Устройство электрических подстанций и составление их схем презентация

ПМ
Техническое обслуживание оборудования электрических подстанций и сетей
Раздел 1. Устройство электрических подстанций и составление их схем

Тема 1.3
Силовые и измерительные трансформаторы
1 семестр
14 ч. - Учебные занятия
10 ч. - Практические занятия

26.10.2020г.
Тема урока
Измерительные трансформаторы тока. Типы, параметры, конструкция, схемы соединений обмоток. Режимы работы, условные обозначения.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для расширения предела измерения измерительных приборов, а в высоковольтных цепях, кроме этого, для изоляции приборов и реле от высокого напряжения.

Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность
персонала при работе с измерительными приборами и реле, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены. Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь измеряемого тока последовательно. Она имеет один виток или несколько, выполненных проводом большого сечения.

На рисунке показан трансформатор тока ТА, включенный первичной обмоткой W1 в первичную цепь, по которой протекает ток I1.
К вторичной обмотке W2 подключены последовательно амперметр РА, реле тока КА и токовая обмотка счетчика активной энергии РI (обмотка напряжения PI подключается к трансформатору напряжения TV). Обмотки W1 и W2 располагаются на сердечнике из листовой или ленточной электротехнической стали и надежно изолируются друг от друга. Вторичная обмотка заземляется для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Выводы первичной обмотки обозначают Л1 и Л2 (линейные), вторичной И1 и И2 (измерительные).

Трансформатор тока работает в условиях, отличных от условий работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.
Сопротивление его вторичной цепи, состоящей из последовательно соединенных токовых обмоток приборов и реле, очень незначительно, вследствие чего трансформатор работает в условиях, близких к короткому замыканию.

При размыкании вторичной обмотки ее МДС снижается до нуля, тогда F0 = F1, т.е. результирующая МДС F0 резко возрастает, что приводит к увеличению магнитного потока Ф0 в сердечнике.
Следствием этого является возрастание нагрева сердечника и увеличения ЭДС вторичной обмотки, что может привести к перегреву и пробою изоляции вторичной обмотки, появлению опасного напряжения на приборах и реле.
Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо.
При снятии приборов и реле, подключенных к трансформатору тока, необходимо закоротить его вторичную обмотку или зашунтировать обмотку снимаемого прибора.

Классы точности.
В зависимости от величины погрешностей трансформаторы тока делятся на пять классов точности.
Приведенные в таблице погрешности соответствуют первичному току, составляющему 100—120 % от номинального. При значительном отклонении первичного тока от номинального, погрешности резко возрастают.

Трансформаторы тока применяют:
– класса 0,2 — для точных лабораторных измерений;
– класса 0,5 — для подключения счетчиков коммерческого расчета и точных защит;
– класса 1 — для подключения амперметров, счетчиков технического учета, фазометров и других измерительных приборов и реле;
– класса 3 и 10 — для подключения релейных защит.
Для питания обмоток приборов, требующих различных классов точности, изготовляют трансформаторы тока с двумя сердечниками, имеющими общую первичную обмотку и индивидуальные вторичные.

Классификация и системы обозначения.
По роду установки трансформаторы тока выпускают для внутренних и наружных электроустановок, а также встроенные в силовые трансформаторы и масляные выключатели.

По способу установки — трансформаторы тока делят на проходные, устанавливаемые в проемах стен, потолков или металлических ограждений комплектных распределительных устройств, и опорные, устанавливаемые на опорных конструкциях.

По конструкции первичной обмотки — трансформаторы тока бывают:
-одновитковые стержневые с первичной обмоткой в виде
прямолинейного стержня с линейными зажимами на концах; -одновитковые шинные, в которых роль первичной обмотки выполняют шины электроустановок, пропускаемые при монтаже через внутренние отверстия трансформаторов тока; -многовитковые с первичными обмотками петлевого, звеньевого и катушечного типов.

Каждому типу трансформатора тока присваивается буквенно-цифровые условные обозначения:
Т — трансформатор тока ;
П — проходной (отсутствие буквы П указывает на то, что трансформатор опорный);
В — встроенный в масляный выключатель;
ВТ — встроенный в силовой трансформатор;
О — одновитковый;
Л — с литой смоляной изоляцией;
Ш — шинный;
М — малогабаритный (для трансформатора тока внутренней установки);

К — катушечный;
Ф — с фарфоровой изоляцией;
З — для защиты от замыкания на землю;
У — усиленный (с повышенной электродинамической стойкостью);
ФЗ — в фарфоровом корпусе с первичной обмоткой звеньевого типа;
Н — наружной установки;
Р — с сердечником для релейной защиты;
Д — с вторичной обмоткой для питания дифференциальной защиты;
М — модернизированный (для трансформаторов тока наружной установки);

– первое число после буквенного обозначения — номинальное
напряжение трансформатора в киловольтах;
– следующая группа чисел (через дробь) — классы точности сердечников (вместо чисел могут стоять буквы Р или Д);
– последующие два числа (через дробь) — первичный и вторичный токи;
– цифра после номинальных токов — конструкционный вариант исполнения;
– буквы после конструкционного варианта — климатическое исполнение;
– последняя цифра — категория размещения.

Пример обозначения типа трансформатора тока и его расшифровка

Конструктивное исполнение.
Трансформаторы тока наружной установки ТФЗМ с масляным заполнением применяются на напряжения 35—220 кВ.
На более высокое напряжение изготавливают каскадные трансформаторы тока.

Трансформатор тока ТФЗМ
1-первичная обмотка, вторичная обмотка
2-кожух
3-трансформаторное масло
4-цоколь
5-измерительный вывод вторичной обмотки
6-коробка
7-заземляющая шина
8-крышка
9-дыхательный клапан
10- болт
11,12-линейный вывод первичной обмотки
13,14- зажимы

Для внутренней установки применяют трансформаторы тока с литой эпоксидной изоляцией. На рисунке приведены принципиальные схемы выполнения одновитковых (а), многовитковых (б), многовитковых с двумя сердечниками (в) трансформаторов.
На первичной обмотке 1 трансформатора тока располагается вторичная обмотка 2, смонтированная на магнитопроводе 3. Первичная обмотка изолируется от магнитопровода изоляцией 4. Ко вторичной обмотке подключаются токовые обмотки 5 измерительных приборов и реле.

Наиболее простыми в изготовлении являются проходные одновитковые трансформаторы ТПОЛ на номинальные первичные токи от 400 до 1500 А.
Трансформатор тока ТПОЛ-10
1,2- кольцевой магнитопровод
3-крепежное кольцо
4-прямолинейный стержень
5-эпоксидный компаунд
6-опорный фланец
Л1, Л2-болтовые зажимы

Трансформатор ТПОЛ-10

Трансформатор тока ТПЛ-10
8-первичная обмотка с выводами
9-сердечник Р
10-сердечник класса 0,5
11-корпус
12-зажимы вторичных обмоток
13-стальной уголок
Основное исполнение трансформатора ТПЛ-10 — опорное. Для его крепления имеются четыре монтажные отверстия в стальных уголках. Выпускаются трансформаторы при необходимости и в проходном исполнении.

Трансформатор ТПЛ-10

Шинные трансформаторы тока ТШЛ изготавливают на большие номинальные токи до 24 000 А. Они имеют проходное отверстие (окно) для ввода шин, используемых в качестве первичных обмоток.

Трансформаторы ТШЛ

Встроенные трансформаторы тока ТВ и ТВТ выполняют на кольцевых ленточных сердечниках.
Вторичные обмотки 3 наматывают на сердечник изолированным проводом. При выполнении обмотки оставляют свободные участки для крепления трансформатора и для распорных клиньев. Эти участки обозначают надписью «клин».

Встроенные трансформаторы типа ТВ устанавливаются на проходных изоляторах масляных выключателей. Встроенные ТТ одновитковые и выпускаются на токи выше 75 А с классами точности сердечников 1; 3; 10 и реже 0,5.
Первичной обмоткой встроенного трансформатора 2 является стержень высоковольтного ввода 1 силового трансформатора или масляного выключателя. Такое конструктивное выполнение удешевляет трансформаторы тока и упрощает их установку, так как для него не требуется отдельного места.
К недостаткам таких трансформаторов относится большая погрешность и малая вторичная мощность.
Встроенный трансформатор тока ТВТ

Встроенный трансформатор тока ТВ

Трансформаторы тока с разъемным сердечником, иначе называемые токоизмерительными клещами, применяют для измерения тока в проводах и шинах под напряжением без непосредственного включения в цепь.
Токоизмерительные клещи Ц-90
1-разъемный сердечник
2-первичная обмотка
3-вторичная обмотка
4-переключатель пределов измерений
5-амперметр
6-рукоятки

Токоизмерительные клещи Ц-90

Токоизмерительные клещи Ц-30

Двуручные токоизмерительные клещи Ц-90 для электроустановок напряжением до 10 кВ имеют разъемный сердечник 1, на который намотана вторичная обмотка 3. Первичной обмоткой служит провод 2 или шина, по которым проходит измеряемый ток. К вторичной обмотке присоединяется амперметр 5 с переключателем пределов измерений 4.
В этих клещах рукоятки 6 надежно изолированы от магнитопровода.

Промышленностью выпускается несколько разновидностей электроизмерительных клещей с разными пределами измерения: КЭ-44 с пределами измерения от 25 до 500 А;
Ц-90 с пределами измерений от 15 до 600 А;
Ц-30 для измерения тока в цепях напряжением до 600 В.
Измерение тока токоизмерительными клещами

Выбор трансформаторов тока.
Трансформаторы тока выбирают по месту установки (внутренняя или наружная), по конструкции (опорные,
проходные, встроенные), по назначению (для питания измерительных приборов или реле защит), номинальному напряжению и току первичной цепи.
Условия выбора:

Схемы подключения обмоток ТТ
При выполнении токовых защит используются следующие четыре схемы соединения вторичных обмоток ТТ и токовых цепей реле тока:
-полная звезда (трехфазная, трехрелейная);
-неполная звезда (двухфазная, двухрелейная);
-неполная звезда с реле в обратном проводе (двухфазная, трехрелейная);
-включение реле на разность токов двух фаз (двухфазная, однорелейная).

Схема полной звезды.
Защита может срабатывать при любом виде КЗ. Эта схема применяется обычно в сетях с глухозаземленной нейтралью, в которых могут возникать не только междуфазные, но и однофазные КЗ, сопровождающиеся протеканием тока в одной фазе. В сетях с изолированной(компенсированной) нейтралью (6-35 кВ) схема, как правило, не применяется, так как в этих сетях могут возникать лишь междуфазные КЗ, для фиксации которых достаточно иметь трансформаторы тока в двух фазах. Схема относительно дорогая, так как требует трех ТТ и трех реле тока.

Схема неполной звезды.
В схеме неполной звезды в реле тока проходят вторичные токи ТТ, установленных в фазах А и С. Коэффициент схемы kcx = 1. Схема нашла широкое распространение в сетях с изолированной нейтралью, поскольку она обеспечивает отключение любого междуфазного КЗ (двухфазного или трехфазного).
Недостатком схемы является пониженная (в 2 раза по сравнению с предыдущей схемой) чувствительность максимальной токовой защиты при двухфазном КЗ АВ за трансформатором со схемой соединения обмоток У/Д-11, поскольку при этом в реле защиты проходит ток, в 2 раза меньше, чем в схеме полной звезды.

Схема неполной звезды ТТ с реле в обратном проводе.
Схема обладает достоинством схемы неполной звезды (использование двух ТТ) и имеет такую же чувствительность при двухфазных КЗ за трансформатором У/Д-11, как и схема полной звезды. Коэффициент схемы kcx = 1.
Схема неполной звезды с реле в обратном проводе или без него нашла широкое распространение в токовых защитах линий напряжением до 35 кВ включительно (т.е. в сетях с изолированной нейтралью).

Схема неполного треугольника ТТ
В схеме неполного треугольника в реле КА проходит ток, равный разности токов фаз А и С, в которых установлены ТТ.
Достоинствами схемы являются ее простота и дешевизна: используется только одно реле тока.
Однако схема имеет недостатки, существенно ограничивающие область ее применения:
-защита обладает пониженной чувствительностью.

Видеофильм «Схемы токовых цепей»