Meten van stroomtransformatoren in circuits voor relaisbeveiliging en automatisering

De stroomapparatuur van elektrische onderstations is organisatorisch verdeeld in twee soorten apparaten:

1. stroomcircuits waardoor al het vermogen van de getransporteerde energie wordt overgedragen;

2. secundaire apparaten waarmee u de processen die plaatsvinden in de primaire lus kunt besturen en besturen.

Vermogensapparatuur bevindt zich in open ruimtes of in gesloten schakelapparatuur en secundaire apparatuur bevindt zich op relaispanelen, in speciale kasten of aparte cellen.

De tussenverbinding die de functie vervult van informatieoverdracht tussen de vermogenseenheid en de meet-, beheer-, beveiligings- en controleorganen zijn meettransformatoren. Zoals al dergelijke apparaten hebben ze twee kanten met verschillende spanningswaarden:

1. hoogspanning, die overeenkomt met de parameters van de eerste lus;

2.laagspanning, waardoor het risico van impact van energieapparatuur op servicepersoneel en de materiaalkosten voor het maken van besturings- en bewakingsapparatuur kan worden verminderd.

Het bijvoeglijk naamwoord "meting" weerspiegelt het doel van deze elektrische apparaten, aangezien ze zeer nauwkeurig alle processen simuleren die plaatsvinden op de elektrische apparatuur en zijn onderverdeeld in transformatoren:

1. stroom (CT);

2. spanning (VT).

Ze werken volgens de algemene fysische principes van transformatie, maar hebben verschillende ontwerpen en methoden voor opname in het primaire circuit.

Hoe stroomtransformatoren worden gemaakt en werken

Werkingsprincipes en apparaten

Ontwerp stroomtransformator meten de conversie van de vectorwaarden van stromen met grote waarden die in het primaire circuit stromen in proportioneel gereduceerde waarden, en op dezelfde manier worden de richtingen van de vectoren in de secundaire circuits bepaald.

Magnetisch circuit apparaat

Structureel bestaan ​​stroomtransformatoren, net als elke andere transformator, uit twee geïsoleerde wikkelingen rond een gemeenschappelijk magnetisch circuit. Het is gemaakt met gelamineerde metalen platen die zijn gesmolten met behulp van speciale soorten elektrisch staal. Dit wordt gedaan om de magnetische weerstand in het pad van magnetische fluxen die in een gesloten lus rond de spoelen circuleren te verminderen en om verliezen door wervelstromen.

Een stroomtransformator voor relaisbeveiliging en automatiseringsschema's kan niet één magnetische kern hebben, maar twee, die verschillen in het aantal platen en het totale gebruikte volume ijzer. Dit wordt gedaan om twee soorten spoelen te creëren die betrouwbaar kunnen werken wanneer:

1. Nominale arbeidsvoorwaarden;

2.of bij aanzienlijke overbelasting veroorzaakt door kortsluitstromen.

Het eerste ontwerp wordt gebruikt om metingen uit te voeren en het tweede wordt gebruikt om beveiligingen aan te sluiten die opkomende abnormale modi uitschakelen.

Opstelling van spoelen en aansluitklemmen

De wikkelingen van stroomtransformatoren, ontworpen en vervaardigd voor permanent gebruik in het circuit van de elektrische installatie, voldoen aan de eisen voor de veilige doorgang van stroom en het thermische effect ervan. Daarom zijn ze gemaakt van koper, staal of aluminium met een dwarsdoorsnede die verhoogde verwarming uitsluit.

Omdat de primaire stroom altijd groter is dan de secundaire, valt de wikkeling ervoor aanzienlijk op, zoals te zien is op de onderstaande foto voor de juiste transformator.

De linker- en middenstructuren hebben helemaal geen macht. In plaats daarvan is in de behuizing een opening voorzien waar een voedingsdraad of vaste bus doorheen gaat. Dergelijke modellen worden in de regel gebruikt in elektrische installaties tot 1000 volt.

Op de klemmen van de transformatorwikkelingen bevindt zich altijd een vaste bevestiging voor het verbinden van rails en aansluitdraden met behulp van bouten en schroefklemmen. Dit is een van de kritieke plaatsen waar het elektrische contact kan worden verbroken, wat schade kan veroorzaken of de nauwkeurige werking van het meetsysteem kan verstoren. Er wordt altijd aandacht besteed aan de kwaliteit van de klemming in de primaire en secundaire circuits tijdens operationele controles.

Stroomtransformatoraansluitingen zijn tijdens de fabricage in de fabriek gemarkeerd en zijn gemarkeerd:

• L1 en L2 voor de ingang en uitgang van de primaire stroom;

• I1 en I2 — secundair.

Deze indices betekenen de wikkelrichting van de windingen ten opzichte van elkaar en beïnvloeden de juiste aansluiting van de stroom en gesimuleerde circuits, de karakteristiek van de verdeling van stroomvectoren langs het circuit. Er wordt aandacht aan besteed tijdens de eerste installatie van transformatoren of vervanging van defecte apparaten, en ze worden zelfs onderzocht door verschillende methoden van elektrische controle, zowel vóór de montage van de apparaten als na de installatie.

Het aantal windingen in het primaire circuit W1 en secundair W2 is niet hetzelfde, maar heel verschillend. Hoogspanningsstroomtransformatoren hebben meestal slechts één rechte bus over het magnetische circuit dat fungeert als de voedingswikkeling. De secundaire wikkeling heeft een groter aantal windingen, wat de transformatieverhouding beïnvloedt. Voor gebruiksgemak is het geschreven als een fractionele uitdrukking van de nominale waarden van de stromen in de twee wikkelingen.

De vermelding 600/5 op het typeplaatje van de doos betekent bijvoorbeeld dat de transformator bedoeld is om te worden aangesloten op hoogspanningsapparatuur met een nominale stroom van 600 ampère, en dat er slechts 5 worden getransformeerd in het secundaire circuit.

Elke meetstroomtransformator is aangesloten op een eigen fase van het primaire net. Het aantal secundaire wikkelingen voor relaisbeveiliging en automatiseringsapparaten wordt meestal verhoogd voor afzonderlijk gebruik in stroomcircuitkernen voor:

• Meetinstrumenten;

• algemene bescherming;

• banden en bandenbescherming.

Deze methode elimineert de invloed van minder kritische circuits op meer significante circuits, vereenvoudigt hun onderhoud en testen op werkende apparatuur op bedrijfsspanning.

Om de klemmen van dergelijke secundaire wikkelingen te markeren, wordt de aanduiding 1I1, 1I2, 1I3 gebruikt voor het begin en 2I1, 2I2, 2I3 voor de uiteinden.

Isolatie apparaat

Elk stroomtransformatormodel is ontworpen om te werken met een bepaalde hoeveelheid hoogspanning op de primaire wikkeling. De isolatielaag die zich tussen de wikkelingen en de behuizing bevindt, moet lange tijd bestand zijn tegen het potentieel van het stroomnetwerk van zijn klasse.

Aan de buitenzijde van de isolatie van hoogspanningsstroomtransformatoren kan, afhankelijk van het doel, het volgende worden gebruikt:

• porseleinen tafelkleed;

• verdichte epoxyharsen;

• sommige soorten kunststoffen.

Dezelfde materialen kunnen worden aangevuld met transformatorpapier of olie om de interne draadkruisingen op de wikkelingen te isoleren en turn-to-turn-fouten te elimineren.

Nauwkeurigheidsklasse TT

Idealiter zou een transformator theoretisch nauwkeurig moeten werken zonder fouten te introduceren. In echte structuren gaat echter energie verloren om de draden intern te verwarmen, magnetische weerstand te overwinnen en wervelstromen te vormen.

Hierdoor, in ieder geval een beetje, maar het transformatieproces is verstoord, wat de nauwkeurigheid van reproductie in de schaal van de primaire stroomvectoren van hun secundaire waarden beïnvloedt met afwijkingen in de oriëntatie in de ruimte. Alle stroomtransformatoren hebben een bepaalde meetfout, die wordt genormaliseerd als een percentage van de verhouding van de absolute fout tot de nominale waarde in amplitude en hoek.

Nauwkeurigheidsklasse stroomtransformatoren worden uitgedrukt door de numerieke waarden «0.2», «0.5», «1», «3», «5», «10».

Klasse 0.2 transformatoren werken voor kritische laboratoriummetingen.Klasse 0.5 is bedoeld voor nauwkeurige meting van stromen die worden gebruikt door niveau 1-meters voor commerciële doeleinden.

Stroommetingen voor de werking van de relais en besturingsrekeningen van het 2e niveau worden uitgevoerd in klasse 1. De aandrijfspoelen van de aandrijvingen zijn aangesloten op de stroomtransformatoren van de 10e nauwkeurigheidsklasse. Ze werken precies in de kortsluitmodus van het primaire netwerk.

TT schakelcircuits

In de energiesector worden voornamelijk drie- of vierdraads stroomkabels gebruikt. Om de stromen die er doorheen gaan te regelen, worden verschillende schema's gebruikt om meettransformatoren aan te sluiten.

1. Elektrische uitrusting

De foto toont een variant van het meten van de stromen van een driedraads stroomkring van 10 kilovolt met twee stroomtransformatoren.

Hier is te zien dat de primaire fase-aansluitrails A en C met bouten aan de klemmen van de stroomtransformatoren zijn bevestigd en dat de secundaire circuits achter een hek zijn verborgen en van een aparte kabelboom naar een beschermbuis zijn geleid die naar het relaiscompartiment is geleid voor aansluiting van circuits op de klemmenblokken.

Hetzelfde installatieprincipe is van toepassing in andere schema's. hoogspanningsapparatuurzoals weergegeven in de afbeelding voor 110 kV-netwerk.

Hier worden de behuizingen van de instrumenttransformatoren op hoogte gemonteerd met behulp van een geaard platform van gewapend beton, wat vereist is door veiligheidsvoorschriften. De verbinding van de primaire wikkelingen met de voedingsdraden gebeurt in een snede en alle secundaire circuits worden naar buiten gebracht in een nabijgelegen doos met een aansluitpunt.

De kabelaansluitingen van de secundaire stroomcircuits zijn beschermd tegen onbedoelde externe mechanische invloeden door metalen afdekkingen en betonplaten.

2.Secundaire wikkelingen

Zoals hierboven vermeld, worden de uitgangsgeleiders van stroomtransformatoren samengebracht voor gebruik met meettoestellen of beveiligingsinrichtingen. Dit heeft invloed op de montage van de schakeling.

Als het nodig is om de belastingsstroom in elke fase te regelen met behulp van ampèremeters, wordt de klassieke verbindingsoptie gebruikt - een volledig stercircuit.

In dit geval toont elk apparaat de huidige waarde van zijn fase, rekening houdend met de hoek ertussen. Het gebruik van automatische recorders in deze modus stelt u het handigst in staat om de vorm van sinusoïden weer te geven en op basis daarvan vectordiagrammen van de belastingsverdeling te maken.

Vaak worden op uitgaande feeders 6 ÷ 10 kV, om te besparen, niet drie, maar twee meetstroomtransformatoren geïnstalleerd, zonder één fase B te gebruiken. Dit geval wordt weergegeven in de bovenstaande foto. Hiermee kunt u ampèremeters aansluiten op een onvolledig stercircuit.

Vanwege de herverdeling van de stromen van het extra apparaat, blijkt dat de vectorsom van fasen A en C wordt weergegeven, die tegengesteld is gericht aan de vector van fase B in de symmetrische belastingsmodus van het netwerk.

Het geval van het inschakelen van twee meetstroomtransformatoren voor het bewaken van de lijnstroom met een relais wordt weergegeven op de onderstaande foto.

Het schema maakt volledige controle mogelijk over gebalanceerde belasting en driefasige kortsluitingen. Wanneer er een tweefasige kortsluiting optreedt, met name AB of BC, wordt de gevoeligheid van zo'n filter sterk onderschat.

Een algemeen schema voor het bewaken van stromen met nulvolgorde wordt gecreëerd door meetstroomtransformatoren in een volledig stercircuit aan te sluiten en een stuurrelais op een gecombineerde neutrale draad te wikkelen.

De stroom die door de spoel vloeit, wordt gecreëerd door de drie fasevectoren op te tellen. In de symmetrische modus is het gebalanceerd en tijdens het optreden van enkelfasige of tweefasige kortsluitingen wordt de onbalanscomponent vrijgegeven in het relais.

Prestatiekenmerken van meetstroomtransformatoren en hun secundaire circuits

Operationeel schakelen

Tijdens de werking van de stroomtransformator wordt een balans van magnetische fluxen gecreëerd, gevormd door stromen in de primaire en secundaire wikkelingen.Als gevolg hiervan zijn ze gebalanceerd in grootte, tegengesteld gericht en compenseren ze de invloed van de gegenereerde EMF in gesloten circuits .

Als de primaire wikkeling open is, stroomt er geen stroom meer doorheen en worden alle secundaire circuits gewoon losgekoppeld. Maar het secundaire circuit kan niet worden geopend wanneer de stroom door het primaire circuit gaat, anders wordt onder invloed van de magnetische flux in de secundaire wikkeling een elektromotorische kracht gegenereerd, die niet wordt besteed aan de stroom in een gesloten lus met lage weerstand , maar wordt gebruikt in de stand-bymodus.

Dit leidt tot het verschijnen van een hoog potentieel van de open contacten, dat enkele kilovolts bereikt en de isolatie van de secundaire circuits kan doorbreken, de werking van de apparatuur kan verstoren en elektrisch letsel kan veroorzaken bij het servicepersoneel.

Om deze reden wordt alle schakeling in de secundaire circuits van stroomtransformatoren uitgevoerd volgens een strikt gedefinieerde technologie en altijd onder toezicht van toezichthouders, zonder de stroomcircuits te onderbreken. Gebruik hiervoor:

• speciale soorten klemmenblokken waarmee u een extra kortsluiting kunt installeren voor de duur van de onderbreking van het buiten dienst gestelde gedeelte;

• huidige blokken testen met korte jumpers;

• speciaal sleutelontwerp.

Recorders voor noodprocessen

Meetinstrumenten zijn onderverdeeld volgens het type bevestigingsparameters voor:

• nominale arbeidsvoorwaarden;

• het optreden van overstroom in het systeem.

De gevoelige elementen van de opnameapparaten nemen het binnenkomende signaal recht evenredig op en geven het ook weer. Als de huidige waarde met vervorming wordt ingevoerd bij hun invoer, wordt deze fout in de meetwaarden geïntroduceerd.

Om deze reden zijn apparaten die zijn ontworpen om noodstromen te meten, in plaats van nominale stromen, verbonden met de kern van de bescherming van een stroomtransformator, en niet met metingen.

Lees hier over het apparaat en de werkingsprincipes van meetspanningstransformatoren: Meten van spanningstransformatoren in circuits voor relaisbeveiliging en automatisering