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.

Общие сведения. Трансформаторы напряжения служат для преобра­зования высокого напряжения в низкое стандартных значений (100, 100/З, 100/3 В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики. Они так же, как и трансформаторы тока, изолируют (отделяют) измерительные при­боры и реле от высокого напряжения, обеспечивая безопасность их обслуживания.

По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы электромагнитные трансформаторы напряжения мало чем отли­чаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с послед­ними мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим работы трансформаторов напряжения прибли­жается к режиму холостого хода. Размыкание вторичной обмотки трансформатора напряжения не приводит к опасным последствиям.

На напряжении 35кВ и ниже трансформаторы напряжения, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повре­ждении трансформатора напряжения он не стал причиной развития аварии. На напряжении 110 кВ и выше предохранители не устанавливают­ся, так как согласно имеющимся данным повреждения таких трансфор­маторов напряжения происходят редко.

Включение и отключение трансформаторов напряжения произво­дится разъединителями.

Для защиты трансформатора напряжения от тока короткого замы­кания во вторичных цепях устанавливаются съемные трубчатые предо­хранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители устанавливаются в том случае, если трансформатор напряжения не питает быстродействующих защит, так как эти защиты могут ложно подействовать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки. Установка же автоматов обеспечивает эффективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия от­дельные виды защит при обрыве цепей напряжения.

Для безопасного обслуживания вторичных цепей в случае пробоя изоляции и попадании высокого напряжения на вторичную обмотку один из зажимов вторичной обмотки или нулевая точка присоединяется к заземлению. В схемах соединения вторичных обмоток в звезду наибо­лее часто заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фазы b. Это объясняется стремлением сократить на 1/3 число переключающих кон­тактов во вторичных цепях, так как заземленная фаза может подаваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъедини­телей.

При использовании трансформаторов напряжения для питания опе­ративных цепей переменного тока допускается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохранитель, что вызывается необходимостью повышения уровня изоляции оперативных цепей.

На время производства работ непосредственно на трансформаторе напряжения и его ошиновке правилами безопасности предписывается со­здание видимого разрыва не только со стороны ВН, но также и со сто­роны вторичных цепей, чтобы избежать появления напряжения на пер­вичной обмотке за счет обратной трансформации напряжения от вторичных цепей, питающихся от какого-либо другого трансформатора напряжения. Для этого во вторичных цепях трансформатора напряже­ния устанавливаются рубильники или используются съемные предохра­нители. Отключение автоматов, а также разрыв вторичных цепей вспо­могательными контактами разъединителей не обеспечивает видимого разрыва цепи и поэтому считается недостаточным.

Особенности конструкции. На подстанциях находят применение как однофазные, так и трехфазные двух- и трехобмоточные трансформа­торы напряжения. Это главным образом масляные трансформаторы на­пряжения, магнитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предохраняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Оно играет также роль охлаждающей среды.

В закрытых распределительных устройствах до 35 кВ успешно ис­пользуются трансформаторы напряжения с литой эпоксидной изоля­цией. Они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с маслонаполненными при установке в комплектных распределительных устройствах.

На подстанциях 110 - 500 кВ применяются каскадные трансформа­торы напряжения серии НКФ. В каскадном трансформаторе напряжения обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или нескольких магнитопроводов, что облегчает ее изоля­цию. Так, у трансформатора на­пряжения типа НКФ-110 обмотка ВН разделена на две части (сту­пени), каждая из которых разме­щается на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода (рис. 4.1, а). Магнитопровод соединен с серединой об­мотки ВН и находится по отно­шению к земле под потенциалом U ф /2, благодаря чему обмотка ВН изолируется от магнитопровода только на U ф /2, что существенно уменьшает размеры и массу трансформатора.

Ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора. Появляется необходимость в дополнительных обмотках. Показанная на рис. 4.1 выравнивающая обмотка П предназначена для равномерного распределения мощности, потребляемой вторичными обмотками, по обеим ступеням.

Каскадные трансформаторы напряжения на 220 кВ и выше имеют два и более магнитопровода (рис. 4.1,б). Число магнитопроводов обыч­но вдвое меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощности с об­моток одного магнитопровода на обмотки другого служат связующие обмотки Р . Вторичные обмотки у трансформаторов напряжения серии НКФ располагаются вблизи заземляемого конца Х обмотки ВН , имею­щего наименьший потенциал относительно земли.

Наряду с обычными электромагнитными трансформаторами напря­жения для питания измерительных приборов и релейной защиты приме­няются емкостные делители напряжения. Они получили распростра­нение на линиях электропередачи напряжением 500 кВ и выше. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500 приведена на рис. 4.2. Напряжение между конденсаторами распреде­ляется обратно пропорционально емкостям U 1 /U 2 = C 2 /C 1 , где C 1 и С 2 - емкости конденсаторов; U 1 и U 2 - напряжения на них. Подбором емкостей добиваются получения на нижнем конденсаторе С 2 некоторой требуемой доли общего напряжения U ф. Если теперь к конденсатору С 2 подключить понижающий трансформатор Т, то последний будет вы­полнять те же функции, что и обычный трансформатор напряжения.

Емкостный делитель напряжения типа НДЕ-500 состоит из трех конденсаторов связи типа СМР-166/3-0,014 и одного конденсатора отбора мощности типа ОМР-15-0,107. Первичная обмотка трансформа­тора Т рассчитана на напряжение 15 кВ. Она имеет восемь ответвлений для регулирования напряжения. Заградитель 3 препятствует ответвле­нию токов высокой частоты в трансформатор Т во время работы высо­кочастотной связи, аппаратура которой подключается к конденсаторам через фильтр присоединения ФП . Реактор Р улучшает электрические свойства схемы при увеличении нагрузки. Балластный фильтр или рези­стор R служит для гашения феррорезонансных колебаний во вторичной цепи при внезапном отключении нагрузки.

Схемы включения. Однофазные и трехфазные трансформаторы на­пряжения включаются по схемам, приведенным на рис. 4.3. Два двухоб­моточных трансформатора напряжения могут быть включены на ме­ждуфазное напряжение по схеме открытого треугольника (рис. 4-3,а). Схема обеспечивает получение симметричных линейных напряжений U ab U bc , U ca и применяется в установках 6 - 35 кВ. Вторичные цепи защищаются двухполюсным автоматическим выключателем А , при срабатывании которого подается сигнал о разрыве цепей напряжения. Последовательно с автоматическим выключателем установлен двух­полюсный рубильник Р , создающий видимый разрыв вторичной цепи. По условиям безопасности на шинках вторичного напряжения заземлена фаза b . Рубильники и автоматы размещаются в шкафах вблизи трансформаторов напряжения.

Три однофазных двухобмоточных трансформатора напряжения мо­гут быть соединены в трехфазную группу по схеме звезда - звезда с за­землением нейтралей обмоток ВН и НН (рис. 4.3,б). Схема позволяет включать измерительные приборы и реле на линейные напряжения и напряжения фаз по отношению к земле. В частности, такая схема ис­пользуется для включения вольтметров контроля изоляции в сетях на­пряжением до 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. Вто­ричные цепи защищены трубчатыми предохранителями П во всех трех фазах, так как заземлена не фаза, а нейтраль вторичной обмотки.

Трехфазный трехстержневой двухобмоточный трансформатор на­пряжения (типа НТМК), включенный по схеме на рис. 4.3, в использует­ся для измерения линейных и фазных напряжений в сетях 6 - 10 кВ. Од­нако он не пригоден для измерения напряжения по отношению к земле, так как для этого необходимо заземление нейтрали первичных обмоток, а оно отсутствует.

На рис. 4.3,г показана схема включения трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения типа НТМИ, предназначенного для сетей 6 - 10 кВ, работающих с изолированной (или компенсированной) нейтралью. Трансформаторы напряжения типа НТМИ изготовляются групповыми, т. е. состоящими из трех однофазных трансформаторов. В эксплуатации находятся также трехфазные трехобмоточные трансфор­маторы напряжения старой серии, которые выпускались с бронестержневыми магнитопроводами (три стержня и два боковых ярма). Ос­новные вторичные обмотки защищены трехполюсными автоматически­ми выключателями А . Вспомогательные контакты автоматических выключателей используются для сигнализации о разрыве цепей напряжения и блокировки защит минимального напряжения иАРВ. Дополни­тельные вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, обычно служат для сигнализации о замыкании фазы на землю. К зажи­мам этой обмотки непосредственно подключаются только реле повы­шения напряжения, поэтому в этой цепи отсутствует рубильник. При не­обходимости провод от начала дополнительной обмотки а д может заводиться через четвертый нож рубильника Р . Таким же образом со­единяются в трехфазные группы и однофазные трехобмоточные транс­форматоры напряжения ЗНОМ в сетях 6 - 35 кВ.

Однофазные трансформаторы напряжения 110 - 330 кВ серии НКФ наиболее часто включаются по схеме, показанной на рис. 4.4. К сборным шинам указанные трансформаторы напряжения присоеди­няются разъединителями без предохранителей. В цепях основной и до­полнительной обмоток предусмотрены рубильники Р 1 и Р 2 для отклю­чения трансформатора напряжения от шин вторичного напряжения при переводе питания их от другого трансформатора напряжения. От ко­роткого замыкания вторичные цепи защищены тремя автоматическими выключателями: A 1 , A 2 и A 3 . В проводе от зажима на шине н (3U о) ав­томат не установлен, поскольку в нормальном режиме работы на зажи­мах дополнительной обмотки отсутствует рабочее напряжение. Исправ­ность же цепей 3U о периодически контролируется измерением напряже­ния небаланса. При исправной цепи измеряемое напряжение 1 - 3 В, а при нарушении цепи показание вольтметра пропадает. Подключение прибора производится кратковременным нажатием кнопки. Шина и ис­пользуется при проверках защит от замыканий на землю, получающих питание от цепи 3U о.

Схемы включения трансформаторов напряжения 500 кВ и выше не­зависимо от их типа (каскадные или с емкостным делителем) мало от­личаются от рассмотренной. Нет отличий и в оперативном обслужива­нии вторичных цепей.

Контроль исправности вторичных цепей основной обмотки в ряде случаев производится при помощи трех реле минимального напряже­ния, включенных на междуфазные напряжения. При отключении авто­мата (сгорании предохранителя) эти реле подают сигнал о разрыве це­пи. Более совершенным является контроль с использованием комплект­ного реле, подключаемого к шинам вторичного напряжения (рис. 4.5). Реле РН1 включено на три фазы фильтра напряжения обратной после­довательности ФНОП . Оно срабатывает при нарушении симметрии ли­нейных напряжений (обрыв одной или двух фаз). При размыкании его контактов срабатывает реле РН , подающее сигнал о разрыве цепи на­пряжения. Реле РН срабатывает также и при трехфазном (симметрич­ном к.з.), когда реле PH 1 не работает. Таким образом обеспечивается подача сигнала во всех случаях нарушения цепей напряжения со сто­роны как НН, так и ВН. Устройство действует с выдержкой времени, превышающей время отключения к.з. в сети ВН, чтобы исключить подачу ложного сигнала.

Блокировка защит при повреждениях в цепях напряжения подает сигнал о появившейся неисправности и выводит из действия (блокирует) те защиты, которые могут при этом ложно сработать, лишившись на­пряжения. Напряжение исчезает полностью или искажается по величине и фазе при перегорании предохранителей, срабатывании автоматов или обрыве фаз. Устройства блокировок выпускаются промышленностью в виде комплектных реле, которыми снабжаются отдельные панели ре­лейной защиты.

Переключение питания цепей напряжения с одного трансформатора напряжения на другой предусматривается на подстанциях, имеющих две секции или системы шин и более, а также при установке трансформато­ров напряжения на вводах линий. Переключение может производиться вручную при помощи рубильников (ключей) или автоматически - вспо­могательными контактами разъединителей либо контактами реле по­вторителей, управляемых в свою очередь вспомогательными контакта­ми разъединителей или выключателей. Обычно переключаются сразу все цепи напряжения электрической цепи и только иногда переключаю­щие рубильники устанавливаются на панелях отдельных комплектов за­щит и автоматики.

На рис. 4.6 показаны возможные схемы переключения цепей напря­жения на подстанциях с двойной системой шин. На линиях дальних передач 500кВ и выше трансформаторы напряжения устанавливаются непосредственно на вводе линии. Питание цепей напряжения реле и при­боров каждой линии производится от приключенного к ней трансфор­матора напряжения.

На рис. 4.7 приведена схема первичных соединений подстанции 500 кВ и схема вторичных цепей трансформаторов напряжения ТН1 - ТНЗ . В случае выхода из строя одного из трансформаторов напряжения (до­пустим, ТН1 } возникает необходимость переключения питания обмоток реле и приборов линии Л1 от другого трансформатора напряжения. Для этого рубильники Р1 или Р2 поочередно ставят в положение Дру­гие ТН, а рубильниками РЗ или Р4 соответственно подают питание от трансформатора напряжения ТН2 или ТНЗ . Очередность переключения рубильников определяется местными инструкциями, так как это связано с обеспечением надежности работы блокировок линейных защит. Одно­временное отключение рубильников Р1 и Р2 (основной и дополнитель­ной обмоток) может привести к отказу некоторых видов блокировок и ложному отключению линии.

Обслуживание трансформаторов напряжения и их вторичных цепей оперативным персоналом заключается в надзоре за работой самих трансформаторов напряжения и контроле за исправностью цепей вто­ричного напряжения. Надзор за работой производится во время осмо­тров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние трансформаторов напряжения: наличие в них масла, отсутствие течей и состояние резиновых прокладок; отсутствие разрядов и треска внутри трансформаторов напряжения; отсутствие следов перекрытий на по­верхности изоляторов и фарфоровых покрышек; степень загрязненности изоляторов; отсутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнару­жении трещин в фарфоре трансформатор напряжения должен быть отключен и подвергнут де­тальному осмотру и испытанию.

Трансформаторы напряжения 6 - 35 кВ с небольшим объемом масла не имеют расширителей и маслоуказателей. Масло в них не доливается до крышки на 20 - 30 мм. И это пространство над поверхностью масла выполняет роль расширителя. Обнаружение следов вытекания масла из таких транс­форматоров напряжения требует срочного вывода их из работы, проверки уровня масла и устранения течи.

При осмотрах проверяют состояние уплотнений дверей шкафов вторичных соединений и отсутствие щелей, через которые может про­никнуть снег, пыль и влага; осматриваются рубильники, предохраните­ли и автоматические выключатели, а также ряды зажимов.

В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки предохранителей были правильно выбраны. Надежность действия пред­охранителей обеспечивается в том случае, если номинальный ток плав­кой вставки меньше в 3 - 4 раза тока к.з. в наиболее отдаленной от трансформатора напряжения точке вторичных цепей. Ток к.з. должен измеряться при включении трансформатора напряжения в работу или определяться расчетом. Набор предохранителей на соответствующие токи должен всегда храниться в шкафах вторичных соединений.

На щитах управления и релейных щитах необходимо систематиче­ски контролировать наличие напряжения от трансформатора напряже­ния по вольтметрам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок). В нормальном режиме работы реле защиты и автома­тики должны получать питание от трансформатора напряжения той си­стемы шин, на которую включена данная электрическая цепь. При про­изводстве оперативных переключении необходимо соблюдать устано­вленную последовательность операций не только с аппаратами высокого напряжения, но и с вторичными цепями напряжения, чтобы не лишить напряжения устройства защиты и автоматики.

В случае исчезновения вторичного напряжения вследствие перегора­ния предохранителей НН их следует заменить, а отключившиеся авто­матические выключатели - включить, причем первыми должны восста­навливаться цепи основной обмотки, а потом - дополнительной. Если эти операции окажутся неуспешными, должны приниматься меры к бы­стрейшему восстановлению питания защит и автоматики от другого трансформатора напряжения согласно указаниям местной инструкции.

К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после вы­полнения необходимых в этом случае операций с устройствами тех за­щит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Без выяснения и устранения причины перегорания предохранителей ВН установка новых предохранителей не рекомендуется.

Устройство измерительного трансформатора тока (в и графики зависимостей его погрешностей от значений первичного тока (в при различных аначеннях сопротивления нагрузки хн.  

Размыкание вторичной цепи является аварийным режимом, так как при этом намагничивание сердечника осуществляется полностью всем первичным током, сердечник входит в насыщение, значение его магнитного сопротивления велико, что приводит к перегреву сердечника, порче изоляции, намотки, напряжение на вторичной обмотке может достигать сотен вольт, что опасно для обслуживающего персонала. В связи с этим у выпускаемых промышленностью трансформаторов тока предусматриваются устройства для закорачивания вторичной обмотки при необходимости осуществления нужных переключений во вторичной цепи при включенной первичной обмотке.  

Кроме того, при случайном размыкании вторичных цепей трансформаторов тока (например, используемых для замеров нагрузки, мощности и производительности генераторов, трансформаторов собственных нужд, электродвигателей) в этих цепях может возникнуть напряжение в несколько сотен вольт.  

Аварийным для трансформатора тока является режим, возникающий при случайном размыкании вторичной цепи.  

Индукция в сердечнике при этом режиме сильно возрастает, что приводит к местным недопустимым перегревам стали сердечника и выгоранию и повреждению изоляции, если размыкание вторичной цепи не будет своевременно обнаружено.  

Следует иметь в виду, что вторичная обмотка трансформатора тока во время его работы всегда должна быть замкнута на электроизмерительный прибор или накоротко, так как при обрыве или размыкании вторичной цепи на концах обмотки возникает высокое напряжение, опасное для изоляции и персонала, и происходит усиленный перегрев сердечника.  

Категорически запрещается расчленение штепсельных разъемов вторичных цепей при рабочем положении выдвижных элементов с выключателями, в приводы которых встроены токовые реле прямого действия (РТМ, РТВ и др.), во избежание пробоя изоляции вторичных цепей высоким напряжением, возникающим в результате размыкания вторичных цепей трансформаторов тока. Сочленение и расчленение штепсельных разъемов в таких шкафах КРУН производят только при нахождении выдвижного элемента в контрольном положении. При выкатывании выдвижных элементов из контрольного положения в ремонтное штепсельные разъемы вторичных цепей предварительно расчленяют.  

Обязательным при включении трансформатора тока в высоковольтную цепь является заземление одного зажима вторичной обмотки и кожуха трансформатора. Недопустимо размыкание вторичной цепи трансформатора тока при наличии тока в первичной обмотке.  

Обязательным при включении трансформатора тока в высоковольтную цепь является заземление одного зажима вторичной об-мотки и кожуха трансформатора. Недопустимо размыкание вторичной цепи трансформатора тока при наличии тока в первичной обмотке.  

Работа трансформаторов тока с разомкнутой вторичной цепью не допускается. При размыкании вторичной цепи размагничивающая сила вторичной обмотки равна нулю, а результирующая намагничивающая, равная действию первичной обмотки, резко увеличивается. Напряжение у зажимов вторичной обмотки может достигать нескольких тысяч вольт, что опасно для персонала и изоляции аппарата.  

В рабочем режиме трансформатора тока его магнитный поток весьма мал и состояние его магнитопровода далеко от насыщения, что способствует уменьшению погрешностей ввиду уменьшения намагничивающего тока. Нельзя допускать размыкания вторичной цепи трансформатора тока, так как при этом размагничивающее действие вторичного тока исчезает и поток трансформатора возрастает в десятки и сотни раз. На вторичной стороне возникает опасное для жизни напряжение, а сам трансформатор может выйти из строя вследствие пробоя изоляции или чрезмерного нагрева магнитопровода в результате увеличения магнитных потерь.  

Включение образцовых приборов в токовую цепь и цепь напряжения выполняют на зажимных сборках цепей вторичной коммутации. При этом должно быть предусмотрено приспособление для замыкания вторичных цепей трансформаторов тока (ТТ) без их разрыва и для размыкания вторичной цепи трансформаторов напряжения (ТН) без их случайного закорачивания. Монтаж цепей тока и напряжения от зажимных сборок (рядов) панелей до зажимов проверяемого прибора должен быть тщательно осмотрен во избежание ошибочных операций в цепях релейной защиты вместо цепей измерения.  

Уже давно предпринимаются поиски средств, которые могли бы автоматически ликвидировать описанный выше опасный режим. В последнее время необходимость таких средств стала особенно настоятельной, однако до сих пор еще не предложено надежной и простой схемы защиты от размыкания вторичной цепи.  

В разомкнутой вторичной цепи ТТ ток / 2 равен нулю, но в первичной цепи ток / г практически не изменяется. Электродвижущая сила Е2 пропорциональна магнитному потоку (8.29) и в результате увеличения последнего при размыкании вторичной цепи во вторичной обмотке индуктируется ЭДС порядка сотен вольт и до 1 5 кВ у ТТ на большие токи. Следовательно, возникает опасность для жизни человека, разомкнувшего вторичную цепь. Кроме того, возрастает мощность потерь в магнитопроводе [ см. (7.11) и (7.12) ] и в результате его сильное нагревание и расширение. То и другое опасно для целости изоляции и в конечном итоге может привести к пробою изоляции и короткому замыканию на землю со стороны высокого напряжения.  

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.

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!