Выбор трансформаторов тока

Исходные данные. Все трансформаторы тока выбираются, как и другие аппараты, по номинальному току и напряжению установки и проверяются на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ. Кроме того, ТТ, используемые в цепях релейной защиты, проверяются на значение погрешности, которая, как указывалось выше, не должна превышать 10% по току и 7° по углу. Для проверки по этому условию в информационных материалах заводов – поставщиков ТТ и в другой справочной литературе даются характеристики и параметры ТТ:

1) кривые зависимости 10 %-ной кратности т от сопротивления нагрузки Z_K, подключенной к вторичной обмотке ТТ. Десятипроцентной кратностью m называется отношение, т. е. кратность, первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току, при которой токовая погрешность ТТ составляет 10% при заданной нагрузке Z_H. Угловая погрешность при этом достигает 7° (рис. 4).

Рис. 4 Упрощенная векторная диаграмма трансформатора тока.

Таким образом, зная кратность первичного тока, проходящего через ТТ, можно по кривым 10%-ной кратности для данного типа ТТ определить допустимую нагрузку Z_H.доп., при которой погрешность ТТ не будет превышать 10%. И, наоборот, зная действительное значение нагрузки, которая подключена (или должна быть подключена) к вторичной обмотке ТТ Z_H, можно по кривым 10%-ной кратности определить допустимую кратность первичного тока m_{д оп.} при которой токовая погрешность ТТ также не будет превышать 10%.

2) кривые зависимости предельной кратности К₁₀ от сопротивления нагрузки Z_H, подключенной к вторичной обмотке. Согласно указанному ГОСТ предельной кратностью К₁₀ называется наибольшее отношение, т. е. наибольшая кратность, первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току, при которой полная погрешность ТТ (ε) при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%. При этом гарантируемая предельная кратность при номинальной вторичной нагрузке Z_H.ном. называется номинальной предельной кратностью.

3) типовые кривые намагничивания, представляющие собой зависимость максимальных значений индукции (В) в сердечнике от действующих значений напряженности магнитного поля Н при средней длине магнитного пути; определенном сечении сердечника; (номинальном значении магнитодвижущей силы (А).

, (7)

Напряженность магнитного поля (А/см) выражается формулой:

, (8)

где: - намагничивающий ток, А; - средняя длина магнитного пути, см.

Таким образом, эта характеристика является характеристикой железа, из которого сделан ТТ, а для конкретного трансформатора тока она пересчитывается в вольт-амперную с учетом числа витков и геометрических размеров сердечника.

Определив В по указанной формуле, по кривой намагничивания определяют Н, ток намагничивания I_нам а затем вторичный ток ТТ:

, (9)

Следует иметь в виду, что ГОСТом допускается 20% отклонение характеристик от типовой. Поэтому рассчитанную характеристику нужно понизить по напряжению на 20%.

Действительные характеристики намагничивания (называются ниже вольт-амперными), представляющие собой зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки ТТ U₂ от проходящего по этой обмотке тока намагничивания, т.е. _. Пользуясь действительными характеристиками намагничивания, можно также определить и I₂ и оценить допустимость полученной погрешности. Эта характеристика снимается непосредственно на используемом трансформаторе тока.

Нагрузка вторичной обмотки трансформаторов тока. Нагрузка вторичной обмотки ТТ складывается из последовательно включенных сопротивлений: реле, приборов, жил контрольного кабеля, переходного сопротивления в месте контактных соединении:

, (10)

где – сопротивления реле, приборов, кабеля переходных контактов соответственно.

Для упрощения расчетов производится арифметическое a не геометрическое сложение полных и активных сопротивлений. Нагрузка вторичной обмотки ТТ зависит также от схемы их соединения и вида КЗ. Поэтому нагрузка должна определяться для наиболее загруженного ТТ с учетом схемы соединения и для такого вида КЗ, при котором получаются наихудшие результаты.

Расчетные формулы для наиболее распространенных схем соединения вторичных обмоток ТТ и при различных видах КЗ приведены в табл. 1.

Таблица 1. - Расчет нагрузки в зависимости от схемы соединения ТТ

Примечания: 1. В формулы по пп. 1–4 должно подставляться наибольшее значение (для наиболее загруженной фазы).

2. Величина во всех случаях принимается равна 0.1Ом.