			Zíàì

Э.д.с. Е2 можно определить как падение напряжения от тока I2 в сопротивлении вторичной обмотки Z2 и сопротивлении нагрузки Zн, т.е.

(2-13)

Так как величина вторичного тока I2 зависит от величины первичного тока I1, то э.д.с. Е2, а следовательно, и ток намагничивания Iнам возрастают при увеличении тока I1 или при увеличении сопротивления нагрузки Zн, подключённой ко вторичной обмотке.

Сопротивление ветви намагничивания Zнам зависит от конструкции ТТ и качества стали сердечника. Это сопротивление не является постоянной величиной и зависит от характеристики намагничивания стали. При насыщении стали сердечника ТТ Zнам резко уменьшается, что приводит к резкому возрастанию Iнам и следовательно, к возрастанию погрешностей ТТ.

Таким образом, погрешности трансформаторов тока зависят от

отношения (кратности) первичного тока, проходящего через трансформатор тока, к его номинальному току и от величины нагрузки подключенной к его вторичной обмотке.

Схемы соединения трансформаторов тока

Для подключения реле и измерительных приборов вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в различные схемы.

На рис. 2-10 приведены наиболее распространенные схемы соединения трансформаторов тока.

На рис. 2-10, а) представлена схема соединения в звезду, которая применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных к.з.

На рис. 2-10, б) дана схема соединения в неполную звезду,

используемая для подключения защиты от междуфазных к.з. в сетях с изолированной нейтралью.

На рис. 2-10, в) дана схема соединения на разность токов двух фаз. Эта схема используется для включения защиты от междуфазных к.з. также как и схема (б).

На рис. 2-10, г) представлена схема соединения на сумму токов всех трёх фаз (схема фильтра токов нулевой последовательности), которая используется для включения защиты от однофазных к.з. и замыканий на землю.

Рис.2 10. Схемы соединения трансформаторов тока а); б); в); г).

ТТ могут соединяться в треугольник (применяется для получения разности фазных токов, например, для включения дифференциальной защиты трансформаторов).

Вторичные обмотки трансформаторов тока могут соединяться последовательно и параллельно.

Нагрузка, подключенная к 2-м последовательно включённым трансформаторам тока, распределяется поровну (уменьшается в два раза). Ток в цепи, равный I2=I1/nТ остается неизменным, а напряжение, приходящееся на каждый ТТ составляет I2Zн/2. Эта схема применяется при использовании маломощных ТТ.

При параллельном соединении трансформаторов тока коэффициент трансформации в 2 раза меньше коэффициента трансформации одного ТТ т.к. ток в реле равен сумме вторичных токов двух ТТ (в 2 раза больше каждого). Если коэффициент трансформации каждого трансформатора тока равен nT=I1/I2, то коэффициент трансформации схемы равен ncx=I1/2I2, т.е. в 2 раза меньше.

Выводы:

1.Трансформаторы тока являются измерительными преобразователями, предназначенными для преобразования первичной информации о токе в величины удобные для обслуживающего персонала.

2.В зависимости от назначения трансформаторы тока могут соединяться между собой в различные схемы:

−в полную звезду для подключения защит от междуфазных и однофазных к.з.;

−в неполную звезду для подключения защит от междуфазных к.з.;

−на разность токов 2-х фаз для подключения защит от междуфазных к.з.;

−на сумму токов 3-х фаз (схема фильтра токов нулевой последовательности); для подключения защит от замыканий на землю;

−в треугольник для подключения дифференциальных защит.

3.Нормальным режимом работы для ТТ является режим короткого замыкания, в котором погрешности ТТ имеют наименьшие значения.

4.Трансформаторы тока, предназначенные для подключения схем релейной защиты должны выбираться для условий работы при больших кратностях первичного тока, что приводит к пониженному значению погрешностей.