Лекция 2. ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА И ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

План

2.1Трансформаторы тока

2.2Трансформаторы напряжения

2.1 Трансформаторы тока

Трансформатор тока – важный элемент релейной защиты.

Рисунок 2.1 – Трансформатор тока

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки ZН – последовательно включенные реле и приборы.

Ток I1, протекая по обмотке, создаёт магнитный поток

Ф1 = Iω1, под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е2. По обмотке протекает ток I2.

Точность работы трансформатора тока для релейной защиты, характеризуется полной погрешностью, которая равна:

ε =	100	1	T (i2 nT −i1 )2 dt .		(2.1)
	I1	T ∫0

Трансформатор тока должен выбираться так, чтобы его полная погрешность (ε) не превышала 10 % при заданной вторичной нагрузке и предельной кратности (К10). Под

16

предельной кратностью понимается наибольшее отношение

первичного тока к его номинальному значению, т.е. ( I1max ).

I1ном

2.2 Трансформаторы напряжения

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получают от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основными параметрами ТН (рис. 2.2) являются: номинальное первичное напряжение U1ном (равное номинальному напряжению контролируемой электрической сети), вторичное номинальное напряжение U2ном, значение которого обычно

принимается равным 100 или 100/3 В. Отношение этих

величин, называемое номинальным коэффициентом трансформации, КUном = U1ном/U2ном.

Рисунок 2.2 – Схема включения трансформатора напряжения (а), векторная диаграмма напряжений (б)

Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе. В «идеальном» ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение:

U2 =U1 / KU ,

(2.2)

где U1 – напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки;

17

КU – коэффициент трансформации «идеального» ТН, равный отношению количества витков первичной и вторичной обмоток.

Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду. Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах.

Рис. 2.3 – Схема соединения ТТ и обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле соединяются в звезду, и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым (рис. 2.3).

В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток ТТ. Стрелками показаны условные положительные направления первичных и вторичных токов с учетом полярности обмоток ТТ, начала которых обозначены точками.

При нормальном режиме и трехфазном КЗ, как показано на рис. 2.4, в реле I, II и III проходят токи фаз Ia = IA / KI; Ib = IB / KI; Ic = IC / KI, a в нулевом проводе – их геометрическая сумма:

I Н.П = (I a + I b + I c ),

(2.3)

которая при симметричных режимах равна нулю. При двухфазных КЗ ток проходит только в двух

поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, ток в неповрежденной фазе отсутствует:

IC = – IB.

18

Ток в нулевом проводе отсутствует как в нагрузочном (симметричном) режиме, так и при трех- и двухфазных КЗ. Однако в результате не идентичности характеристик и погрешностей ТТ в нулевом проводе протекает ток небаланса Iн.п = Iнб: в нормальном режиме он имеет значение 0,01–0,2 А, а при КЗ возрастает.

Трансформатор напряжения по принципу действия и конструкции аналогичен обычному силовому трансформатору.

На паспортах трансформаторов напряжения их коэффициенты указываются дробью, в числителе которой – номинальное первичное напряжение, а в знаменателе – номинальное вторичное напряжение. Так, например, если на

паспорте трансформатора напряжения написано 6000100 , то это

означает, что он предназначен для установки в сети с напряжением 6000 в и имеет коэффициент трансформации 60.

Для правильного соединения трансформаторов напряжения между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков заводыизготовители обозначают (маркируют) выводные зажимы обмоток определенным образом: начало первичной обмотки – А, конец – X; начало вторичной обмотки – а, конец – х.

При включении трансформаторов напряжения начала первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы собираются в нулевую точку. При включении на междуфазные напряжения начала первичных обмоток подключаются к начальным фазам в порядке их электрического чередования друг за другом.

Трансформаторы напряжения бывают трехфазные и однофазные. Последние в зависимости от назначения соединяются между собой в различные схемы.

19

А Х А Х А Х А А А						А	А	А
а х	а х а х Х Х Х					Х Х Х
а б	а б с	х	х	х		х	х	х
а)	б)	а	а	а		а	а	а
		а	б	с	о	О1		О2
			в)				г)

Рисунок 2.4 – Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов напряжения

На рис. 2.4 показано несколько схем соединения однофазных трансформаторов напряжения:

а – схема включения одного трансформатора напряжения на междуфазное напряжение.

б – наиболее распространенное соединение двух трансформаторов напряжения в схему открытого треугольника (или неполной звезды).

в – также распространенное соединение трех трансформаторов напряжения в схему звезды.

г – соединение трех трансформаторов напряжения в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений).

Контрольные вопросы

1.Какие условия работы трансформаторов тока в схемах релейной защиты?

2.Как найти максимальную кратность тока?

3.Схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле: полная и неполная звезда.

4.Трансформаторы напряжения. Особенности и назначения. Схемы соединения и основные погрешности.

5.Трансформаторный фильтр тока нулевой последовательности. Область применения. Коэффициент схемы.

20