Трансформаторы тока на подстанциях: типы, классы точности и руководство по выбору

Зайдите практически на любую распределительную или передающую подстанцию, и первое, что вы заметите, — это крупные предметы: силовые трансформаторы, автоматические выключатели, шины, стальные конструкции. Трансформаторы тока легко не заметить. Это кольца, зажатые вокруг кабеля, сложенные жилы внутри шкафа распределительного устройства или небольшой резервуар, установленный на опорном изоляторе. Однако почти каждое защитное отключение и каждый киловатт-час, покидающий подстанцию, зависят от них.

В Чжэцзян Детонг Трансформатор Мы изготавливаем сухие трансформаторы, масляные трансформаторы, реакторы и распределительные устройства для подстанций и промышленных энергосистем, поэтому уделяем много времени интерфейсу между этим оборудованием и измерительными трансформаторами, его измеряющими. В этой статье рассказывается, что на самом деле делают трансформаторы тока на подстанциях, чем различаются основные типы, как следует считывать классы точности и какие практические детали вызывают больше всего хлопот на объекте.

Что на самом деле делает трансформатор тока на подстанции

Трансформатор тока, или ТТ, уменьшает большой первичный ток до небольшого безопасного вторичного тока, который могут считывать реле, счетчики и удаленные терминалы. Соотношение определяется соотношением витков: трансформатор тока 600/5 с одним витком первичной обмотки и 120 витками вторичной обмотки производит вторичный ток силой 5 А, когда в первичном проводнике протекает ток 600 А. Стандартные вторичные номиналы составляют 1 А и 5 А, и выбор между ними является решением системы, а не решением трансформатора тока.

В это простое описание включены две функции. Первый — это измерение: превращение нечитаемого первичного тока в то, что счетчик может точно регистрировать. Второй — изоляция: защита от панели, которую техник может открыть вручную, находится на расстоянии нескольких сотен или нескольких тысяч вольт. Оба имеют значение, и оба зависят от отношения к трансформатору тока как к части системы защиты, а не как к пассивному аксессуару.

Безопасность вытекает из той же физики. ТТ с открытой вторичной обмоткой некуда девать току намагничивания, поэтому напряжение на клеммах вторичной обмотки резко возрастает. Вот почему на испытательных блоках установлены закорачивающие перемычки и почему вторичные цепи ни в коем случае нельзя размыкать под нагрузкой.

Основные типы трансформаторов тока, применяемых на подстанциях

Раневые, стержневые первичные и оконные типы

• Первичные трансформаторы тока с обмоткой несут первичную обмотку в виде фактических витков на сердечнике, что подходит для низких коэффициентов трансформации и умеренных токов.
• В трансформаторах тока со стержневой первичной обмоткой сам первичный проводник используется в виде одного витка, что обеспечивает механическую надежную, сильноточную конструкцию.
• Оконные или кольцевые трансформаторы тока вообще не имеют первичной обмотки; установщик пропускает кабель или шину через отверстие. Они компактны, гибки и широко используются при модернизации.

Втулочные, тороидальные конструкции и конструкции с балансировкой сердечника

Вводные трансформаторы тока скользят по вводам силовых трансформаторов, автоматических выключателей или кабельных наконечников, экономя место и затраты в высоковольтных ячейках. Тороидальные трансформаторы тока наматывают сердечник вокруг одного проводника и широко используются в распределительных устройствах среднего напряжения. Трансформаторы симметрии ядра, иногда называемые CBCT, суммируют три фазных тока внутри одной жилы, поэтому любой остаточный ток создает выходной сигнал — основа чувствительной защиты от замыканий на землю в фидерах и кабельных цепях.

Изоляция и условия установки

Внутренние блоки обычно отлиты из эпоксидной смолы, которая является самонесущей, влагостойкой и практически не требует обслуживания. Трансформаторы для наружного применения и высокого напряжения чаще всего имеют масляную или газовую изоляцию, имеют фарфоровый или композитный корпус и систему контроля уровня масла или плотности газа, требующую периодических проверок. Окружающая среда, а не соотношение, обычно решает, какое семейство вы в конечном итоге указываете.

Классы точности, нагрузка и характеристики защиты

Измерительные и защитные ТТ предназначены для разных целей, и их смешивание является одной из наиболее распространенных ошибок в технических характеристиках, с которыми мы сталкиваемся. Трансформатор класса измерения оптимизирован для небольших ошибок вблизи номинального тока. Класс защиты ТТ оптимизирован для обеспечения достаточной точности, когда ток повреждения во много раз превышает номинальный ток.

С каждым классом защиты путешествуют два номера. Коэффициент ограничения точности, или ALF, показывает, во сколько раз номинальный ток может выдерживать трансформатор тока, оставаясь при этом в пределах предела совокупной погрешности. Нагрузка, выраженная в вольт-амперах при заданном коэффициенте мощности, показывает, какую подключенную нагрузку может выдержать трансформатор тока. Реле с входами с низкой нагрузкой облегчили жизнь, но добавление второго реле, преобразователя или длинных вторичных кабелей быстро израсходует резерв.

Насыщение является практическим следствием игнорирования этого баланса. Когда сердечник насыщается, вторичный ток прекращает следовать за первичным током, и дифференциальное реле может обнаружить несуществующую неисправность или пропустить ту, которая есть. Более высокий ALF, больший сердечник или реле с меньшей нагрузкой обычно дешевле, чем обнаружение проблемы во время ввода в эксплуатацию.

Где располагаются трансформаторы тока в составе распределительного устройства

На подстанциях среднего напряжения большинство ТТ расположены внутри распределительных устройств. В шкафу с металлическим корпусом обычно установлены трехфазные трансформаторы тока на стороне фидера, трансформаторы тока балансировки жилы вокруг кабельного ввода и часто набор трансформаторов тока на вводе для измерения. Пространство, высота заделки кабеля и устойчивость корпуса к короткому замыканию — все это ограничивает то, что физически поместится.

Вот почему распределительное устройство и измерительные трансформаторы следует выбирать вместе, а не в отдельных пакетах. Если вы хотите поближе познакомиться с тем, как работает часть уравнения, связанная с корпусом, ознакомьтесь с нашим руководством по типы и применение высоковольтных распределительных устройств пройдёмся по основным конфигурациям.

Бронированное съемное распределительное устройство в металлическом корпусе 24 кВ Данное распределительное устройство представляет собой сборную конструкцию, надежно соединенную высокопрочными болтами и заклепками-гайками. Для обеспечения эксплуатационной безопасности главный выключатель, ручная тележка и... Посмотреть продукт →

Для распределительных систем 24 кВ бронированный съемный металлический шкаф обеспечивает выдвижные выключатели, специальные отсеки для трансформаторов тока и определенный путь заземления — комбинация, которая превращает замену трансформатора тока в плановое техническое обслуживание, а не в случае аварийного отключения.

Трансформаторы тока и силовые трансформаторы, которые они защищают

На самом силовом трансформаторе трансформаторы тока часто встраиваются во втулки или монтируются в отдельной турели, обеспечивая питание дифференциальной защиты, резервное копирование сверхтоков и измерение. Выбор коэффициента должен соответствовать номинальному току трансформатора и ожидаемому уровню неисправности, а не наоборот. Трансформатору 35 кВ мощностью 20 МВА потребуется другой коэффициент трансформации трансформатора тока, чем небольшому распределительному устройству в той же сети.

Масляный силовой трансформатор 35 кВ – от 630 до 31500 кВА С точки зрения конструкции мы отдаем предпочтение использованию медной фольги для обмоток низкого напряжения, а катушки высокого напряжения имеют многослойную цилиндрическую структуру. Осевое масло... Посмотреть продукт →

На наружных подстанциях 35 кВ соединение масляных силовых трансформаторов с проходными трансформаторами тока правильного номинала позволяет упростить дифференциальную зону и сократить вторичную проводку. Если подстанция расположена в помещении, в подвале или внутри здания завода, картина меняется.

Установка внутри помещения, тестирование и ошибки, которые обходятся дороже всего

В закрытых подстанциях в спецификацию включены пожарная нагрузка и вентиляция. Трансформатор сухого типа с литой изоляцией удаляет масло, сохраняет проводку трансформатора тока в чистой и сухой среде и упрощает прокладку кабеля к распределительному устройству.

Трансформатор сухого типа, отлитый из эпоксидной смолы - от 800 до 25 000 кВА В трансформаторах сухого типа, отлитых из эпоксидной смолы серии SC10-800~2500, для обмоток как высокого, так и низкого напряжения используется усовершенствованный процесс литья смолы под давлением в вакууме. Э... Посмотреть продукт →

После того как оборудование будет установлено на объекте, несколько проверок определят, будет ли установка CT работать в течение следующих двадцати лет.

• Перед подключением реле проверьте полярность и соотношение для каждой жилы; Обратное соединение P1/P2 или S1/S2 инвертирует дифференциальные и направленные элементы.
• Заземлите вторичную цепь только в одной точке, обычно на ТТ или первой клеммной колодке, но никогда на обоих концах.
• Проверьте общую нагрузку после подключения, включая сопротивление кабеля, тестовые соединения и каждое устройство в контуре.
• Запишите точку перегиба или кривые возбуждения для защитных сердечников, чтобы при последующем анализе неисправностей была базовая линия.
• Прежде чем приступить к каким-либо дополнительным работам, убедитесь, что короткие ссылки установлены и помечены.

Ввод в эксплуатацию также является последним шансом уловить несоответствие класса ТТ настройкам реле. Если ядро ​​5P20 было применено к схеме, которая ожидает определенную точку перегиба, никакие изменения настроек не исправят поведение насыщения.

Краткий контрольный список выбора трансформаторов тока подстанции

1. Подтвердите диапазон первичного тока и требуемый коэффициент, затем проверьте выдерживаемый ток короткого замыкания и его продолжительность.
2. Выберите вторичный ток 1 А или 5 А в зависимости от длины кабеля и нагрузки на реле.
3. Отделите измерительные сердечники от защитных и присвойте каждому класс точности.
4. Рассчитайте подключенную нагрузку и выберите ALF, который с запасом покрывает ток короткого замыкания в наихудшем случае.
5. Подберите тип изоляции, номинальные характеристики для внутреннего или наружного применения, а также способ монтажа в соответствии с отсеком.
6. Перед выпуском чертежа спланируйте испытательный блок, закорачивающие перемычки и вторичное заземление.

Трансформаторы тока на подстанциях редко привлекают внимание на однолинейной схеме, но они задают потолок того, насколько хорошо может работать схема защиты. Относиться к ним как к инженерной части ячейки, выбранной наряду с распределительным устройством, реле и силовым трансформатором, — это самый простой способ избежать неожиданностей при вводе в эксплуатацию.