Mittausvirtamuuntajat piireissä releen suojaukseen ja automaatioon

Sähköasemien teholaitteet on organisatorisesti jaettu kahdentyyppisiin laitteisiin:

1. tehopiirit, joiden kautta kaikki kuljetetun energian teho siirretään;

2. toissijaiset laitteet, joiden avulla voit ohjata ensisijaisessa silmukassa tapahtuvia prosesseja ja ohjata niitä.

Teholaitteet sijaitsevat avoimissa tiloissa tai suljetuissa kojeistoissa ja toisiolaitteet relepaneeleissa, erikoiskaapeissa tai erillisissä kennoissa.

Väliyhteys, joka suorittaa tiedonsiirtotehtävän tehoyksikön ja mittaus-, hallinta-, suoja- ja ohjauselinten välillä, ovat mittausmuuntajat. Kuten kaikilla tällaisilla laitteilla, niillä on kaksi puolta eri jännitearvoilla:

1. korkea jännite, joka vastaa ensimmäisen silmukan parametreja;

2.pienjännite, mikä mahdollistaa energialaitteiden vaikutusten riskin vähentämisen huoltohenkilöstölle ja materiaalikustannuksia ohjaus- ja valvontalaitteiden luomiseen.

Adjektiivi "mittaus" kuvastaa näiden sähkölaitteiden tarkoitusta, koska ne simuloivat erittäin tarkasti kaikkia voimalaitteissa tapahtuvia prosesseja ja on jaettu muuntajiin:

1. virta (CT);

2. jännite (VT).

Ne toimivat yleisten fysikaalisten muunnosperiaatteiden mukaisesti, mutta niillä on erilaiset mallit ja menetelmät sisällyttää ensiöpiiriin.

Miten virtamuuntajat valmistetaan ja toimivat

Toimintaperiaatteet ja laitteet

Suunnittelussa mittausvirtamuuntaja primääripiirissä virtaavien suurten virtojen vektoriarvot muunnetaan suhteellisesti suuruudeltaan pienennetyiksi ja samalla tavalla määritetään vektorien suunnat toisiopiireissä.

Magneettipiirin laite

Rakenteellisesti virtamuuntajat, kuten kaikki muut muuntajat, koostuvat kahdesta eristetystä käämityksestä, jotka sijaitsevat yhteisen magneettipiirin ympärillä. Se on valmistettu laminoiduista metallilevyistä, jotka sulatetaan erityisillä sähköteräksillä. Tämä tehdään magneettisen resistanssin pienentämiseksi magneettivuon reitillä, jotka kiertävät suljetussa silmukassa kelojen ympärillä, ja pienentääkseen läpimeneviä häviöitä. pyörrevirrat.

Rele- ja automaatiojärjestelmien virtamuuntajassa ei voi olla yksi magneettisydän, vaan kaksi, jotka eroavat levyjen lukumäärästä ja käytetyn raudan kokonaismäärästä. Tämä tehdään kahdentyyppisten kelojen luomiseksi, jotka voivat toimia luotettavasti, kun:

1. Nimelliset työolosuhteet;

2.tai oikosulkuvirtojen aiheuttamissa merkittävissä ylikuormituksissa.

Ensimmäistä mallia käytetään mittausten tekemiseen, ja toista käytetään suojausten liittämiseen, jotka sammuttavat nousevat epänormaalit tilat.

Kelojen ja liitäntöjen järjestely

Sähköasennuksen piirissä pysyvään käyttöön suunnitellut ja valmistetut virtamuuntajien käämit täyttävät virran turvallisen kulun ja sen lämpövaikutuksen vaatimukset. Siksi ne on valmistettu kuparista, teräksestä tai alumiinista, ja niiden poikkipinta-ala ei sisällä lisääntynyttä lämmitystä.

Koska ensiövirta on aina suurempi kuin toisio, sen käämi erottuu kooltaan merkittävästi, kuten alla olevassa valokuvassa oikealle muuntajalle näkyy.

Vasemmalla ja keskimmäisellä rakenteella ei ole valtaa ollenkaan. Sen sijaan kotelossa on aukko, jonka läpi virtajohto tai kiinteä väylä kulkee. Tällaisia ​​malleja käytetään yleensä sähköasennuksissa 1000 volttiin asti.

Muuntajan käämien liittimissä on aina kiinteä kiinnike kiskojen ja liitäntäjohtojen liittämistä varten pulteilla ja ruuvipuristimilla. Tämä on yksi kriittisistä paikoista, joissa sähkökosketin voi katketa, mikä voi aiheuttaa vaurioita tai häiritä mittausjärjestelmän tarkkaa toimintaa. Sen kiinnityksen laatu ensiö- ja toisiopiireissä kiinnitetään aina huomiota käyttötarkastuksissa.

Virtamuuntajan liittimet on merkitty tehtaalla valmistuksen aikana ja ne on merkitty:

• L1 ja L2 ensiövirran tuloa ja lähtöä varten;

• I1 ja I2 — toissijainen.

Nämä indeksit tarkoittavat kierrosten käämityssuuntaa suhteessa toisiinsa ja vaikuttavat teho- ja simuloitujen piirien oikeaan kytkentään, virtavektorien jakautumisen ominaisuuteen piiriä pitkin. Niihin kiinnitetään huomiota muuntajien alkuasennuksen tai viallisten laitteiden vaihdon yhteydessä, ja niitä jopa tutkitaan erilaisilla sähkötarkastuksilla sekä ennen laitteiden kokoonpanoa että asennuksen jälkeen.

Ensiöpiirin W1 ja toisiopiirin W2 kierrosten lukumäärä ei ole sama, mutta hyvin erilainen. Suurjännitevirtamuuntajilla on yleensä vain yksi suora väylä magneettipiirin poikki, joka toimii syöttökääminä. Toisiokäämissä on suurempi määrä kierroksia, mikä vaikuttaa muunnossuhteeseen. Käytön helpottamiseksi se on kirjoitettu kahden käämin virtojen nimellisarvojen murto-osiona.

Esimerkiksi kotelon tyyppikilvessä oleva merkintä 600/5 tarkoittaa, että muuntaja on tarkoitettu liitettäväksi suurjännitelaitteisiin, joiden nimellisvirta on 600 ampeeria, ja vain 5 muunnetaan toisiopiirissä.

Jokainen mittausvirtamuuntaja on kytketty omaan ensiöverkon vaiheeseensa. Releen suojaus- ja automaatiolaitteiden toisiokäämien lukumäärää lisätään yleensä erilliskäyttöä varten virtapiirin ytimissä seuraaviin tarkoituksiin:

• Mittausvälineet;

• yleinen suoja;

• rengas ja renkaan suojaus.

Tämä menetelmä eliminoi vähemmän kriittisten piirien vaikutuksen merkittävimpiin, yksinkertaistaa niiden huoltoa ja testausta työlaitteissa käyttöjännitteellä.

Tällaisten toisiokäämien liittimien merkitsemiseksi alkuun käytetään merkintää 1I1, 1I2, 1I3 ja päitä 2I1, 2I2, 2I3.

Eristyslaite

Jokainen virtamuuntajamalli on suunniteltu toimimaan tietyllä suurella jännitteellä ensiökäämissä. Käämien ja kotelon välissä olevan eristekerroksen on kestettävä luokkansa sähköverkon potentiaali pitkään.

Suurjännitevirtamuuntajien eristyksen ulkopuolella käyttötarkoituksesta riippuen voidaan käyttää seuraavaa:

• posliini pöytäliina;

• tiivistetyt epoksihartsit;

• tietyt muovityypit.

Samoja materiaaleja voidaan täydentää muuntajapaperilla tai öljyllä eristämään käämien sisäiset johdinristeykset ja eliminoimaan käännöksiä.

Tarkkuusluokka TT

Ihannetapauksessa muuntajan pitäisi teoriassa toimia tarkasti ilman virheitä. Todellisissa rakenteissa energiaa kuitenkin menetetään johtojen sisäiseen lämmittämiseen, magneettisen vastuksen voittamiseksi ja pyörrevirtojen muodostamiseksi.

Tästä johtuen ainakin vähän, mutta muunnosprosessi häiriintyy, mikä vaikuttaa primäärivirtavektorien asteikon toistotarkkuuteen niiden toissijaisista arvoista poikkeavilla avaruuden suunnassa. Kaikilla virtamuuntajilla on tietty mittausvirhe, joka normalisoidaan prosentteina absoluuttisen virheen suhteesta nimellisarvoon amplitudissa ja kulmassa.

Tarkkuusluokka virtamuuntajat ilmaistaan ​​numeroarvoilla «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Luokan 0.2 muuntajat toimivat kriittisissä laboratoriomittauksissa.Luokka 0.5 on tarkoitettu tason 1 metrien kaupallisiin tarkoituksiin käyttämien virtojen tarkkaan mittaukseen.

2. tason releiden ja ohjaustilien toiminnan virranmittaukset suoritetaan luokassa 1. Taajuusmuuttajien käyttökelat on kytketty 10. tarkkuusluokan virtamuuntajiin. Ne toimivat tarkalleen ensisijaisen verkon oikosulkutilassa.

TT-kytkentäpiirit

Sähköteollisuudessa käytetään pääasiassa kolmi- tai nelijohtimia voimalinjoja. Niiden läpi kulkevien virtojen ohjaamiseksi käytetään erilaisia ​​​​järjestelmiä mittausmuuntajien kytkemiseen.

1. Sähkölaitteet

Kuvassa on variantti 10 kilovoltin kolmijohtimisen virtapiirin virtojen mittaamisesta kahdella virtamuuntajalla.

Tässä näkyy, että A- ja C-ensiövaiheen liitäntäkiskot on pultattu virtamuuntajien liittimiin ja toisiopiirit on piilotettu aidan taakse ja johdettu erillisestä johtosarjasta suojaputkeen, joka johdetaan reletilaan. piirien liittämiseen riviliittimiin.

Sama asennusperiaate pätee myös muissa järjestelmissä. korkeajännitelaitteetkuvan osoittamalla tavalla 110 kV verkkoon.

Tässä kojemuuntajien kotelot asennetaan korkeuteen käyttämällä turvamääräysten edellyttämää maadoitettua teräsbetonialustaa. Ensiökäämien kytkentä syöttöjohtoihin tehdään leikkauksella ja kaikki toisiopiirit tuodaan ulos läheiseen laatikkoon, jossa on liitin.

Toisiovirtapiirien kaapeliliitännät on suojattu vahingossa tapahtuvalta ulkoisilta mekaanisilta vaikutuksilta metallikannoilla ja betonilevyillä.

2.Toissijaiset käämit

Kuten edellä todettiin, virtamuuntajien lähtöjohtimet liitetään yhteen mittalaitteiden tai suojalaitteiden kanssa käyttöä varten. Tämä vaikuttaa piirin kokoonpanoon.

Jos on tarpeen ohjata kuormitusvirtaa jokaisessa vaiheessa ampeerimittareiden avulla, käytetään klassista liitäntävaihtoehtoa - täysi tähtipiiri.

Tässä tapauksessa jokainen laite näyttää vaiheensa nykyisen arvon, ottaen huomioon niiden välisen kulman. Automaattisten tallentimien käyttö tässä tilassa mahdollistaa kätevimmin siniaaltojen muodon näyttämisen ja niiden pohjalta vektorikaavioiden rakentamisen kuormituksen jakautumisesta.

Usein lähteville syöttöjohdoille 6 ÷ 10 kV säästämiseksi ei asenneta kolmea vaan kahta mittausvirtamuuntajaa käyttämättä yhtä vaihetta B. Tämä tapaus näkyy yllä olevassa kuvassa. Mahdollistaa ampeerimittareiden kytkemisen epätäydelliseen tähtipiiriin.

Lisälaitteen virtojen uudelleenjakauman vuoksi käy ilmi, että näytetään vaiheiden A ja C vektorisumma, joka on suunnattu vastakkaisesti vaiheen B vektoriin verkon symmetrisessä kuormitustilassa.

Tapaus, jossa kaksi mittausvirtamuuntajaa kytketään päälle linjavirran valvomiseksi releellä, on esitetty alla olevassa kuvassa.

Järjestelmä mahdollistaa tasapainotetun kuorman ja kolmivaiheisten oikosulkujen täyden hallinnan. Kun tapahtuu kaksivaiheinen oikosulku, erityisesti AB tai BC, tällaisen suodattimen herkkyys on suuresti aliarvioitu.

Yhteinen malli nollasekvenssivirtojen valvontaan luodaan kytkemällä mittausvirtamuuntajat täystähtipiiriin ja ohjausreleen käämitys yhdistettyyn nollajohtimeen.

Kelan läpi kulkeva virta luodaan lisäämällä kolme vaihevektoria. Symmetrisessä tilassa se on tasapainotettu, ja yksivaiheisten tai kaksivaiheisten oikosulkujen esiintyessä epätasapainokomponentti vapautuu releessä.

Mittausvirtamuuntajien ja niiden toisiopiirien suorituskykyominaisuudet

Toiminnallinen kytkentä

Virtamuuntajan toiminnan aikana syntyy ensiö- ja toisiokäämien virtojen muodostama magneettivuon tasapaino, jonka seurauksena ne tasapainotetaan suuruudeltaan, suunnataan vastakkain ja kompensoivat suljetuissa piireissä syntyvän EMF:n vaikutusta. .

Jos ensiökäämi on auki, virta lakkaa kulkemasta sen läpi ja kaikki toisiopiirit yksinkertaisesti irrotetaan. Mutta toisiopiiriä ei voida avata, kun virta kulkee ensiökäämin läpi, muuten toisiokäämin magneettivuon vaikutuksesta syntyy sähkömotorinen voima, jota ei kuluteta virtaan suljetussa silmukassa, jolla on pieni vastus. , mutta sitä käytetään valmiustilassa.

Tämä johtaa avoimien koskettimien korkeaan potentiaaliin, joka saavuttaa useita kilovoltteja ja voi rikkoa toisiopiirien eristyksen, häiritä laitteiden toimintaa ja aiheuttaa sähkövammoja huoltohenkilöstölle.

Tästä syystä kaikki kytkennät virtamuuntajien toisiopiireissä suoritetaan tiukasti määritellyn tekniikan mukaisesti ja aina valvojien valvonnassa ilman, että virtapiirejä katkaistaan. Voit tehdä tämän käyttämällä:

• erikoistyyppiset riviliittimet, joiden avulla voit asentaa ylimääräisen oikosulun käytöstä poistetun osan keskeytyksen ajaksi;

• virtalohkojen testaus lyhyillä hyppyjohdoilla;

• erityinen avaimen muotoilu.

Tallentimet hätätilanteisiin

Mittalaitteet on jaettu kiinnitysparametrien tyypin mukaan:

• nimelliset työolosuhteet;

• ylivirran esiintyminen järjestelmässä.

Tallennuslaitteiden herkät elementit havaitsevat suoraan verrannollisesti tulevan signaalin ja myös näyttävät sen. Jos nykyinen arvo syötetään niiden sisäänmenoon vääristyneenä, tämä virhe lisätään lukemiin.

Tästä syystä laitteet, jotka on suunniteltu mittaamaan hätävirtoja nimellisvirran sijasta, on kytketty virtamuuntajan suojan sydämeen, ei mittauksiin.

Lue mittausjännitemuuntajien laitteesta ja toimintaperiaatteista täältä: Releen suojauksen ja automaation piirien jännitemuuntajien mittaus