Pomiary przekładników prądowych w obwodach zabezpieczeń przekaźników i automatyki

Wyposażenie elektroenergetyczne podstacji jest organizacyjnie podzielone na dwa rodzaje urządzeń:

1. obwody mocy, przez które przesyłana jest cała moc transportowanej energii;

2. urządzeń wtórnych pozwalających na sterowanie procesami zachodzącymi w pętli pierwotnej oraz sterowanie nimi.

Urządzenia zasilające znajdują się na terenach otwartych lub w rozdzielnicach zamkniętych, a urządzenia wtórne na tablicach przekaźnikowych, w specjalnych szafach lub wydzielonych celach.

Łącznikiem pośrednim pełniącym funkcję przesyłania informacji pomiędzy blokiem mocy a organami pomiarowymi, zarządzającymi, zabezpieczającymi i kontrolnymi są przekładniki pomiarowe. Jak wszystkie tego typu urządzenia posiadają dwie strony o różnych wartościach napięcia:

1. wysokie napięcie, które odpowiada parametrom pierwszej pętli;

2.niskiego napięcia, co pozwala na zmniejszenie ryzyka oddziaływania urządzeń energetycznych na personel serwisowy oraz kosztów materiałów do tworzenia urządzeń kontrolno-monitorujących.

Przymiotnik „pomiar” oddaje przeznaczenie tych urządzeń elektrycznych, ponieważ bardzo dokładnie symulują one wszystkie procesy zachodzące na urządzeniach elektroenergetycznych i dzielą się na transformatory:

1. prąd (CT);

2. napięcie (VT).

Działają zgodnie z ogólnymi fizycznymi zasadami transformacji, ale mają różne konstrukcje i metody włączania do obwodu pierwotnego.

Jak powstają i działają przekładniki prądowe

Zasady działania i urządzenia

w projektowaniu pomiarowy przekładnik prądowy konwersja wartości wektorowych prądów o dużych wartościach płynących w obwodzie pierwotnym na proporcjonalnie zmniejszoną wielkość iw ten sam sposób określa się kierunki wektorów w obwodach wtórnych.

Urządzenie obwodu magnetycznego

Strukturalnie przekładniki prądowe, jak każdy inny transformator, składają się z dwóch izolowanych uzwojeń umieszczonych wokół wspólnego obwodu magnetycznego. Wykonany jest z laminowanych płyt metalowych, które są topione przy użyciu specjalnych rodzajów stali elektrotechnicznych. Ma to na celu zmniejszenie oporu magnetycznego na ścieżce strumieni magnetycznych krążących w zamkniętej pętli wokół cewek oraz zmniejszenie strat przez prądy wirowe.

Przekładnik prądowy do ochrony przekaźników i schematów automatyki może mieć nie jeden rdzeń magnetyczny, ale dwa, różniące się liczbą płytek i całkowitą objętością użytego żelaza. Ma to na celu stworzenie dwóch rodzajów cewek, które mogą działać niezawodnie, gdy:

1. Nominalne warunki pracy;

2.lub przy znacznych przeciążeniach spowodowanych prądami zwarciowymi.

Pierwsza konstrukcja służy do wykonywania pomiarów, a druga służy do podłączenia zabezpieczeń wyłączających pojawiające się tryby nienormalne.

Układ cewek i zacisków przyłączeniowych

Uzwojenia przekładników prądowych, zaprojektowane i wykonane do pracy ciągłej w obwodzie instalacji elektrycznej, spełniają wymagania dotyczące bezpiecznego przepływu prądu i jego efektu cieplnego. Dlatego są wykonane z miedzi, stali lub aluminium o przekroju wykluczającym zwiększone nagrzewanie.

Ponieważ prąd pierwotny jest zawsze większy niż wtórny, uzwojenie dla niego wyróżnia się znacznie rozmiarem, jak pokazano na poniższym zdjęciu dla prawego transformatora.

Lewa i środkowa struktura nie mają żadnej władzy. Zamiast tego w obudowie znajduje się otwór, przez który przechodzi przewód zasilający lub nieruchoma szyna. Takie modele są z reguły stosowane w instalacjach elektrycznych do 1000 woltów.

Na zaciskach uzwojeń transformatora zawsze znajduje się stały uchwyt do łączenia szyn zbiorczych i łączenia przewodów za pomocą śrub i zacisków śrubowych. Jest to jedno z krytycznych miejsc, w których może dojść do zerwania styku elektrycznego, co może spowodować uszkodzenie lub zakłócić dokładne działanie układu pomiarowego. Podczas kontroli działania zawsze zwraca się uwagę na jakość jego zaciśnięcia w obwodach pierwotnym i wtórnym.

Zaciski przekładników prądowych są oznaczane fabrycznie podczas produkcji i oznaczane są:

• L1 i L2 dla wejścia i wyjścia prądu pierwotnego;

• I1 i I2 — drugorzędne.

Wskaźniki te oznaczają kierunek nawijania się zwojów względem siebie i wpływają na prawidłowe podłączenie obwodów mocy i symulowanych, charakterystykę rozkładu wektorów prądu wzdłuż obwodu. Zwraca się na nie uwagę podczas wstępnej instalacji transformatorów lub wymiany uszkodzonych urządzeń, a nawet bada się różnymi metodami kontroli elektrycznych zarówno przed montażem urządzeń, jak i po instalacji.

Liczba zwojów w obwodzie pierwotnym W1 i wtórnym W2 nie jest taka sama, ale bardzo różna. Przekładniki prądowe wysokiego napięcia mają zwykle tylko jedną prostą szynę w obwodzie magnetycznym, która działa jako uzwojenie zasilające. Uzwojenie wtórne ma większą liczbę zwojów, co wpływa na przekładnię. Dla ułatwienia jest to zapisane jako ułamkowe wyrażenie wartości nominalnych prądów w dwóch uzwojeniach.

Przykładowo wpis 600/5 na tabliczce znamionowej skrzynki oznacza, że ​​transformator przeznaczony jest do podłączenia do urządzeń wysokonapięciowych o prądzie znamionowym 600 amperów, aw obwodzie wtórnym zostanie przetransformowanych tylko 5 amperów.

Każdy pomiarowy przekładnik prądowy jest podłączony do własnej fazy sieci pierwotnej. Liczba uzwojeń wtórnych dla urządzeń zabezpieczających i automatyki przekaźnikowej jest zwykle zwiększana do oddzielnego zastosowania w rdzeniach obwodów prądowych dla:

• Narzędzia pomiarowe;

• ogólna ochrona;

• ochrona opon i opon.

Ta metoda eliminuje wpływ mniej krytycznych obwodów na bardziej znaczące, upraszcza ich konserwację i testowanie sprzętu roboczego przy napięciu roboczym.

Dla oznaczenia zacisków takich uzwojeń wtórnych stosuje się oznaczenie 1I1, 1I2, 1I3 dla początku i 2I1, 2I2, 2I3 dla końców.

Urządzenie izolacyjne

Każdy model przekładnika prądowego jest zaprojektowany do pracy z określonym wysokim napięciem na uzwojeniu pierwotnym. Warstwa izolacyjna znajdująca się pomiędzy uzwojeniami a obudową musi długo wytrzymać potencjał sieci energetycznej swojej klasy.

Na zewnątrz izolacji przekładników prądowych wysokiego napięcia, w zależności od przeznaczenia, można zastosować:

• porcelanowy obrus;

• sprasowane żywice epoksydowe;

• niektóre rodzaje tworzyw sztucznych.

Te same materiały można uzupełnić papierem transformatorowym lub olejem, aby zaizolować wewnętrzne skrzyżowania drutów na uzwojeniach i wyeliminować zwarcia międzyzwojowe.

Klasa dokładności TT

W idealnym przypadku transformator powinien teoretycznie działać dokładnie bez wprowadzania błędów. Jednak w rzeczywistych konstrukcjach energia jest tracona w celu wewnętrznego ogrzania drutów, pokonania oporu magnetycznego i powstania prądów wirowych.

Z tego powodu przynajmniej trochę, ale proces transformacji jest zaburzony, co wpływa na dokładność odwzorowania w skali pierwotnych wektorów prądu od ich wartości wtórnych z odchyleniami w orientacji w przestrzeni. Wszystkie przekładniki prądowe mają pewien błąd pomiaru, który jest znormalizowany jako procent stosunku błędu bezwzględnego do wartości nominalnej amplitudy i kąta.

Klasa dokładności przekładniki prądowe są wyrażone wartościami liczbowymi „0,2”, „0,5”, „1”, „3”, „5”, „10”.

Transformatory klasy 0,2 pracują w krytycznych pomiarach laboratoryjnych.Klasa 0,5 przeznaczona jest do dokładnego pomiaru prądów używanych przez mierniki poziomu 1 do celów komercyjnych.

Pomiary prądu dla pracy przekaźników i kont sterujących II stopnia przeprowadzane są w klasie 1. Cewki wykonawcze napędów podłączone są do przekładników prądowych 10 klasy dokładności. Działają dokładnie w trybie zwarciowym sieci podstawowej.

Obwody przełączające TT

W energetyce stosuje się głównie linie trój- lub czteroprzewodowe. Aby kontrolować przepływające przez nie prądy, stosuje się różne schematy łączenia przekładników pomiarowych.

1. Sprzęt elektryczny

Zdjęcie pokazuje wariant pomiaru prądów trójprzewodowego obwodu mocy 10 kilowoltów za pomocą dwóch przekładników prądowych.

Tutaj widać, że szyny zbiorcze łączące fazę pierwotną A i C są przykręcone do zacisków przekładników prądowych, a obwody wtórne są ukryte za ogrodzeniem i wyprowadzone z oddzielnej wiązki kablowej do rury ochronnej, która jest poprowadzona do przedziału przekaźników do podłączania obwodów do listew zaciskowych.

Ta sama zasada instalacji ma zastosowanie w innych schematach. sprzęt wysokiego napięciajak pokazano na rysunku dla sieci 110 kV.

Tutaj obudowy przekładników są montowane na wysokości za pomocą uziemionej platformy żelbetowej, co jest wymagane przez przepisy bezpieczeństwa. Połączenie uzwojeń pierwotnych z przewodami zasilającymi odbywa się w nacięciu, a wszystkie obwody wtórne wyprowadzone są w pobliskiej skrzynce ze złączem zaciskowym.

Połączenia kablowe obwodów prądu wtórnego są zabezpieczone przed przypadkowym zewnętrznym uderzeniem mechanicznym przez metalowe osłony i płyty betonowe.

2.Uzwojenia wtórne

Jak wspomniano powyżej, przewody wyjściowe przekładników prądowych są łączone ze sobą w celu współpracy z urządzeniami pomiarowymi lub ochronnymi. Wpływa to na montaż obwodu.

Jeśli konieczne jest kontrolowanie prądu obciążenia w każdej fazie za pomocą amperomierzy, wówczas stosowana jest klasyczna opcja połączenia - pełny obwód gwiazdy.

W tym przypadku każde urządzenie pokazuje aktualną wartość swojej fazy z uwzględnieniem kąta między nimi. Wykorzystanie automatycznych rejestratorów w tym trybie najwygodniej pozwala na wyświetlanie kształtu sinusoid i na ich podstawie budowanie wektorowych diagramów rozkładu obciążenia.

Często na odpływach 6 ÷ 10 kV, aby zaoszczędzić, instaluje się nie trzy, ale dwa pomiarowe przekładniki prądowe, bez wykorzystania jednej fazy B. Przypadek ten pokazano na powyższym zdjęciu. Umożliwia podłączenie amperomierzy do niepełnego obwodu gwiazdy.

Ze względu na redystrybucję prądów dodatkowego urządzenia okazuje się, że wyświetlana jest suma wektorów faz A i C, która jest skierowana przeciwnie do wektora fazy B w symetrycznym trybie obciążenia sieci.

Przypadek załączenia dwóch przekładników prądowych pomiarowych do monitorowania prądu linii za pomocą przekaźnika pokazano na poniższym zdjęciu.

Schemat pozwala na pełną kontrolę obciążenia symetrycznego i zwarć trójfazowych. W przypadku zwarcia dwufazowego, zwłaszcza AB lub BC, czułość takiego filtra jest mocno niedoceniana.

Powszechny schemat monitorowania prądów składowej zerowej jest tworzony przez połączenie przekładników prądowych w pełnym obwodzie gwiazdy i uzwojenie przekaźnika sterującego do połączonego przewodu neutralnego.

Prąd przepływający przez cewkę jest tworzony przez dodanie trzech wektorów fazowych. W trybie symetrycznym jest on zrównoważony, aw przypadku wystąpienia zwarć jednofazowych lub dwufazowych następuje zwolnienie składowej niezrównoważenia w przekaźniku.

Charakterystyki pomiarowe przekładników prądowych i ich obwodów wtórnych

Przełączanie operacyjne

Podczas pracy przekładnika prądowego powstaje równowaga strumieni magnetycznych, tworzonych przez prądy w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym, w wyniku czego są one zrównoważone co do wielkości, skierowane przeciwnie i kompensują wpływ generowanego pola elektromagnetycznego w obwodach zamkniętych .

Jeśli uzwojenie pierwotne jest otwarte, prąd przestanie przez nie płynąć, a wszystkie obwody wtórne zostaną po prostu odłączone. Ale obwód wtórny nie może zostać otwarty, gdy prąd przepływa przez uzwojenie pierwotne, w przeciwnym razie pod działaniem strumienia magnetycznego w uzwojeniu wtórnym generowana jest siła elektromotoryczna, która nie jest zużywana na przepływ prądu w zamkniętej pętli o niskiej rezystancji , ale jest używany w trybie gotowości.

Prowadzi to do pojawienia się wysokiego potencjału rozwartych styków, który sięga kilku kilowoltów i jest w stanie przerwać izolację obwodów wtórnych, zakłócić pracę urządzeń i spowodować obrażenia elektryczne personelu obsługi.

Z tego powodu wszelkie przełączenia w obwodach wtórnych przekładników prądowych wykonywane są według ściśle określonej technologii i zawsze pod nadzorem osób nadzorujących, bez przerywania obwodów prądowych. Aby to zrobić, użyj:

• specjalne typy listew zaciskowych, które umożliwiają zainstalowanie dodatkowego zwarcia na czas przerwy w wyłączonej z eksploatacji sekcji;

• testowanie bloków prądowych za pomocą krótkich zworek;

• specjalny projekt klucza.

Rejestratory do procesów awaryjnych

Przyrządy pomiarowe podzielone są ze względu na rodzaj mocowania na parametry:

• nominalne warunki pracy;

• wystąpienie przetężenia w systemie.

Czułe elementy urządzeń rejestrujących bezpośrednio proporcjonalnie odbierają przychodzący sygnał, a także go wyświetlają. Jeśli aktualna wartość zostanie wprowadzona na ich wejście ze zniekształceniem, wówczas ten błąd zostanie wprowadzony do odczytów.

Z tego powodu przyrządy przeznaczone do pomiaru prądów awaryjnych, a nie znamionowych, podłącza się do rdzenia zabezpieczenia przekładnika prądowego, a nie do pomiarów.

Przeczytaj o urządzeniu i zasadach działania pomiarowych przekładników napięciowych tutaj: Pomiary przekładników napięciowych w obwodach zabezpieczeń przekaźników i automatyki