Включение измерительных приборов и реле в установках высокого напряжения переменного тока производится : в большинстве случаев через измерительные трансформаторы напряжения— для измерения напряжения и трансформаторы тока — для измерения тока [Л. 5, 7, 43—48].

Трансформатор напряжения по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен обычному силовому трансформатору. Как показано на рис. 6-1, трансформатор напряжения состоит из стального сердечника (магнитопровода) С, собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток — первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Первичная обмотка имеющая очень большое число витков (несколько тысяч) тонкого провода, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке , имеющей меньшее количество витков (несколько сотен), подключаются параллельно реле и измерительные приборы.

Кроме рассмотренных выше электромагнитных трансформаторов напряжения, все более широкое применение находят емкостные делители напряжения.

Принцип действия емкостного делителя напряжения (рис. 6-9) заключается в следующем.

а) Устройство и принцип действия

Принципиальным отличием трансформатора тока от трансформатора напряжения является то, что его первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока и, следовательно, через нее проходит весь ток нагрузки или короткого замыкания. Этот ток является для трансформатора тока принужденным и проходит по его первичной обмотке независимо от состояния вторичной обмотки, т. е. от того, замкнута ли она на нагрузку, закорочена или разомкнута [Л. 43, 45, 47, 48, 56, 94].

а) Исходные данные

Все трансформаторы тока выбираются, как и другие аппараты, по номинальному току и напряжению установки и проверяются на термическую и динамическую устойчивость при коротких замыканиях.

Кроме того, трансформаторы тока, используемые для включения релейной защиты, проверяются на величину погрешности, которая, как указывалось выше, не должна превышать 10% по току и 7° по углу [Л. 41]. Для проверки по этому условию в информационных материалах заводов-поставщиков трансформаторов тока и в другой справочной литературе [Л. 46, 70, 94] даются следующие специальные характеристики и параметры трансформаторов тока.

Кроме рассмотренных выше трансформаторов тока, первичные обмотки которых включаются в фазы защищаемого элемента, большое распространение получили кабельные трансформаторы тока с кольцевыми сердечниками, используемые для защиты от замыканий на землю. В литературе эти трансформаторы тока называются также трансформаторами тока нулевой последовательности.

В схемах релейной защити широко применяются реле, реагирующие на отдельные симметричные составляющие или на их комбинацию. Защита от замыканий на землю выполняется, как правило, с реле тока нулевой последовательности. Реле тока и напряжения обратной последовательности применяются для пуска дистанционных защит в случае появления несимметрии в сети, хотя бы кратковременно возникающей при любом повреждении.

Использование составляющих тока и напряжения обратной и нулевой последовательностей позволяет выполнить устройства релейной защиты более чувствительными, так как в нормальном режиме эти составляющие отсутствуют.

Для уменьшения намагничивающего тока Iнам нужно уменьшать поток Фт, связанный с током соотношением



откуда

                                                                                                        (3.8)

где Rм – магнитное сопротивление стального сердечника ТТ.

Графически эта зависимость представляется характеристикой намагничивания, изображенной на рис.3.4.

Трансформаторы тока, питающие РЗ, должны работать с определенной точностью в пределах значений токов КЗ, на которые РЗ должна реагировать. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи ТТ I1 ном,и, следовательно, точная работа ТТ должна обеспечиваться при первичных токах I1 >I1 ном.

На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств РЗ погрешность в значении вторичного тока ТТ не должна превышать 10%, а по углу δ 7° [25].

Увеличение кратности первичного тока при КЗ и постоянной времени затухания апериодической составляющей существенно ухудшает работу ТТ, вызывая их насыщение в переходных режимах и, как следствие этого, искажение трансформации первичного тока, что создает опасность ложной работы быстродействующих РЗ.

Одним из способов снижения погрешности трансформации переменной составляющей первичного тока является использование магнитопроводов с немагнитными зазорами. Сопротивление ветви намагничивания ТТ с такими магнитопроводами велико для переменной и мало для апериодической составляющей. Поэтому апериодическая составляющая напряжения на вторичной обмотке ТТ, а следовательно, и апериодическая составляющая индукции относительно малы, и магнитопровод не насыщается. Наличие зазора приводит к увеличению периодической составляющей тока намагничивания. Чтобы снизить погрешность ТТ по периодической составляющей 50 Гц, нагрузку можно шунтировать конденсатором, образующим резонансный контур с ветвью намагничивания ТТ, что создает такие же условия работы ТТ, что и снижение тока намагничивания с частотой 50 Гц. Наличие немагнитного зазора значительно уменьшает значение остаточной индукции в магнитопроводе.