Вторичные цепи трансформаторов тока и их проверка
Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока.
Трансформаторы тока (ТА) имеют следующую маркировку выводов: JI\ и Л2—первичные обмотки, И\ и И2 (или \Ии 1#2, 2Ии 2И2) — вторичные обмотки. Однополярными выводами являются Л\ и И и Трансформаторы тока, как правило, устанавливают выводом Лг к шинам на выводы И\, подключают фазные провода связи с защитами, на, выводы #2 собирают нуль ТА. На рис. 1.23 представлены наиболее широко применяемые типовые схемы соединения вторичных цепей трансформаторов тока.
На рис. 1.23, а представлена схема соединения в звезду при . установке ТА в каждой фазе. При такой схеме включения в нормальной режиме в нулевом проводе протекает только ток небаланса, обусловленный погрешностями ТА и различием их вольт-амперных характеристик.
Появляется ток в нулевом проводе при однофазных коротких замыканиях КЗ, поэтому можно считать, что при данной схеме соединения ТА реле, включенные в нулевой провод, включены на фильтр тока нулевой последовательности.
Рис. 1.23. Схемы соединения вторичных обмоток ТА
Схема соединения ТА в звезду наиболее распространенная, широко применяется для защиты от междуфазных и однофазных КЗ для устройств автоматики и измерений. Если реле, установленные в фазных проводах, не используются, данная схема упрощается и принимает вид схемы на рис .1.23, б.
На рис. 1.23,в представлена схема соединения ТА в неполную звезду при установке ТА в двух фазах. Такая схема используется для выполнения защит от междуфазных КЗ в двух- и трехрелейном исполнениях, особенно присоединений с изолированной нейтралью; в нулевом проводе в нормальном режиме протекает сумма токов двух фаз.
На рис. 1.23, г приведена схема соединения ТА в треугольник при установке ТА в трех фазах. Схема широко используется для выполнения дифференциальных защит трансформаторов, когда необходимо компенсировать фазовый сдвиг первичных токов при соединении обмоток силового трансформатора звезда—треугольник; в фазном проводе протекает разность токов двух фаз.
На рис. 1.23,5 приведена схема, соединения ТА на разность токов двух фаз, она используется для выполнения защиты от междуфазных КЗ в однорелейном исполнении. В некоторых случаях для уменьшения нагрузки на ТА применяют схемы с последовательным соединением двух ТА (рис. 1.24,а); у двух ТА, установленных в одной фазе, с соблюдением
полярности соединяют первичные обмотки (Л2 \ТА и Л\ 2ТА) и вторичные обмотки (И2 1 ТА и #i 2ТА), устройства релейной защиты подключают на выводы И1 1ТА и И2 2ТА. Такое включение ТА обеспечивает неизменный вторичный ток, равный /j=/i/«rA, но позволяет увеличить в 2 раза нагрузку на каждый ТА. Схема имеет тот же коэффициент трансформации, что и каждый ТА.
Значительно реже применяют схемы с параллельным включением вторичных обмоток ТА (рис. 1,24,6). В этом случае коэффициент трансформации схемы в 2 раза меньше, чем пТл каждого ТА, а нагрузка на него вдвое больше. Это свойство ТА используют, когда необходимо получить малые или нестандартные коэффициенты трансформации.
Проверка правильности соединения вторичных цепей ТА.
Полностью собранные и подключенные к защите или устройству электроавтоматики токовые цепи, как правило, проверяют первичным током прогрузки. Эта проверка является завершающей, поэтому желательно
Рис. 1.24. Схемы включения вторичных обмоток двух ТА в одной цепи: а — последовательное; б — параллельное
измерения производить прибором ВАФ-85 без разрыва токовых цепей. При необходимости включения приборов непосредственно в токовые цепи подключение их производят на испытательных зажимах или испытательных блоках (при подготовительных работах и отсутствии тока). Если приборы включаются в процессе проверки и измерений, необходимо принимать меры, исключающие случайное размыкание цепей тока, влекущее за собой опасные для человека и цепей перенапряжения.
Проверку токовых цепей можно выполнить однофазным или трехфазным током. Проверка однофазным током выполняется по одной из приведенных на рис. 1.25 схем. Нагрузочным устройством TL устанавливают ток в первичной цепи, равный 10—20 % номинального значения, и, измеряя токи во вторичных цепях, проверяют правильность выполнения токовых цепей. Соотношения измеряемых токов при правильном выполнении токовых цепей при наиболее вероятных ошибках и неисправностях приведены в табл. 1.13—1.17.
Проверку токовых цепей ТА, соединенных в треугольник, производят дважды, например если при подаче тока в фазы А—В и В—С, при проверке выявлена неисправность, то после ее устранения производят повторную проверку по той же схеме.
Проверка трехфазным током более трудоемкая и применяется главным образом при наладке дифференциальных защит трансформаторов, генераторов, блоков генератор—трансформатор, мощных электродвигателей, она обеспечивает полную уверенность в правильности выполнения токовых цепей и обеспечивает возможность включения оборудования с предварительно проверенными основными защитами. Устанавливают трехфазную закоротку на одной стороне силового трансформатора за трансформаторами тока; трехфазное напряжение, обычно от сборки 380 В достаточной мощности, подают силовым кабелем на другую сторону. Иногда при больших значениях реактивного сопротивления трансформаторов проверку током производят на напряжении
кВ. До испытаний предварительно рассчитывают возможный ток и определяют, с какой стороны трансформатора необходимо установить закоротку, на какую сторону подавать испытательное напряжение.
Ожидаемый испытательный ток /исп, А, можно рассчитать по упрощенной формуле, не учитывающей падение напряжения в источнике питания:
Рис; 1.25. Схемы проверки токовых цепей первичным однофазным током;
а — пб схеме звезды; б — по схеме неполной звезды; в — по схеме на разность токов; г—по схеме треугольника, ток подан на фазы АВ; D —по схеме треугольника, ток подан на фазы ЙС; Q — рубильник; TUV — регулировочный трансформатор; ТL — нагрузочный трансформатор; РА — прибор для измерения первичного тока прогрузки; стрелками указаны места измерения вторичных токов ВАФ-85;
— полярная сторона токоизмерительных клещей; <= “ — соединения первичной испытательной схемы
Таблица 1.13. Возможные неисправности в трехфазных схемах токовых цепей, соединенных в звезду
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным ~ оком по однофазной схеме рис. 1.25, а | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма токов для режима активной нагрузки | ||
Продолжение табл. 1.13
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным током по однофазной схеме рис. 1.25,а | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма для режима активной нагрузки | ||
Таблица 1.14. Возможные неисправности в двухфазных схемах токовых цепей, соединенных в неполную звезду
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным током по однофазной схеме рис. 1.25,6 | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма для режима активной нагрузки | ||
Продолжение табл. 1.14
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным током по однофазной схеме рис. 1.25,6 | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма для режима активной нагрузки | ||
Схема выполнена правильно |
| ||
Векторная диаграмма неопределенная | |||
Продолжение табл. 1.14
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным током по однофазной схеме рис. 1.25,6 | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма для режима активной нагрузки | ||
Таблица 1.15. Возможные неисправности в двухфазных схемах токовых цепей, соединенных на разность токов
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным током по однофазной схеме рис. 1.25,в | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма токов для режима активной нагрузки | ||
Векторная диаграмма неопределенная |
Продолжение табл. 1.15
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи при проверке первичным током по однофазной схеме рис. 1.25,6 | Проверка трехфазным током от постороннего источника или током нагрузки | |
Вторичные токи | Векторная диаграмма токов для режима активной нагрузки | ||
Таблица 1.16. Возможные неисправности в трехфазных схемах токовых цепей, соединенных в треугольник
Проверка первичным током по схеме рис. 1.25, г. Ток подан на фазы А—В | Проверка первичным током по схеме рис. 1.25 д. Ток подан на фазы В—С | ||
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные | Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные |
Схема выполнена правильно
Вторичная обмотка ТА в фазе С включена с обратной полярностью
Обрыв цепи или вторичной обмотки ТА фазы А
Таблица 1.17. Возможные неисправности в трехфазных схемах токовых цепей, соединенных в треугольник
Выполнение схемы токовых цепей | Вторичные токи | Векторная диаграмма токов для режима активной нагрузки |
Схема выполнена правильно
Обрыв токового провода фазы А
где Uясп — испытательное напряжение, подводимое к трансформатору, В, /ном и Uвом — номинальный ток, А, и напряжение, В, обмотки трансформатора, на которую подается испытательное напряжение; ин — напряжение короткого замыкания прогружаемого трансформатора, %.
Полученное расчетное значение /исп не должно превышать номинального тока трансформатора и должно быть меньше допустимого тока источника с учетом мощности трансформатора собственных нужд,
Рис. 1.26. Принципиальная схема включения (а) и схема приспособления (б) для подключения прибора ВАФ-85 во вторичные цепи трансформаторов тока
допустимых токов, установленных на питающей сборке автоматических выключателей, и сечёния кабелей. Если возникает необходимость при погрузке первичным током возможно снятие векторных диаграмм вторичных токов относительно произвольной, но синхронной системы напряжения, напри- 'мер от блока К515 устройства У5053. Соотношение токов и векторные диаграммы токов при проверке трехфазным током, а также наиболее вероятные ошибки и неисправности приведены в табл. 1.13—1.15; 1.17.
Для определенности режимов принято, что все векторные диаграммы приведены для случая активной нагрузки, фазные соотношения токов и характер векторных диаграмм будут аналогичны приведенным при любой симметричной нагрузке.
Токовые цепи защит блоков генератор — трансформатор и генераторов проверяют на обтекание током при опыте КЗ возбужденного генератора, работающего на закоротку.
Снять векторную диаграмму прибором ВАФ-85 в этом режиме в общем случае невозможно, так как напряжение на шинах генератора мало и прибор, подключенный к цепям напряжения TV, не работает: невозможно снять диаграмму, подключив ВАФ-85 к постороннему напряжению, в связи с тем что генератор работает несинхронно с энергосистемой. Поэтому если возникает необходимость качественного анализа выполнения токовых цепей при испытаниях генератора, можно рекомендовать схему приспособления (рис. 1.26) для получения системы напряжений синхронной с генератором. Если в каждую из фаз трансформаторов тока, включенных по схеме звезды, включить резистор сопротивлением около 50 Ом, то при токе 0,8—1 А с приспособления можно подавать на ВАФ-85 симметричное напряжение 70—85 В.
При опыте КЗ в данном режиме программой испытаний должны быть предусмотрены фиксация тока возбуждения и стабильный ток статора генератора, в этом случае даже такое значительное увеличение сопротивления во вторичных цепях трансформаторов тока ТА вполне допустимо, так как не может привести к опасному для вторичных обмоток ТА значению напряжений.
В приспособлении использованы три резистора типа ПЭ мощностью 100—150 Вт, R=50 Ом, параллельно которым в каждой фазе установлены пробивные предохранители типа ПП-А/3 на номинальном на- напряжении 220/230 В, рассчитанные на протекание токов до 200 А, которые срабатывают в случае обрыва резисторов и, шунтируя их, замыкают вторичные цепи трансформаторов тока ТА. Этим обеспечивается надежная защита ТА при обрыве их вторичной цепи и безопасная работа персонала. Трехполюсный рубильник S при необходимости шунтируют все трансформаторы тока сразу.
Использование, приспособления позволяет прибором ВАФ-85 снимать векторные диаграммы, даже если из-за пониженного напряжения ротор сельсина не вращается, тем не менее измерение фазы тока ВАФ-85 обеспечивает с достаточной точностью, необходимо только предварительно проверять чередование фаз фазоуказателем. Окончательное заключение о выполнении токовых цепей генераторов делают после завершения испытаний и включения его в работу и после снятия векторных диаграмм под нагрузкой относительно напряжения генератора.