- •Раздел 4. Электрическая часть станций и подстанций
- •4.1. Основное силовое оборудование
- •Выключатели
- •Разъединители
- •Ограничители перенапряжений (опн)
- •Трансформаторы тока (тт)
- •Трансформаторы напряжения (тн)
- •4.2.Учёт электроэнергии
- •Счётчики
- •Кабели (кл)
- •Основные проблемы учёта электроэнергии
- •4.3. Метод контроля достоверности показаний электроэнергии Критерий достоверности
- •Баланс электроэнергии
- •Расчёт фактического и допустимого небаланса (балансовый метод)
- •Схемы с коммутацией присоединений одним выключателем
- •Схемы с коммутацией присоединений двумя выключателями
- •Оперативные переключения в электрической части электрических станций и подстанций (на примере схемы электрических соединений с двумя рабочими и обходной системами сборных шин)
- •Конструктивное выполнение распределительных устройств (ру). Основные требования к конструкции ру. Области применения ору, эру, кру
- •Электрические подстанции Место, роль и классификация электрических подстанций
- •Главные схемы электрических соединений подстанций
- •Электрические станции Типы электрических станции, их назначение, особенности эксплуатации
- •4.5. Качество электроэнергии
- •Установившееся отклонение напряжения
- •Отклонение частоты
- •Борьба с несинусоидальностью
Трансформаторы тока (тт)
Предназначены для трансформации токов высокого напряжения к токам низкого напряжения для измерительных целей (РЗА и автоматика), а также для управления (телемеханика).
Рис.4.17. Обозначения на схемах
ТТ состоит из стального сердечника из шихтованной стали и двух обмоток - первичной и вторичной , причём . Ток, протекающий по обмотке , создаёт магнитный поток , который индуцирует ток во вторичной обмотке . Ток , в свою очередь, создаёт магнитный поток , направленный навстречу потоку . Результирующий магнитный поток .
Аналогичное выражение может быть записано для намагничивающих сил , то есть:
; , (4.1.)
где - ток намагничивания, обеспечивающий создание магнитного потока в сердечнике.
Из последнего выражения делением всех членов уравнения на можно получить:
, или , (4.2.)
где - витковый коэффициент трансформации, .
На практике чаще используют номинальный коэффициент трансформации , записанный через значения номинальных токов. Анализируя уравнение (4.2.), можно заметить, что расчётное значение тока и действительное значение отличаются друг от друга. Величина вносит погрешность в величину и фазу тока , поскольку не весь ток трансформируется во вторичную обмотку, что обусловливает наличие погрешностей в работе ТТ.
Для анализа погрешностей ТТ составим схему замещения и построим векторную диаграмму. Схема замещения строится при следующих допущениях (рис.4.18):
все магнитные связи заменены электрическими;
параметры первичной обмотки приведены к числу витков вторичной обмотки;
вектор тока повёрнут на 180 по сравнению с его действительным направлением.
- сопротивление первичной обмотки, приведённое к ;
- сопротивление намагничивания, приведённое к ;
, ток первичной обмотки и ток намагничивания, приведённые к .
На схеме рис.4.18. приведено обозначения выводов обмоток ТТ: первичная обмотка имеет маркировку - начало, - конец обмотки, а вторичная - - начало, - конец обмотки.
Наличие обусловлено тем, что процесс трансформации происходит с затратой энергии, которая идёт на создание магнитного потока в сердечнике, на гистерезис, на потери, на вихревые токи и нагрев обмоток. Из схемы замещения видно, что , т.е. , то есть вторичный ток отличается от расчётного первичного.
На основе схемы замещения (см. рис.4.18.) построим векторную диаграмму для анализа величин токов (рис.4.19.). Сначала строим , затем . Величина ЭДС . Магнитный поток отстаёт от на 90.
; (4.3.)
Из векторной диаграммы видно, что отличается от по модулю и сдвинут на угол . Отсюда выделяют погрешности ТТ - токовую и угловую.
Токовая погрешность - алгебраическая разность токов:
абсолютная ;
относительная .
Угловая погрешность - величина угла , являющегося углом сдвига между и .
Чем больше величина , тем больше погрешности трансформатора тока. имеет две составляющие - активную и реактивную .
Ток обусловлен активными потерями (гистерезис) и вихревыми токами. Для его снижения сердечники ТТ делают из шихтованной трансформаторной стали, поскольку величина этих потерь определяется качеством и параметрами стали.
Ток служит для создания магнитного потока , который индуцирует во вторичной обмотке. Для снижения нужно снижать , который определяется как:
, (4.4.)
где - магнитное сопротивление.
Связь эта представлена на рис.4.20.. В области до изменение почти линейно, при > происходит насыщение сердечника и малому изменению соответствует большое изменение , что, в свою очередь, приводит к увеличению токовой погрешности ( и ) ТТ.
В связи с этим для уменьшения тока намагничивания необходимо снижать и уменьшать .
Следует особо отметить необычность режимов холостого хода и короткого замыкания для ТТ. Так работа ТТ в режиме холостого хода, когда контакты вторичной обмотки разомкнуты, является аварийной. В таком режиме и в соответствии с (4.1.) весь магнитный поток идёт на намагничивание сердечника. Размагничивающего действия вторичного потока нет. Происходит перегрев стали магнитопровода. Кроме того, в соответствии со схемой замещения весь ток протекает через большое сопротивление и создаёт ЭДС , которая может достигать нескольких киловольт. Перенапряжение и перегрев могут привести к пробою изоляции вторичной обмотки ТТ.
Также важной характеристикой ТТ является класс точности (чем выше класс точности, тем точнее измерение).