2.5 Погрешности трансформатора тока

Для устройств РЗ расчетной величиной является погрешность ТТ не более 10%. Часто для проверки РЗА учитываются следующие виды погрешностей.

Максимальное значение токовой погрешности, измеряемое в [%]:

, (2.9)

где k_T – коэффициент трансформации ТТ, I₁ и I₂ – первичный и вторичный токи ТТ (рис. 2.3).

При близких коротких замыканиях ток КЗ может достигать кратностей – до (30…50)I_ном (редко до 100I_ном), тогда ТТ насыщается и вторичный ток несинусоидален [4] (рис. 2.4).

П

Рисунок 2.4. Диаграмма токов насыщенного ТТ

огрешность такого режима необходимо учитывать интегральным показателем, которым является полная погрешность, измеряемая в [%]:

, (2.10)

где T – период промышленной частоты, i₁ и i₂ – мгновенные значения первичного и вторичного токов ТТ (рис. 2.4).

Угловая погрешность – угол  между векторами I₁ и I₂ (рис. 2.3), измеряемый в [град] или [мин].

2.6 Компенсация погрешности ТТ осуществляется несколькими способами: спрямление кривой намагничивания; подмагничивание магнитопровода; создание нулевого потока; перераспределение потоков рассеяния.

2.7 Активный тт

С

Рисунок 2.5. Схема активного ТТ

развитием электронной техники широко стали использоваться интегральные операционные усилители (ОУ), которые являются базовыми элементами аналоговой техники. ОУ имеют высокий коэффициент усиления (до 10⁸), высокое входное (до 10⁸ Ом) сопротивление, малое выходное (до 10^-2 Ом) сопротивление. Это позволило создать (рис. 2.5) малогабаритный ТТ, в котором при точной настройке с помощью ОУ ‑ DA создается нулевой поток и подается в ТА через обмотку w_ОС. Этот нулевой поток полностью компенсирует ток намагничивания ТА. Во время трансформации в магнитопроводе ТА отсутствует магнитный поток, следовательно, отсутствует погрешность.

П

Рисунок 2.6. Диаграмма сигналов активного ТТ

Рисунок 2.7. Схема соединения ТТ в «полную звезду»

ринцип работы активного ТТ: на инвертирующий вход ОУ подаётся сигнал от обмотки w2. Выход ОУ подключен к обмотке обратной связи (ОС) w_ОС. Сигнал в противофазе трансформируется в магнитопровод (рис. 2.6).

Результирующий поток Ф_рез = Ф_о ‑ Ф_Wос ≈ 0. Таким образом, за счет внешнего питания ОУ не расходуется энергия на перемагничивание ТТ.

Недостатком такого ТТ является небольшой динамический диапазон.

2.8 Схемы соединений тт

Схема соединения ТТ в «полную звезду» (рис. 2.7) обычно используется в сетях с заземленной нейтралью с U110 кВ. В сетях с изолированной нейтралью U35 кВ такая схема применяется редко – на ответственных электроустановках (например, защита шин). Коэффициент такой схемы k_СХ=1 (отношение тока, протекаемого через реле, к току, протекаемому через вторичную обмотку ТТ). В реле КА4 протекает утроенный ток нулевой последовательности. Это нетрудно доказать, согласно методу симметричных составляющих токи фаз равны:

. (2.11)

В реле КА4 токи фаз А, В и С складываются. В результате суммы по составляющим прямой и обратной последовательности становятся равными нулю, так как

, (2.12)

а результирующий ток, протекающий через реле КА4, равен 3I_А0. Обычно в индексе обозначение фазы А опускается и записывается 3I₀.

С

Рисунок 2.8. Схема соединения ТТ

в «неполную звезду»

Рисунок 2.9. Схема соединения ТТ

в «треугольник»

Рисунок 2.10. Векторная

диаграмма для вычисления k_СХ

хема соединения ТТ в «неполную звезду» используется исключительно в сетях с изолированной нейтралью U  35 кВ. Для такой схемы k_СХ = 1, так как токи в реле и во вторичной обмотке ТТ равны. Особенностью схемы является то, что от двух ТТ можно получить ток третьей фазы ― I_В, включив реле КА3 в обратный провод:

I_2А+ I_2С = ― I_2В, (2.13)

так как для симметричной трехфазной сети выполняется равенство (токами нулевой последовательности пренебрегают, потому что при однофазных замыканиях на землю они несоизмеримо меньше рабочих).

Схема соединения ТТ в «треугольник» (рис. 2.9) обычно применяется в сетях с U  110 кВ для дифференциальной защиты трансформатора со стороны высшего напряжения. Коэффициент такой схемы можно вычислить, по I закону Кирхгофа, найдя токи в узле ТТ фазы А:

, (2.14)

откуда ток в реле найдем:

. (2.15)

Учитывая, что , согласно векторной диаграмме (рис. 2.10), нетрудно вычислить:

(2.16)

С

Рисунок 2.11. Соединение ТТ

на разность фаз

Рисунок 2.12. Фильтр тока нулевой

последовательности

хема (рис. 2.11) соединения ТТ на разность фаз (раннее эту схему называли «неполный треугольник» или «восьмерка») используется в сетях с изолированной нейтралью с U  35 кВ чаще всего для защиты высоковольтных электродвигателей, но иногда и для защиты линий, реже трансформаторов. Аналогично, как для схемы соединения ТТ в «треугольник», ее . Выводы аналогичны схеме «треугольника», так для узла получается выражение (2.14).

Ее достоинство – наличие одного реле, простота. Недостатком является низкая чувствительность при витковых замыканиях обмотки двигателя в фазе В.

Схема фильтра тока нулевой последовательности показана на рис. 2.12. Используется в сетях с заземленной нейтралью с U  110 кВ для токовой защиты нулевой последовательности. Так как эта схема является фильтром, то для нее нет понятия коэффициента схемы. Через реле протекает утроенный ток нулевой последовательности 3I₀ ― доказыва-ется аналогично схеме «полной звезды».

Последовательное соединение ТТ (рис. 2.13) используется для повышения нагрузочной способности ТТ. Для этого использут ТТ с одинаковыми k_Т. Так как ток, протекающий через ТТ, одинаков, а напряжение на нагрузке делится на два, то нагрузка на каждый ТТ уменьшается в два раза. Часто такая схема используется на стороне высокого напряжения трансформатора со схемой соединения Y/ для его дифференциальной защиты.

Параллельное соединение ТТ (рис. 2.14) используется для уменьшения k_Т. Если ТТ имеют одинаковый k_Т, то результирующий коэффициент трансформации будет в два раза меньше.

Рисунок 2.13. Последовательное Рисунок 2.14. Параллельное

соединение ТТ соединение ТТ