П огрешности измерительного трансформатора тока

Виды погрешностей трансформаторов тока:

 f_i - токовая погрешность

  - угловая - угол между векторами токов I₂ и I₂ ’ ()

  - полная погрешность

Основным критерием точности является полная погрешность

Трансформаторы тока. Общие технические условия.

В настоящее время возможно изготовление трансформаторов тока с количеством вторичных обмоток до четырех, при этом каждая обмотка может быть выполнена со своим классом точности. Например, 0,5/10Р; 0,5S/10Р; 0,2S/0,5/10Р; 0,2S/0,5/5Р/10Р. Класс точности для каждой обмотки выбирается исходя из ее назначения. Для каждого класса точности предусматривается своя программа испытаний. Для коммерческого учета, как правило, применяют обмотки с классами точности 0,5S и 0,2S. Буква “S” обозначает, что трансформатор тока проверяется по пяти точкам от 1% до 120% (1-5-20-100-120) от номинального тока. Обмотки классов точности 1, 0,5, 0,2 проверяются лишь в четырех точках: 5-20-100-120% от номинального тока. Для релейной защиты используют обмотки с классами точности 10Р или 5Р и проверяют данные обмотки в трех точках: 50-100-120% от номинального тока трансформатора.

Р азметка зажимов измерительного трансформатора тока Схемы соединения измерительных трансформаторов тока

С хема соединения трансформаторов тока в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, называемым нулевым. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока. При нормальном режиме и трехфазном к. з., как показано на рис. 5, в реле I, II и III проходят токи фаз

а в нулевом проводе – их геометрическая сумма:

которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления в точках Н и К, рис. 3-10, а).

При двухфазных к. з. ток к. з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рис. 3-10, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа

В действительности в результате не идентичности характеристик и погрешностей трансформаторов тока сумма вторичных токов в обоих случаях отличается от нуля. В нулевом проводе проходит некоторый остаточный ток, называемый током небаланса I_н.п. = I_нб. При нормальном режиме ток небаланса равен примерно 0,01—0,2 А. При к. з. в связи с увеличением токов намагничивания ток небаланса возрастает. При однофазных к. з. первичный ток к. з. проходит только по одной поврежденной фазе (рис. 3-10, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замыкается по нулевому проводу. При двухфазных к. з. на землю (рис. 3-10, г) ток проходит в двух реле, включенных на поврежденные фазы (например, В и С). В нулевом проводе проходит геометрическая сумма этих токов, всегда отличная от нуля, что следует из их векторной диаграммы. При двойном замыкании на землю в разных точках прохождение токов в сети показано на рис. 3-10,5. На участке между местами замыкания на землю условия аналогичны однофазному к. з., а между источником питания и ближайшим к нему местом повреждения они соответствуют двухфазному к. з. Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Ток I_н.п. определяется по (3-11).

Токи прямой и обратной последовательностей, как видно из рис. 3-11, а, в нулевом проводе не проходят, так как векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль (рис. 3-11, б и в). Токи же нулевой последовательности (рис. 3-11, г) совпадают по фазе, и поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока I_н.п. = 3I₀. При нарушении (обрыве) вторичной цепи одного из трансформаторов тока в нулевом проводе возникает ток, равный току фазы, что может привести к непредусмотренному действию реле, установленного в нулевом проводе. В рассмотренной схеме реле, установленные в фазах, реагируют на все виды к. з., а реле в нулевом проводе — только на к. з. на землю. Схема соединения в звезду применяется в защитах, действующих при всех видах к. з.

Для каждой схемы соединения рассчитывается коэффициент схемы. Этот коэффициент показывает в сколько раз токи в реле отличаются от токов, которые протекают во вторичной обмотке трансформаторов тока.

k_сх = 1 в нормальном режиме при всех видах КЗ.

Вектора имеют общую точку и располагаются друг относительно друга сдвинутыми на 120 градусов. Трехфазная симметричная система.

Схема соединения трансформаторов тока в неполную звезду

В случае однофазного КЗ фаз (А или С), в которых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к. з. При замыкании на землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного к. з. и поэтому применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях. Применяется в сетях с изолированной нейтралью (т.к. замыкание на землю одной фазы в этих сетях (ОЗЗ) не является коротким). k_сх = 1 в нормальном режиме при всех видах КЗ.

При сложении векторов А и С получаем вектор фазы В, направленный в противоположную сторону.

Схема соединения трансформаторов тока в треугольник

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные последовательно разноименными выводами (рис. 3-13), образуют треугольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рис. 3-13 видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз: в нормальном режиме и при трехфазном КЗ, при двухфазном КЗ , при однофазном КЗ .

Схема соединения трансформаторов тока на разность токов двух фаз

ТТ устанавливаются в 2-х фазах (обычно А и С), их вторичные обмотки соединяются разноимёнными зажимами, к которым параллельно подключается токовое реле. В некоторой литературе эту схему называют схемой неполного треугольника.

В рассматриваемой схеме ток в реле равен геометрической сумме токов двух фаз, в которых установлены ТТ:

, где  ,  .

в нормальном режиме и при трехфазном КЗ, При 2-х фазных к.з. между фазами, в которых установлены ТТ (А и С) в реле будет протекать двойной ток, т.к. в этом случае I_A = - I_C, и следовательно I⁽²⁾_Р = 2 I_Ф и k⁽²⁾_сх = 2.

При замыканиях между фазами АВ или ВС в реле поступает только ток той фазы, в которой установлен ТТ (I_а или I_с), поэтому I⁽²⁾_Р = I_Ф и k⁽²⁾_сх = 1.

При 1 фазных к.з. на фазах, в которых установлены ТТ в реле появляется фазный ток, при этом К⁽¹⁾_СХ. = 1, а при 1ф. к.з. на фазе, в которой ТТ не устанавливается (В) ток в реле будет отсутствовать и К⁽¹⁾_СХ. = 0.

Схема соединения трансформаторов тока на сумму токов трех фаз (фильтр тока нулевой последовательности ФТНП)

Трансформаторы тока устанавливаются на трех фазах, одноименные зажимы вторичных обмоток соединяются параллельно и к ним подключаются обмотка реле. Из показанного на схеме распределения токов следует, что ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:

Это значит, что и, следовательно, схема является фильтром токов нулевой последовательности. Ток в реле появляется только при однофазных и двухфазных КЗ на землю, так как только при этих повреждениях появляется . Поэтому схема применяется для защит от замыканий на землю.

В нормальном режиме I_р = I_a + I_b + I_c = 0, k_сх = 0. В режиме замыкания на землю I_р = I_a + I_b + I_c = 3I₀, k_сх = 3.