Новые преобразователи первичного тока

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.

Если ТТ не используются для измерения, то вместо них можно применять простые и дешевые электромагнитные датчики, называемые магнитными ТТ (МТТ). Вторичная обмотка МТТ располагается вдали от токоведущих частей на стальном сердечнике и не требует специальной изоляции от высокого напряжения. Первичный ток, протекая по проводу защищаемого объекта, создает магнитное поле. Часть силовых линий этого поля замыкается по сердечнику МТТ, индуцируя ЭДС Е₂. Размеры и стоимость такого устройства значительно меньше, чем у обычных ТТ, но его мощность невелика (примерно 0,5 Вт).

Для уменьшения влияния помех в ОРГРЭС разработаны магнитные ТТ с дифференциальными датчиками типа ТВМ. Подобные ТТ представляют собой стальной сердечник П-образной формы с двумя одинаковыми, соединенными встречно-последовательно обмотками 1 и 2, надетыми на полюсы сердечника (рис. 3.24, б).

Проекция провода фазы А, для контроля за которым предназначен изображенный на рис. 3.24, б датчик, находится в центре сердечника. Магнитный поток Ф_A, пропорциональный току I_A, проходит по полюсам сердечника в противоположных направлениях. При этом, поскольку обмотки ТВМ соединены встречно, ЭДС обеих обмоток суммируются арифметически: ЭДС Е_А равна удвоенной ЭДС каждой обмотки.

Магнитные потоки, создаваемые токами других фаз (например, и , пропорциональные току I_B), проходят по полюсам ТВМ в одном направлении, и индуцируемые ими ЭДС в обмотках вычитаются. Благодаря этому уменьшаются помехи, создаваемые в ТВМ токами соседних фаз. Трансформаторы ТВМ устанавливаются на разъединителях или отделителях высокого напряжения и крепятся с помощью фиксаторов из немагнитного материала.

В связи с внедрением микроэлектронных и микропроцессорных РЗ, имеющих очень малое потребление цепей тока и напряжения, разрабатываются ТТ и ТН, в которых информация о значениях тока и напряжения передается с помощью волоконно-оптических каналов. Существует несколько способов выполнения таких измерительных трансформаторов. Один из них основан на установке на потенциале ЛЭП маломощных датчиков тока и напряжения и системы преобразования информации о токах и напряжениях в цифровую форму. Эта информация передается по оптическому каналу, имеющему хорошие изолирующие свойства, на оптико-электронные приемники, расположенные на потенциале земли, где осуществляется обратное преобразование световых импульсов в напряжения, пропорциональные току и напряжению ЛЭП. Такие ТТ и ТН пока не получили широкого распространения, так как в энергосистемах продолжается использование электромеханических устройств РЗ, потребление которых велико, и мощности оптико-электронных ТТ и ТН оказывается недостаточно.

Вопросы для самопроверки

1. Доказать, что схема включения реле на сумму токов трех фаз представляет собой фильтр токов нулевой последовательности.

2. К чему может привести неправильная полярность одного трансформатора тока в схеме включения реле на сумму токов трех фаз?

3. Почему к трансформаторам тока предъявляются высокие требования со стороны РЗ?

4. Каково назначение четвертого обратного (нулевого) провода в схеме полной звезды?

5. В каких случаях применяются схемы включения реле на разность токов двух фаз?

6. В чем преимущество комбинированной схемы (неполная звезда и ФТНП) по сравнению со схемой полной звезды?

[1] Под номинальным коэффициентом трансформации подразумевается отношение номинального первичного тока ТТ ко вторичному: K_IB = I_1HOM/I_2HOM. В заводских материалах дается номинальный коэффициент трансформации. При I_HAM = 0 K_I = K_IB = w ₂/ w ₁.

* Ток 1нам имеет две составляющих: которая определяет потери энергии на нагрев магнитопровода вихревыми токами, и которая осуществляет намагничивание сердечника, т. е. создает поток Ф_T. Составляющая << поэтому углом у можно пренебречь и считать, что вектор совпадает по фазе с Ф_T и равен .