Трансформаторы напряжения. Схемы соединения и характеристики
Страница 58 из 84
Ватт — метровые реле должны питаться напряжением, пропорциональным по амплитуде и совпадающим по фазе с напряжением смещения нейтрали. Ошибка в коэффициенте трансформации имеет меньшее значение, поскольку она приводит лишь к пропорциональному изменению момента. Ошибка в фазе должна быть возможно меньшей в связи с наличием большой реактивной составляющей в токе нулевой последовательности, питающем реле.
Рассмотрим станцию В на рис. 265. Предполагается, что реле, расположенное на участке ВС, блокировано. Его ток состоит из активной составляющей, равной 0,48 а, и индуктивной составляющей, ранной 7,6 а, и опережает напряжение нейтрали на 93°38′ Если напряжение нейтрали трансформировано с ошибкой в фазном угле на 218′ в сторону опережения, момент исчезает. В случае большей ошибки в фазном угле момент меняет знак и происходит ложное срабатывание. Ошибка в фазном угле вторичного напряжения всегда должна быть мала в сравнении с углом потерь тока нулевой последовательности в данной точке.
На рис. 272 показан ряд устройств, предназначенных для получения напряжения нейтрали. На станции, где установлена дугогасящая катушка (рис. 272,а), последняя обычно бывает снабжена вспомогательной измерительной обмоткой. Коэффициент трансформации, однако, зависит от того, какое ответвление дугогасящей катушки используется, если измерительная катушка не снабжена соответствующими ответвлениями, переключаемыми одновременно с главными ответвлениями. Здесь нелегко получить большую точность, поскольку напряжение на виток катушки сравнительно велико.
Подобрать соответствующие ответвления бывает нелегко, если, как это часто бывает, на главной обмотке имеется большое число близко расположенных ответвлений, -из которых окончательное выбирается путем проб. С другой стороны, поскольку ошибка в коэффициенте трансформации не имеет большого значения, можно иногда отказаться от ответвлений на вспомогательной обмотке или уменьшить их число, если вспомогательная обмотка расположена на той части сердечника, где изменение магнитного потока не столь велико.
Такими местами являются верхняя, не имеющая ответвлений часть главной обмотки и ярмо.Что касается ошибки в фазном угле, необходимо иметь в виду, что внутреннее или внешнее последовательное активное сопротивление приводит к сдвигу фазы потока на 34′ на каждый процент потерь в этом сопротивлении.
Если нейтральная точка силового трансформатора доступна, может быть с успехом применен однофазный трансформатор напряжения вместо вспомогательной обмотки дугогасящей катушки (рис. 272,б). Однако при этом следует учитывать, что потенциал нейтрали трансформатора при наличии дугогасящей катушки отличается от потенциала нейтрали системы на величину падения напряжения нулевой последовательности в силовом трансформаторе.
273, слева и рис. 272,в).Соединение вспомогательных обмоток в открытый треугольник предпочтительнее размещения обмоток на вспомогательных стержнях; отклонение фазного угла для реальных величин приложенных напряжений (90—110%) во втором случае выше из-за более высокого реактанса рассеяния. При практическом выполнении нельзя забывать, что смещение нейтрали в случае замыкания через сопротивление может составлять лишь часть номинального фазного напряжения.
Если не имеется третичных обмоток, может быть применен пятистержневой вспомогательный трансформатор с коэффициентом трансформации 3:1 со схемой соединения, показанной на рис. 273 (справа).
Промышленные трансформаторы напряжения обычно имеют достаточную точность для питания ватт-метровых земляных реле.
Если желательно контролировать три фазных напряжения в дополнение к измерению напряжения нейтрали, трансформированные напряжения вспомогательной обмотки дугогасящей катушки или вторичной обмотки трансформатора напряжения нейтрали должны сочетаться со вторичными напряжениями обычных трехстержневых трансформаторов напряжения, присоединенных к шинам высокого или низкого напряжения станции.
Можно применить два способа выделения тока нулевой последовательности. Одни (по Никольсону) состоит в параллельном соединении вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных в трех фазах; ток во вторичной цепи равен утроенному значению тока нулевой последовательности в фазе.
Другой способ использует специальный трансформатор тока, сквозь сердечник которого проходят провода всех трех фаз. Такие трансформаторы особенно часто употребляются в кабельных сетях; их сердечник обычно состоит из двух частей, которые охватывают проложенный кабель; часть вторичной обмотки должна иметь возможность временно сдвигаться для соединения частей сердечника.
Рис. 274. Устройство для получения фазных напряжений относительно земли без применения трансформаторов напряжения на стороне высшего напряжения.
Рис. 276. Включение выравнивающих сопротивлений в цепь трансформаторов тока.
Рис. 275. Трансформатор тока нулевой последовательности.
После того как пакеты пластин соединены и скреплены, вторичная обмотка сдвигается обратно в рабочее положение.
Необходимо учесть, что в соответствии с рис. 28 часть тока нулевой последовательности уравновешивается током, текущим по оболочке кабеля. Поэтому проводник, заземляющий кабельную оболочку, следует пропускать сквозь сердечник, как это показано на рис. 275. Концевая муфта должна быть в этом случае изолирована от заземленной конструкции, на которой она устанавливается.
Кроме ошибок, обусловленных системой, которые мы рассмотрим в § 14.3.5, трансформаторы тока вносят дополнительные ошибки. Рассмотрим источники этих ошибок.
Рис. 277. Экспериментальное устройство, использующее фазосмещающий трансформатор для выравнивания вторичных токов нулевой последовательности. GR—реле защиты от замыканий на землю; PS — фазорегулятор.
а) Даже если в первичном токе отсутствует составляющая нулевой последовательности, при параллельном соединении вторичных обмоток возникает ток небаланса.
Это связано с тем, что ошибки всех трех трансформаторов не равны между собой, поэтому вторичные токи не равны в сумме нулю, даже если первичные токи представляют собой идеально уравновешенную систему. Очевидно, что этот фиктивный ток нулевой последовательности будет составлять лишь часть погрешности, соответствующей классу точности трансформаторов. Этот ток существенно увеличивается, если нагрузки во вторичных цепях трансформаторов тока неодинаковы. Необходимо стремиться к наилучшему выравниванию нагрузок, иногда вводя дополнительные регулируемые сопротивления. Если сами трансформаторы недостаточно сбалансированы, можно включить шунтирующие цепи, например, как показано на рис. 276. Практический пример был описан японскими авторами [Л. 56]. Было также установлено, что баланс можно получить, подключая трехфазную обмотку небольшого асинхронного двигателя, как показано на рис. 277. Обмотка ротора используется как фазорегулирующий трансформатор для получения регулируемого по фазе компенсационного тока.
Результаты опытов, проведенных на таком устройстве, показаны на рис. 278. В каждой фазе было установлено по два трансформатора тока с железо-кремниевыми сердечниками с коэффициентом трансформации 300/1; вторичные обмотки были соединены последовательно. Нагрузки были искусственно разбалансированы с помощью дополнительного сопротивления г. В то время как при отсутствии компенсирующего устройства ошибка росла линейно с ростом первичного тока, даже при балансе нагрузок, при включении устройства имелась возможность получить постоянную небольшую ошибку. Большие небалансы, однако, не могут быть скомпенсированы этим способом (верхняя кривая на рис. 278).Трехфазная группа шинных трансформаторов с железо-кремниевыми сердечниками может давать значительную ошибку этого типа. Железо-никелевые сердечники благодаря высокой магнитной проницаемости имеют лучшие характеристики [Л.
57].
Проходные трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 300/1 и номинальной нагрузкой 30 ва были испытаны при полной нагрузке и коэффициенте мощности, равном единице. Результаты показаны на рис. 279. Как видно, для уравновешенной системы, нагруженной номинальным током, ток небаланса составляет 0,08%, или 0,24 а. Эта величина, кажущаяся небольшой, должна быть сопоставлена с распределением тока нулевой последовательности, показанным на рис. 265,б. Ясно, что если трансформаторы тока с характеристиками, показанными на рис. 279, установлены в относительно небольшой системе, то ток небаланса может приближаться к величине тока нулевой последовательности.
В шинных трансформаторах с неэкранированными тороидальными сердечниками ток ошибки, циркулирующий во внешней цели при протекании в первичной цепи симметричного трехфазного тока, определяется не только разницей в кривых ошибок.
Здесь может иметь место эффект близости, являющийся следствием неудачного расположения трансформатора в распределительном устройстве. Этот эффект может быть уменьшен применением уравновешивающих обмоток описанного выше типа.В частном случае замыкания на короткой линии емкостный ток невелик и намагничивание трансформаторов тока обусловлено лишь током замыкания. В первичных обмотках ток течет только в поврежденной фазе, но в силу параллельного соединения вторичных обмоток намагничивание всех трех обмоток примерно одинаково и общая н. с. приблизительно втрое больше, чем у одного трансформатора, и это примерно втрое увеличивает ошибку. (Такой же результат дает метод симметричных составляющих, поскольку нагрузка в нейтрали Ζ0 представляет собой нагрузку 3Ζ0 для каждой фазы.
)
Рис. 279. Ошибки трех шинных трансформаторов тока 300/1 а с железо-никелевыми сердечниками, испытанных при номинальной нагрузке 30 ва. Поперечное сечение сердечника 32 см2. Средняя длина сердечника 16 см.
В общем случае симметричный зарядный ток линий, компенсирующая индуктивная составляющая и остаточный ток представляют собой три независимые компоненты первичного тока, имеющие разные точки токораздела, как это было показано выше. Метод симметричных составляющих неприменим для определения ошибок в коэффициенте трансформации и фазном угле, ожидаемых в различных вторичных цепях; нелинейность характеристик ошибок исключает возможность применения суперпозиции. Решение задачи следует начинать с расчета распределения напряжения во вторичных цепях с учетом нагрузок, предполагая вначале, что трансформаторы не имеют ошибок. Это дает с достаточной степенно точности величины э. д. с. во вторичных обмотках каждого трансформатора, которые находятся в правильных фазных соотношениях с системой первичных токов.
Вместо использования кривой ошибок можно построить характеристики намагничивания трех сердечников, учтя активную и реактивную составляющие. Намагничивающие силы каждого сердечника могут быть, таким образом, найдены и сопоставлены с первичным током по амплитуде и фазе. Токи ошибок должны быть вычтены из идеализированных вторичных токов. Сложив их, получим ток ошибки в нейтральной ветви схемы.
Рис. 280. Замыкание на землю на станции с двумя линиями существенно различных длин.
в) Процедура, описанная в конце п. «б», справедлива лишь для ненагруженных линий. Нагрузка, помимо того, что она может вызвать образование фиктивного тока нулевой последовательности, как показано в п. «а», значительно сдвигает рабочую точку трансформатора тока по характеристике намагничивания. При отсутствии тока нагрузки низкая первоначальная магнитная проницаемость может усилить ошибку. Трансформаторы тока с сердечниками, изготовленными из магнитных материалов с высокой проницаемостью или подмагничиванием переменным током, дают меньшие погрешности в области очень малых токов.
При замыкании на землю в короткой ненагруженной линии активная составляются тока преобладает в такой степени, что даже большая ошибка не может привести к неправильному срабатыванию.
В этом случае срабатывание происходит настолько четко, что оно возможно даже при фазовом угле противоположного знака. Назначение сдвига фаз, как упоминалось в § 14.32, состоит в создании блокирующего момента в случае, если линия исправна и замыкание на землю произошло в другом месте системы.
Возникает вопрос: можно ли быть уверенным в правильном действии оборудования в целом без проведения полевых испытаний с реальными замыканиями на землю? В § 3 гл. 9 будет описан метод для определения в нормальном режиме правильности соединения трансформаторов и надежности работы реле.
Рис. 281. Случаи неправильного срабатывания направленных земляных реле (параллельные линии разных длин).
Прикладывая к обмоткам напряжения реле звезду или треугольник напряжений с различными фазными углами, можно определить фиктивный ток нулевой последовательности при полной нагрузке.
Действие реле, установленных в точках, в которых их правильная работа является сомнительной, должно проверяться в реальной системе при замыкании на землю.
- Назад
- Вперёд
Заземление вторичных обмоток трансформаторов напряжения
Главная » Вопрос – ответ » Вопрос по заземлению
На чтение 4 мин Просмотров 6.6к. Опубликовано Обновлено
Ильяс спрашивает:
Доброе утро, вопрос: Как лучше заземлять вторичные обмотки измерительных трансформаторов напряжения, и обмотки ТН для учета и обмотки ТН для защиты 3U0. Может быть такое что при кз обмотки ТН для учета последовательно соединиться с обмотками ТН для защиты через землю?
Ответ:
Для полного понимания вопроса заземления вторичных обмоток трансформаторов напряжения приведу несколько различных схем включения с указанием мест присоединения заземления.
Заземление вторичных обмоток трансформаторов напряжения производится для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Заземление должно быть надежным и обязательно видимым. В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН не должно быть коммутационных и защитных аппаратов (рубильников, переключателей, автоматических выключателей, предохранителей и др.).
Сечение заземляющего провода должно быть не менее 4 мм2 (по меди).
1. Заземление допускается выполнять через пробивной предохранитель, что наиболее целесообразно и рекомендуется Правилами устройства электроустановок для ТН, питающих оперативные цепи релейной защиты и автоматики.
Заземляться должна нулевая точка или один из фазных выводов вторичных обмоток. При соединении основных вторичных обмоток в звезду более распространено заземление одной из фаз (обычно фазы В), а не нуля. Это создает преимущества при проверке под рабочим напряжением правильности сборки и маркировки цепей напряжения.
2. Заземление должно устанавливаться по возможности ближе к ТН, как правило, на ближайшей к нему сборке выводов. Однако при этом недопустимо даже кратковременное объединение заземленных или незаземленных проводов вторичных цепей разных ТН во избежание неправильных действий релейной защиты или устройств синхронизации в случае появления тока в заземляющем контуре (например, при КЗ или при сварочных работах в РУ).
Указанные неправильные действия возможны потому, что часть тока из заземляющего контура ответвится во вторичные цепи через два заземления, установленные в разных местах (у ТН, цепи которых объединены), и создаст значительное падение напряжения, существенно искажающее векторную диаграмму вторичных напряжений.
3. В связи с указанным в п. 2 при установке заземления вблизи ТН переключение нагрузки с одного ТН на другой должно производиться только с разрывом цепи, а при включении автоматических устройств синхронизации сразу на два ТН должно обеспечиваться электрическое разделение их вторичных цепей с помощью разделительных или фазоповоротных трансформаторов.
4. Установка заземления вблизи ТН обязательна во всех автономных вторичных цепях при отсутствии переключения питания цепей напряжения на другой ТН: в цепях ТН, присоединенных к генераторам, к третичным обмоткам автотрансформаторов, к одинарной системе шин и т.д.
5. При наличии переключения питания нагрузки ТН для действующих электростанций и подстанций допускаются следующие отступления от требования установки заземления вблизи ТН:
- устанавливать заземление на релейном щите на общей для всех ТН заземляющей шинке, если кабели от всех ТН разных РУ выведены на этот релейный щит. Заземленные непосредственно у ТН выводы их вторичных обмоток, питающих автономные цепи напряжения, присоединять к этой шинке не допускается;
- устанавливать для ТН каждого РУ одно общее заземление на релейном щите, если на электростанции или подстанции имеется два или более РУ с двойной системой шин и отдельными релейными щитами. Общая заземляющая шинка при этом может прокладываться только в пределах отдельных релейных щитов.
Для обеспечения безопасности при работах на ТН и его вторичных цепях должны устанавливаться рубильники или использоваться объемные трубчатые предохранители, разъемные соединения выкатных тележек в ячейках КРУ и т.п.
Автоматические выключатели или предохранители должны включаться во все незаземленные провода вторичных цепей ТН.
Исключение составляет лишь цепь 3Uо, в которую защитные аппараты должны включаться только на ТН, работающих в сетях с изолированной нейтралью, где защита необходима для предотвращения повреждения ТН, у которого цепь 3Uо оказалась закороченной при устойчивом однофазном замыкании на землю на стороне высшего напряжения указанная защита в цепи 3Uо должна применяться только при разводке этой цепи по панелям отдельных присоединений или при наличии в ней кабеля длиной более 10 м.
Поделиться с друзьями
Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Вторичное заземление трансформатора тока — электрическое напряжение
Кривая намагничивания трансформатора тока
Пожалуйста, включите JavaScript
Кривая намагничивания трансформатора тока
Согласно руководству ANSI стандарт IEEE определяет методы заземления трансформатора тока.
Заземление трансформатора тока очень важно с точки зрения безопасности и правильной работы защитных реле. Согласно стандарту заземления трансформатора тока, вторичная цепь трансформатора тока должна быть подключена к заземлению станции только в одной точке. Это справедливо независимо от количества вторичных обмоток трансформатора тока, подключенных к цепи.
Если трансформатор тока имеет комплекты из трех вторичных обмоток, отдельная обмотка не должна быть соединена с землей, цепь, образованная комплектами вторичной обмотки трансформатора тока, должна быть соединена только в одной точке, на нейтрали точка формирования КТ. Единое заземление трансформаторов тока устраняет проблемы с напряжением, генерируемым в разных точках заземления трансформатора тока.
В соответствии с IEEE C57,13.3-2014-IEEE Guidelines для заземления измерительного трансформатора
- Вторичная обмотка трансформатора тока и напряжения должна быть заземлена
- Вторичная обмотка ТТ должна быть заземлена в одной точке.
Если трансформаторы тока заземлены в нескольких точках заземления, нормальный ток не создает никаких проблем. Однако во время неисправности величина повышения потенциала в разных точках заземления трансформатора тока будет разной. Повышение потенциала земли может не соответствовать току первичной обмотки, и реле может сработать, даже если в зоне защиты нет неисправности. Отключение дифференциального реле из-за неисправности, не входящей в зону защиты, является одним из наиболее частых ложных отключений.
Если каждый трансформатор тока заземлен отдельно, в условиях неисправности нарастание потенциала для вторичной обмотки CT1 и CT2 может быть различным, и реле может сработать при этом, даже если в зоне защиты нет неисправности. Чтобы избежать этой проблемы, рекомендуемым способом заземления является установка одной точки заземления в одной точке либо на распределительном щите, либо на релейной панели.
Точка заземления вторичной цепи измерительного трансформатора должна быть на щите управления или в первой точке приложения. Если реле защиты установлено в выключателе, нейтральная точка обоих трансформаторов тока должна быть заземлена в одной точке. Если реле защиты установлено в отдельном месте, в выключателе может быть выполнено соединение звездой, но нейтральные точки трансформаторов тока должны быть заземлены в одной точке на конце реле.
Дифференциальное реле должно срабатывать только тогда, когда неисправность находится внутри защитной зоны. Если трансформаторы тока заземлены в разных точках, внешнее по отношению к защитной зоне короткое замыкание может повысить потенциал земли обоих трансформаторов тока, используемых для дифференциальной защиты. В этой ситуации нарастание потенциала земли на одном из ТТ может быть больше, чем нарастание потенциала земли на другом ТТ, и эта разность потенциалов на вторичной обмотке трансформатора тока может вызвать ложное срабатывание реле дифференциальной защиты.
В случае внешнего короткого замыкания будет небольшая разница во вторичном напряжении трансформаторов тока, так как повышение потенциала земли будет одинаковым для обоих трансформаторов тока и не будет ложного отключения.
Надежная работа дифференциальной защиты может быть обеспечена, если трансформаторы тока заземлены в одной точке, которая является нейтралью трансформаторов тока.
Похожие сообщения
- Почему вторичный ТТ никогда не должен оставаться открытым?
- Трансформатор тока – Конструкция, вектор и ошибки
- Коэффициент предельной точности трансформатора тока
- Как рассчитать нагрузку трансформатора тока
- Как рассчитать напряжение точки колена трансформатора тока?
Похожие сообщения:
Пожалуйста, следите за нами и лайкайте нас:
Прокладка кабеля трансформатора тока датчика заземления | Архив статей T&D Guardian
Измерение тока нулевой последовательности использовалось для чувствительной защиты от тока утечки на землю в течение десятилетий, но установщики и разработчики спецификаций все еще поднимают вопросы.
В этом выпуске Tech Topics обсуждается правильная установка кабелей нагрузки для обеспечения правильного измерения тока утечки.
Строго говоря, любой метод измерения тока утечки включает обнаружение токов нулевой последовательности. Для систем с глухозаземленным заземлением соединение фазных трансформаторов тока с общим обратным проводом позволяет измерять ток нулевой последовательности в общем проводе при отсутствии тока нагрузки нейтрали. Векторная сумма фазных токов равна току заземления нулевой последовательности. Этот метод подходит, если система надежно заземлена и потенциальные токи заземления высоки. Однако, если величина тока заземления ограничена (например, заземляющим резистором), чувствительность остаточного соединения обычно недостаточна. Коэффициент трансформации фазного тока должен превышать максимальный ожидаемый постоянный ток нагрузки или ожидаемые перегрузки, поэтому чувствительность к току заземления ограничена.
Когда система заземлена через импеданс, необходим альтернативный метод измерения тока заземления.
Для достижения требуемой чувствительности коэффициент трансформации тока не должен зависеть от ожидаемых фазных токов. Используется тороидальный трансформатор тока с достаточно большим окном, чтобы вместить все фазные проводники. Этот трансформатор тока обычно называют трансформатором тока нулевой последовательности, хотя он предназначен только для контроля токов нулевой последовательности.
Если имеется слишком много кабелей для одного трансформатора тока нулевой последовательности, можно использовать несколько трансформаторов тока нулевой последовательности. Важно, чтобы каждый набор трехфазных кабелей и соответствующие заземляющие кабели проходили через один ТТ нулевой последовательности. Например, при трех кабелях на фазу два трехфазных набора кабелей и соответствующие заземляющие кабели могут проходить через один ТТ, а оставшийся трехфазный набор кабелей и соответствующие заземляющие кабели проходят через второй ТТ. Это гарантирует, что все токи уравновешены и что допустимая длительная нагрузка по току трансформатора тока нулевой последовательности не превышена.
При нормальных условиях нагрузки векторная сумма трехфазных токов близка к нулю. Он не равен нулю, так как емкостной зарядный ток цепи нагрузки не равен нулю. Зарядные токи трехфазного кабеля суммируются с током нулевой последовательности, обычно менее 1 А для относительно короткого расстояния кабеля со стороны нагрузки. Для наших целей мы можем игнорировать этот ток и считать нормальный ток равным нулю.
Когда один фазовый провод со стороны нагрузки выходит из строя, результирующая векторная сумма фазных токов больше не равна нулю. Если система заземлена сопротивлением, трансформатор тока заземления нулевой последовательности увидит ток заземления, определяемый сопротивлением резистора заземления плюс сопротивление цепи нагрузки. Например, если фазный кабель замыкается на землю, напряжение на резисторе заземления будет нормальным напряжением фаза-нейтраль, а ток заземления будет равен номиналу резистора заземления. С другой стороны, предположим, что нагрузка представляет собой двигатель с обмотками, соединенными звездой, и в одной фазе 9 произошло короткое замыкание.