Обладнання РП та ТП. Вимірювальні трансформатори струму у схемах релейного захисту та автоматики

Енергетичне обладнання електричних підстанцій організаційно поділяється на два види пристроїв:

1. силові ланцюги, якими передається вся потужність транспортованої енергії;

2. вторинні пристрої, що дозволяють контролювати процеси, що відбуваються в первинній схемі і управляти ними.

Силове обладнання розташовують на відкритих майданчиках або закритих розподільних пристроях, а вторинне - на релейних панелях, усередині спеціальних шаф чи окремих осередків.

Проміжною ланкою, що виконує функцію передачі інформації між силовою частиною та органами вимірювання, контролю, захисту та управління є вимірювальні трансформатори. Вони, як і всі подібні пристрої, мають дві сторони різним значеннямнапруги:

1. високовольтну, яка відповідає параметрам первинної схеми;

2. низьковольтну, що дозволяє знизити небезпеку впливу силового обладнання на обслуговуючий персонал та матеріальні витрати на створення пристроїв управління та контролю.

Прикметник "вимірювальні" відображає призначення цих електротехнічних пристроїв, оскільки вони дуже точно моделюють всі процеси, що відбуваються на силовому устаткуванні, і поділяються на трансформатори:

1. струму (ТТ);

Вони працюють за загальним фізичним принципам трансформації, але мають різне конструктивне виконання і способи включення в первинну схему.

Як зроблені та працюють трансформатори струму

Принципи роботи та пристрої

У конструкцію закладено перетворення векторних величин струмів великих значень, що протікають за первинною схемою, пропорційно зменшені за величиною і так само спрямовані вектора у вторинних ланцюгах.

Пристрій магнітопроводу

Конструктивно трансформатори струму, як і будь-який інший трансформатор, складається із двох ізольованих обмоток, розташованих навколо загального магнітопроводу. Він виготовляється шихтованими металевими пластинами, для плавки яких використовуються спеціальні сорти електротехнічних сталей. Це робиться для того, щоб знизити магнітний опір на шляху проходження магнітних потоків, що циркулюють по замкнутому контуру навколо обмоток і зменшити втрати на .

Трансформатор струму для схем релейних захистів і автоматики може мати не один магнітопровід, а два, що відрізняються кількістю пластин і загальним обсягом заліза, що використовується. Це робиться для створення двох типів обмоток, які можуть надійно працювати при:

1. номінальні умови експлуатації;

2. або за значних перевантажень, викликаних струмами коротких замикань.

Перші конструкції використовуються для виконання вимірювань, а другі застосовуються для підключення захистів, що відключають ненормальні режими, що виникають.

Пристрій обмоток та клем підключення

Обмотки трансформаторів струму, розраховані та виготовлені на постійну роботуу схемі електроустановки, відповідають вимогам безпечного проходження струму та його теплового впливу. Тому вони виконуються з міді, сталі або алюмінію з площею поперечного перерізу, що виключає підвищений нагрів.

Оскільки первинний струм завжди більший за вторинний, то обмотка для нього значно виділяється своїми габаритами, як показано на малюнку нижче для правого трансформатора.



На лівій та середній конструкції силової обмотки взагалі немає. Замість неї передбачено отвір у корпусі, через яке пропускається живильний силовий електричний провід або стаціонарна шина. Такі моделі використовуються, зазвичай, в електроустановках до 1000 вольт.

На висновках обмоток трансформаторів завжди передбачено стаціонарне кріплення для підключення шин та сполучних проводів за допомогою болтів та гвинтових затискачів. Це одне з відповідальних місць, де може бути порушений електричний контакт, який може призвести до поломок або порушень точної роботивимірювальної системи. Якості його затяжки у первинній та вторинній схемі завжди звертається увага при експлуатаційних перевірках.

Клеми трансформаторів струму маркуються на заводі під час виготовлення та позначаються:

Ці індекси означають напрямок навивки витків щодо один одного і впливають на правильність підключення силових та моделюваних ланцюгів, характеристику розподілу векторів струмів за схемою. На них звертають увагу при первинному монтажі трансформаторів або замінах несправних пристроїв і навіть досліджують різними методиками електричних перевірок як до монтажу, так і після монтажу.

Кількість витків у первинній W1 та вторинній W2 схемі не однаково, а сильно відрізняється. Високовольтні трансформатори струму зазвичай мають лише одну пряму шину, пропущену крізь магнітопровід, яка працює як силова обмотка. Вторинна котушка має більшу кількість витків, що впливає на коефіцієнт трансформації. Його для зручності експлуатації записують дробовим виразом номінальних величин струмів в обох обмотках.

Наприклад, запис 600/5 на шильдику корпусу означає, що трансформатор призначений для включення в ланцюг високовольтного обладнання з номінальним струмом 600 ампер, а у вторинній схемі трансформуватиметься лише 5.

Кожен вимірювальний трансформатор струму включається до своєї фази первинної мережі. Кількість вторинних обмоток для пристроїв релейного захисту та автоматики зазвичай збільшується для роздільного використання в кернах струмових ланцюгів для:

    вимірювальних приладів;

    загальних зашитий;

    захист шин та ошиновок.

Такий спосіб дозволяє виключити вплив менш відповідальних ланцюжків на більш значущі, спростити їх обслуговування та перевірки на обладнанні, що діє, що знаходиться під робочою напругою.

З метою маркування висновків таких вторинних обмоток застосовують позначення 1І1, 1І2, 1І3 для початків і 2І1, 2І2, 2І3 - кінців.

Влаштування ізоляції

Кожна модель трансформатора струму розрахована до роботи з певною величиною високовольтної напруги на первинній обмотці. Шар ізоляції, розташований між обмотками та корпусом, повинен довго витримувати потенціал силової мережі свого класу.

З зовнішнього боку ізоляції високовольтних трансформаторів струму в залежності від призначення може застосовуватись:

    фарфорове покриття;

    загуслі епоксидні смоли;

    деякі види пластмас.

Ці матеріали можуть бути доповнені трансформаторним папером або маслом для ізоляції внутрішніх перетинів проводів на обмотках і виключення міжвиткових замикань.

Клас точності ТТ

Ідеально трансформатор теоретично має працювати точно без внесення похибок. Однак, у реальних конструкціях відбуваються втрати енергії на внутрішній нагрів проводів, подолання магнітного опору, утворення вихрових струмів.

За рахунок цього хоч трохи, але порушується процес трансформації, що позначається на точності відтворення масштабу первинних векторів струму їх вторинними величинами з відхиленнями орієнтації у просторі. Усі трансформатори струму мають певну похибку вимірювання, яка нормується відсотковим виразом відношення абсолютної похибки до номінального значення за амплітудою та кутом.



Трансформатори струму виражаються числовими значеннями «0,2», «0,5», «1», «3», «5»,»10».

Трансформатори з класом 0,2 працюють на виконання особливо важливих лабораторних вимірів. Клас 0,5 призначений для точних вимірювань струмів, які використовуються приладами розрахункових обліків 1-го рівня з комерційною метою.

Вимірювання струму для роботи реле та контрольних обліків 2-го рівня проводиться класом 1. До трансформаторів струму 10-го класу точності підключаються котушки відключення приводів. Вони точно працюють у режимі коротких замикань первинної мережі.

Схеми включення ТТ

В енергетиці в основному застосовуються три або чотирипровідні лінії електропередач. Для контролю струмів, що проходять ними, використовуються різні схеми підключення вимірювальних трансформаторів.

1. Силове обладнання

На фотографії показаний варіант вимірювання струмів трипровідного силового ланцюга 10 кіловольт за допомогою двох трансформаторів струму.



Тут видно, що шини приєднання первинних фаз А і З підключені болтовим з'єднанням до висновків трансформаторів струму, а вторинні ланцюги заховані за огорожу і виведені окремим джгутом проводів у захисній трубі, яка прямує в релейний відсік для підключення ланцюгів на клемники.

Цей принцип монтажу застосовується і в інших схемах, як показано на фотографії для мережі 110 кВ.

Тут корпуси вимірювальних трансформаторів змонтовані на висоті за допомогою заземленої залізобетонної платформи, що потребує правил безпеки. Підключення первинних обмоток до силовим проводамвиконано в розсічку, а всі вторинні ланцюги виведені поруч розташований ящик з клемною збіркою.

Кабельні з'єднання вторинних струмових ланцюгів захищені від випадкового зовнішнього механічного впливу металевими чохлами та бетонними плитами.

2. Вторинні обмотки

Як зазначено вище, вихідні керни трансформаторів струму збираються до роботи з вимірювальними приладами чи захисними пристроями. Це впливає на збирання схеми.

Якщо необхідно контролювати по амперметрах струм навантаження у кожній фазі, то використовується класичний варіант підключення – схема повної зірки.



І тут кожен прилад показує величину струму своєї фази з урахуванням кута з-поміж них. Використання автоматичних самописців у цьому режимі найбільш зручно дозволяє відображати вигляд синусоїд та будувати за ними векторні діаграмирозподілу навантажень.

Часто на фідерах, що відходять 6÷10 кВ з метою економії встановлюють не три, а два вимірювальні трансформатори струму без залучення однієї фази В. Цей випадок показаний на розташованому вище фото. Він дозволяє увімкнути амперметри за схемою неповної зірки.



За рахунок перерозподілу струмів на додатковому приладі виходить відобразити векторну суму фаз А і С, яка протилежно спрямована вектору фази симетричному режимінавантаження мережі.

Випадок включення двох вимірювальних трансформаторів струму для контролю лінійного струму за допомогою реле показано на малюнку нижче.



Схема повністю дозволяє контролювати симетричне навантаження та трифазні короткі замикання. У разі виникнення двохфазних КЗ, особливо АВ або ВС, чутливість такого фільтра сильно занижена.

Поширена схема контролю струмів нульової послідовності створюється підключенням вимірювальних трансформаторів струму до схеми повної зірки, а обмотки контрольного реле до об'єднаного проводу нуля.



Струм, що проходить через обмотку створений додаванням всіх трьох векторів фаз. При симетричному режимі він збалансований, а під час виникнення однофазних чи двофазних КЗ відбувається виділення у реле складової дисбалансу величини.

Особливості експлуатації вимірювальних трансформаторів струму та їх вторинних ланцюгів

Оперативні перемикання

При роботі трансформатора струму створюється баланс магнітних потоків, утворених струмами в первинній та вторинній обмотці. В результаті вони врівноважені за величиною, спрямовані зустрічно та компенсують вплив створених ЕРС у замкнутих ланцюгах.

Якщо первинну обмотку розімкнути, то по ній струм перестане протікати і всі вторинні схеми будуть просто знеструмлені. А ось вторинний ланцюг при проходженні струму первинної розмикати не можна, інакше під дією магнітного потоку у вторинній обмотці виробляється електрорушійна сила, яка не витрачається на протікання струму в замкнутому контурі з малим опором, а використовується в режимі холостого ходу.

Це призводить до появи на розімкнених контактах високого потенціалу, який досягає кількох кіловольт і здатний пробити ізоляцію вторинних ланцюгів, порушити працездатність обладнання, завдати електричних травм обслуговуючого персоналу.

З цієї причини всі перемикання у вторинних ланцюгах трансформаторів струму виробляють за строго певною технологією та завжди під наглядом контролюючих осіб без розриву струмових ланцюгів.Для цього використовують:

    спеціальні види клемників, що дозволяють встановлювати додаткову закоротку на час розриву ділянки, що виводиться з роботи;

    випробувальні струмові блоки з перемичками, що закорочують;

    спеціальні конструкції перемикачів.

Реєстратори аварійних процесів

Вимірювальні прилади ділять на вигляд фіксації параметрів при:

    номінальний режим експлуатації;

    виникненні надструмів у системі.

Чутливі елементи реєстраторів прямо пропорційно сприймають сигнал, що надходить на них, і також відображають його. Якщо величина струму надійшла на їхній вхід зі спотворенням, то ця похибка буде введена у показання.

Тому прилади, призначені для вимірювання аварійних струмів, а не номінальних, підключають до керни захисту трансформаторів струму, а не вимірювань.

Загальні відомості.Трансформатори напруги служать для перетворення високої напруги в низьке стандартних значень (100, 100/З, 100/3 В), що використовується для живлення вимірювальних приладів та різних реле управління, захисту та автоматики. Вони так само, як і трансформатори струму, ізолюють (відокремлюють) вимірювальні прилади та реле від високої напруги, забезпечуючи безпеку їх обслуговування.

За принципом пристрою, схемою включення та особливостями роботи електромагнітні трансформатори напруги мало чим відрізняються від силових трансформаторів. Однак у порівнянні з останніми потужність їх не перевищує десятків чи сотень вольт-ампер. При малій потужності режим роботи трансформаторів напруги наближається до режиму холостого ходу. Розмикання вторинної обмотки трансформатора напруги не призводить до небезпечних наслідків.

На напрузі 35кВ і нижче трансформатори напруги зазвичай включаються через запобіжники для того, щоб при пошкодженні трансформатора напруги він не став причиною розвитку аварії. На напрузі 110 кВ і вище запобіжники не встановлюються, оскільки згідно з наявними даними ушкодження таких трансформаторів напруги трапляються рідко.

Вмикання та відключення трансформаторів напруги здійснюється роз'єднувачами.

Для захисту трансформатора напруги від струму короткого замикання у вторинних ланцюгах встановлюються трубчасті запобіжники, що знімаються, або автоматичні вимикачі максимального струму. Запобіжники встановлюються в тому випадку, якщо трансформатор напруги не живить швидкодіючих захистів, оскільки ці захисту можуть помилково вплинути при недостатньому швидкому перегоранні плавкою вставки. Установка автоматів забезпечує ефективне спрацьовування спеціальних блокувань, що виводять з дії окремі види захистів при обриві ланцюгів напруги.

Для безпечного обслуговування вторинних ланцюгів у разі пробою ізоляції та потрапляння високої напруги на вторинну обмотку один із затискачів вторинної обмотки або нульова точка приєднується до заземлення. У схемах з'єднання вторинних обмоток у зірку найчастіше заземлюється не нульова точка, а початок обмотки фази b . Це прагненням скоротити на 1/3 число перемикаючих контактів у вторинних ланцюгах, оскільки заземлена фаза може подаватися на реле крім рубильників і допоміжних контактів роз'єднувачів.

При використанні трансформаторів напруги для живлення оперативних ланцюгів змінного струму допускається заземлення нульової точки вторинних обмоток через пробивний запобіжник, що викликає необхідність підвищення рівня ізоляції оперативних ланцюгів.

На час виконання робіт безпосередньо на трансформаторі напруги та її ошиновці правилами безпеки пропонується створення видимого розриву не тільки з боку ВН, але також і з боку вторинних ланцюгів, щоб уникнути появи напруги на первинній обмотці за рахунок зворотної трансформації напруги від вторинних ланцюгів, які живляться від якого -або іншого трансформатора напруги. Для цього у вторинних ланцюгах трансформатора напруги встановлюються рубильники або використовуються запобіжники, що знімаються. Відключення автоматів, а також розрив вторинних ланцюгів допоміжними контактами роз'єднувачів не забезпечує видимого розриву ланцюга і тому вважається недостатнім.

Особливості конструкції.На підстанціях знаходять застосування як однофазні, так і трифазні дво- та триобмотувальні трансформатори напруги. Це головним чином масляні трансформатори напруги, магнітопроводи та обмотки яких занурені в олію. Масляне заповнення бака або фарфорового корпусу оберігає від зволоження та ізолює обмотки від заземлених конструкцій. Воно також відіграє роль охолоджуючого середовища.

У закритих розподільних пристроях до 35 кВ успішно використовуються трансформатори напруги з епоксидною литою ізоляцією. Вони мають ряд істотних переваг у порівнянні з маслонаповненими при встановленні в комплектних розподільних пристроях.

На підстанціях 110 – 500 кВ застосовуються каскадні трансформатори напруги серії НКФ. У каскадному трансформаторі напруги обмотка ВН ділиться на частини, що розміщуються на різних стрижнях одного або кількох магнітопроводів, що полегшує її ізоляцію. Так, у трансформатора напруги типу НКФ-110 обмотка ВН р розділена на дві частини (ступеня), кожна з яких розміщується на протилежних стрижнях двостержневого магнітопроводу (рис. 4.1, а). Магнітопровід з'єднаний із серединою обмотки ВНі знаходиться по відношенню до землі під потенціалом U ф /2 , завдяки чому обмотка ВНізолюється від магнітопроводу тільки на U ф /2, що суттєво зменшує розміри та масу трансформатора.

Ступінчасте виконання ускладнює конструкцію трансформатора. З'являється потреба у додаткових обмотках. Показана на рис. 4.1 обмотка, що вирівнює Ппризначена для рівномірного розподілу потужності, що споживається вторинними обмотками, по обох щаблях.

Каскадні трансформатори напруги на 220 кВ і від мають два і більше магнитопровода (рис. 4.1,б). Число магнітопроводів зазвичай вдвічі менше від числа ступенів каскаду. Для передачі потужності з обмоток одного магнітопроводу на обмотки іншого служать сполучні обмотки Р. Вторинні обмотки у трансформаторів напруги серії НКФ розташовуються поблизу кінця, що заземлюється. Хобмотки ВН, має найменший потенціал щодо землі.

Н поряд із звичайними електромагнітними трансформаторами напруги для живлення вимірювальних приладів та релейного захисту застосовуються ємнісні дільники напруги. Вони набули поширення на лініях електропередачі напругою 500 кВ і вище. Принципова схемаємнісного дільника напруги типу НДЕ-500 наведено на рис. 4.2. Напруга між конденсаторами розподіляється обернено пропорційно ємностям U 1 /U 2 = C 2 /C 1 , де C 1 і 2 - ємності конденсаторів; U 1 та U 2 - напруги на них. Підбором ємностей домагаються отримання на нижньому конденсаторі 2 деякої необхідної частки загальної напруги U ф. Якщо тепер до конденсатора З 2 підключити понижувальний трансформатор Т, останній буде виконувати ті ж функції, що і звичайний трансформатор напруги.

Ємнісний дільник напруги типу НДЕ-500 складається з трьох конденсаторів зв'язку типу СМР-166/3-0,014 та одного конденсатора відбору потужності типу ОМР-15-0,107. Первинна обмотка трансформатора Трозрахована на напругу 15 кВ. Вона має вісім відгалужень для регулювання напруги. Загороджувач 3 перешкоджає відгалуження струмів високої частоти трансформатора Тпід час роботи високочастотного зв'язку, апаратура якого підключається до конденсаторів через фільтр приєднання ФП. Реактор Рпокращує електричні властивості схеми зі збільшенням навантаження. Баластний фільтр або резистор Rслужить для гасіння ферорезонансних коливань у вторинному ланцюзі при раптовому відключенні навантаження.

Схеми включення.Однофазні та трифазні трансформатори напруги включаються за схемами, наведеними на рис. 4.3. Два двообмотувальні трансформатори напруги можуть бути включені на міжфазну напругу за схемою відкритого трикутника (рис. 4-3,а). Схема забезпечує отримання симетричної лінійної напруги U ab U bc , U ca і застосовується в установках 6 - 35 кВ. Вторинні ланцюги захищаються двополюсним автоматичним вимикачем А, при спрацьовуванні якого подається сигнал про розрив ланцюгів напруги. Послідовно з автоматичним вимикачем встановлено двополюсний рубильник. Р, створює видимий розрив вторинного ланцюга. За умовами безпеки на шинках вторинної напруги заземлена фаза b. Рубильники та автомати розміщуються у шафах поблизу трансформаторів напруги.

Т ри однофазних двообмотувальних трансформаторів напруги можуть бути з'єднані в трифазну групу за схемою зірка - зірка із заземленням нейтралів обмоток ВН і ПН (рис. 4.3,б). Схема дозволяє включати вимірювальні прилади та реле на лінійні напруги та напруги фаз по відношенню до землі. Зокрема, така схема використовується для включення вольтметрів контролю ізоляції в мережах напругою до 35 кВ, що працюють із ізольованою нейтраллю. Вторинні ланцюги захищені трубчастими запобіжниками Пу всіх трьох фазах, оскільки заземлена не фаза, а нейтраль вторинної обмотки.

Трифазний тристержневий двообмотувальний трансформатор напруги (типу НТМК), включений за схемою на рис. 4.3, використовується для вимірювання лінійних і фазних напругу мережах 6 – 10 кВ. Однак він не придатний для вимірювання напруги по відношенню до землі, тому що для цього необхідне заземлення нейтралі первинних обмоток, а воно відсутнє.

На рис. 4.3,г показана схема включення трифазного триобмотувального трансформатора напруги типу НТМІ, призначеного для мереж 6 - 10 кВ, що працюють із ізольованою (або компенсованою) нейтраллю. Трансформатори напруги типу НТМІ виготовляються груповими, тобто які складаються з трьох однофазних трансформаторів. В експлуатації знаходяться також трифазні триобмотувальні трансформатори напруги старої серії, які випускалися з бронестрижневими магнітопроводами (три стрижні та два бічні ярма). Основні вторинні обмотки захищені триполюсними автоматичними вимикачами А. Допоміжна е контакти автоматичних вимикачів використовуються для сигналізації про розрив ланцюгів напруги та блокування захистів мінімальної напруги іАРВ. Додаткові вторинні обмотки, з'єднані в розімкнений трикутник, зазвичай служать сигналізації про замикання фази на землю. До затискачів цієї обмотки безпосередньо підключаються тільки реле підвищення напруги, тому в цьому ланцюзі відсутня рубильник. При необхідності провід від початку додаткової обмотки ад може заводитися через четвертий ніж рубильника Р. Так само з'єднуються в трифазні групи і однофазні триобмотувальні трансформатори напруги ЗНОМ в мережах 6 - 35 кВ.

Однофазні трансформатори напруги 110 - 330 кВ серії НКФ найчастіше включаються за схемою, показаною на рис. 4.4. До збірних шин зазначені трансформатори напруги приєднуються роз'єднувачами без запобіжників. У ланцюгах основної та додаткової обмоток передбачені рубильники Р 1 і Р 2 для відключення трансформатора напруги від шин вторинної напруги при переведенні живлення від іншого трансформатора напруги. Від короткого замикання вторинні ланцюги захищені трьома автоматичними вимикачами: A 1 , A 2 і A 3 . У дроті від затиску на шині н(3U о) автомат не встановлений, оскільки в нормальному режимі роботи на затискачі додаткової обмотки відсутня робоча напруга. Справність ланцюгів 3U про періодично контролюється вимірюванням напруги небалансу. При справному ланцюгу вимірювана напруга 1 - 3, а при порушенні ланцюга показання вольтметра пропадає. Підключення приладу виконується короткочасним натисканням кнопки. Шина івикористовується при перевірках захисту від замикань на землю, що отримують живлення від ланцюга 3U о.

Схеми включення трансформаторів напруги 500 кВ і від незалежно від їх типу (каскадні або з ємнісним дільником) мало відрізняються від розглянутої. Немає відмінностей у оперативному обслуговуванні вторинних ланцюгів.

Контроль справності вторинних ланцюгів основної обмотки у ряді випадків проводиться за допомогою трьох реле мінімальної напруги, включених на міжфазну напругу. При відключенні автомата (згорянні запобіжника) ці реле подають сигнал про розрив ланцюга. Більш досконалим є контроль із використанням комплектного реле, що підключається до шин вторинної напруги (рис. 4.5). Реле РН1включено на три фази фільтра напруги зворотної послідовності ФНОП. Воно спрацьовує у разі порушення симетрії лінійних напруг (обрив однієї чи двох фаз). При розмиканні його контактів спрацьовує реле РН, подає сигнал про розрив ланцюга напруги. Реле РНспрацьовує також при трифазному (симетричному к.з.), коли реле PH1 не працює. Таким чином, забезпечується подача сигналу в усіх випадках порушення ланцюгів напруги з боку як ПН, так і ВН. Пристрій діє з витримкою часу, що перевищує час вимкнення к.з. у мережі ВН, щоб унеможливити подачу помилкового сигналу.

Б локування захистів при пошкодженнях в ланцюгах напруги подає сигнал про несправність і виводить з дії (блокує) ті захисту, які можуть при цьому помилково спрацювати, втративши напругу. Напруга зникає повністю або спотворюється за величиною та фазою при перегоранні запобіжників, спрацьовуванні автоматів чи обриві фаз. Пристрої блокування випускаються промисловістю у вигляді комплектних реле, якими постачаються окремі панелі релейного захисту.

Перемикання живлення ланцюгів напруги з одного трансформатора напруги на інший передбачається підстанціях, що мають дві секції або системи шин і більше, а також при установці трансформаторів напруги на вводах ліній. Перемикання може здійснюватися вручну за допомогою рубильників (ключів) або автоматично - допоміжними контактами роз'єднувачів або реле повторювачів, керованих у свою чергу допоміжними контактами роз'єднувачів або вимикачів. Зазвичай перемикаються відразу всі ланцюги напруги електричного ланцюга і тільки рубильники, що інколи перемикають, встановлюються на панелях окремих комплектів захистів і автоматики.

Н а рис. 4.6 показані можливі схеми перемикання ланцюгів напруги на підстанціях із подвійною системою шин. На лініях далеких передач 500кВ та вище трансформатори напруги встановлюються безпосередньо на введенні лінії. Живлення ланцюгів напруги реле та приладів кожної лінії проводиться від приєднаного до неї трансформатора напруги.


На рис. 4.7 наведена схема первинних з'єднань підстанції 500 кВ та схема вторинних ланцюгів трансформаторів напруги ТН1 - ТНЗ. У разі виходу з ладу одного із трансформаторів напруги (припустимо, ТН1} виникає необхідність перемикання живлення обмоток реле та приладів лінії Л1від іншого трансформатора напруги. Для цього рубильники Р1або Р2по черзі ставлять у становище Інші ТН,а рубильниками РЗабо Р4відповідно подають живлення від трансформатора напруги ТН2або ТНЗ. Черговість перемикання рубильників визначається місцевими інструкціями, оскільки це з забезпеченням надійності роботи блокувань лінійних захистів. Одночасне відключення рубильників Р1і Р2(основний та додатковий обмоток) може призвести до відмови деяких видів блокувань та помилкового відключення лінії.

Обслуговування трансформаторів напруги та їх вторинних ланцюгівоперативним персоналом полягає у нагляді за роботою самих трансформаторів напруги та контролю за справністю ланцюгів вторинної напруги. Нагляд за роботою провадиться під час оглядів обладнання. При цьому звертають увагу на загальний стан трансформаторів напруги: наявність у них олії, відсутність течій та стан гумових прокладок; відсутність розрядів та тріску всередині трансформаторів напруги; відсутність слідів перекриттів на поверхні ізоляторів та фарфорових покришок; ступінь забрудненості ізоляторів; відсутність тріщин та сколів ізоляції, а також стан армувальних швів. При виявленні тріщин у фарфорі трансформатор напруги повинен бути вимкнений і підданий детальному огляду та випробуванню.

Трансформатори напруги 6 - 35 кВ з невеликим об'ємом мастила не мають розширювачів та масловказівників. Олія не доливається до кришки на 20 - 30 мм. І цей простір над поверхнею олії виконує роль розширювача. Виявлення слідів витікання олії з таких трансформаторів напруги вимагає термінового виведення їх із роботи, перевірки рівня олії та усунення течі.

При оглядах перевіряють стан ущільнень дверей шаф вторинних з'єднаньвідсутність щілин, через які може проникнути сніг, пил і волога; оглядаються рубильники, запобіжники та автоматичні вимикачі, а також ряди затискачів.

В експлуатації необхідно стежити, щоб плавкі вставки запобіжників були правильно вибрані. Надійність дії запобіжників забезпечується у разі, якщо номінальний струмплавкою вставки менше 3 - 4 рази струму к.з. найбільш віддаленій від трансформатора напруги точці вторинних ланцюгів. Струм к.з. повинен вимірюватись при включенні трансформатора напруги в роботу або визначатися розрахунком. Набір запобіжників на відповідні струми завжди зберігається в шафах вторинних з'єднань.

На щитах управління та релейних щитах необхідно систематично контролювати наявність напруги від трансформатора напруги по вольтметрах та сигнальним пристроям (табло, сигнальні лампи, дзвінок). У нормальному режимі роботи реле захисту та автоматики повинні отримувати живлення від трансформатора напруги системи шин, на яку включена дана електричний ланцюг. При виробництві оперативних перемикання необхідно дотримуватись встановленої послідовності операцій не тільки з апаратами високої напруги, але і з вторинними ланцюгами напруги, щоб не позбавити напруги пристрою захисту та автоматики.

У разі зникнення вторинної напруги внаслідок перегорання запобіжників ПН їх слід замінити, а автоматичні вимикачі, що відключилися, - включити, причому першими повинні відновлюватися ланцюги основної обмотки, а потім - додаткової. Якщо ці операції виявляться неуспішними, слід вживати заходів до якнайшвидшого відновлення живлення захистів та автоматики від іншого трансформатора напруги відповідно до вказівок місцевої інструкції.

До заміни перегорілих запобіжників ВН приступають після виконання необхідних у цьому випадку операцій з пристроями захисту, які можуть спрацювати на відключення електричного ланцюга. Без з'ясування та усунення причин перегорання запобіжників ВН встановлення нових запобіжників не рекомендується.

Влаштування вимірювального трансформатора струму (в та графіки залежностей його похибок від значень первинного струму) у різних аначеннях опору навантаження хн.

Розмикання вторинного ланцюга є аварійним режимом, так як при цьому намагнічування сердечника здійснюється повністю всім первинним струмом, сердечник входить у насичення, значення його магнітного опору велике, що призводить до перегріву сердечника, псування ізоляції, намотування, напруга на вторинній обмотці може досягати сотень вольт, що небезпечно для обслуговуючого персоналу. У зв'язку з цим у трансформаторів струму, що випускаються промисловістю, передбачаються пристрої для закорочування вторинної обмотки при необхідності здійснення потрібних перемикань у вторинному ланцюгу при включеній первинній обмотці.

Крім того, при випадковому розмиканні вторинних ланцюгів трансформаторів струму (наприклад, що використовуються для вимірів навантаження, потужності та продуктивності генераторів, трансформаторів власних потреб, електродвигунів) у цих ланцюгах може виникнути напруга кілька сотень вольт.

Аварійним для трансформатора струму є режим, що виникає при випадковому розмиканні вторинного кола.

Індукція в осерді при цьому режимі сильно зростає, що призводить до місцевих неприпустимих перегрівів стали осердя і вигоряння та пошкодження ізоляції, якщо розмикання вторинного ланцюга не буде вчасно виявлено.

Слід мати на увазі, що вторинна обмотка трансформатора струму під час його роботи завжди повинна бути замкнута на електровимірювальний прилад або коротко, тому що при обриві або розмиканні вторинного ланцюга на кінцях обмотки виникає висока напруга, небезпечна для ізоляції та персоналу, і відбувається посилений перегрів сердечника .

Категорично забороняється розчленування штепсельних роз'ємів вторинних ланцюгів при робочому положенні висувних елементів з вимикачами, у приводи яких вбудовані струмові реле прямої дії (РТМ, РТВ та ін.), щоб уникнути пробою ізоляції вторинних ланцюгів високою напругою, що виникає в результаті роз'ємів. Зчленування та розчленування штепсельних роз'ємів у таких шафах КРУН роблять лише при знаходженні висувного елемента в контрольному положенні. При викочуванні висувних елементів з контрольного положення ремонтне штепсельні роз'єми вторинних ланцюгів попередньо розчленовують.

Обов'язковим при включенні трансформатора струму у високовольтний ланцюг є заземлення одного затискача вторинної обмотки та кожуха трансформатора. Неприпустимим є розмикання вторинного ланцюга трансформатора струму за наявності струму в первинній обмотці.

Обов'язковим при включенні трансформатора струму у високовольтний ланцюг є заземлення одного затиску вторинної обмотки і кожуха трансформатора. Неприпустимим є розмикання вторинного ланцюга трансформатора струму за наявності струму в первинній обмотці.

Робота трансформаторів струму з розімкненим вторинним ланцюгом не допускається. При розмиканні вторинного ланцюга сила вторинної обмотки, що розмагнічує, дорівнює нулю, а результуюча намагнічує, що дорівнює дії первинної обмотки, різко збільшується. Напруга у затискачів вторинної обмотки може досягати кількох тисяч вольт, що небезпечно для персоналу та ізоляції апарату.


У робочому режимі трансформатора струму його магнітний потік дуже малий і стан його магнітопроводу далеко від насичення, що сприяє зменшенню похибок через зменшення струму, що намагнічує. Не можна допускати розмикання вторинного ланцюга трансформатора струму, тому що при цьому розмагнічує вторинного струмузникає і потік трансформатора зростає в десятки та сотні разів. На вторинному боці виникає небезпечне життя напруга, а сам трансформатор може вийти з ладу внаслідок пробою ізоляції чи надмірного нагрівання магнитопровода внаслідок збільшення магнітних втрат.

Включення зразкових приладів у струмовий ланцюг та ланцюг напруги виконують на затискних зборках ланцюгів вторинної комутації. При цьому має бути передбачено пристрій для замикання вторинних ланцюгів трансформаторів струму (ТТ) без їх розриву і для розмикання вторинного ланцюга трансформаторів напруги (ТН) без їх випадкового закорочування. Монтаж ланцюгів струму і напруги від затискних зборок (рядів) панелей до затискачів приладу, що перевіряється, повинен бути ретельно оглянутий, щоб уникнути помилкових операцій у ланцюгах релейного захисту замість ланцюгів вимірювання.

Вже давно робляться пошуки коштів, які б автоматично ліквідувати описаний вище небезпечний режим. Останнім часом необхідність таких засобів стала особливо настійною, проте досі ще не запропоновано надійної та простої схеми захисту від розмикання вторинного ланцюга.

У розімкнутому вторинному ланцюгу ТТ струм / 2 дорівнює нулю, але в первинному ланцюгу струм / г практично не змінюється. Електрорушійна сила Е2 пропорційна магнітному потоку (8.29) і в результаті збільшення останнього при розмиканні вторинного ланцюга у вторинній обмотці індукується ЕРС порядку сотень вольт і до 15 кВ у ТТ на великі струми. Отже, виникає небезпека для життя людини, яка розімкнула вторинний ланцюг. Крім того, зростає потужність втрат у магнітопроводі [див. (7.11) та (7.12)] і в результаті його сильне нагрівання та розширення. Те й інше небезпечно для цілості ізоляції і зрештою може призвести до пробою ізоляції та короткому замиканнюна землю із боку високої напруги.

Здрастуйте, шановні читачі та гості сайту «Нотатки електрика».

Я вже знайомив Вас з вимогами щодо .

У цій статті я хочу розповісти Вам про цифрову та буквене маркуваннявторинних ланцюгів трансформаторів струму

Останнім часом я часто помічаю, що маркування струмових ланцюгів виконують неправильно.

Наприклад, маркують будь-якими взятими з голови цифрами чи літерами. А буває й так, що маркування взагалі відсутнє. Причому найчастіше в цьому винні не монтажники, а спеціалісти, які розробляли проект — монтажники виконують лише всі за проектом.

У цій статті я хочу закликати Вас дотримуватися правил маркування вторинних ланцюгів ТТ, адже вона дуже зручна для розпізнавання провідників при обслуговуванні та експлуатації.

Зізнаюся Вам, що на підстанціях (їх більше 100), що обслуговуються мною, маркування вторинних ланцюгів виконано не ідеально — є, як старі позначення, так і нові. Змінювати старі позначення я не збираюся, але коли вводиться новий об'єкт (фідер, підстанція), то я обов'язково перевіряю маркування на відповідність нормативному технічному документу (НТД).

Отже, єдиний документ, який існує щодо маркування струмових ланцюгів (і не тільки) – це керівні матеріали (РУМ) Міненерго СРСР 10260ТМ-Т1, які були розроблені та введені в дію ще 1 квітня 1981 року виробничо-технічним відділом інституту «Енергомережапроект» ( м Москва).


Що там говориться про маркування?

Запам'ятайте! Для маркування вторинних ланцюгів ТТ використовується нумерація з 401 по 499. Є виняток, але я розповім трохи нижче.

Основне правило маркування

Перед цифрою завжди має стояти буква відповідної фази (А, В, С) залежно від того, де встановлено трансформатор струму. Якщо трансформатор струму встановлений на нулі, то використовується буква «N».

Перша цифра завжди "4".

Друга цифра – це номер групи обмоток трансформаторів струму, згідно зі схемою (наприклад, ТА, ТА1, ТА2…ТА9).

Третя цифра – від 1 до 9. Вона позначає послідовне маркування від одного пристрою або приладу (амперметри, перетворювачі струму, обмотки реле, лічильників та ватметрів) до іншого. Тобто. у струмовому ланцюгу може бути включено трохи більше 9 приладів.

Якщо у Вашому струмовому ланцюзі послідовно включено більше 9 пристроїв або приладів, хоча я таке не зустрічав на практиці, то третя цифра буде в межах від 10 до 99, тобто. нумерація починатиметься з 4010 і закінчуватиметься 4099. Але це швидше за все окремий випадок.

Перейдемо до прикладів, щоб легше зрозуміти сказане вище.

1. Один трансформатор струму

Розглянемо приклад, коли на фідері (приєднанні) встановлено один трансформатор струму у фазі "З" для підключення щитового амперметра.


Таким чином, маркування струмових ланцюгів у нас буде таке:

  • ТТ встановлений у фазі «С», тож першою літерою в маркуванні буде «С»
  • перша цифра завжди «4»
  • друга цифра - "0", т.к. трансформатор струму позначений за схемою, як «ТА»

Ось схема підключення амперметра через трансформатор струму:


З виведення І1 трансформатора струму провід з маркуванням С401 йде на амперметр (РА), а з нього йде С402 на висновок І2. У точці І2 вторинний ланцюг заземляється (на фото нижче видно перемичку з клеми І2 на болт заземлення).

Це щитовий амперметр типу Е30.


2. Два трансформатори струму (схема неповної зірки)

У цьому прикладі на фідері встановлені два трансформатори струму на фазі "А" і "С".



Таким чином, струмові ланцюги для фази «А» маркуватимуться таким чином:

  • перша цифра завжди «4»
  • третя цифра – нумерація від 1 до 9

Токові ланцюги для фази "С":

  • перша цифра завжди «4»
  • друга цифра – «0», т.к. Група трансформаторів струму позначена за схемою, як «ТА»
  • третя цифра – нумерація від 1 до 9

Для прикладу розглянемо схему підключення амперметра та двоелементного лічильника САЗУ-ІТ:


З виведення І1 трансформатора струму фази "А" провід з маркуванням "А401" йде на амперметр (РА), з амперметра "А402" йде на обмотку лічильника, а з неї йде на виведення І2. Аналогічно по фазі "С" - провід з маркуванням "С401" йде на обмотку лічильника, а з неї - на виведення І2. Нульовий (загальний) ланцюг позначається як «N401» і заземлюється.


3. Три трансформатори струму (схема повної зірки)

На фідері встановлено три трансформатори струму в кожній фазі.


Вторинні ланцюги для фази «А» матимуть таке маркування:

  • ТТ встановлений у фазі «А», тож першою літерою буде «А»
  • перша цифра завжди «4»
  • третя цифра – нумерація від 1 до 9

Токові ланцюги для фази «В»:

  • ТТ встановлений у фазі "В", значить першою літерою буде "В"
  • перша цифра завжди «4»
  • друга цифра - "0", т.к. Група трансформаторів струму позначена за схемою, як «ТА»
  • третя цифра – нумерація від 1 до 9

Токові ланцюги для фази "С":

  • ТТ встановлений у фазі "С", значить першою літерою буде "С"
  • перша цифра завжди «4»
  • друга цифра - "0", т.к. Група трансформаторів струму позначена за схемою, як «ТА»
  • третя цифра – нумерація від 1 до 9

Ось приклад схеми підключення амперметра та триелементного лічильника СЕТ4ТМ.03М.01 через три трансформатори струму:


З клеми І1 трансформатора струму фази "А" провід з маркуванням "А401" йде на амперметр (РА), з амперметра "А402" йде на обмотку лічильника, а з неї йде на висновок І2. Аналогічно по фазі "В" - провід з маркуванням "В401" йде на обмотку лічильника, а з неї йде на висновок І2. Аналогічно по фазі "С" - провід з маркуванням "С401" йде на обмотку лічильника, а з неї йде на висновок І2. Нульовий (загальний) ланцюг позначається як «N401» і заземлюється.

Наведені вище приклади мали на фідері (приєднанні) всього одну групу обмоток трансформаторів струму. А тепер розглянемо поширений приклад, коли на високовольтному фідер є три групи обмоток:

  • 1 група обмоток - це ланцюги вимірювання та обліку
  • 2 група обмоток - це струмові ланцюги релейного захисту
  • 3 група обмоток - це струмові ланцюги земляного захисту


Схема підключення реле земляного захисту (КА7).


Тут все аналогічно.

Перша група обмоток вимірювання та обліку на схемі зображена як «ТА1», а значить у позначенні всіх провідників другою цифрою буде «1».

Друга група обмоток струмових ланцюгів релейного захисту на схемі зображена як «ТА2», а значить у позначенні всіх провідників другою цифрою буде «2».

Третя група обмоток земляного захисту на схемі зображена як «ТА3», а значить у позначенні всіх провідників другою цифрою буде «3».

Трансформатор струму нульової послідовності (ТТНП), або іншими словами, ферантій. Він встановлюється на оболонку силового кабелю.


P.S. Шановні колеги. Прошу Вас, дотримуйтесь правил маркування вторинних ланцюгів ТТ. Якщо є питання щодо матеріалу статті, то запитуйте.

Кожна частина курсу описує один важливий крок у схемі підключення релейного захисту до трансформатора струму. Послідовно вивчивши курс, ви зрозумієте, як насправді організуються струмові ланцюги релейного захисту та автоматики і зможете використовувати ці знання при реальному проектуванні.

Щоб відкрити відео, натисніть на зображення

Вступ

Поговоримо про те, які ланцюги у схемі релейного захисту та автоматики є найбільш важливими, і де проектувальники роблять найбільше помилок? Тут ми наведемо загальний алгоритм створення струмових ланцюгів комплекту РЗА, який розкриємо в наступних частинах Курсу.

Частина 1 - Визначення трансформаторів струму та їх вторинних обмоток


Для простих первинних схем та захистів цей крок зазвичай не викликає складнощів. Однак, варто зупинитися на ньому докладніше тому, що прив'язка до трансформаторів струму - це один із найвідповідальніших моментів всього проекту релейного захисту та автоматики

Частина 2 - Облік полярності трансформаторів струму

Найчастіше полярність трансформаторів струму (ТТ) вказують на схемі неправильно! Чомусь багато проектувальників забувають про цю особливість вимірювальних трансформаторів. Для простих захистів така помилка не призводить до неправильної роботи, але для диференціальних, струмових спрямованих та дистанційних — це помилка фатальна. Детально знаємося з полярністю ТТ.

Частина 3 Робота з цифровим блоком релейного захисту

Для будь-якого складного захисту ви повинні враховувати полярність підключення її аналогових входів. Це справедливо і для мікропроцесорних терміналів та для електромеханічних вимірювальних реле! На цьому кроці остаточно зберемо схему струмових ланцюгів для правильної передачі первинного струму до вимірювального органу захисту.

Частина 4 Клеми та випробувальні блоки

Отже, всі необхідні дії для обліку полярності струмових ланцюгів виконані і маємо кістяк схеми. Що далі? Починаємо додавати до схеми допоміжні елементи - клеми та випробувальні блоки (БІ). Водночас у цьому відео я розповім навіщо і як ці елементи використовуються?

Частина 5 - Заземлення нейтралі струмових ланцюгів

Цей крок — один із «чемпіонів» помилково! Тут може бути багато варіантів і потрібно добре розуміти, що робиш. І постійно співвідносити свої дії з вимогами ПУЕ. Ціна помилки – помилкова робота захисту! Настійно рекомендую це відео релейникам-початківцям!

Частина 6 Маркування елементів та ланцюгів

Схема майже готова. Тепер потрібно зробити так, щоб наші струмові ланцюги спромоглися зібрати монтажник, тобто. неспеціаліст у релейному захисті. Як це зробити? За допомогою маркування елементів та самих струмових ланцюгів. Не найцікавіший, але досить відповідальний етап. Завершуємо створення струмових ланцюгів та оформляємо результат!

Приклад створення струмових ланцюгів комплекту релейного захисту

Теорі

я теорією, але як це все виглядає практично? Хочете переглянути реальну роботу проектувальника при складанні/перевірці струмових ланцюгів релейного захисту? Тоді обов'язково подивіться це відео.

Розбираємо прив'язку мікропроцесорного блоку диференціального захисту трансформатора 35/10 кВ. Я спеціально взяв складну первинну схему — 35-5Н, щоб було видно можливі складнощіна кожному із 7 кроків. Вдалого проектування!