|
Стр. 4
нелинейных искажений вторичного тока, используется коэффициент
гармоник вторичного тока K :
г2
___________
/беск. ___________
\/ SUM I / I
k=2 2(k) / 2(1) 2
K = -------------- = \/1 - (-----) ,
г2 I I
2 2
где:
I - действующее значение k-й гармоники вторичного тока;
2(k)
I - действующее значение вторичного тока.
2
Коэффициент гармоник показывает удельный вес совокупности
высших гармоник в действующем значении вторичного тока.
При синусоидальном первичном токе высшие гармоники вторичного
тока равны высшим гармоникам намагничивающего тока, приведенного к
числу витков вторичной обмотки, отличаются они только знаками
(разумеется, кратности высших гармоник намагничивающего тока
относительно первой гармоники или действующего значения
намагничивающего тока будут иными, чем для вторичного тока).
При малых погрешностях ТТ с ПХН намагничивающий ток имеет
наибольшие искажения формы кривой. При увеличении погрешностей,
т.е. при уменьшении параметра A , форма кривой намагничивающего
z
тока приближается к синусоидальной, удельный вес совокупности
высших гармоник стремится к нулю, коэффициент формы стремится
к 1,11.
При A = 0,5 относительный намагничивающий ток имеет максимум
z
I
02(3)
третьей гармоники, который составляет ------ = 0,315 при фи = 0-
I 2
12
I
02(3)
и ------ = 0,14 при фи = 90-. Это означает, что действующее
I 2
12
значение третьей гармоники намагничивающего тока (как и вторичного
тока) никогда не превышает 31,5% приведенного первичного тока.
Для расчетов конкретных ТТ по методу ПХН необходимо
располагать значениями z или значениями B и конструктивными
SH S
данными ТТ. Поскольку реальные ТТ имеют характеристику
намагничивания, отличную от идеально прямоугольной, магнитная
индукция B является чисто расчетным параметром и отличается от
S
4
магнитной индукции насыщения ТТ, достигаемой при H > (5 - 10) 10
А/м. Для грубых оценок рекомендуется выбирать ее значения равными
1,4 Тл для ТТ с шихтованными магнитопроводами из сталей 1511 -
1512 и 1,7 Тл для сталей 3411 - 3413.
Все рекомендации относятся к режимам, когда токовые
погрешности превышают 10 - 15% и расчетная магнитная индукция в
магнитопроводе превышает B . При высоких кратностях тока КЗ это
S
условие обычно выполняется. Точность метода для ТТ с
магнитопроводом из холоднокатаной стали в указанных режимах
составляет 10%.
Не следует применять метод ПХН для режимов с токовыми
погрешностями ТТ менее 10%, где он дает точность ниже, чем метод
эквивалентных синусоид.
Расчеты режимных параметров по методу ПХН выполняются в такой
последовательности:
1) определяется полное сопротивление вторичной ветви z и угол
2
фи по тем же формулам, что и при расчетах по методу эквивалентных
2
синусоид;
2) по значению z , заданной кратности первичного тока
2
I
1
m = ------ и номинальному сопротивлению насыщения z
1 I SH
1 ном
рассчитывается значение обобщенного параметра A по формуле (33)
z
настоящей Инструкции;
3) по соответствующей универсальной характеристике ТТ с ПХН
для полученных значений A и фи непосредственно находится
z 2
значение искомого параметра режима.
Пример. Для ТТ типа ТФНР-35-1000/1-Р при кратности первичного
тока m = 30 и z = 50 Ом с cos фи = 0,8 (sin фи = 0,6)
1 н н н
определить значения различных видов погрешностей ТТ и
соответствующие им значения вторичного тока, модуля и фазы первой
гармоники намагничивающего тока, действующего значения
намагничивающего тока, действующего значения суммы высших гармоник
вторичного и намагничивающего токов.
Активное сопротивление вторичной обмотки ТТ r = 5,4 Ом,
т2
индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки x = 5 Ом.
т2
Номинальное сопротивление насыщения z = 1100 Ом. Витковый
SH
коэффициент трансформации равен номинальному коэффициенту
1000
трансформации: K = n = ---- = 1000. (При этом токовые
в ном 1
погрешности ТТ равны погрешностям МДС).
Для заданных исходных данных определяем значения z , фи и A :
2 2 z
z = r + j x ;
2 2 2
r = r + z cos фи = 5,4 + 50 х 0,8 = 45,4 Ом;
2 т2 н 2
x = x + z sin фи = 5,0 + 50 х 0,6 = 35,0 Ом;
2 т2 н 2
2 2 0,5 2 2 0,5
z =[(r ) + (x ) ] = [(45,4) + (35) ] = 57,3 Ом;
2 2 2
x
2 35
фи = arctg (--) = arctg (----) = 37,6-;
2 r 45,4
2
z
SH 1100
A = ------- = ----------- = 0,64.
z (m z ) (30 x 57,3)
1 2
Для значений A = 0,64 и фи = 37,6- по универсальным
z 2
характеристикам (см. рисунки А.1 - А.10 Приложения А) находим:
- погрешность по действующей МДС f = -22%;
F
- погрешность по средней по модулю МДС f = -25%;
F ср
- погрешность по амплитуде МДС f = -3%;
F а
- погрешность по первой гармонике МДС f = -25%;
F (1)
- угловая погрешность по первой гармонике дельта = 14-;
т
- коэффициент формы кривой вторичного тока K = -1,15;
ф2
- коэффициент гармоник вторичного тока K = 0,25;
г2
- относительное действующее значение первой гармоники
намагничивающего тока
100 x I
02 (1)
I = ------------- = 32%;
0(1)% I
12
- полная погрешность эпсилон = 38%;
- угол сдвига фазы первой гармоники намагничивающего тока
относительно первичного тока (отставание) лямбда = 33-.
(1)
По найденным относительным величинам определяем значения токов
в амперах, используя действующее значение приведенного первичного
тока I = m I = 30 x 1 = 30 А, а также коэффициент формы
12 1 2 ном
K = 1,11 и коэффициент амплитуды K = 1,41 первичного тока:
ф1 а1
f
F
- действующее значение вторичного тока I = I (1 + ---) =
2 12 100
22
30 x (1 - ---) = 23,4 А;
100
- среднее абсолютное (среднее выпрямленное) значение
вторичного тока
f I
F 12 25 30
I = (1 + ---) --- = (1 - ---) ---- = 20,3 А;
2 ср 100 K 100 1,11
ф1
- амплитуда вторичного тока
f
F а 3
I = K I (1 + ----) = 1,41 x 30 x (1 - ---) = 41,2 А;
2 макс а1 12 100 100
- действующее значение первой гармоники вторичного тока
f
F (1) 25
I = I (1 + ------) = 30 x (1 - ---) = 22,5 А;
2(1) 12 100 100
- действующее значение первой гармоники вторичного
I I
12 0(1)% 30 x 32
намагничивающего тока I = ----------- = ------- = 9,6 А;
02(1) 100 100
- вторичный комплексный действующий ток полной погрешности и
действующее значение вторичного намагничивающего тока I =
эпсилон 2
I эпсилон
12 30 x 38
I = ----------- = ------- = 11,4 А;
02 100 100
- действующее значение суммы высших гармоник вторичного и
намагничивающего токов I = I = I K = 23,4 x 0,25 =
2(г) 02(г) 2 г2
5,9 А.
Для проверки ТТ на повышенные погрешности (40 и 50%) удобно
использовать значение предельной кратности K , определенное при
10
данной нагрузке ТТ, и повышающие коэффициенты k и k ,
40 50
определенные с помощью универсальных характеристик ТТ с ПХН как
отношения значений A при полной погрешности эпсилон = 10%,
z
заданной допустимой токовой погрешности 40 или 50% и при значении
угла полного сопротивления вторичной ветви фи , соответствующем
2
данной нагрузке ТТ. Ниже приведены значения коэффициентов k и
40
k в зависимости от угла фи :
50 2
--------------------T----------------------T---------------------¬
¦ фи ¦ k ¦ k ¦
¦ 2 ¦ 40 ¦ 50 ¦
+-------------------+----------------------+---------------------+
¦0- ¦3,2 ¦2,5 ¦
+-------------------+----------------------+---------------------+
¦37- ¦2,5 ¦2,0 ¦
+-------------------+----------------------+---------------------+
¦45- ¦2,37 ¦1,9 ¦
+-------------------+----------------------+---------------------+
¦60- ¦2,25 ¦1,84 ¦
+-------------------+----------------------+---------------------+
¦90- ¦2,12 ¦1,76 ¦
L-------------------+----------------------+----------------------
Наибольшая допустимая кратность первичного тока при 40%-ной
токовой погрешности определяется по формуле
m = k K ,
1 доп 40 10
то же при 50%-ной токовой погрешности:
m = k K .
1 доп 50 10
Например, при фи = 37- и 50%-ной допустимой токовой
2
погрешности наибольшая кратность первичного тока не должна
превышать значение
m = 2,0 K .
1 доп 10
т.е. при K = 20 имеем m = 40.
10 1 доп
3. ПРОВЕРКИ ТТ
3.1. Объем и виды проверок ТТ
При новом включении ТТ и их вторичные цепи проверяются в
следующем объеме и такой последовательности:
а) подбор документации и ознакомление с ней;
б) внешний осмотр ТТ и их цепей;
в) предварительная проверка вторичных цепей прозвонкой;
г) проверка сопротивления и электрической прочности изоляции
вторичных обмоток ТТ и их вторичных цепей;
д) определение полярности выводов первичной и вторичной
обмоток;
е) снятие ВАХ;
ж) проверка омических сопротивлений вторичных обмоток ТТ;
з) проверка установленных коэффициентов трансформации ТТ;
и) проверка установленных ответвлений обмоток ТТ;
к) определение сопротивления вторичной нагрузки ТТ;
л) проверка переходных омических сопротивлений обмоток ТТ с
переключением первичных обмоток для ТТ на 110 кВ и выше
(выполняется службой ремонтов);
м) проверка правильности сборки вторичных обмоток и цепей
нагрузки ТТ;
н) экспериментальная проверка погрешностей ТТ;
о) учет погрешности ТТ при настройке уставок защиты;
п) оформление результатов проверки.
Необходимость проведения при этом работ по пунктам "ж", "з",
"и", "к", "л", "н", "о" определяется центральной службой релейной
защиты (энергосистемы, МЭС или иного объединения). Центральная
служба релейной защиты имеет право назначения дополнительных
проверок, общих или местных, которые могут потребоваться в
процессе эксплуатации.
При плановых проверках выполняются пункты "а", "б", "г", "е",
"ж", "л", "п".
Если для ремонтных работ разбирались вторичные цепи, то
дополнительно проверяется правильность их последующей сборки по
пункту "м".
После замены ТТ проверка производится по пунктам "б", "г",
"д", "е", "з", "и", "л", "м", "п".
Сроки проверок ТТ устанавливаются в соответствии с РД
153-34.0-35.617-2001 [19].
3.2. Подбор документации и ознакомление с ней
Перед любой проверкой ТТ необходимо подготовить:
а) принципиальные и монтажные схемы включения вторичных цепей
ТТ;
б) расчет сопротивления вторичной нагрузки ТТ;
в) данные о значениях токов КЗ;
г) данные о значениях уставок защит, обслуживаемых данным ТТ,
и инструкцию по проверке устройств защиты и автоматики,
подключенных к проверяемым ТТ (для справок);
д) бланки паспортов-протоколов;
е) настоящую Инструкцию;
ж) испытательную аппаратуру, измерительные приборы и
инструмент.
3.3. Внешний осмотр ТТ и их цепей
Осмотр выполняется согласно РД 153-34.0-35.617-2001 [19].
Особое внимание следует обратить на некоторые особенности
конструкций ТТ и выполнение их вторичных цепей.
Выводы вторичных обмоток ТТ, особенно встроенных, должны быть
надежно защищены от попадания в них масла и влаги. Кабельные
разделки не должны пропускать пропиточную массу из кабелей с
бумажной изоляцией.
Кабели во вторичных цепях ТТ должны быть включены так, чтобы
токи каждой вторичной обмотки замыкались только через
предназначенную для этой обмотки нагрузку.
Контрольные кабели и провода, проложенные по корпусам силового
оборудования (масляных выключателей, силовых трансформаторов),
должны быть надежно защищены от механических повреждений при
работах на силовом оборудовании.
Встроенные ТТ должны устанавливаться в соответствии с
заводскими надписями "верх" и "низ". Если надписи отсутствуют, то
необходимо до установки на место определить начальный вывод А
вторичной обмотки, по нему определить однополярную с ним сторону
ТТ "верх" и восстановить надписи. Если отсутствуют обозначения
выводов вторичных обмоток, то необходимо до установки ТТ
определить и надежно обозначить все выводы.
Распорные клинья устанавливаются только в тех местах, где
имеются заводские надписи "клин".
Рекомендуется для всех встроенных ТТ перед установкой
проверить их исправность, сняв ВАХ. После установки на место, до
заливки масла, рекомендуется повторно снять ВАХ и проверить
полярность, чтобы убедиться в отсутствии повреждения обмоток и в
правильности установки. Полезно также экспериментально определить
коэффициент трансформации ТТ до его установки в аппарат.
Трансформаторы тока ТВ-35, встраиваемые в выключатели ВМ-35 и
ВМД-35 с номинальным вторичным током 2,5 А, предназначены только
для получения результирующего коэффициента трансформации в фазе
50/5, 75/5, 100/5 путем параллельного включения двух ТТ на фазу.
Некоторые ТТ (например, ТВТ-100, ТВТ-200) могут поставляться с
номинальным вторичным током 5 или 1 А. Перед их установкой
необходимо проверить соответствие номинального вторичного тока
проектным значениям.
Во всех устройствах с испытательными блоками проверяется
надежность работы блоков. Для этого во вторичную цепь, между
блоком и реле, включается амперметр (ВАФ-85 или аналогичный). На
входные зажимы блоков подается ток 5 - 10 А от постороннего
источника. Выемные детали блоков ставятся в разные положения, и по
показаниям амперметра проверяется правильность и надежность
переключения токовых цепей.
У всех ТТ типа ТФН, ТФНК и подобных им необходимо вскрыть
коробку выводов. Проверяется исправность резьбы штырей проходных
изоляторов выводов, вводов и гаек, надежность контактов перемычки
между вводами и выводами, наличие приспособлений от
самоотвинчивания гаек, качество уплотнения проходных изоляторов.
Конструкции, на которых устанавливаются ТТ, должны
обеспечивать возможность доступа во внутреннюю часть цоколя в
процессе эксплуатации.
Для получения заданного коэффициента трансформации необходимо
вскрыть верхнюю крышку ТТ и выполнить пересоединения секций
первичной обмотки, пользуясь заводскими схемами и обозначениями,
помещенными под крышкой.
У некоторых типов ТТ провод, предназначенный для заземления
магнитопроводов, выведен в кабельную коробку на зажим,
обозначенный буквой З. Этот зажим всегда должен быть надежно
соединен с цоколем и заземлен.
У ТТ ТФНК-330 изоляция первичной обмотки выполнена из
нескольких слоев, разделенных металлическими прокладками,
образующими емкостный делитель фазового напряжения. Последняя
наружная обкладка выводится на зажим в кабельной коробке,
обозначенный буквой З, и всегда должна быть соединена с цоколем.
Предпоследняя измерительная обкладка выводится на вывод И (не
путать с выводами И1 и И2) и используется для отбора напряжения
приборами ПИН. Если измерительная обкладка не используется, то
вывод И необходимо соединить с зажимом З и заземлить.
Трансформаторы тока ТФНК-400 и ТФНК-500 собираются из двух
частей на месте монтажа. Особое внимание следует обратить на
надежность соединения выводов вторичной обмотки верхнего
магнитопровода с вводами первичной обмотки нижних магнитопроводов
и соединения магнитопроводов и экранов верхней части с ее цоколем.
Для удобства работы рекомендуется снять ВАХ всех
магнитопроводов этих ТТ до их сборки (по методике раздела 3.7
настоящей Инструкции).
У всех ТТ место заземления вторичных обмоток должно быть
доступно для персонала без снятия высокого напряжения. Все
электрически соединенные вторичные цепи ТТ должны быть заземлены
только в одной точке. Рекомендуется выполнять заземление либо на
сборке зажимов панели защиты, либо на промежуточной сборке
зажимов, ближайшей к ТТ.
Как известно, однополярными выводами ТТ являются выводы Л1-И1
и Л2-И2. В зависимости от разных причин первичная обмотка ТТ может
включаться выводом Л1 к шинам (Л2 - к линии) или наоборот, но во
всех случаях провод вторичной цепи, присоединенный к выводу
вторичной обмотки одинаковой полярности с выводом первичной
обмотки, присоединенным к фазе шин, считается начальным. Эти
провода вторичной цепи маркируются по названию фазы, в которой
стоит ТТ.
3.4. Предварительная проверка вторичных цепей прозвонкой
Проверка схемы соединений вторичных цепей производится
согласно программам главы 3 РД 153-34.0-35.617-2001 [19].
3.5. Проверка сопротивления изоляции и электрической
прочности изоляции вторичных обмоток ТТ
и их вторичных цепей
Проверка сопротивления изоляции и электрической прочности
изоляции вторичных цепей производится согласно программам РД
153-34.0-35.617-2001 [19], при этом следует руководствоваться
нормативами документа [17].
3.6. Определение однополярных выводов первичной
и вторичной обмоток
Принципиальная схема для определения однополярных выводов
приведена на рисунке 9.
Выключатель К может быть любого типа.
Источником постоянного тока Б может быть батарея сухих
элементов или аккумуляторная батарея с известной полярностью
выводов.
Добавочное сопротивление r ограничивает ток до значения,
д
безопасного для аккумуляторов.
В качестве измерительного прибора должен применяться
магнитоэлектрический миллиамперметр или вольтметр с известной
полярностью выводов, желательно с нулем на середине шкалы. Если
полярность выводов прибора или источника тока не обозначена или
вызывает сомнение, ее необходимо проверить.
Проверка полярности основана на известном законе самоиндукции,
который гласит: всякая индуктивность электрически инерционна, т.е.
она препятствует быстрому изменению величины своего магнитного
поля со стороны внешней ЭДС, создавая собственную противоЭДС
обратного действия по отношению к внешней ЭДС.
Практически же при кратковременном замыкании первичной цепи
выключателем К стрелка прибора кратковременно отклоняется в
какую-либо сторону. Подбирается такое включение прибора, чтобы при
замыкании первичной цепи стрелка прибора отклонялась вправо. В
этом случае однополярными будут выводы первичной и вторичной
обмоток, присоединенные к плюсу батареи и плюсу прибора. При
размыкании первичной цепи стрелка прибора будет отклоняться влево.
Если нет прибора с двусторонней шкалой, можно использовать прибор
с односторонним отклонением стрелки. Необходимо при этом
учитывать, что при отклонении стрелки такого прибора влево она
будет ударяться об упор и отбрасываться упором в обратную сторону,
вправо. Если у прибора с односторонним отклонением имеется
приспособление для установки стрелки на нуль, можно этим
приспособлением сдвинуть стрелку вправо так, чтобы четко было
видно, в какую сторону она будет отклоняться.
При определении однополярных выводов ТТ, встроенных во вводы
выключателя, батарея должна присоединяться к штырям втулок одной и
той же фазы включенного выключателя (рисунок 10).
У встроенных ТТ, устанавливаемых на место на
заводе-изготовителе (например, в выключатели ВМ-35), определение
однополярных выводов производится только при сомнении в
правильности заводских обозначений, после снятия ТТ (например, для
сушки) и в других аналогичных случаях.
После установки встроенных ТТ в выключатель (до заливки масла)
можно проверить правильность их установки и монтажа выводов
вторичных обмоток. Для этого плюс батареи подключается к штырю
ввода выключателя, обращенного в сторону шин, а минус - к
неподвижному контакту той же втулки через лаз в баке. Прибор
подключается к выводам обмоток трансформаторов, установленных на
этом вводе (рисунок 11), по показаниям прибора проверяется
соответствие установки ТТ по надписям "верх" и "низ" обозначениям
(маркировке) выводов вторичной обмотки. Для тех же целей можно
воспользоваться схемой рисунка 11.
Для определения однополярных выводов ТТ, встроенных в вводы
высоковольтного аппарата, батарея подключается к вводам аппарата.
Встроенные ТТ на фазных и нулевых выводах силового трансформатора
устанавливаются одинаково по заводским надписям "верх" и "низ",
т.е. полярности их получаются взаимно встречными. При испытании по
схемам рисунков 12 и 13 стрелка прибора, подключенного к вторичным
обмоткам таких ТТ одинаково, например, зажимом "+" к выводу А,
будет отклоняться в разные стороны.
Эту особенность необходимо учитывать при определении
полярности встроенных ТТ. Если обмотки трансформатора имеют
выведенный нуль, то плюс батареи следует подключать поочередно к
вводам фаз А, В, С трансформатора (автотрансформатора), а минус -
к вводу нейтрали в соответствии с рисунком 12.
При определении полярности ТТ, встроенных в вводы силовых
трансформаторов, не имеющих выведенной нулевой точки, батарея
подключается поочередно к каждой паре фазных вводов трансформатора
(рисунок 13) с соблюдением определенной последовательности и
полярности. Так, если при включении на фазы А и В плюс
подключается к фазе А, то на второй паре фаз В и С плюс должен
подключаться к фазе В, на третьей паре фаз С и А плюс должен
подключаться к фазе С.
При проверке ТТ, встроенных в трансформаторы, поскольку
обмотки трансформатора имеют большое сопротивление по сравнению с
первичной обмоткой ТТ, отклонение стрелки может быть слабым. Если
отклонения стрелки прибора окажутся недостаточными для четкого
определения направления, необходимо применить прибор с меньшими
пределами измерений или увеличить напряжение источника тока.
Иногда в такой ситуации может оказаться более выгодным производить
проверку полярности при разрыве цепи, так как из-за резкого обрыва
тока отклонение прибора может оказаться более заметным (но
направленным в противоположную сторону).
Однополярный вывод вторичной обмотки в этом случае следует
определять у ТТ, установленного на той фазе, к которой подключен
плюс батареи. При включении прибора на ТТ той фазы, к которой
подключен минус батареи, стрелки прибора будут отклоняться в
обратную сторону - влево.
Для определения "верха" и "низа" у встроенных ТТ перед их
установкой на место следует ориентироваться по обозначениям
выводов вторичной обмотки. Плюс прибора подключается к выводу А. В
окно ТТ продевается провод, соединяющий между собой плюс и минус
батареи через выключатель и резистор. Батарея включается так,
чтобы при замыкании цепи стрелка прибора отклонялась вправо.
Сторона ТТ, обращенная к плюсу батареи, будет "верхом"; сторона,
обращенная к минусу батареи, - "низом". Определение однополярных
выводов полностью смонтированного ТТ обязательно для всех ТТ, не
имеющих собственной первичной обмотки и устанавливаемых на втулки
выключателей и трансформаторов или на шины на месте монтажа.
У ТТ, поступающих с завода полностью собранными, с
собственными первичными обмотками (например, ТПФ, ТПЛ, ТФН и
т.п.), однополярные выводы определяются лишь при неуверенности в
правильности заводских обозначений: например, отсутствуют или
неясно выполнены заводские обозначения, были повреждены и
заменялись выводы вторичных обмоток и т.п. При этом обязательна
проверка правильности схемы соединений вторичных цепей.
При определении однополярных выводов ТТ, если оборвана цепь
измерительного прибора Г (см. рисунок 9), на зажимах ТТ может
кратковременно появиться высокое напряжение. Поэтому при проверках
полярности необходимо прекратить все другие работы во вторичных
цепях группы проверяемых ТТ, а работающие должны избегать
прикосновения к токоведущим частям вторичных цепей и прибора.
3.7. Снятие ВАХ
Вольт-амперная характеристика является основной при оценке
исправности ТТ. Используются такие характеристики и для
определения погрешностей ТТ.
Согласно ГОСТ 7746-89 [14] одной из характеристик ТТ является
ток намагничивания вторичной обмотки, измеренный при приложении к
ней напряжения, определяемого по формуле (29) настоящей
Инструкции, и представляющий собой одну точку ВАХ. Снятие всей ВАХ
ГОСТ 7746-89 не относит к обязательным проверкам ТТ.
Вольт-амперная характеристика представляет собой зависимость
напряжения одной из обмоток (чаще всего вторичной) от
намагничивающего тока со стороны этой же или другой обмотки при ХХ
ТТ.
Наиболее распространенная неисправность ТТ - витковое
замыкание - выявляется по резкому снижению ВАХ и изменению ее
крутизны. В соответствии с пунктом 7.4 РД 34.45-51.300-97 [17]
снятие характеристики намагничивания магнитопровода ТТ
предусматривается для выявления короткозамкнутых витков, оно
производится в пределах до начала насыщения, но не выше 1800 В.
Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой
намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных ТТ,
однотипных с проверяемым, чаще всего с характеристиками ТТ других
фаз того же присоединения. Для такого сравнения достаточно
совпадения характеристик с точностью в пределах их заводского
разброса.
На рисунке 14 в качестве примера показаны ВАХ ТТ ТВ-35 и
ТВД-500 при витковых замыканиях во вторичной обмотке. Снижение ВАХ
происходит потому, что ТТ из режима ХХ переходит в режим КЗ. При
этом замкнувшиеся витки являются вторичной обмоткой, и
сопротивление этой обмотки шунтирует ветвь намагничивания
(сопротивление z на рисунке 1, в), что приводит к значительному
02
уменьшению входного сопротивления ТТ. Необходимо отметить, что
витковые замыкания при других проверках (например, при проверке
коэффициента трансформации) обычно не обнаруживаются.
Снятие ВАХ для проверки отсутствия замыкания витков должно
проводиться при новом включении и в соответствии со сроками
профилактики ТТ. Для целей диагностики замыканий в обмотках
несуществен способ подачи напряжения на ТТ, ток и напряжение при
снятии характеристик могут фиксироваться приборами любой системы,
если повторные измерения при плановых проверках производятся в
идентичных условиях. При первом включении сравнение ведется между
однотипными ТТ разных фаз. При плановых проверках достаточно
проверить одну-две точки ВАХ.
В соответствии с п. 3.2.29 [17] ТТ, предназначенные для
питания токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны
обеспечивать некоторую предельную погрешность в расчетных точках
зоны действия питаемых ими защит. Для расчета погрешности ТТ (если
напряжения в расчетных режимах защиты выходят за пределы
линейности его магнитопровода) необходимо снять характеристику
намагничивания вплоть до расчетного напряжения защиты (но не более
чем до 1800 В на всю вторичную обмотку). Более подробно о пределах
напряжения сказано ниже.
Если ВАХ снимается для последующего расчета погрешностей,
необходимо учитывать большую зависимость результатов измерений от
методики проверки ВАХ. В зависимости от формы кривой напряжения,
формы намагничивающего тока, а также типов используемых
измерительных приборов, могут быть получены разные характеристики
для одного и того же ТТ. Следует отметить, что ТТ при наиболее
распространенном в расчетах релейной защиты значении погрешности в
10% можно считать линейными источниками тока с синусоидальной
вторичной ЭДС. Поэтому ВАХ следует снимать, поддерживая напряжение
близким по форме к синусоиде.
При снятии ВАХ в области насыщения синусоида напряжения U
2
всегда искажается. При этом изменяется и форма кривой
намагничивающего тока. Вольт-амперная характеристика оказывается
завышенной. Чем мощнее источник напряжения при снятии
характеристики, тем стабильнее синусоидальность напряжения и
правильнее результаты. Для использования ВАХ в расчете
погрешностей следует снимать ее при питании синусоидальным
напряжением от мощного источника, используя приборы, реагирующие
на среднее абсолютное значение напряжения и действующее значение
тока. Следует также помнить, что при равных мощностях источников
регулирование напряжения автотрансформатором искажает форму кривой
напряжения меньше, чем регулирование потенциометром, а всего более
напряжение искажается при регулировании тока реостатом.
Синусоидальность всех переменных величин при проверках ТТ
здесь и далее достаточно контролировать визуально, а при
использовании анализаторов гармонического состава следует считать
допустимым коэффициент высших гармоник до 5%.
Нужно различать магнитные характеристики отдельного
магнитопровода и магнитные характеристики магнитопровода в
конструкции ТТ. Во всем диапазоне режимов ТТ работает по
характеристике конструкции, которая, например, для ТТ 6 - 10 кВ
существенно отличается от характеристики магнитопровода за счет
взаимной индукции обмоток по воздуху. Характеристика конструкции
снимается как проходная зависимость E (I ) или E (I ), где
2 12 12 2
w w
1 2
I = I --, E = E --.
12 01 w 12 1 w
2 1
В амплитудных величинах характеристики E (I ) и E (I )
2 12 12 2
идеально совпадают только для ТТ с одним магнитопроводом. В ТТ с
несколькими магнитопроводами взаимная однозначность характеристик
E (I ) и E (I ) нарушается, поскольку при возбуждении
2 12 12 2
первичной обмотки все магнитопроводы находятся в одинаковом
состоянии, а при возбуждении вторичной (одной) обмотки нарушается
симметрия состояний магнитопроводов. Характеристика E (I ) идет
12 2
ниже характеристики E (I ). Для ТТ с несколькими
2 12
магнитопроводами предпочтительнее характеристика E (I ).
2 12
Используя характеристику E (I ), нужно помнить, что полученные
2 12
результаты могут отличаться в зависимости от нагрузки соседней
обмотки. Это актуально тем более, чем сильнее магнитные поля ТТ.
Если не обеспечены реальные нагрузки на соседние вторичные
обмотки, то теряется однозначность снятия, например кривой
предельной кратности. В то же время характеристики намагничивания
конструкции и магнитопровода ТТ в режимах с токовой погрешностью
в пределах 10% практически совпадают, что позволяет рекомендовать
характеристику E (I ) и даже U (I ) для инженерных расчетов.
12 2 2 2
На рисунке 15 показаны характеристики ТТ ТВ-35, 150/5,
полученные при разных формах кривых тока и напряжения и при
измерении их действующих значений. Наиболее высокая характеристика
соответствует намагничивающему току, близкому к синусоидальному, и
несинусоидальному напряжению, а наиболее низкая - к
синусоидальному напряжению и несинусоидальному намагничивающему
току.
Для снятия ВАХ могут быть рекомендованы вольтметры следующих
типов:
- стрелочные Unigor 3S фирмы Goerz;
- Normameter S1 или E1 фирмы Norma;
- цифровые А1613 фирмы Rochar (объединение Schlumberger);
- отечественные ВК7-10.
Внешней отличительной особенностью стрелочных приборов
выпрямительной системы, реагирующих на среднее абсолютное значение
напряжения, является равномерная шкала, единая для переменного и
постоянного напряжения.
Итак, для снятия ВАХ должна применяться испытательная схема с
мощным автотрансформатором или автотрансформаторами (рисунок 16, в
или г) как обеспечивающая наименьшее искажение синусоиды
напряжения. Схемы с реостатом и потенциометром (см. рисунок 16, а
и б) не рекомендуются.
При необходимости снять ВАХ со стороны первичной обмотки
следует применять схему, показанную на рисунке 16, д.
В любом случае форму кривой напряжения полезно контролировать
электронным осциллографом.
При невозможности обеспечить удовлетворительную
синусоидальность напряжения можно рекомендовать измерять
напряжение вольтметром, реагирующим на среднее абсолютное значение
напряжения U , а ток - амперметром, реагирующим на амплитуду тока
ср
I . Характеристика же должна строиться в действующих
02 макс
значениях этих параметров (подробнее об этом см. Приложение Б).
Получаемые характеристики не вполне будут соответствовать
заводским типовым характеристикам намагничивания, но для проверки
отсутствия замыкания витков они пригодны.
При сборке испытательной схемы для проверки ВАХ следует всегда
заботиться о малом потреблении вольтметра и включать вольтметр
так, чтобы его ток не измерялся вместе с током I . Это особенно
нам
важно при снятии начальной части характеристики намагничивания до
значений тока 0,2 - 0,3 А. Для этого вольтметр нужно включать так,
как показано на схемах рисунка 16.
При новом включении ВАХ следует снимать на рабочем
коэффициенте трансформации до значения тока I = 0,1 K I ,
02 2 ном
где K - предельная кратность при фактической вторичной нагрузке ТТ
(может быть найдена по кривой предельных кратностей). Однако в
ряде случаев при I = 1 А снять характеристику до указанного
2 ном
значения I не представляется возможным, так как значение
02
напряжения может быть очень высоким. Так, на рисунке 17 показаны
характеристики намагничивания ТТ ТФНД и ТФНК, у которых область
насыщения начинается при ЭДС E около 1 - 1,5 кВ, а на рисунке 18
2
у некоторых встроенных ТТ 35 - 500 кВ ЭДС E в начале области
2
насыщения имеет значение от 1,2 до 22 кВ. Подавать напряжения выше
1800 В на вторичные обмотки ТТ недопустимо.
При проверке ВАХ встроенных и других ТТ, имеющих ответвления
во вторичной обмотке, напряжение на всей обмотке не следует
поднимать выше 1800 В. Наибольшее допустимое напряжение
U (В) для рабочего ответвления определяется по
2 раб.наиб
выражению
n
т.раб
U = ------- = 1800. (37)
2 раб.наиб n
т.наиб
Так, при проверке встроенного ТТ с n = 500/1000/1500/
т.ном
2000/1 на рабочем ответвлении 500/1 не следует повышать напряжение
более чем до
500/1
U = ------ = 450 В. (38)
раб.наиб 2000/1
При проверке ТТ с "высокими" значениями ЭДС насыщения может
быть снята лишь начальная часть ВАХ. Однако этого достаточно для
оценки исправности ТТ (см. рисунок 18, б). При проверке таких ТТ
следует пользоваться повышающим автотрансформатором.
Проверка ВАХ каскадных ТТ, состоящих из двух ступеней (рисунок
19) - с номинальным вторичным током 1 А и "высокими"
характеристиками намагничивания нижней (второй) ступени - имеет
дополнительные особенности.
При новом включении ВАХ таких ТТ (например, ТФНК-400,
ТФНК-500) должны проверяться отдельно для каждой ступени.
При этом вторичную обмотку верхней ступени и первичную обмотку
нижней ступени необходимо разъединить. После соединения нужно
повторно снять ВАХ нижней ступени, эталонную для последующих
плановых проверок. При плановых проверках ВАХ можно проверять
только для ТТ нижней ступени без отсоединения верхней. При этом,
когда проверяется ВАХ любой вторичной обмотки нижней ступени,
остальные три вторичные обмотки трансформатора должны быть
замкнуты на свою нагрузку.
При исправном ТТ верхней ступени его намагничивающий ток не
превышает 2 - 3% намагничивающего тока любого ТТ нижней ступени,
поэтому он почти не влияет на ВАХ ТТ нижней ступени. В то же время
возникновение неисправности у ТТ верхней ступени может быть
замечено при плановой проверке по изменению ВАХ сразу у всех ТТ
нижней ступени. На рисунке 20, а показано изменение ВАХ ТТ нижней
ступени при закороченном одном витке ТТ верхней ступени. Такое
изменение будет обнаружено лишь при достаточной точности
измерений. Поэтому при плановых проверках ВАХ каскадных ТТ
рекомендуется пользоваться стабильным составом приборов, сравнивая
результаты с эталонной характеристикой. Если при проверке будет
замечено хотя бы незначительное снижение характеристики по
сравнению со снятой при новом включении, следует отдельно
|
