1 (2022-09-11 09:14:08 отредактировано Notepad)

Тема: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Добрый день! Загрузился вопросом, прошу подтвердить верность/ошибочность рассуждений.
Для практически любого ТТ с номинальной предельной кратностью К=30 и вторичным токов /5А предполагается, что ток во вторичных цепях и через измерительный вход терминала РЗА может составить 5*30=150 А.
В среднем по производителям, вход УРЗА выдерживает 200 А в течении 2 секунд, или 500 А в течении 1 секунды. Но также ток потечет по кабелю от ТТ до самого терминала и по проводам в ячейке КРУ или шкафу РЗА.
Пусть сечение данных проводов будет 2,5 мм2 с длительно допустимым током 25 А. Т.е. до отключения защитой КЗ на высоковольтной линии - ток по вторичному контуру будет в 6 раз выше допустимого.
Возьмем пример:
КРУ 10 или 35 кВ с током КЗ на шинах 15 кА. На отходящей линии Ктт=500/5. К=30. Понятно, что для линейного ТТ кратность может быть выбрана по значению токовой отсечки (или МТЗ),  и иметь меньшее значение и тогда ТТ уйдет в насыщение и токи будут меньше. Но, предположим, что взята именно такая. Ну, например, ДЗШ там есть.
Предположим, что на линии установлена МТЗ, отстроенная от защит предыдущего элемента и имеет выдержку 1 с. Происходит КЗ в начале линии, где-нибудь сразу после или на выводах выключателя, где ток КЗ будет равен току КЗ на шинах.
За 1 с защита его отключает. Далее по АПВ включает и еще через 1 секунду отключает окончательно. Итого по нашим проводам во вторичке  2 секунды (грубо) течет ток 150 А.
Наверное, можно было бы проверить на невозгорание, но по циркуляру Ц-02-098 при данных условиях коэффициент К получается такой большой, что не соответствует ни одной кривой на номограмме. По калькуляторам в интернете провод за две секунды нагреется до 79 градусов, что в принципе допустимо, учитывая нормативную величину в 80 градусов для ПВХ изоляции.
Вопрос: насколько это критично и стоит ли об этом думать?

2

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Notepad писал(а):
2022-09-11 09:10:32

Для практически любого ТТ с номинальной предельной кратностью К=30 и вторичным токов /5А предполагается, что ток во вторичных цепях и через измерительный вход терминала РЗА может составить 5*30=150 А.

Не стоит забывать, что ток в 150А является не максимально допустимым, но током, чья погрешность, при заданной вторничной нагрузке (максимальный импеданс токовых входов), не превышает 10%.
Сердечник ТТ не должен в таком режиме входить в режим насыщения. Но даже если и войдёт, то расчёт нелинейного режима (подтверждённый часто на практике) скорее всего покажет всплеск пикового напряжения, массу гармоник и постоянной составляющей в величинах тока, но в течение  цикла, абсолютная величина тепловыделения определяемая RMS и постоянной компонентой, практически не изменится.
А именно RMS (Действующее Значение) учитывается при расчете тепловыделения в проводнике.
Две секунды тока с действующим значением в 150А - а тем более разделённом односекундной бестоковой паузой во время АПВ - для провода, даже такого  небольшого сечения как 2.5 мм^2 не приведут к заметному нагреву.
Единственное что может угрожать вторичным цепям в случае более серьезного насыщения в условиях повышенной нагрузки входных цепей ТТ - это импульсы пикового напряжения на вторичных терминалах ТТ, которые могут достигнуть нескольких киловольт, разрушить изоляцию и поджарить руку неосторожного монтера.

Возможно кому-то будет интересно, в Северной Америке, в Японии и во многих других странах где принят стандарт ANSI/IEE C.37-110, минимально допустимое сечение провода вторичных цепей ТТ составляет 4мм^2 в коротких кабелях и 6мм^2 в длинных кабелях, я часто был на проектах где сечение проводников токовых кабелей составляло 10мм^2 (AWG 8 ).
Одним из показателей также является так называемый Класс Точности (CT Accuracy Class). Например ТТ с вторичным током в 5 А и классом точности в C800, по стандарту, должен быть в пределах 10% точности при токе в 100A=20х5A и максимальном импедансе таковой цепи в 8 Ом. При этом, с тем чтобы «продавить» эти 100 ампер через 8 Ом нагрузки на вторичных терминалах ТТ появится опасное напряжение в 800 Вольт.

Я предатель своей родины, я продался за жвачку, гамбургер и виски, простите меня, пожалуйста!!!

3

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Александр США писал(а):
2022-09-11 22:12:50

100 ампер через 8 Ом нагрузки на вторичных терминалах ТТ появится ... 800В

    На клеммнике ТТ появится 800В, вы не учли сопротивление соединительных проводов. 8 Ом это вся нагрузка ТТ. На МП будет меньше.

4

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

RemezV писал(а):
2022-09-11 23:20:02

    На клеммнике ТТ появится 800В, вы не учли сопротивление соединительных проводов. 8 Ом это вся нагрузка ТТ. На МП будет меньше.

Коллега, 8 Om это полное сопротивление.

На МП (если имелось в виду Микропроцессорное Реле?) входное сопротивление будет не просто «меньше», а меньше на целые порядки, поскольку аппаратно, токовые входы выполнены на микроОУ и компараторах чей импеданс по-определению исчезающе мал.

Когда я говорю о напряжении на клеммнике ТТ, то совершенно понятно, речь идёт главным образом, о сопротивлении токовой петли, включая два провода кабеля, промежуточные терминалы на панели, токовые коммутаторы (Flexitest Switches или токовые вставки, не знаю как будет по-русски).
Падение напряжения на токовом входе таких реле даже в сотнях ампер будет не более нескольких милливольт.

Я предатель своей родины, я продался за жвачку, гамбургер и виски, простите меня, пожалуйста!!!

5

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

сопротивление медного провода длинной 300 м сечением
2,5 мм2 - 2,1 Ом
4,0 мм2 - 1,31 Ом
соответственно удельные потери мощности
158 Вт/м и 98 Вт/м.
Тогда на входное сопротивление терминала остаётся 5,9 и 6,7 Ом, соответственно.
Понятно, что 4 лучше чем 2,5.
а вот входное сопротивление терминала здесь обсуждалось
{www.rzia.ru/topic8253-soprotivlenie-mikroprotsessornogo-terminala-po-analogovomu-tokovomu-vkho.html?ysclid=l7xwhv75wm874030708}
и оно там 0,8 Ом
так, что нет особых причин для беспокойства...

Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6 (2022-09-12 06:35:36 отредактировано Александр США)

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

ПАУтина писал(а):
2022-09-12 01:26:39

длинной

При всем уважении, в слове «длиной» применённом в данном контексте, присутствует лишь 1 (одна) буква «н».

ПАУтина писал(а):
2022-09-12 01:26:39

Тогда на входное сопротивление терминала остаётся 5,9 и 6,7 Ом, соответственно.

8 Om, на которые Вы, в данном случае,  ссылаетесь - представляют собою максимально допустимую нагрузку (burden) токовых цепей ТТ с номиналом класса точности (accuracy class) в C800.
В реальности это сопротивление (должно быть) намного ниже.
Сопротивление токовых элементов ЭМ реле определяется физическими характеристиками индуктивности входных катушек. Эти сопротивления, по-определению, являются относительно высокими в силу их реактивного сопротивления, наличия/отсутствия железа, сечения проводника, и т.д..
В отличие от ЭМ, МП (цифровые) реле имеют в качестве входов АЦП разных конфигураций. Даже самые плохие из них являются ничем иным как своего рода «умными» шунтами на стероидах, с antialias фильтрами и т.д..  на которых падают лишь милливольты при сотнях ампер проходящих через них кратковременно.
Отсюда их низкая нагрузка.

Не далее как пару дней назад я проверял токовые цепи одной из новых защит, пропуская через неё пофазно 2А и замеряя падение напряжение на каждом терминале каждого элемента цепи. Если мне не изменяет память, на токовом элементе реле SEL-487V упало два милливольта. Это 0.001 Ом.

Напомню, что автор темы интересовался насколько следует бояться перегрева токовых цепей при прохождении через них кратного тока.

Я предатель своей родины, я продался за жвачку, гамбургер и виски, простите меня, пожалуйста!!!

7 (2022-09-12 09:01:22 отредактировано n00buK)

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Александр США писал(а):
2022-09-12 05:32:29

8 Om, на которые Вы, в данном случае,  ссылаетесь

При всем уважении, единица измерения сопротивления на английском языке имеет наименование "Ohm".

8 (2022-09-12 09:04:15 отредактировано RemezV)

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

ПАУтина писал(а):
2022-09-12 01:26:39

и оно там 0,8 Ом

     Да, примерно такие цифры. Производитель указывает потребляемую мощность по каждому аналоговому входу устройства. Например, один  пишет: не более 2,5В*А по токовой цепи. Тогда входной  преобразователь имеет импеданс 0,4-0,5 Ом для 5-ти амперных терминалов. При токе 100А будем иметь падение на входе 50В. До шунтов наш производитель пока не дошёл.

9 (2022-09-12 10:01:56 отредактировано retriever)

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Notepad писал(а):
2022-09-11 09:10:32

Наверное, можно было бы проверить на невозгорание, но по циркуляру Ц-02-098 при данных условиях коэффициент К получается такой большой, что не соответствует ни одной кривой на номограмме. По калькуляторам в интернете провод за две секунды нагреется до 79 градусов, что в принципе допустимо, учитывая нормативную величину в 80 градусов для ПВХ изоляции.
Вопрос: насколько это критично и стоит ли об этом думать?

https://k-ps.ru/spravochnik/kabeli-silo … 2x2-5.html

Я не нашел для контрольных кабелей, но для силовых того же сечения - вот. Односекундный ток термической стойкости 0,27 кА.
270 А в течение 1 с дает тепловой импульс Bk_ном=270^2*1=72900
150 А в течение 2 с дает тепловой импульс Bk=150^2*2=45000
Bk<Bk_ном - проходит.

10

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

RemezV писал(а):
2022-09-12 09:01:30

один  пишет: не более 2,5В*А по токовой цепи.

не многовато,если это на фазу при Iном?
Терминал Р546 :
Переменный ток
Номинальный ток (In): 1 или 5А.
(подключение 1А и 5А трансформаторов тока на
соответствующие клеммы).
Номинальная нагрузка на фазу: <0.15ВА при In
Термическая стойкость:
Длительно 4 In
В течение 10с: 30 In
В течение 1с: 100 In
Линейность обеспечивается до 64 In (без смещения
переменного тока)

мое отношение к окружающим зависит от того,с какой целью они меня окружают

11

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Благодарю за ответы.

retriever писал(а):
2022-09-12 09:57:29

Я не нашел для контрольных кабелей, но для силовых того же сечения - вот. Односекундный ток термической стойкости 0,27 кА.
270 А в течение 1 с дает тепловой импульс Bk_ном=270^2*1=72900
150 А в течение 2 с дает тепловой импульс Bk=150^2*2=45000
Bk<Bk_ном - проходит.

Спасибо. Действительно, такая простая проверка вполне достаточна. Получается, что при таких кратностях ТТ и, соответственно, сопоставимых токах КЗ - максимальное время отключения может составлять 3,2 секунды, что веротяно будет соблюдаться даже при отказе своей защиты и резервировании её вышестоящей.

12

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

scorp писал(а):
2022-09-12 10:17:18

Терминал Р546 :

    В свете последних событий пора забыть уже про Р546. Смотрите отечественного производителя.

Добавлено: 2022-09-12 13:11:02

Потребление релейного шкафа

13

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Александр США писал(а):
2022-09-12 05:32:29

8 Om, на которые Вы, в данном случае,  ссылаетесь

взял то, что дали - 8 Ом!
другое дело, что сопротивление соединительный проводов кабельной связи даже при соединении звезда/звезда при длине 300/2 м посчитано вульгарно, но это не принципиально...

По поводу многократного использования буквы "Н"
если КЛ 100 м, то длина,
если 300 м, длинна,
ну, а если 600 и более, то соответственно - длиннна!
короче
Спасибо русскому алфавиту за предоставленные буквы!

14

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Александр США совершенно прав, основное сопротивление вторичных цепей это провода, клеммники, испытательные блоки.
Да и в самом терминале большее влияние имеют клеммы подключения и внутренние соединения.
Большинство отечественных производителей на входе используют промежуточные ТТ как наиболее простые, надежные и дешевые.
Обычно это один виток провода 1.5-2 кв.мм, то есть 10-15 см длины.
Приведенные выше цифры про 2.5ВА мощности относятся к шкафу, а на сам терминал приходится от силы 0,1ВА.
Но такое решение имеет и вторую сторону - свойство насыщения магнитопровода, поэтому и ограничивают величину входного тока кратностью переменной и апериодической составляющей и ее постоянной. На термическую устойчивость нормируют клеммник терминала, хотят 400-500А в течении 1 сек и нарушается контакт именно там, а не провод.
Шунтовые датчики у нас мало распространены по конструктивным причинам и сложности реализации, ведь шунт и АЦП нужно гальванически изолировать от других цепей.
Хотя по электрическим свойствам они лишены недостатков электромагнитных ТТ.
Про замеренное сопротивление SEL не верю, получается 1mV на 1А, может это специальный вход для малых токов?
Как же измерять требуемые 40 мА, да еще с желаемой точностью класса 0,5?
А при кратности 40-80, то есть условно 400А максимальное напряжение на всего АЦП 0.4В? Явно мало!
Скроее всего ошибка на порядок озвученных для SEL цифр.

Добавлено: 2022-09-12 17:41:54

Так и есть, посмотрел инфу по указанному SEL, там вполне нормальные данные (0,1/0,5ВА), ни чем не фантастичней входов на обычных ТТ.
http://rzia.ru/uploads/images/51/db04186e5f16f646259f3f88b8a8d8c6.png http://rzia.ru/uploads/images/51/db04186e5f16f646259f3f88b8a8d8c6.png

Добавлено: 2022-09-12 17:49:52

Ну и, в добавок, весьма сложно обычными приборами замерить потребление.
Нужна 4х точечная схема и точные приборы, а обычным тестером слишком грубо.
Еще бы куда ни шло, замерить при 20А, а на малом токе 2А замерам напряжения верить не следует.

А как ты сегодня работал?

15

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

ANSC писал(а):
2022-09-12 15:49:52

Приведенные выше цифры про 2.5ВА мощности относятся к шкафу, а на сам терминал приходится от силы 0,1ВА.

так информация для размышления,
(мощность датчика, не определяет его потребления, однако)
Действительно, мощность трансформаторного датчика тока (ДТ) не менее 2,5 ВА, но и меньше сделать очень сложно, да и практически не возможно, хоть за какие деньги.
Если первичная обмотка 1...4 витка (и мотается поверх первичной), то это с выводами максимум 15...30 см  (однако может быть и 8...20 витков, тогда 4...10 см на 8...20 витков, может быть и пару метров, но не суть...) провода, как правило, не менее 4мм2, т.е. потери исчезающе малы,
а вот вторичная - минимум 8000...10000 витков провода 0,05...0,12, т.е. не столько проблема с потерями, сколько сложность изготовления такого датчика! При этом наилучшими датчиками являются намотанный на торе, а это дважды намотка - износ и повреждение изоляции провода.
Теоретически, чем меньше мощность датчика, тем он конечно меньше как-бы и меньше потребляет, НО витков во вторичной обмотке соответственно больше. Например для 1 ВА уже будет 20 000 ... 25 000 витков, а что бы она поместилась диаметр провода должен быть не более 0,01...0,005 мм, т.е. на торе вообще не возможно, да и таких проводов нет, самый тонкий 0,03 мм.
Если железо взять U-образное (технологично - Ux4, ЧЭАЗ применяет), то можно в принципе и проводом 0,03, но оно того стоит? нет конечно... Тем более, что активное потери  в такой обмотки будут неимоверные - 5...8 кОм.
А уж датчик 0,1 ВА - это вообще фантастика.
С одной стороны, смысл уменьшения мощности датчика есть, т.к. его всё  равно нужно нагружать балансным нагрузочным сопротивлением, которое является нагрузкой этого ДТ и собственно стабилизирует значение выходного напряжения, при этом чем оно меньше, тем меньшее влияние последующих измерительных цепей терминал (MUX, УВХ, АЦП....) , а это рассеивающая мощность, поэтому  к сожалению не знаю из каких соображений из представленных опытов получили получаются такие маленькие значения, но из личного опыта ДТ должен нагружаться на свою мощность 2,5Вт, т.е. мощность нагрузочного сопротивление тоже 2,5 ВА, а это всё рассеивается в терминале, т.е. нагрев и перегрев.
А с другой стороны, меньше нельзя - растёт влияние помех!  Кстати ещё и поэтому ДТ нужно нагружать, как можно больше!

16

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

n00buK писал(а):
2022-09-12 08:55:58

При всем уважении, единица измерения сопротивления на английском языке имеет наименование "Ohm".

Этот упрёк звучал бы несколько более убедительно, если бы весь предыдущий и последующий текст моего сообщения был опубликован на английском, а не на русском (Ом). ICQ/ab:)
В любом случае, замечание совершенно справедливое и оно  принято с благодарностью  ICQ/ay:thumbsup:
Разумеется, Ohm

Добавлено: 2022-09-12 21:18:54

ПАУтина писал(а):
2022-09-12 13:53:20

взял то, что дали - 8 Ом!
другое дело, что сопротивление соединительный проводов кабельной связи даже при соединении звезда/звезда при длине 300/2 м посчитано вульгарно, но это не принципиально...

Простите, о чем Вы? Откуда эти метры и звёзды?
Я ссылался на стандарт IEEE C.37-110, где,  помимо прочего, очень  просто описан параметр максимальной кратности вторичного тока ТТ при заданной нагрузке; и вовсе не обязательно что ТТ будет иметь класс точности C800 (5A*20*8Ohm=800V). Где 800 Вольт это предельное напряжение которое данный ТТ при ПОЛНОМ Ктт может развить на нагрузке токовый цепи в 8 Oм, при этом не исказив сигнал на величину более 10%.

Этот же самый ТТ сможет «продавить» без заметных искажений ток, на этот раз, вдвое больший, 200Ампер на нагрузке в 4 Ома, и т.д..

При этом, если возникла необходимость использовать другие отпайки того же ТТ, то и класс точности на этих отпайках изменится пропорционально: например,
Если Ктт=1200/1200/5, (выводы X1-X5), то C800, а вот если
Ктт=1200/600/5, (выводы X2-X4), то он уже  будет C400, то есть на этой отпайке (не знаю русский термин) данный ТТ становится менее точным на нагрузке в те же 8 Ом, поскольку по понятным причинам, он сможет развить лишь максимум в 400 Вольт без превышения порога максимально допустимой погрешности в 10%…

Просто стандарт C800 традиционно и широко признан в энергетике многих стран мира. В промышленных защитах - коэффициент погрешности может быть гораздо ниже, скажем и C400 и C200.. я видел маленькие ТТ в C20, внутри MCC’s когда работал на строительстве Google Data Centers в штатах Теннесси и Небраска.

Для коммерческого учета кратность вообще не является главным параметром и там используют другие показатели.

Добавлено: 2022-09-12 21:30:29

ПАУтина писал(а):
2022-09-12 13:53:20

По поводу многократного использования буквы "Н"
если КЛ 100 м, то длина,
если 300 м, длинна,
ну, а если 600 и более, то соответственно - длиннна!
короче
Спасибо русскому алфавиту за предоставленные буквы!

Вы уже запатентовали это лингвистическое открытие? Возьмёте в долю?Нобелевская Премия в области как Чистого, так и Прикладного  ICQ/ag:D  Русского Языка - нам гарантирована

Добавлено: 2022-09-12 21:34:32

ПАУтина писал(а):
2022-09-13 02:00:25

А уж датчик 0,1 ВА - это вообще фантастика.

Этажом выше, Коллега ASNC приводит спецификацию токовых входов одного из продуктов SEL, и это не фантастика.

Добавлено: 2022-09-12 21:52:23

Снимок рабочей схемы с замером падений напряжения в токовых цепях одного из устройств, которые я делал пару недель назад.

Это конечно не метод четырехточечного замера с использованием моста Кельвина и достаточно больших токов, но в этом и нет необходимости. Этот метод достаточно хорош для выявления возможных ошибок в монтаже. Заметки карандашом это милливольты замеренные мультиметром Fluke 87v. Хорошо видно что при токе в два ампера на токовом датчике реле SEL-487V падает примерно от 0.012 до 0.017 V.
http://rzia.ru/uploads/images/929/d441e300c3d5cf25306ada85a30ee5ce.jpeg http://rzia.ru/uploads/images/929/d441e300c3d5cf25306ada85a30ee5ce.jpeg

Я предатель своей родины, я продался за жвачку, гамбургер и виски, простите меня, пожалуйста!!!

17

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

12-17 мВ уже правдивей ранее озвученных "....а токовом элементе реле SEL-487V упало два милливольта" и близко к моим "...Скроее всего ошибка на порядок озвученных для SEL цифр"
Реальные замеры активного сопротивления входных электромагнитных датчиков с одним витком провода 2,5 кв.мм у нас показывают цифру порядка 40 мОм.
Как сумели инженеры SEL получить в 6 раз меньше не представляю, если только не встраивать шунт в клеммы?
Да и в таком случае возникает вопрос, а нужно ли такой малый шунт, ведь это проблема для изменения малых значений токов.

А как ты сегодня работал?

18 (2022-09-13 13:29:26 отредактировано ПАУтина)

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Александр США писал(а):
2022-09-13 06:52:23

мультиметром Fluke 87v

по моему там ДТ на эффекте Холла, т.к. кроме того измеряет ещё и постоянный ток, а не чисто трансформаторный ДТ, которому постоянный ток мерить и не надо.

19

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

Шунтовому датчику до лампочки род тока, зато важна термическая устойчивость, дабы при 500А в течении 1 сек не отвалился от пайки, так же как и его температурная стабильность.
Трансформаторному датчику действительно не нужно мерить постоянный ток, но имеются вполне определенные требования относительно постоянной времени апериодической составляющей, передаваемой входным ТТ.

А как ты сегодня работал?

20

Re: Токи во вторичных цепях ТТ при больших кратностях ТКЗ

ОФФТОП: Александр США, на схеме был Cap Switcher. Это что-то типа БИшки или как?