Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Я уже знакомил Вас с требованиями по .

В данной статье я хочу рассказать Вам про цифровую и буквенную маркировку вторичных цепей трансформаторов тока.

В последнее время я часто замечаю, что маркировку токовых цепей выполняют совершенно не правильно.

Например, маркируют любыми взятыми из головы цифрами или буквами. А бывает и так, что маркировка вообще отсутствует. Причем зачастую в этом виноваты не монтажники, а специалисты, которые разрабатывали проект — монтажники лишь выполняют все по проекту.

В данной статье я хочу Вас призвать к соблюдению правил маркировки вторичных цепей ТТ, ведь она очень удобна для распознавания проводников при обслуживании и эксплуатации.

Признаюсь Вам, что на обслуживаемых мною подстанциях (их более 100) маркировка вторичных цепей выполнена не идеально — имеются, как старые обозначения, так и новые. Изменять старые обозначения я не собираюсь, но вот когда вводится новый объект (фидер, подстанция), то я обязательно проверяю маркировку на соответствие нормативному техническому документу (НТД).

Итак, единственный документ, который существует по маркировке токовых цепей (и не только) - это руководящие материалы (РУМ) Минэнерго СССР 10260ТМ-Т1, которые были разработаны и введены в действие еще 1 апреля 1981 года производственно-техническим отделом института «Энергосетьпроект» (г.Москва).

Что же там говорится о маркировке?

Запомните!!! Для маркировки вторичных цепей ТТ используется нумерация с 401 по 499. Есть исключение, но об этом я расскажу чуть ниже.

Основное правило маркировки

Перед цифрой всегда должна стоять буква соответствующей фазы (А, В, С) в зависимости от того, где установлен трансформатор тока. Если трансформатор тока установлен в нуле, то используется буква «N».

Первая цифра всегда «4».

Вторая цифра — это номер группы обмоток трансформаторов тока, согласно схемы (например, ТА, ТА1, ТА2…ТА9).

Третья цифра — от 1 до 9. Она обозначает последовательную маркировку от одного устройства или прибора (амперметры, преобразователи тока, обмотки реле, счетчиков и ваттметров) к другому. Т.е. в токовой цепи может быть включено не более 9 приборов.

Если в Вашей токовой цепи последовательно включено более 9 устройств или приборов, хотя я такое не встречал на практике, то третья цифра будет находиться в пределах от 10 до 99, т.е. нумерация будет начинаться с 4010 и заканчиваться 4099. Но это скорее всего частный случай.

Перейдем к примерам, чтобы легче понять вышесказанное.

1. Один трансформатор тока

Рассмотрим пример, когда на фидере (присоединении) установлен один трансформатор тока в фазе «С» для подключения щитового амперметра.

Таким образом, маркировка токовых цепей у нас будет следующая:

• ТТ установлен в фазе «С», значит первой буквой в маркировке будет «С»
• первая цифра всегда «4»
• вторая цифра — «0», т.к. трансформатор тока обозначен по схеме, как «ТА»

Вот схема подключения амперметра через трансформатор тока:

С вывода И1 трансформатора тока провод с маркировкой «С401» идет на амперметр (РА), а с него уходит «С402» на вывод И2. В точке И2 вторичная цепь заземляется (на фото ниже видна перемычка с клеммы И2 на болт заземления).

Это щитовой амперметр типа Э30.

2. Два трансформатора тока (схема неполной звезды)

В этом примере на фидере установлены два трансформатора тока на фазе «А» и «С».

Таким образом, токовые цепи для фазы «А» будут маркироваться следующим образом:

• первая цифра всегда «4»
• третья цифра — нумерация от 1 до 9

Токовые цепи для фазы «С»:

• первая цифра всегда «4»
• вторая цифра - «0», т.к. группа трансформаторов тока обозначена по схеме, как «ТА»
• третья цифра — нумерация от 1 до 9

Для примера рассмотрим схему подключения амперметра и двухэлементного счетчика САЗУ-ИТ:

С вывода И1 трансформатора тока фазы «А» провод с маркировкой «А401» идет на амперметр (РА), с амперметра «А402» идет на обмотку счетчика, а с нее уходит на вывод И2. Аналогично по фазе «С» — провод с маркировкой «С401» идет на обмотку счетчика, а с нее — на вывод И2. Нулевая (общая) цепь обозначается, как «N401» и заземляется.

3. Три трансформатора тока (схема полной звезды)

На фидере установлено три трансформатора тока в каждой фазе.

Вторичные цепи для фазы «А» будут иметь следующую маркировку:

• ТТ установлен в фазе «А», значит первой буквой будет «А»
• первая цифра всегда «4»
• третья цифра — нумерация от 1 до 9

Токовые цепи для фазы «В»:

• ТТ установлен в фазе «В», значит первой буквой будет «В»
• первая цифра всегда «4»
• вторая цифра — «0», т.к. группа трансформаторов тока обозначена по схеме, как «ТА»
• третья цифра — нумерация от 1 до 9

Токовые цепи для фазы «С»:

• ТТ установлен в фазе «С», значит первой буквой будет «С»
• первая цифра всегда «4»
• вторая цифра — «0», т.к. группа трансформаторов тока обозначена по схеме, как «ТА»
• третья цифра — нумерация от 1 до 9

Вот пример схемы подключения амперметра и трехэлементного счетчика СЭТ4ТМ.03М.01 через три трансформатора тока:

С клеммы И1 трансформатора тока фазы «А» провод с маркировкой «А401» идет на амперметр (РА), с амперметра «А402» идет на обмотку счетчика, а с нее уходит на вывод И2. Аналогично по фазе «В» — провод с маркировкой «В401» идет на обмотку счетчика, а с нее уходит на вывод И2. Аналогично по фазе «С» — провод с маркировкой «С401» идет на обмотку счетчика, а с нее уходит на вывод И2. Нулевая (общая) цепь обозначается, как «N401» и заземляется.

Перечисленные выше примеры имели на фидере (присоединении) всего одну группу обмоток трансформаторов тока. А теперь рассмотрим распространенный пример, когда на высоковольтном фидере имеется три группы обмоток:

• 1 группа обмоток — это цепи измерения и учета
• 2 группа обмоток — это токовые цепи релейной защиты
• 3 группа обмоток — это токовые цепи земляной защиты

Схема подключения реле земляной защиты (КА7).

Здесь все аналогично.

Первая группа обмоток измерения и учета на схеме изображена, как «ТА1», а значит в обозначении всех проводников второй цифрой будет «1».

Вторая группа обмоток токовых цепей релейной защиты на схеме изображена, как «ТА2», а значит в обозначении всех проводников второй цифрой будет «2».

Третья группа обмоток земляной защиты на схеме изображена, как «ТА3», а значит в обозначении всех проводников второй цифрой будет «3».

Трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП), или другими словами, феррантий. Он устанавливается на оболочку силового кабеля.

P.S. Уважаемые, коллеги. Прошу Вас, соблюдайте правила маркировки вторичных цепей ТТ. Если есть вопросы по материалу статьи, то спрашивайте.

Страница 3 из 20

ГЛАВА ВТОРАЯ
ВТОРИЧНЫЕ ЦЕПИ, ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И ИХ ОБСЛУЖИВАНИЕ
К вторичным цепям относятся как оперативные цепи (в том числе цепи управления), так и цепи тока и напряжения. Рассмотрим сначала измерительные трансформаторы, являющиеся источниками питания цепей тока и напряжения.
В установках высокого напряжения измерительные трансформаторы изолируют реле устройств РЗА и приборы от цепей высокого напряжения, что значительно облегчает конструирование и условия эксплуатации этих реле и приборов.
Измерительный трансформатор состоит из магнитопровода, набранного из тонких листов трансформаторной стали, и обмоток, охватывающих его часть. Обмотка, подключаемая к первичной цепи подстанции, называется первичной, а обмотка, к которой подключаются измерительные приборы, реле и другая аппаратура, называется вторичной обмоткой измерительного трансформатора.
Согласно правилам техники безопасности вторичные обмотки измерительного трансформатора должны иметь постоянное заземление в одной точке схемы для предохранения персонала и оборудования вторичных цепей от высокого напряжения в случае повреждения изоляции между обмотками. Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН).
Трансформаторы тока и вторичные токовые цепи. Первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь присоединения, например линии, трансформатора. В цепь вторичной обмотки ТТ последовательно включают обмотки реле и приборов. Коэффициентом трансформации ТТ называют отношение номинального тока I1 первичной обмотки к номинальному току I2 вторичной обмотки, что приблизительно равно отношению числа витков w2 вторичной обмотки к числу витков W1 первичной обмотки:

Магнитные потоки, создаваемые токами первичной и вторичной обмоток в магнитопроводе, направлены навстречу друг другу. Результирующий магнитный поток определяется разностью этих магнитных потоков; в нормальных условиях работы он невелик. При конструировании ТТ сечение магнитопровода рассчитывают, исходя из нормального
значения результирующего магнитного потока. Вторичная обмотка трансформатора тока должна быть замкнута всегда на цепь с относительно малым сопротивлением. При обрыве цепи вторичной обмотки, когда через первичную обмотку проходит ток, магнитный поток в магнитопроводе значительно возрастает, так как исчезает магнитный поток, создаваемый вторичной обмоткой. В разомкнутой вторичной обмотке будет наводиться э. д. е., значение которой может достигать десятков тысяч вольт и быть смертельно опасным. Магнитопровод ТТ при этом будет перегреваться из-за возросшего магнитного потока, что может привести к повреждению изоляции обмоток и железа ТТ. С учетом этого обстоятельства во вторичных цепях ТТ устанавливают испытательные зажимы и испытательные блоки, позволяющие при проведении испытаний или проверок устройств РЗА и приборов подключать, например, измерительные приборы без разрыва вторичной цепи.
На рис. 1,а схематично показан испытательный зажим в нормальном режиме работы вторичной цепи, когда съемная перемычка 1 соединяет две части испытательного зажима. Измерительный прибор подключают к измерительным винтам 2 зажима параллельно съемной перемычке, не разрывая замкнутую цепь, а затем ослабляют винты 3 и отодвигают или снимают перемычку, вследствие чего измерительный прибор оказывается последовательно включенным в замкнутую вторичную цепь (рис. 1,6). С помощью испытательных зажимов можно также замкнуть накоротко вторичные обмотки ТТ без предварительного разрыва цепей с аппаратурой и приборами, для чего надлежит установить перемычку между измерительными винтами испытательных зажимов, установленных в фазных и нулевом проводах ТТ (см. штриховую линию на рис. 3).

Рис. I. Испытательный зажим во вторичной цепи ТТ: а - нормальный режим; б -включение амперметра
Испытательные блоки - это специальные четырех- или шестицепные (на четыре или на шесть цепей) разъемные контактные устройства, при помощи которых присоединение устройств РЗА или измерительных приборов
к вторичным цепям ТТ, а в некоторых случаях - и к вторичным цепям ТН, к источникам и цепям оперативного тока. Эти устройства обеспечивают возможность быстрого и надежного размыкания или замыкания цепей, а также производства проверок и регулировок реле и других устройств с безразрывным подключением приборов во вторичные цепи ТТ. Обеспечивается также возможность временных изменений в схемах защиты, необходимых при наладке и проверке, без производства переключений на зажимах панели. На рис. 2 показан испытательный блок на шесть цепей. Испытательный блок состоит из основания (корпуса) 1, в углублении которого установлены два ряда пружинящих контактов (пластин) 3, и съемной рабочей крышки 2 с контактными планками 4, соединяющими попарно пружинящие контакты в каждой цепи при вставленной в корпус рабочей крышке (рис. 2,в). К одному ряду верхних внешних зажимов 6 блока подключают провода, идущие к реле или приборам, а к другому ряду нижних внешних зажимов 7 подключают вторичные цепи от ТТ или от ТН или питающие цепи оперативного тока. При снятии рабочей крышки испытательного блока, верхние и нижние пружинящие контакты каждой цепи изолируются друг от друга, а соседние пружинящие контакты нижнего ряда, к которому подведены вторичные цепи от ТТ, закорачиваются без разрыва цепей на расположенные в глубине корпуса блока закорачивающие пластины 5 (рис. 2,а). На время проверок защиты персоналом службы РЗАИ рабочая крышка заменяется испытательной крышкой, электрически соединяющей испытательную схему или измерительные приборы с цепями устройств РЗА. В отличие от рабочей испытательная крышка 8 (рис. 2,г) вместо контактных планок имеет контактные пластины 9, электрически соединенные с измерительными зажимами 10 на внешней стороне крышки. При включении испытательной крышки с заранее подсоединенным к ней амперметром последний включается в цепь, проходящую через блок, без разрыва этой цепи.
В каждой крышке блока есть замок (на рис. 2 не показан), защелкивающийся при установке крышки на полную глубину и фиксирующий ее положение. Если по условиям эксплуатации испытательный блок должен длительное время находиться без рабочей крышки, то вместо нее в блок должна быть вставлена холостая крышка для предовращения попадания пыли и мусора внутрь блока. Холостая крышка не имеет внутреннего выступа, контактных планок или пластин и поэтому при своем включении сохраняет неизменным положение пружинящих контактов блока. Холостая крышка должна отличаться от рабочей крышки цветом. При установке испытательных блоков в шкафах открытого распределительного устройства шкафы должны оборудоваться подогревом.
Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле (приборов) соединяют между собой по различным типовым схемам.

Рис. 2. Устройство испытательного блока: а - корпус испытательного блока без крышки (со снятой левой боковиной); б - рабочая крышка испытательного блока; в - испытательный блок с вставленной рабочей крышкой (в разрезе); г - схема испытательного блока с испытательной крышкой, включенной для измерения тока в цепи

Нa рис. 3 в качестве примера приведена схема соединения вторичных обмоток ТТ и обмоток реле в полную звезду (имеются также схемы соединения в неполную звезду, в треугольник и др.) . В этой схеме три одноименных конца вторичных обмоток (обозначены и1 или и2) соединены между собой и образуют нулевую точку «звезды», от остальных трех концов обмоток отходят фазные провода. Обмотки трех реле подключены с одной стороны к фазным проводам, другие концы обмоток реле соединены между собой и также образуют нулевую точку. Нулевые точки ТТ и реле соединены между собой проводом, который называют нулевым. В нормальном режиме нагрузки и при трехфазных к. з. по фазным проводам проходят равные по значению токи, соответствующие токам в первичной цепи, по нулевому проводу при этом проходит ток во много раз меньшего значения - так называемый ток небаланса. Ток небаланса возникает из-за отклонений значения и фазы вторичных токов ТТ; эти отклонения бывают различны в каждой фазе. Ток небаланса равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз.

Рис. 3. Схема соединения вторичных обмоток ТТ и обмоток реле (приборов) в полную звезду (ИЗ - испытательные зажимы)
При однофазном замыкании на землю по фазному проводу поврежденной фазы и нулевому проводу проходит ток, соответствующий току замыкания на землю. Приведенная на рис. 3 схема является также фильтром токов нулевой последовательности; в выходную цепь этого фильтра (в нулевой провод) включают реле, которые должны действовать при замыканиях на землю. На кабельных линиях напряжением 35 кВ и ниже иногда устанавливают специальные ТТ нулевой последовательности (ТНП). Стальной магнитопровод ТНП кольцеобразной или прямоугольной формы охватывает трехфазный кабель или несколько трехфазных кабелей. К вторичной обмотке ТНП подключают реле. При прохождении по защищаемому кабелю токов нагрузки, токов трехфазных или двухфазных к. з. геометрическая сумма магнитных потоков в магнитопроводе ТНП теоретически равна нулю. При этом ток во вторичной обмотке „ТИП теоретически должен быть равен нулю. Однако вследствие некоторой несимметрии расположения жил кабеля или самих кабелей по отношению к вторичной обмотке ТНП в последней возникает небольшая э. д. с. и через обмотку реле проходит ток небаланса, который отстраивают от тока срабатывания реле. При прохождении по фазе кабеля тока однофазного замыкания на землю во вторичной обмотке ТНП индуцируется э. д. е., под действием которой появляется ток, достаточный для срабатывания реле.
Постоянное заземление вторичной обмотки ТТ в одной точке выполняют обычно на самом ТТ или на ближайшем к нему ряду зажимов. В сложных схемах релейной защиты, когда соединяют между собой вторичные обмотки нескольких групп ТТ, размещенных в разных местах подстанции, постоянное заземление вторичных цепей этих ТТ также должно выполняться в одной точке. Обычно это заземление устанавливают в месте сборки цепей групп ТТ (в распределительном устройстве или на панели релейной защиты).
Особенности производства операций в токовых цепях. Эксплуатационные работы (проверки и испытания), связанные с ТТ, могут ограничиваться только вторичными цепями ТТ (измерение сопротивления изоляции, проверка цепей релейной защиты под нагрузкой и т. д.), а могут охватить и первичную цепь ТТ. Оперативный персонал должен четко представлять себе объем и место предстоящих работ и выполнять все подготовительные работы в полном соответствии с правилами техники безопасности .
Проведение операций с испытательными блоками во вторичных цепях ТТ разрешается оперативному персоналу лишь в некоторых случаях (см. ниже). При этом оперативный персонал проходит специальное обучение, во время которого должны быть рассмотрены варианты всех операций, их содержание и последовательность. Оперативный персонал, допущенный к операциям с испытательными блоками, должен быть также проинструктирован персоналом службы РЗАИ на рабочем месте.
Основные правила выполнения операций с испытательными блоками заключаются в следующем. При снятии рабочей крышки испытательного блока необходимо нажать пальцами на обе защелки, чтобы открыть замки с двух сторон крышки, а затем резко без перекосов выдернуть крышку в направлении, перпендикулярном панели. Вставлять рабочую крышку нужно до защелкивания замка.
При наличии двух выключателей на присоединение операции в токовых цепях одного из двух комплектов ТТ
с помощью испытательных блоков надлежит проводить с временным отключением устройств релейной защиты, которые по принципу действия и чувствительности могут срабатывать ложно из-за кратковременного возникновения несимметрии токов при рабочем режиме (например, дифференциально-фазные высокочастотные защиты, чувствительные токовые защиты нулевой последовательности соответствующих ступеней, защиты параллельных линий и т. п.) . Если указанные выше операции поручается выполнить оперативному персоналу, службой РЗАИ должны быть даны письменные указания с перечнем всех защит, которые должны быть при этом временно (и на какое время) отключены.

Рис. 4. Схема трехфазного пятистержневого трансформатора напряжения

После окончания работы во вторичных цепях ТТ оперативный персонал должен проверить, введены ли в действие на отключение все защитные устройства, которые выводились из действия.

Первичная обмотка включается последовательно в линейный провод, по которому проходит высокий ток, а ко вторичной обмотке подключается измерительный прибор. Для удобства выводы маркируются обозначениями. Для начала и, соответственно, конца первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2. Для вторичной обмотки - И1 и И2. При подключении необходимо строго соблюдать полярность первичной и вторичной обмоток ТТ.

Чаще всего величина вторичного тока находится в районе 5 А, иногда применяются ТТ со вторичным током 1 А. Для измерения же напряжения в высоковольтных сетях используется подключение через трансформатор напряжения, который понижает напряжение до приемлемого.

Измерительные трансформаторы вносят свою погрешность в измерения. Здесь важно соблюдать правильную схему подключения с соблюдением обозначений. Например, если изменить местами выводы вторичных цепей И1 и И2, то за этим последует существенный недоучёт электроэнергии. Трансформаторы тока подключаются в трёхфазных цепях по схеме неполной звезды (сети с изолированной нейтралью). При наличии нулевого провода подключение осуществляется с помощью полной звезды. В дифференциальных защитах силовых трансформаторов ТТ подключаются по схеме "Треугольник".

Это позволяет скомпенсировать сдвиг фаз вторичных токов, что уменьшит ток небаланса. В трёхфазных сетях без нулевого провода обычно трансформаторы тока подключаются только на две ведущие линии, поскольку измерив ток в двух фазах, можно легко рассчитать величину тока в третьей фазе. Если сеть имеет глухозаземлённую нейтраль (как правило, сети 110 кВ и выше), то обязательно подключение ТТ ко всем трём фазам. Соединение обмоток реле и трансформаторов тока в полную звезду. Эта схема соединения трансформаторов представлена в виде векторных диаграмм, которые иллюстрируют работу трансформатора на рис. 2.4.1 и на схемах 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

Если трансформатор работает в нормальном режиме, или если он симметричный, то будет проходить ток небаланса или небольшой ток, который появляется из-за разных погрешностей трансформаторов тока.

Представленная выше схема применяется против всех видов КЗ (междуфазных и однофазных) во время включения защиты.
Трехфазное КЗ
Двухфазное КЗ

Однофазное КЗ
Отношение Iр/Iф (ток в реле)/ (ток в фазе) называется коэффициентом схемы, его можно определить для всех схем соединения. Для данной схемы коэффициент схемы kсх будет равен 1.


На рис. 2.4.5 предоставлена схема соединения обмоток реле и трансформаторов тока в неполную звезду, а на рис. 2.4.6, 2.4.7. ее векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.
Трехфазное КЗ - когда токи могут идти в обратном проводе по обоим реле.
Двухфазное КЗ - когда токи, могут протекать в одном или в двух реле в соответствии с повреждением тех или иных фаз.

КЗ фазы В одной фазы может происходить тогда, когда токи не появляются в этой схеме защиты.

Схему неполной звезды можно применять только в сетях с нулевыми изолированными точками при kсх=1 с целью защиты от КЗ междуфазных, и может реагировать только на некоторые случаи КЗ однофазного.

На рис. 2.4.8. можно изучить схему соединения в звезду и треугольник обмоток реле и трансформаторов соответственно.

Во время симметричных нагрузок в реле и в период возникновения трехфазного КЗ может проходить линейный ток, сдвинутый на 30* по фазе относительно тока фазы и в разы больше его.
Особенности схемы этого соединения:
1. при разных всевозможных видах КЗ проходят токи в реле, при этом защита которая построена по такой схеме, будет реагировать на все виды КЗ;
2. ток в реле относится к фазному току в зависимости от вида КЗ;
3. ток нулевой последовательности, который не имеет путь через обмотки реле для замыкания, не может выйти за границы треугольника трансформаторов тока.

Выше приведенная схема применяется чаще всего для дистанционной или во время дифференциальной защиты трансформаторов.

Схема восьмерки или включение реле на разность токов двух фаз.

На рис. 2.4.9 представлена сама схема соединения, а на рис. 2.4.10, 2.4.11.векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.
Двухфазное КЗ АС Двухфазно КЗ АВ или ВС
При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными.
Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В.

Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* - 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Энергетическое оборудование электрических подстанций организационно разделяется на два вида устройств:

1. силовые цепи, по которым передается вся мощность транспортируемой энергии;

2. вторичные устройства, позволяющие контролировать происходящие процессы в первичной схеме и управлять ими.

Силовое оборудование располагают на открытых площадках или закрытых распределительных устройствах, а вторичное - на релейных панелях, внутри специальных шкафов или отдельных ячеек.

Промежуточным звеном, выполняющим функцию передачи информации между силовой частью и органами измерения, контроля, защит и управления являются измерительные трансформаторы. Они, как и все подобные устройства, имеют две стороны с разным значением напряжения:

1. высоковольтную, которая соответствует параметрам первичной схемы;

2. низковольтную, позволяющую снизить опасность воздействия силового оборудования на обслуживающий персонал и материальные затраты на создание устройств управления и контроля.

Прилагательное «измерительные» отображает назначение этих электротехнических устройств, поскольку они очень точно моделируют все процессы, происходящие на силовом оборудовании, и разделяются на трансформаторы:

1. тока (ТТ);

Они работают по общим физическим принципам трансформации, но обладают различным конструктивным исполнением и способами включения в первичную схему.

Как сделаны и работают трансформаторы тока

Принципы работы и устройства

В конструкцию заложено преобразование векторных величин токов больших значений, протекающих по первичной схеме, в пропорционально уменьшенные по величине и точно так же направленные вектора во вторичных цепях.

Устройство магнитопровода

Конструктивно трансформаторы тока, как и любой другой трансформатор, состоит из двух изолированных обмоток, расположенных вокруг общего магнитопровода. Он изготавливается шихтованными металлическими пластинами, для плавки которых используются специальные сорта электротехнических сталей. Это делается для того, чтобы снизить магнитное сопротивление на пути прохождения магнитных потоков, циркулирующих по замкнутому контуру вокруг обмоток и уменьшить потери на .

Трансформатор тока для схем релейных защит и автоматики может иметь не один магнитопровод, а два, отличающиеся количеством пластин и общим объемом используемого железа. Это делается для создания двух типов обмоток, которые могут надежно работать при:

1. номинальных условиях эксплуатации;

2. или при значительных перегрузках, вызванных токами коротких замыканий.

Первые конструкции используются для выполнения измерений, а вторые применяются для подключения защит, отключающих возникающие ненормальные режимы.

Устройство обмоток и клемм подключения

Обмотки трансформаторов тока, рассчитанные и изготовленные на постоянную работу в схеме электроустановки, отвечают требованиям безопасного прохождения тока и его теплового воздействия. Поэтому они выполняются из меди, стали или алюминия с площадью поперечного сечения, исключающей повышенный нагрев.

Поскольку первичный ток всегда больше вторичного, то обмотка для него значительно выделяется своими габаритами, как показано на картинке ниже для правого трансформатора.

На левой и средней конструкции силовой обмотки вообще нет. Вместо нее предусмотрено отверстие в корпусе, через которое пропускается питающий силовой электрический провод или стационарная шина. Такие модели используются, как правило, в электроустановках до 1000 вольт.

На выводах обмоток трансформаторов всегда предусмотрено стационарное крепление для подключения шин и соединительных проводов с помощью болтов и винтовых зажимов. Это одно из ответственных мест, где может быть нарушен электрический контакт, который способен привести к поломкам или нарушениям точной работы измерительной системы. Качеству его затяжки в первичной и вторичной схеме всегда обращается внимание при эксплуатационных проверках.

Клеммы трансформаторов тока маркируются на заводе во время изготовления и обозначаются:

Л1 и Л2 для входа и выхода первичного тока;

И1 и И2 - вторичного.

Эти индексы означают направление навивки витков относительно друг друга и влияют на правильность подключения силовых и моделируемых цепей, характеристику распределения векторов токов по схеме. На них обращают внимание при первичном монтаже трансформаторов или заменах неисправных устройств и даже исследуют различными методиками электрических проверок как до сборок устройств, так и после монтажа.

Количество витков в первичной W1 и вторичной W2 схеме не одинаково, а сильно отличается. Высоковольтные трансформаторы тока обычно имеют всего одну прямую шину, пропущенную сквозь магнитопровод, которая работает в качестве силовой обмотки. Вторичная же катушка имеет большее количество витков, которое влияет на коэффициент трансформации. Его для удобства эксплуатации записывают дробным выражением номинальных величин токов в обеих обмотках.

Например, запись 600/5 на шильдике корпуса означает, что трансформатор предназначен для включения в цепь высоковольтного оборудования с номинальным током 600 ампер, а во вторичной схеме будет трансформироваться только 5.

Каждый измерительный трансформатор тока включается в свою фазу первичной сети. Количество же вторичных обмоток для устройств релейной защиты и автоматики обычно увеличивается для раздельного использования в кернах токовых цепей для:

измерительных приборов;

общих зашит;

защит шин и ошиновок.

Такой способ позволяет исключить влияние менее ответственных цепочек на более значимые, упростить их обслуживание и проверки на действующем оборудовании, находящемся под рабочим напряжением.

С целью маркировки выводов таких вторичных обмоток применяют обозначение 1И1, 1И2, 1И3 для начал и 2И1, 2И2, 2И3 - концов.

Устройство изоляции

Каждая модель трансформатора тока рассчитана для работы с определенной величиной высоковольтного напряжения на первичной обмотке. Слой изоляции, расположенный между обмотками и корпусом, должен длительно выдерживать потенциал силовой сети своего класса.

С внешней стороны изоляции высоковольтных трансформаторов тока в зависимости от назначения может применяться:

фарфоровое покрытие;

загустевшие эпоксидные смолы;

некоторые виды пластмасс.

Эти же материалы могут быть дополнены трансформаторной бумагой или маслом для изоляции внутренних пересечений проводов на обмотках и исключения межвитковых замыканий.

Класс точности ТТ

Идеально трансформатор теоретически должен работать точно, без внесения погрешностей. Однако, в реальных конструкциях происходят потери энергии на внутренний нагрев проводов, преодоление магнитного сопротивления, образование вихревых токов.

За счет этого хоть немного, но нарушается процесс трансформации, что сказывается на точности воспроизводства в масштабе первичных векторов тока их вторичными величинами с отклонениями ориентации в пространстве. Все трансформаторы тока имеют определенную погрешность измерения, которая нормируется процентным выражением отношения абсолютной погрешности к номинальному значению по амплитуде и углу.

Трансформаторов тока выражается числовыми значениями «0,2», «0,5», «1», «3», «5»,»10».

Трансформаторы с классом 0,2 работают для выполнения особо важных лабораторных замеров. Класс 0,5 предназначен для точных измерений токов, используемых приборами расчетных учетов 1-го уровня в коммерческих целях.

Измерения тока для работы реле и контрольных учетов 2-го уровня производится классом 1. К трансформаторам тока 10-го класса точности подключаются катушки отключения приводов. Они точно работают в режиме коротких замыканий первичной сети.

Схемы включения ТТ

В энергетике в основном применяются трех или черырехпроводные линии электропередач. Для контроля токов, проходящих по ним, используются разные схемы подключения измерительных трансформаторов.

1. Силовое оборудование

На фотографии показан вариант измерения токов трехпроводной силовой цепи 10 киловольт с помощью двух трансформаторов тока.

Здесь видно, что шины присоединения первичных фаз А и С подключены болтовым соединением к выводам трансформаторов тока, а вторичные цепи спрятаны за ограждение и выведены отдельным жгутом проводов в защитной трубе, которая направляется в релейный отсек для подключения цепей на клеммники.

Этот же принцип монтажа применяется и в других схемах , как показано на фотографии для сети 110 кВ.

Здесь корпуса измерительных трансформаторов смонтированы на высоте с помощью заземленной железобетонной платформы, что требуют правила безопасности. Подключение первичных обмоток к силовым проводам выполнено в рассечку, а все вторичные цепи выведены в рядом расположенный ящик с клеммной сборкой.

Кабельные соединения вторичных токовых цепей защищены от случайного внешнего механического воздействия металлическими чехлами и бетонными плитами.

2. Вторичные обмотки

Как уже отмечено выше, выходные керны трансформаторов тока собираются для работы с измерительными приборами или защитными устройствами. Это влияет на сборку схемы.

Если необходимо контролировать по амперметрам ток нагрузки в каждой фазе, то используется классический вариант подключения - схема полной звезды.

В этом случае каждый прибор показывает величину тока своей фазы с учетом угла между ними. Использование автоматических самописцев в этом режиме наиболее удобно позволяет отображать вид синусоид и строить по ним векторные диаграммы распределения нагрузок.

Часто на отходящих фидерах 6÷10 кВ в целях экономии устанавливают не три, а два измерительных трансформатора тока без задействования одной фазы В. Этот случай показан на расположенном выше фото. Он позволяет включить амперметры по схеме неполной звезды.

За счет перераспределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети.

Случай включения двух измерительных трансформаторов тока для контроля линейного тока с помощью реле показан на картинке ниже.

Схема полностью позволяет контролировать симметричную нагрузку и трехфазные короткие замыкания. При возникновении двухфазных КЗ, особенно АВ или ВС, чувствительность такого фильтра сильно занижена.

Распространенная схема контроля токов нулевой последовательности создается подключением измерительных трансформаторов тока в схему полной звезды, а обмотки контрольного реле к объединенному проводу нуля.

Ток, проходящий через обмотку создан сложением всех трех векторов фаз. При симметричном режиме он сбалансирован, а во время возникновения однофазных или двухфазных КЗ происходит выделение в реле составляющей дисбаланс величины.

Особенности эксплуатации измерительных трансформаторов тока и их вторичных цепей

Оперативные переключения

При работе трансформатора тока создается баланс магнитных потоков, образованных токами в первичной и вторичной обмотке. В результате они уравновешены по величине, направлены встречно и компенсируют влияние созданных ЭДС в замкнутых цепях.

Если первичную обмотку разомкнуть, то по ней ток перестанет протекать и все вторичные схемы будут просто обесточены. А вот вторичную цепь при прохождении тока по первичной размыкать нельзя, иначе под действием магнитного потока во вторичной обмотке вырабатывается электродвижущая сила, которая не тратится на протекание тока в замкнутом контуре с малым сопротивлением, а используется в режиме холостого хода.

Это приводит к появлению на разомкнутых контактах высокого потенциала, который достигает несколько киловольт и способен пробить изоляцию вторичных цепей, нарушить работоспособность оборудования, нанести электрические травмы обслуживающему персоналу.

По этой причине все переключения во вторичных цепях трансформаторов тока производят по строго определенной технологии и всегда под надзором контролирующих лиц без разрыва токовых цепей. Для этого используют:

специальные виды клеммников, позволяющие устанавливать дополнительную закоротку на время разрыва выводимого из работы участка;

испытательные токовые блоки с закорачивающими перемычками;

специальные конструкции переключателей.

Регистраторы аварийных процессов

Измерительные приборы делят по виду фиксации параметров при:

номинальном режиме эксплуатации;

возникновении сверхтоков в системе.

Чувствительные элементы регистраторов прямо пропорционально воспринимают поступающий на них сигнал и также отображают его. Если величина тока поступила на их вход с искажением, то эта погрешность будет введена в показания.

По этой причине приборы, предназначенные для измерения аварийных токов, а не номинальных, подключают в керны защит трансформаторов тока, а не измерений.

Каждая часть Курса описывает один важный шаг в схеме подключения релейной защиты к трансформатору тока. Последовательно изучив курс вы поймете как на самом деле организуются токовые цепи релейной защиты и автоматики и сможете использовать эти знания при реальном проектировании.

Для открытия видео нажмите на изображение

Введение

Поговорим о том какие цепи в схеме релейной защиты и автоматики являются наиболее важными, и где проектировщики совершают больше всего ошибок? Здесь мы приведем общий алгоритм создания токовых цепей комплекта РЗА, который раскроем в последующих частях Курса .

Часть 1 — Определение трансформаторов тока и их вторичных обмоток

Для простых первичных схем и защит этот шаг обычно не вызывает сложностей. Однако, стоит остановиться на нем более подробно потому, что привязка к трансформаторам тока — это один из самых ответственных моментов всего проекта релейной защиты и автоматики

Часть 2 — Учет полярности трансформаторов тока

Очень часто полярность трансформаторов тока (ТТ) указывают на схеме неправильно! Почему-то многие проектировщики забывают об этой особенности измерительных трансформаторов. Для простых защит такая оплошность не приводит к неправильной работе, но для дифференциальных, токовых направленных и дистанционных — это ошибка фатальна. Подробно разбираемся с полярностью ТТ.

Часть 3 — Работа с цифровым блоком релейной защиты

Для любой сложной защиты вы также должны учитывать полярность подключения ее аналоговых входов. Это справедливо и для микропроцессорных терминалов и для электромеханических измерительных реле! На этом шаге мы окончательно соберем схему токовых цепей для правильной передачи первичного тока до измерительного органа защиты.

Часть 4 — Клеммы и испытательные блоки

Итак, все необходимые действия для учета полярности токовых цепей выполнены и перед нами костяк схемы. Что дальше? Начинаем добавлять в схему вспомогательные элементы — клеммы и испытательные блоки (БИ). Заодно в этом видео я расскажу зачем и как эти элементы используются?

Часть 5 — Заземление нейтрали токовых цепей

Этот шаг — один из «чемпионов» по ошибкам! Здесь может быть много вариантов и нужно очень хорошо понимать, что делаешь. И постоянно соотносить свои действия с требованиями ПУЭ. Цена ошибки — ложная работа защиты! Настоятельно рекомендую это видео начинающим релейщикам!

Часть 6 — Маркировка элементов и цепей

Схема почти готова. Теперь нужно сделать так, чтобы наши токовые цепи смог собрать монтажник, т.е. неспециалист в релейной защите. Как это сделать? При помощи маркировки элементов и самих токовых цепей. Не самый интересный, но достаточно ответственный этап. Завершаем создание токовых цепей и оформляем результат!

Пример создания токовых цепей комплекта релейной защиты

Теори

я теорией, но как это все выглядит на практике? Хотите посмотреть реальную работу проектировщика при составлении/проверке токовых цепей релейной защиты? Тогда обязательно посмотрите это видео.

Разбираем привязку микропроцессорного блока дифференциальной защиты трансформатора 35/10 кВ. Я специально взял сложную первичную схему — 35-5Н, чтобы были видны возможные сложности на каждом из 7 шагов. Удачного проектирования!