Srovės transformatoriai – veikimo ir taikymo principas

Dirbant su energetinėmis sistemomis dažnai tenka tam tikrus elektros dydžius paversti analogiškais į juos su proporcingai pakitusiomis reikšmėmis. Tai leidžia imituoti tam tikrus procesus elektros instaliacijoje ir saugiai atlikti matavimus.

Srovės transformatoriaus (CT) veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos dėsnisveikiantys elektriniuose ir magnetiniuose laukuose, besikeičiančiuose kintamų sinusoidinių dydžių harmonikų pavidalu.

Jis konvertuoja pirminę srovės vektoriaus, tekančio maitinimo grandinėje, vertę į antrinę sumažintą vertę, atsižvelgiant į modulio proporcingumą ir tikslų kampo perdavimą.

Srovės transformatoriaus veikimo principas

Transformatoriaus viduje transformuojant elektros energiją vykstančių procesų demonstravimas paaiškinamas diagrama.

Srovė I1 teka per pirminę galios apviją su vijų skaičiumi w1, įveikdama jos varžą Z1.Aplink šią ritę susidaro magnetinis srautas F1, kurį fiksuoja magnetinė grandinė, esanti statmenai vektoriaus I1 krypčiai. Ši orientacija užtikrina minimalius elektros energijos nuostolius, kai ji paverčiama magnetine energija.

Kirsdamas statmenai išdėstytus apvijos w2 vijas, srautas F1 juose indukuoja elektrovaros jėgą E2, kurios įtakoje antrinėje apvijoje atsiranda srovė I2, įveikianti ritės Z2 varžą ir prijungtą išėjimo apkrovą Zn. Tokiu atveju antrinės grandinės gnybtuose susidaro įtampos kritimas U2.

Vadinamas dydis K1, nustatomas pagal vektorių I1 / I2 transformacijos koeficiento santykį... Jo reikšmė nustatoma projektuojant įrenginius ir matuojama jau paruoštose konstrukcijose. Realių modelių rodiklių ir skaičiuojamųjų verčių skirtumai vertinami pagal metrologinę charakteristiką – srovės transformatoriaus tikslumo klasę.

Faktiškai veikiant, srovių vertės ritėse nėra pastovios vertės. Todėl transformacijos koeficientas dažniausiai nurodomas vardinėmis reikšmėmis. Pavyzdžiui, jo išraiška 1000/5 reiškia, kad esant 1 kiloampero pirminei darbinei srovei, antriniuose posūkiuose veiks 5 amperų apkrovos. Šios vertės naudojamos apskaičiuojant ilgalaikį šio srovės transformatoriaus veikimą.

Magnetinis srautas F2 iš antrinės srovės I2 sumažina srauto F1 vertę magnetinėje grandinėje. Šiuo atveju srautas iš jame sukurto transformatoriaus Ф nustatomas vektorių Ф1 ir Ф2 geometrine suma.

Pavojingi veiksniai veikiant srovės transformatoriui

Galimybė paveikti aukštos įtampos potencialą izoliacijos gedimo atveju

Kadangi TT magnetinė grandinė pagaminta iš metalo, turi gerą laidumą ir magnetiškai jungia izoliuotas apvijas (pirminę ir antrinę) viena su kita, nutrūkus izoliacijos sluoksniui, padidėja elektros smūgio pavojus personalui ar įrangai.

Siekiant užkirsti kelią tokioms situacijoms, naudojamas vieno iš antrinių transformatoriaus gnybtų įžeminimas, kad avarijos atveju iš jo ištekėtų aukštos įtampos potencialas.

Šis gnybtas visada pažymėtas ant prietaiso korpuso ir nurodytas prijungimo schemose.

Galimybė būti paveiktam aukštos įtampos potencialo antrinės grandinės gedimo atveju

Antrinės apvijos išvados pažymėtos «I1» ir «I2», todėl tekančių srovių kryptis yra polinė, sutampa visose apvijose. Kai transformatorius veikia, jie visada turi būti prijungti prie apkrovos.

Tai paaiškinama tuo, kad srovė, einanti per pirminę apviją, turi didelę potencialinę galią (S = UI), kuri transformuojama į antrinę grandinę su mažais nuostoliais, o ją nutraukus srovės komponentas smarkiai sumažėja iki verčių. nuotėkio per aplinką, tačiau tuo pačiu metu kritimas žymiai padidina įtempius lūžusioje dalyje.

Atvirų antrinės apvijos kontaktų potencialas, praeinant srovei pirminėje kilpoje, gali siekti kelis kilovoltus, o tai yra labai pavojinga.

Todėl visos antrinės srovės transformatorių grandinės visada turi būti saugiai sumontuotos, o ant apvijų ar išimtų gyslų visada turi būti sumontuoti šunto trumpieji jungimai.

Srovės transformatorių grandinėse naudojami projektavimo sprendimai

Kiekvienas srovės transformatorius, kaip elektros prietaisas, yra skirtas spręsti tam tikras problemas eksploatuojant elektros įrenginius. Pramonė gamina didelį jų asortimentą. Tačiau kai kuriais atvejais, tobulinant konstrukcijas, lengviau naudoti paruoštus modelius su patikrintomis technologijomis, nei perdaryti ir gaminti naujus.

Vieno apsisukimo TT (pirminėje grandinėje) sukūrimo principas yra pagrindinis ir parodytas nuotraukoje kairėje.

Čia pirminė apvija, padengta izoliacija, yra pagaminta iš tiesios magistralės L1-L2, einančios per transformatoriaus magnetinę grandinę, o antrinė apvyniojama posūkiais aplink ją ir prijungta prie apkrovos.

Dešinėje parodytas kelių posūkių KT su dviem branduoliais sukūrimo principas. Čia paimami du vieno apsisukimo transformatoriai su antrinėmis grandinėmis ir per jų magnetines grandines praleidžiamas tam tikras galios apvijų apsisukimų skaičius. Tokiu būdu ne tik padidinama galia, bet ir dar labiau padidinamas išėjimo prijungtų grandinių skaičius.

Šie trys principai gali būti keičiami įvairiais būdais. Pavyzdžiui, kelių identiškų ritinių naudojimas aplink vieną magnetinę grandinę yra plačiai paplitęs siekiant sukurti atskiras, nepriklausomas antrines grandines, kurios veikia autonomiškai. Tai vadinami branduoliais. Tokiu būdu skirtingos paskirties jungiklių arba linijų (transformatorių) apsauga prijungiama prie vieno srovės transformatoriaus srovės grandinių.

Kombinuoti srovės transformatoriai su galinga magnetine grandine, naudojami įrangos avariniuose režimuose, ir įprastinė, skirta matavimams esant vardiniams tinklo parametrams, veikia galios įrangos įrenginiuose.Ritės, apvyniotos aplink armatūrą, naudojamos apsauginiams įtaisams valdyti, o įprastos ritės naudojamos srovei arba galiai / varžai matuoti.

Jie vadinami taip:

• apsauginės ritės, pažymėtos indeksu «P» (relė);

• matavimas, nurodytas metrologinio tikslumo klasės TT skaičiais, pavyzdžiui, «0,5».

Apsauginės apvijos normaliai veikiant srovės transformatoriui suteikia pirminės srovės vektoriaus matavimą 10% tikslumu. Su šia verte jie vadinami „dešimt procentų“.

Matavimo klaidos

Transformatoriaus tikslumo nustatymo principas leidžia įvertinti jo ekvivalentinę grandinę, parodytą nuotraukoje. Jame visos pirminių dydžių reikšmės sąlyginai sumažinamos iki veiksmo antrinėse kilpose.

Lygiavertė grandinė apibūdina visus apvijose veikiančius procesus, atsižvelgiant į energiją, sunaudotą įmagnetinant šerdį srove I.

Jo pagrindu sudaryta vektorinė diagrama (trikampis SB0) rodo, kad srovė I2 ​​skiriasi nuo I'1 reikšmių su I reikšme mūsų atžvilgiu (įmagnetinimas).

Kuo didesni šie nuokrypiai, tuo mažesnis srovės transformatoriaus tikslumas Siekiant atsižvelgti į CT matavimo paklaidas, įvedamos šios sąvokos:

• santykinė srovės paklaida, išreikšta procentais;

• kampinė paklaida, apskaičiuota pagal lanko ilgį AB radianais.

Pirminės ir antrinės srovės vektorių nuokrypio absoliučią vertę lemia kintamosios srovės segmentas.

Įprastos pramoninės srovės transformatorių konstrukcijos gaminamos veikti pagal tikslumo klases, apibrėžtas 0,2 charakteristikomis; 0,5; 1,0; 3 ir 10 proc.

Praktinis srovės transformatorių pritaikymas

Įvairių jų modelių galima rasti tiek mažame korpuse esančiuose mažuose elektroniniuose įrenginiuose, tiek didelių kelių metrų matmenis užimančiuose energetiniuose įrenginiuose, kurie skirstomi pagal eksploatacines charakteristikas.

Srovės transformatorių klasifikacija

Pagal susitarimą jie skirstomi į:

• matavimas, srovių perkėlimas į matavimo priemones;
• apsaugotas, prijungtas prie srovės apsauginių grandinių;
• laboratorija, pasižyminti aukšta tikslumo klase;
• tarpiniai produktai, naudojami pakartotinei konversijai.

Eksploatuojant įrenginius, TT naudojamas:

• lauko lauko įrengimas;

• uždariems įrenginiams;

• įmontuota įranga;

• iš viršaus – įkišti rankovę;

• nešiojamas, leidžiantis atlikti matavimus įvairiose vietose.

Pagal TT įrangos darbinės įtampos vertę yra:

• aukšta įtampa (daugiau nei 1000 voltų);

• vardinėms įtampos vertėms iki 1 kilovolto.

Taip pat srovės transformatoriai klasifikuojami pagal izoliacinių medžiagų metodą, transformacijos pakopų skaičių ir kitas charakteristikas.

Atliktos užduotys

Išoriniai matavimo srovės transformatoriai naudojami elektros grandinėms valdyti elektros energijai matuoti, linijų ar galios autotransformatorių matavimams ir apsaugai.

Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta jų vieta kiekvienai linijos fazei ir antrinių grandinių įrengimas galios autotransformatoriaus 110 kV skirstomojo įrenginio gnybtų dėžutėje.

Tas pačias užduotis atlieka išorinių skirstomųjų įrenginių-330 kV srovės transformatoriai, tačiau, atsižvelgiant į aukštesnės įtampos įrangos sudėtingumą, jie turi daug didesnius matmenis.

Energijos įrangoje dažnai naudojamos įterptosios srovės transformatorių konstrukcijos, kurios dedamos tiesiai ant elektrinės korpuso.

Jie turi antrines apvijas su laidais, išdėstytais aplink aukštos įtampos įvorę sandariame korpuse. Kabeliai iš CT gnybtų yra nutiesti į čia pritvirtintas gnybtų dėžutes.

Vidiniuose aukštos įtampos srovės transformatoriuose kaip izoliatorius dažniausiai naudojama speciali transformatorinė alyva. Tokio dizaino pavyzdys parodytas TFZM serijos srovės transformatorių, skirtų veikti 35 kV, nuotraukoje.

Dėžutės gamyboje izoliacijai tarp apvijų naudojamos iki 10 kV imtinai kietos dielektrinės medžiagos.

Srovės transformatoriaus TPL-10, naudojamo KRUN, uždaruose skirstomuosiuose įrenginiuose ir kitų tipų skirstomuosiuose įrenginiuose, pavyzdys.

Vieno iš REL 511 apsauginių gyslų, skirtų 110 kV grandinės pertraukikliui, antrinės srovės grandinės prijungimo pavyzdys parodytas su supaprastinta schema.

Srovės transformatoriaus gedimai ir kaip juos rasti

Srovės transformatorius, prijungtas prie apkrovos, gali pažeisti apvijų izoliacijos elektrinę varžą arba jų laidumą, veikiant šiluminiam perkaitimui, atsitiktiniam mechaniniam poveikiui arba dėl netinkamo įrengimo.

Eksploatuojamoje įrangoje dažniausiai pažeidžiama izoliacija, dėl ko įvyksta apvijų trumpasis jungimas posūkis (sumažėja perduodama galia) arba atsiranda nuotėkio srovės per atsitiktinai sukurtas trumpojo jungimo grandines.

Siekiant nustatyti nekokybiško maitinimo grandinės įrengimo vietas, periodiškai atliekami darbo grandinės patikrinimai termovizoriais.Jų pagrindu nedelsiant pašalinami sugedusių kontaktų defektai, sumažinamas įrangos perkaitimas.

Uždarymo nebuvimą nuo posūkio iki posūkio tikrina relinės apsaugos ir automatikos laboratorijų specialistai:

• imantis srovės įtampos charakteristikos;

• transformatoriaus įkrovimas iš išorinio šaltinio;

• pagrindinių parametrų matavimai darbo schemoje.

Jie taip pat analizuoja transformacijos koeficiento reikšmę.

Visuose darbuose pirminės ir antrinės srovės vektorių santykis vertinamas pagal dydį. Jų kampų nuokrypiai neatliekami, nes trūksta didelio tikslumo fazių matavimo prietaisų, kuriais tikrinami srovės transformatoriai metrologinėse laboratorijose.

Aukštos įtampos dielektrinių savybių tyrimai pavedami atlikti izoliacijos paslaugų laboratorijos specialistams.