Практычнае параўнанне трансфарматараў току для вымярэння і абароны

Дакладнасць абароны CTДакладнасць ахоўнага трансформатара току — гэта не дакладнае выстаўленне рахункаў, а прадказальная працаздольнасць падчас няспраўнасці. Яго дакладнасць вызначаецца «складанай памылкай» пры зададзеным кратным значэнні намінальнага току. Агульны клас абароны —5P10.Гэтае абазначэнне расшыфроўваецца наступным чынам:

• 5Сукупная памылка не перавышае 5% на мяжы дакладнасці.
• PГэтая літара абазначае яго як клас абароны CT.
• 10Гэта каэфіцыент гранічнай дакладнасці (ALF). Гэта азначае, што CT будзе падтрымліваць зададзеную дакладнасць да 10-кратнага перавышэння намінальнага першаснага току.

Карацей кажучы, 5P10-токавы трансформатор току гарантуе, што калі першасны ток у 10 разоў перавышае нармальны, сігнал, які пасылаецца на рэле, усё яшчэ знаходзіцца ў межах 5% ад ідэальнага значэння, што забяспечвае правільнае рашэнне аб адключэнні рэле.

Нагрузка і рэйтынг VA

Цяжар— гэта агульная электрычная нагрузка, падлучаная да другасных вывадаў трансформатора току, вымяраная ў вольт-амперах (ВА) або омах (Ом). Кожная прылада і провад, падлучаныя да трансформатора току, уносяць свой уклад у гэтую нагрузку. Перавышэнне намінальнай нагрузкі трансформатора току прывядзе да зніжэння яго дакладнасці.

Агульная нагрузка — гэтасума імпедансаў усіх кампанентаўу другасным ланцугу:

• Супраціўленне ўласнай другаснай абмоткі трансформатора току.
• Супраціўленне правадоў, якія злучаюць КТ з прыладай.
• Унутраны імпеданс падлучанай прылады (лічыльніка або рэле).

Разлік агульнай нагрузкі:Інжынер можа разлічыць агульную нагрузку па формуле:Агульная нагрузка (Ω) = абмотка CT R (Ω) + правад R (Ω) + прылада Z (Ω)Напрыклад, калі супраціўленне другаснай абмоткі трансформатора току складае 0,08 Ом, супраціўленне злучальных правадоў — 0,3 Ом, а імпеданс рэле — 0,02 Ом, то агульная нагрузка ланцуга складае 0,4 Ом. Для правільнай працы трансформатора току гэта значэнне павінна быць меншым за намінальную нагрузку.

Вымяральныя трансформаторы току звычайна маюць нізкія намінальныя значэнні магутнасці (напрыклад, 2,5 ВА, 5 ВА), таму што яны падключаюцца да высокаімпедансных вымяральных прылад з нізкім спажываннем на кароткіх адлегласцях. Трансформаторы току для абароны патрабуюць значна больш высокіх намінальных значэнняў магутнасці (напрыклад, 15 ВА, 30 ВА), таму што яны павінны забяспечваць дастатковую магутнасць для працы шпулек ахоўнага рэле з нізкім імпедансам і больш высокім спажываннем, часта на значна больш доўгіх кабельных участках. Няправільнае супастаўленне намінальнай нагрузкі трансформатора току з фактычнай нагрузкай ланцуга з'яўляецца распаўсюджанай крыніцай памылак як у схемах вымярэння, так і ў схемах абароны.

Разуменне напружання ў кропцы калена

Напружанне кропкі пераходу (KPV) — гэта крытычны параметр, які характэрны выключна для ахоўных трансформатараў току. Ён вызначае верхнюю мяжу карыснага працоўнага дыяпазону трансформатара току, перш чым яго стрыжань пачне насычацца. Гэта значэнне неабходна для забеспячэння надзейнага атрымання сігналу ахоўным рэле падчас кароткага замыкання з высокім токам.

Інжынеры вызначаюць KPV па крывой узбуджэння CT, якая адлюстроўвае другаснае ўзбуджальнае напружанне ў залежнасці ад другаснага ўзбуджальнага току. «Калена» — гэта кропка на гэтай крывой, дзе магнітныя ўласцівасці стрыжня рэзка змяняюцца.

TheСтандарт IEEE C57.13дае дакладнае вызначэнне гэтай кропкі. Для КТ без зазору кропка пералому — гэта месца, дзе датычная да крывой утварае вугал 45 градусаў з гарызантальнай воссю. Для КТ з зазорам гэты вугал складае 30 градусаў. Гэтая канкрэтная кропка азначае пачатак насычэння.

Калі ТТ працуе ніжэй за напружанне кропкі пералому, яго стрыжань знаходзіцца ў лінейным магнітным стане. Гэта дазваляе яму дакладна ўзнаўляецца ток кароткага замыкання для падлучанага рэле. Аднак, як толькі другаснае напружанне перавышае КПВ, стрыжань пераходзіць у насычэнне. Насычэнне, часта выкліканае вялікімі пераменнымі токамі і зрушэннямі пастаяннага току падчас кароткага замыкання, прыводзіць да таго, што ТТ...імпеданс намагнічвання значна знізіццаТрансфарматар больш не можа дакладна адлюстраваць першасны ток на другасны бок.

Сувязь паміж KPV і надзейнасцю абароны з'яўляецца прамой і вырашальнай:

• Кропка ніжэй калена:Стрыжань трансформатора току працуе лінейна. Ён забяспечвае дакладнае адлюстраванне току кароткага замыкання для ахоўнага рэле.
• Вышэй за калена:Стрыжань насычаецца. Гэта прыводзіць да значнага павелічэння току намагнічвання і нелінейнай працы, што азначае, што ток току больш не адлюстроўвае сапраўдны ток кароткага замыкання.
• Праца рэле:Для правільнай працы ахоўных рэле патрабуецца дакладны сігнал. Калі трансформатор току насычаецца да таго, як рэле паспее прыняць рашэнне, яно можа не выявіць сапраўдную велічыню няспраўнасці, што прывядзе да затрымкі спрацоўвання або поўнай адмовы ад працы.
• Бяспека сістэмы:Такім чынам, напружанне ў кропцы пералому трансформатора току павінна быць дастаткова вышэйшым за максімальнае другаснае напружанне, якое чакаецца падчас кароткага замыкання. Гэта гарантуе, што рэле атрымае надзейны сігнал для абароны дарагога абсталявання.

Інжынеры разлічваюць неабходны KPV, каб гарантаваць, што CT застанецца ненасычаным пры найгоршых умовах замыкання. Спрошчаная формула для гэтага разліку выглядае наступным чынам:

Патрабуецца KPV ≥ Калі × (Rct + Rb)

Дзе:

• If= Максімальны другасны ток кароткага замыкання (А)
• Прамая= супраціў другаснай абмоткі CT (Ом)
• Rb= Агульная нагрузка рэле, праводкі і злучэнняў (Ом)

У канчатковым рахунку, напружанне кропкі пераходу служыць асноўным паказчыкам здольнасці ахоўнага трансформатора току выконваць сваю функцыю бяспекі пры экстрэмальных электрычных нагрузках.

Расшыфроўка пазначэнняў на заводскіх таблічках трансфарматараў току

На заводскай таблічцы трансфарматара току змяшчаецца кампактны код, які вызначае яго прадукцыйнасць. Гэта літарна-лічбавае абазначэнне — гэта скарочаная мова для інжынераў, якая ўказвае дакладнасць, прымяненне і эксплуатацыйныя межы кампанента. Разуменне гэтых кодаў неабходна для выбару правільнай прылады.

Інтэрпрэтацыя вымярэнняў класаў КТ (напрыклад, 0,2, 0,5S, 1)

Класы вымяральных трансформатараў току вызначаюцца лікам, які прадстаўляе максімальна дапушчальную працэнтную памылку пры намінальным току. Меншы лік азначае больш высокую ступень дакладнасці.

• Клас 1:Падыходзіць для агульнага вымярэння панэлі, дзе высокая дакладнасць не мае вырашальнага значэння.
• Клас 0.5:Выкарыстоўваецца для камерцыйных і прамысловых рахункаў.
• Клас 0.2:Патрабуецца для высокадакладнага вымярэння даходаў.

Некаторыя класы ўключаюць літару «S». Абазначэнне «S» у класах вымярэнняў току паводле IEC, такіх як 0,2S і 0,5S, азначае высокую дакладнасць. Гэтая канкрэтная класіфікацыя звычайна выкарыстоўваецца ў тарыфных вымярэннях, дзе дакладныя вымярэнні маюць вырашальнае значэнне, асабліва ў ніжняй частцы дыяпазону току.

Інтэрпрэтацыя класаў абароны CT (напрыклад, 5P10, 10P20)

Класы CT абароны выкарыстоўваюць трохчасткавы код, які апісвае іх паводзіны падчас няспраўнасці. Тыповы прыклад —5P10.

Разбор кода 5P10:

• 5Гэта першае значэнне — максімальная сукупная памылка ў працэнтах (5%) на мяжы дакладнасці.
• PЛітара «P» у класіфікацыі, напрыклад, 5P10, азначае «клас абароны». Гэта паказвае, што CT у першую чаргу прызначаны для ахоўнага рэлейнага прымянення, а не для дакладных вымярэнняў.
• 10Апошні лік — гэта каэфіцыент гранічнай дакладнасці (ALF). Гэта азначае, што CT будзе падтрымліваць зададзеную дакладнасць да току кароткага замыкання, які ў 10 разоў перавышае яго намінальны паказчык.

Аналагічна, а10P20Клас КТ мае сумарную хібнасць 10% і каэфіцыент абмежавання дакладнасці20У пазначэнні, такім як 10P20, лічба «20» азначае каэфіцыент гранічнай дакладнасці. Гэты каэфіцыент паказвае, што памылка трансфарматара будзе заставацца ў дапушчальных межах, калі ток у 20 разоў перавышае намінальнае значэнне. Гэтая здольнасць мае вырашальнае значэнне для забеспячэння правільнай працы ахоўных рэле падчас моцных кароткіх замыканняў.

Кіраўніцтва па ўжыванні: Падбор КТ для выканання задачы

Выбар адпаведнага трансфарматара току — гэта не пытанне пераваг, а патрабаванне, якое дыктуецца прымяненнем. Вымяральны трансфарматар току забяспечвае дакладнасць, неабходную для фінансавых аперацый, а ахоўны трансфарматар току — надзейнасць, неабходную для бяспекі актываў. Разуменне таго, дзе ўжываць кожны тып, мае фундаментальнае значэнне для надзейнага праектавання і эксплуатацыі электрычнай сістэмы.

Калі выкарыстоўваць вымяральную камп'ютарную тамаграфію

Інжынерам варта выкарыстоўваць вымяральны трансформар току ў любой сістэме, дзе галоўнай мэтай з'яўляецца дакладнае адсочванне спажывання электраэнергіі. Гэтыя прылады з'яўляюцца асновай дакладнага выстаўлення рахункаў і кіравання энергіяй. Іх канструкцыя аддае прыярытэт высокай дакладнасці пры нармальных умовах нагрузкі.

Асноўныя сферы прымянення вымяральных КТ ўключаюць:

• Вымярэнне даходаў і тарыфаўКамунальныя службы выкарыстоўваюць высокадакладныя трансформаторы току (напрыклад, класа 0.2S, 0.5S) для выстаўлення рахункаў жылым, камерцыйным і прамысловым кліентам. Дакладнасць забяспечвае справядлівыя і правільныя фінансавыя аперацыі.
• Сістэмы кіравання энергіяй (СЭЭ)Аб'екты выкарыстоўваюць гэтыя камп'ютарныя лічачы для маніторынгу спажывання энергіі ў розных аддзелах або адзінках абсталявання. Гэтыя дадзеныя дапамагаюць выяўляць неэфектыўнасць і аптымізаваць выкарыстанне энергіі.
• Аналіз якасці электраэнергііАналізатары якасці электраэнергіі патрабуюць дакладных уваходных дадзеных для дыягностыкі такіх праблем, як гармонікі і прасечкі напружання. Для гэтых вымярэнняў, асабліва ў сістэмах сярэдняга напружання, частотная характарыстыка вымяральнага трансфарматара мае вырашальнае значэнне. Сучасным аналізатарам могуць спатрэбіцца надзейныя дадзеныя.да 9 кГц, што патрабуе аптымізаваных па частаце трансфарматараў для захопу поўнага гарманічнага спектру.

Заўвага па выбары:Пры выбары токавага трансформатора для вымяральніка магутнасці або аналізатара вырашальнае значэнне маюць некалькі фактараў.

• Сумяшчальнасць выхадуВыхадны сігнал токавага трансформатора (напрыклад, 333 мВ, 5 А) павінен адпавядаць уваходным патрабаванням вымяральніка.
• Памер загрузкіДля падтрымання дакладнасці дыяпазон сілы току тока павінен адпавядаць меркаванай нагрузцы.
• Фізічная падрыхтоўкаТрансфарматар току павінен фізічна прылягаць да правадніка. Гнуткія шпулькі Рагоўскага — гэта практычнае рашэнне для вялікіх шын або цесных прастор.
• ДакладнасцьДля выстаўлення рахункаў стандартнай дакладнасцю з'яўляецца 0,5% або лепш. Для агульнага маніторынгу можа быць дастаткова 1%.

Калі выкарыстоўваць ахоўную камп'ютэрную тамаграфію

Інжынеры павінны выкарыстоўваць ахоўныя трансформаторы току (CT) там, дзе галоўнай мэтай з'яўляецца абарона персаналу і абсталявання ад перагрузак па току і няспраўнасцяў. Гэтыя трансформаторы току прызначаны для працы падчас экстрэмальных электрычных падзей, забяспечваючы надзейны сігнал для ахоўнага рэле.

Звычайныя сферы прымянення ахоўных CT ўключаюць:

• Абарона ад перагрузкі па току і замыкання на зямлюГэтыя трансфарматары току падаюць сігналы на рэле (напрыклад, ANSI Device 50/51), якія выяўляюць замыканні на фазу або зямлю. Затым рэле адключае аўтаматычны выключальнік, каб ізаляваць замыканне. У размеркавальных прыладах сярэдняга напружання выкарыстоўваецца спецыяльныКТ нулявой паслядоўнасцідля абароны ад замыкання на зямлю часта рэкамендуецца замест рэшткавага падключэннятрохфазныя трансфарматары токуРэшткавае падключэнне можа прывесці да ілжывых адключэнняў з-за нераўнамернага насычэння падчас запуску рухавіка або замыканняў фаз.
• Дыферэнцыяльная абаронаГэтая схема абараняе асноўныя актывы, такія як трансфарматары і генератары, шляхам параўнання токаў, якія ўваходзяць і выходзяць з ахоўнай зоны. Яна патрабуе ўзгодненых набораў ахоўных трансформатараў току.Сучасныя лічбавыя рэлеможа кампенсаваць розныя злучэнні токавага току (зорка або трохкутнік) і фазавыя зрухі з дапамогай праграмных налад, што забяспечвае значную гнуткасць у гэтых складаных схемах.
• Дыстанцыйная абарона: Гэтая схема, якая выкарыстоўваецца ў лініях электраперадачы, абапіраецца на ахоўныя токавыя трансформаторы для вымярэння імпедансу ў месцы замыкання. Насычэнне токавага трансформатара можа скажаць гэта вымярэнне, з-за чаго рэле няправільна ацэньвае месцазнаходжанне замыкання. Таму токавы трансформатор павінен быць распрацаваны такім чынам, каб пазбегнуць насычэння на працягу ўсяго вымярэння.

Згодна з ANSI C57.13, стандартны ахоўны CT павінен вытрымліваць да20 разоўяго намінальны ток падчас няспраўнасці. Гэта гарантуе, што ён можа падаць прыдатны сігнал на рэле, калі гэта найбольш неабходна.

Высокі кошт няправільнага выбару

Выкарыстанне няправільнага тыпу трансформатара току — гэта крытычная памылка з сур'ёзнымі наступствамі. Функцыянальныя адрозненні паміж вымяральнымі і ахоўнымі трансформарамі току не ўзаемазаменныя, і неадпаведнасць можа прывесці да небяспечных і дарагіх наступстваў.

• Выкарыстанне вымяральнага CT для абароныГэта найбольш небяспечная памылка. Вымяральны трансформатор току прызначаны для насычэння пры малых перагрузках, каб абараніць лічыльнік. Падчас сур'ёзнай няспраўнасці ён насыціцца амаль імгненна. Насычаны трансформатор току не зможа ўзнавіць высокі ток кароткага замыкання, і ахоўнае рэле не ўбачыць сапраўдную велічыню падзеі. Гэта можа прывесці да затрымкі адключэння або поўнага выхаду з ладу, што можа прывесці да катастрафічнага пашкоджання абсталявання, пажару і рызыкі для персаналу. Напрыклад, насычэнне трансформатора току можа прывесці да перагарання рэле дыферэнцыяльнай абароны трансфарматара.няправільна працаваць, што прыводзіць да непажаданага адключэння падчас знешняй няспраўнасці.
• Выкарыстанне ахоўнага CT для вымярэнняўГэты выбар прыводзіць да фінансавай недакладнасці. Ахоўны трансформатор току не прызначаны для дакладнасці пры нармальных рабочых токах. Яго клас дакладнасці (напрыклад, 5P10) гарантуе прадукцыйнасць пры высокіх кратных яго наміналу, а не ў ніжнім канцы шкалы, дзе працуе большасць сістэм. Выкарыстанне яго для аплаты было б падобна на вымярэнне пясчынкі мернай шкалой. Атрыманыя рахункі за энергію будуць недакладнымі, што прывядзе да страты даходу для камунальнай службы або завышэння платы для спажыўца.

Сцэнар крытычнага збою:У схемах дыстанцыйнай абароны насычэнне токавага трансформатара прыводзіць да таго, што рэле вымяраебольш высокі імпедансчым фактычнае значэнне. Гэта фактычна скарачае ахоўны ахоп рэле. Няспраўнасць, якую трэба ліквідаваць неадкладна, можа разглядацца як больш аддаленая няспраўнасць, што прыводзіць да затрымкі спрацоўвання. Такая затрымка павялічвае нагрузку на электрычную сістэму і павялічвае патэнцыял для шырокамаштабных пашкоджанняў.

У канчатковым выніку, кошт няправільнага выбару трансформатора току значна перавышае кошт самога кампанента. Гэта выяўляецца ў разбурэнні абсталявання, прастоях у эксплуатацыі, недакладных фінансавых справаздачах і парушэнні бяспекі.

Ці можа адзін токавы сігнал выконваць адначасова вымяральную і абарончую функцыю?

Нягледзячы на ​​тое, што вымяральныя і ахоўныя трансфарматары току маюць розныя канструкцыі, інжынерам часам патрабуецца адна прылада для выканання абедзвюх функцый. Гэтая патрэба прывяла да распрацоўкі спецыялізаваных трансфарматараў падвойнага прызначэння, але яны маюць пэўныя недахопы.

КТ падвойнага прызначэння (клас X)

Спецыяльная катэгорыя, вядомая якТрансфарматар току класа X або класа PS, могуць выконваць як вымяральныя, так і ахоўныя функцыі. Гэтыя прылады не вызначаюцца стандартнымі класамі дакладнасці, такімі як 5P10. Замест гэтага іх прадукцыйнасць вызначаецца наборам ключавых параметраў, якія інжынер выкарыстоўвае для праверкі іх прыдатнасці для канкрэтнай схемы абароны.

Згодна са стандартамі IEC, прадукцыйнасць КТ класа X вызначаецца наступным чынам:

• Намінальны першасны ток
• Каэфіцыент пераключэння абаротаў
• Напружанне ў кропцы калена (KPV)
• Ток намагнічвання пры зададзеным напружанні
• Супраціўленне другаснай абмоткі пры 75°C

Гэтыя характарыстыкі дазваляюць прыладзе забяспечваць высокую дакладнасць вымярэнняў у нармальных умовах, адначасова забяспечваючы прадказальнае напружанне ў кропцы пералому для надзейнай працы рэле падчас няспраўнасцей. Яны часта выкарыстоўваюцца ў схемах дыферэнцыяльнай абароны з высокім імпедансам, дзе характарыстыкі павінны быць дакладна вядомыя.

Практычныя абмежаванні і кампрамісы

Нягледзячы на ​​існаванне токавых трансформатараў класа X, часта пазбягаюць выкарыстання адной прылады як для вымярэння, так і для абароны. Да гэтых двух функцый прадугледжаны прынцыпова супярэчлівыя патрабаванні.

Вымяральны трансформатор току прызначаны для ранняга насычэння, каб абараніць адчувальныя вымяральныя прыборы.абарона CT прызначанасупрацьстаяць насычэнню, каб гарантаваць, што рэле зможа выявіць няспраўнасць. CT падвойнага прызначэння павінен знайсці кампраміс паміж гэтымі двума супрацьлеглымі мэтамі.

Гэты кампраміс азначае, што двухфункцыянальны трансформатор току можа не выконваць абедзве задачы гэтак жа добра, як спецыялізаваны блок. Канструкцыя становіцца больш складанай і дарагой. Для большасці выпадкаў устаноўка двух асобных спецыялізаваных трансформатараў току — аднаго для вымярэння і аднаго для абароны — з'яўляецца больш надзейным і эканамічна эфектыўным рашэннем. Такі падыход гарантуе, што абодва...сістэма аплатыі сістэма бяспекі працуе без кампрамісаў.

---

Выбар паміжвымяральныя і ахоўныя трансфарматары току— гэта выразнае рашэнне, заснаванае на аперацыйным прыярытэты. Адзін забяспечвае дакладнасць выстаўлення рахункаў, а другі — надзейнасць падчас няспраўнасці. Выбар правільнага тыпу не падлягае абмеркаванню з пункту гледжання бяспекі сістэмы, фінансавай дакладнасці і даўгавечнасці абсталявання. Інжынеры заўсёды павінны супастаўляць характарыстыкі токавага пераўтваральніка з патрэбамі падлучанай прылады.

Акантрольны ліст для канчатковай праверкіуключае:

1. Вызначце першасны токПадбярыце каэфіцыент токавага пераўтварэння ў адпаведнасці з максімальнай нагрузкай.
2. Разлічыць нагрузкуПадсумоўваем нагрузку ўсіх падлучаных кампанентаў.
3. Праверце клас дакладнасціВыберыце правільны клас для вымярэння або абароны.

Часта задаваныя пытанні

Што адбудзецца, калі другасны ланцуг токавага трансформатора застанецца адкрытым?

Размыканне другаснага ланцуга стварае небяспечна высокае напружанне. Першасны ток ператвараецца ў ток намагнічвання, насычаючы стрыжань. Гэта можа разбурыць трансформатор току і стварае сур'ёзную небяспеку паражэння электрычным токам.

Бяспека перш за ўсё:Заўсёды замыкайце другасныя клемы перад адключэннем любога прыбора ад ланцуга.

Як інжынеры выбіраюць правільны каэфіцыент токавага току?

Інжынеры выбіраюць каэфіцыент, пры якім нармальны максімальны ток сістэмы блізкі да першаснага наміналу трансформатора току. Гэты выбар гарантуе, што трансформатор току працуе ў межах свайго найбольш дакладнага дыяпазону. Напрыклад, нагрузка 90 А добра працуе з трансформатарам току 100:5 А.

Чаму вымяральны КТ небяспечны для абароны?

Вымяральны трансформатор току хутка насычаецца падчас кароткага замыкання. Ён не можа паведаміць пра сапраўдны ток кароткага замыкання на ахоўнае рэле. Тады рэле не адключае выключальнік, што прыводзіць да разбурэння абсталявання і сур'ёзных пагроз бяспецы.

Ці можа адзін токавы сігнал выконваць адначасова і функцыю вымярэння, і абарону?

Спецыяльныя токавыя трансформаторы класа X могуць выконваць абедзве функцыі, але іх канструкцыя з'яўляецца кампрамісам. Для аптымальнай бяспекі і дакладнасці інжынеры звычайна ўсталёўваюць два асобныя спецыяльныя токавыя трансформаторы — адзін для вымярэння, а другі для абароны.