9. Погрешности трансформатора тока. Выбор трансформаторов тока.

Различают следующие виды погрешностей трансформаторов тока:

– Токовая погрешность (погрешность в коэффициенте трансформации), определяемая как арифметическая разность между первичным током, поделённым на коэффициент трансформации I₁/n_T, и измеренным (действительным) вторичным током I₂ (I по диаграмме на рисунке 18):;

Угловая погрешность, определяемая как угол  сдвига между током I₁/n_T и измеренным вторичным током I₂ , и считается положительной, когда I₂ опережает I₁/n_T.

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

При номинальном значении первичного тока ток намагничивания ТТ обычно не превышает 0,5 – 3% номинального тока.

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

Э.д.с. Е₂ можно определить как падение напряжения от тока I₂ в сопротивлении вторичной обмотки Z₂ и сопротивлении нагрузки Z_Н, т.е. Е₂ = I₂ (Z₂+ Z_Н);

Сопротивление ветви намагничивания Z_нам зависит от конструкции ТТ и качества стали сердечника. Это сопротивление не является постоянной величиной и зависит от характеристики намагничивания стали, представляющей собой зависимость тока намагничивания I_нам от величины магнитного потока Ф_Т в сердечнике трансформатора тока (см. рисунок 19).

Рисунок 19 – Характеристика намагничивания трансформаторов тока.

Сопротивление Z_нам обратно пропорционально магнитному сопротивлению R_м сердечника трансформатора тока, определяемому конструктивными параметрами трансформатора тока: , где

l – путь, по которому замыкается поток Ф_Т ;

S – сечение стали магнитопровода;

μ – магнитная проницаемость стали.

Для уменьшения погрешностей трансформатор тока должен работать в прямолинейной части своей характеристики намагничивания (где ток намагничивания пропорционален потоку в сердечнике трансформатора). Это условие обеспечивается:

– конструктивными параметрами сердечника;

– правильным выбором нагрузки вторичной обмотки;

– снижением величины вторичного тока, что достигается выбором соответствующего коэффициента трансформации.

Выбор трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока для релейной защиты выполняется по следующему алгоритму:

1. Определяется рабочий ток защищаемого объекта I _раб.

2. По найденному значению тока и номинальному напряжению выбирается трансформатор тока.

3. Определяется максимально возможное значение тока повреждения защищаемого объекта I _{к.макс..}

4. Рассчитывается кратность тока короткого замыкания как отношение

,

где I_1.ном – номинальный первичный ток ТТ.

5. Зная кратность К, по кривой 10%-й погрешности определяется допустимая нагрузка Z_{Н. доп} для выбранного трансформатора тока.

6. Учитывая схему соединения ТТ, рассчитывается фактическая нагрузка трансформаторов тока Z_Н.факт. и сравнивается с допустимой Z_{Н. доп.}

7. Если Z_Н.факт ≤ Z_{Н. доп} считается, что трансформатор тока удовлетворяет требованиям точности и его можно использовать для данной схемы защиты. Если Z_Н.факт > Z_{Н. доп}, то необходимо принять меры для уменьшения нагрузки. В качестве таких мер можно назвать следующие:

- выбор трансформатора тока с увеличенным значением коэффициента трансформации;

- увеличение сечения контрольного кабеля;

- использование вместо одного трансформатора тока группу трансформаторов, соединенных последовательно.