Transformatoare de curent de măsurare în circuite de protecție și automatizare cu relee

Echipamentele de alimentare ale substațiilor electrice sunt împărțite organizațional în două tipuri de dispozitive:

1. circuite de putere prin care se transmite toată puterea energiei transportate;

2. dispozitive secundare care vă permit să controlați procesele care au loc în bucla primară și să le controlați.

Echipamentele de putere sunt amplasate în zone deschise sau în tablouri închise, iar echipamentele secundare sunt amplasate pe panouri de relee, în dulapuri speciale sau celule separate.

Conexiunea intermediară care îndeplinește funcția de transmitere a informațiilor între unitatea de putere și organele de măsurare, conducere, protecție și control sunt transformatoare de măsură. La fel ca toate astfel de dispozitive, ele au două părți cu valori diferite de tensiune:

1. înaltă tensiune, care corespunde parametrilor primei bucle;

2.joasă tensiune, permițând reducerea riscului de impact al echipamentelor energetice asupra personalului de service și costul materialelor pentru crearea dispozitivelor de control și monitorizare.

Adjectivul „măsurare” reflectă scopul acestor dispozitive electrice, deoarece ele simulează foarte precis toate procesele care au loc pe echipamentul de putere și sunt împărțite în transformatoare:

1. curent (CT);

2. tensiune (VT).

Ele funcționează conform principiilor fizice generale ale transformării, dar au design și metode diferite de includere în circuitul primar.

Cum sunt fabricate și cum funcționează transformatoarele de curent

Principii de funcționare și dispozitive

În proiectare transformator de curent de masura conversia valorilor vectoriale ale curenților de valori mari care curg în circuitul primar în mărime redusă proporțional și, în același mod, se determină direcțiile vectorilor din circuitele secundare.

Dispozitiv cu circuit magnetic

Din punct de vedere structural, transformatoarele de curent, ca orice alt transformator, constau din două înfășurări izolate situate în jurul unui circuit magnetic comun. Este realizat din plăci metalice laminate care sunt topite folosind tipuri speciale de oțeluri electrice. Acest lucru se face pentru a reduce rezistența magnetică în calea fluxurilor magnetice care circulă într-o buclă închisă în jurul bobinelor și pentru a reduce pierderile prin curenți turbionari.

Un transformator de curent pentru protecția cu relee și schemele de automatizare poate avea nu un miez magnetic, ci două, care diferă prin numărul de plăci și volumul total de fier utilizat. Acest lucru se face pentru a crea două tipuri de bobine care pot funcționa în mod fiabil atunci când:

1. Condiții nominale de muncă;

2.sau la suprasarcini semnificative cauzate de curenti de scurtcircuit.

Primul design este folosit pentru a face măsurători, iar al doilea este folosit pentru a conecta protecții care dezactivează modurile anormale care apar.

Dispunerea bobinelor și bornelor de conectare

Înfășurările transformatoarelor de curent, proiectate și fabricate pentru funcționare permanentă în circuitul instalației electrice, îndeplinesc cerințele pentru trecerea în siguranță a curentului și efectul termic al acestuia. Prin urmare, ele sunt fabricate din cupru, oțel sau aluminiu, cu o zonă transversală care exclude încălzirea crescută.

Deoarece curentul primar este întotdeauna mai mare decât cel secundar, înfășurarea acestuia iese în evidență semnificativ în dimensiune, așa cum se arată în fotografia de mai jos pentru transformatorul din dreapta.

Structurile de stânga și mijloc nu au deloc putere. În schimb, în ​​carcasă este prevăzută o deschidere prin care trece un fir de alimentare sau magistrală fixă. Astfel de modele sunt utilizate, de regulă, în instalații electrice de până la 1000 de volți.

Pe bornele înfășurărilor transformatorului există întotdeauna un dispozitiv fix pentru conectarea barelor colectoare și a firelor de conectare folosind șuruburi și cleme cu șurub. Acesta este unul dintre locurile critice în care contactul electric poate fi întrerupt, ceea ce poate cauza deteriorarea sau perturba funcționarea precisă a sistemului de măsurare. Calitatea prinderii sale în circuitele primar și secundar este întotdeauna atentă în timpul verificărilor de funcționare.

Bornele transformatorului de curent sunt marcate din fabrică în timpul producției și sunt marcate:

• L1 și L2 pentru intrarea și ieșirea curentului primar;

• I1 și I2 — secundar.

Acești indici înseamnă direcția de înfășurare a spirelor unul față de celălalt și afectează conectarea corectă a circuitelor de putere și simulate, caracteristică distribuției vectorilor de curent de-a lungul circuitului. Li se acordă atenție în timpul instalării inițiale a transformatoarelor sau înlocuirii dispozitivelor defecte și chiar sunt examinate prin diferite metode de verificări electrice atât înainte de asamblarea dispozitivelor, cât și după instalare.

Numărul de spire în circuitul primar W1 și secundar W2 nu este același, dar foarte diferit. Transformatoarele de curent de înaltă tensiune au de obicei o singură magistrală dreaptă peste circuitul magnetic care acționează ca înfășurare de alimentare. Înfășurarea secundară are un număr mai mare de spire, ceea ce afectează raportul de transformare. Pentru ușurință în utilizare, este scris ca o expresie fracțională a valorilor nominale ale curenților din cele două înfășurări.

De exemplu, mențiunea 600/5 de pe plăcuța de identificare a cutiei înseamnă că transformatorul este destinat să fie conectat la echipamente de înaltă tensiune cu un curent nominal de 600 de amperi și doar 5 vor fi transformați în circuitul secundar.

Fiecare transformator de curent de măsurare este conectat la propria fază a rețelei primare. Numărul de înfășurări secundare pentru protecția releului și dispozitivele de automatizare este de obicei crescut pentru utilizare separată în nucleele circuitelor de curent pentru:

• Instrumente de măsurare;

• protectie generala;

• protectie pentru anvelope si anvelope.

Această metodă elimină influența circuitelor mai puțin critice asupra celor mai semnificative, simplifică întreținerea și testarea acestora pe echipamentele de lucru la tensiune de funcționare.

În scopul de a marca bornele unor astfel de înfășurări secundare, denumirea 1I1, 1I2, 1I3 este utilizată pentru început și 2I1, 2I2, 2I3 pentru capete.

Dispozitiv de izolare

Fiecare model de transformator de curent este proiectat să funcționeze cu o anumită cantitate de tensiune înaltă pe înfășurarea primară. Stratul de izolație situat între înfășurări și carcasă trebuie să reziste mult timp la potențialul rețelei electrice din clasa sa.

Pe exteriorul izolației transformatoarelor de curent de înaltă tensiune, în funcție de scop, se pot utiliza următoarele:

• fata de masa din portelan;

• rășini epoxidice compactate;

• unele tipuri de materiale plastice.

Aceleași materiale pot fi completate cu hârtie de transformator sau ulei pentru a izola trecerile interioare ale firelor de pe înfășurări și pentru a elimina defecțiunile ture-to-turn.

Clasa de precizie TT

În mod ideal, un transformator ar trebui teoretic să funcționeze cu acuratețe, fără a introduce erori. În structurile reale, totuși, se pierde energie pentru a încălzi intern firele, a depăși rezistența magnetică și a forma curenți turbionari.

Din această cauză, cel puțin puțin, dar procesul de transformare este perturbat, ceea ce afectează acuratețea reproducerii la scara vectorilor de curent primari din valorile lor secundare cu abateri în orientarea în spațiu. Toate transformatoarele de curent au o anumită eroare de măsurare, care este normalizată ca procent din raportul dintre eroarea absolută și valoarea nominală în amplitudine și unghi.

Clasa de precizie transformatoarele de curent sunt exprimate prin valorile numerice «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Transformatoarele de clasa 0.2 funcționează pentru măsurători critice de laborator.Clasa 0,5 este destinată măsurării precise a curenților utilizați de contoarele de nivelul 1 în scopuri comerciale.

Măsurătorile de curent pentru funcționarea releelor ​​și a conturilor de control de nivelul 2 se efectuează în clasa 1. Bobinele de acționare ale acționărilor sunt conectate la transformatoarele de curent din clasa a 10-a de precizie. Ele funcționează exact în modul de scurtcircuit al rețelei primare.

Circuite de comutare TT

În industria energetică, liniile electrice cu trei sau patru fire sunt utilizate în principal. Pentru a controla curenții care trec prin ele, se folosesc diverse scheme de conectare a transformatoarelor de măsură.

1. Echipamente electrice

Fotografia prezintă o variantă de măsurare a curenților unui circuit de putere cu trei fire de 10 kilovolți folosind două transformatoare de curent.

Aici se poate observa că barele de conectare a fazei primare A și C sunt prinse cu șuruburi la bornele transformatoarelor de curent, iar circuitele secundare sunt ascunse în spatele unui gard și conduse dintr-un cablaj separat într-un tub de protecție care este direcționat către compartimentul releului. pentru conectarea circuitelor la blocurile terminale.

Același principiu de instalare se aplică și în alte scheme. echipamente de înaltă tensiuneașa cum se arată în imagine pentru rețeaua de 110 kV.

Aici carcasele transformatoarelor de instrumente sunt montate la înălțime folosind o platformă din beton armat împământat, care este cerută de reglementările de siguranță. Conectarea înfășurărilor primare la firele de alimentare se face printr-o tăietură, iar toate circuitele secundare sunt scoase într-o cutie din apropiere cu o joncțiune terminală.

Conexiunile prin cablu ale circuitelor de curent secundar sunt protejate împotriva impactului mecanic extern accidental prin capace metalice și plăci de beton.

2.Înfășurări secundare

După cum s-a menționat mai sus, conductorii de ieșire ai transformatoarelor de curent sunt reuniți pentru funcționarea cu dispozitive de măsurare sau dispozitive de protecție. Acest lucru afectează asamblarea circuitului.

Dacă este necesar să se controleze curentul de sarcină în fiecare fază folosind ampermetre, atunci este utilizată opțiunea clasică de conectare - un circuit complet în stea.

În acest caz, fiecare dispozitiv arată valoarea curentă a fazei sale, ținând cont de unghiul dintre ele. Utilizarea înregistratoarelor automate în acest mod vă permite cel mai convenabil să afișați forma sinusoidelor și să construiți diagrame vectoriale de distribuție a sarcinii pe baza acestora.

Adesea, pe alimentatoarele de ieșire 6 ÷ 10 kV, pentru a economisi, nu sunt instalate trei, ci două transformatoare de curent de măsurare, fără a utiliza o fază B. Acest caz este prezentat în fotografia de mai sus. Vă permite să conectați ampermetre într-un circuit stea incomplet.

Datorită redistribuirii curenților dispozitivului suplimentar, se dovedește că este afișată suma vectorială a fazelor A și C, care este îndreptată invers către vectorul fazei B în modul de sarcină simetric al rețelei.

Cazul pornirii a două transformatoare de curent de măsurare pentru monitorizarea curentului de linie cu un releu este prezentat în fotografia de mai jos.

Schema permite controlul complet al sarcinii echilibrate și al scurtcircuitelor trifazate. Când apare un scurtcircuit bifazat, în special AB sau BC, sensibilitatea unui astfel de filtru este mult subestimată.

O schemă comună pentru monitorizarea curenților cu secvență zero este creată prin conectarea transformatoarelor de curent de măsurare într-un circuit complet în stea și înfășurarea unui releu de control la un fir neutru combinat.

Curentul care curge prin bobină este creat prin adăugarea vectorilor în trei faze. În modul simetric, este echilibrat, iar în timpul apariției unor scurtcircuite monofazate sau bifazate, componenta de dezechilibru este eliberată în releu.

Caracteristicile de performanță ale transformatoarelor de curent de măsurare și ale circuitelor secundare ale acestora

Comutare operațională

În timpul funcționării transformatorului de curent, se creează un echilibru al fluxurilor magnetice, formate din curenți în înfășurările primare și secundare, ca urmare, acestea sunt echilibrate în mărime, direcționate în sens opus și compensează influența EMF generată în circuitele închise. .

Dacă înfășurarea primară este deschisă, curentul nu va mai curge prin ea și toate circuitele secundare vor fi pur și simplu deconectate. Dar circuitul secundar nu poate fi deschis atunci când curentul trece prin primar, altfel, sub acțiunea fluxului magnetic din înfășurarea secundară, se generează o forță electromotoare, care nu este cheltuită pe fluxul de curent într-o buclă închisă cu rezistență scăzută. , dar este utilizat în modul Standby.

Acest lucru duce la apariția unui potențial ridicat al contactelor deschise, care ajunge la câțiva kilovolți și este capabil să rupă izolația circuitelor secundare, să perturbe funcționarea echipamentului și să provoace răni electrice personalului de service.

Din acest motiv, toate comutațiile în circuitele secundare ale transformatoarelor de curent se efectuează conform unei tehnologii strict definite și întotdeauna sub supravegherea supraveghetorilor, fără a întrerupe circuitele de curent. Pentru a face acest lucru, utilizați:

• tipuri speciale de blocuri terminale care vă permit să instalați un scurtcircuit suplimentar pe durata întreruperii secțiunii scoase din funcțiune;

• testarea blocurilor de curent cu jumperi scurte;

• design special al cheii.

Inregistratoare pentru procese de urgenta

Dispozitivele de măsurare sunt împărțite în funcție de tipul de parametri de fixare pentru:

• conditii nominale de munca;

• apariția supracurentului în sistem.

Elementele sensibile ale dispozitivelor de înregistrare percep direct proporțional semnalul de intrare și, de asemenea, îl afișează. Dacă valoarea curentă este introdusă la intrarea lor cu distorsiune, atunci această eroare va fi introdusă în citiri.

Din acest motiv, dispozitivele concepute pentru măsurarea curenților de urgență, mai degrabă decât cei nominali, sunt conectate la miezul de protecție a unui transformator de curent și nu la măsurători.

Citiți aici despre dispozitivul și principiile de funcționare ale transformatoarelor de tensiune de măsurare: Transformatoare de tensiune de măsurare în circuite de protecție și automatizare cu relee