1

Тема: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Хотел бы выяснить для себя несколько вопросов, связанных с трансформаторами тока.
1)    Почему если к ТТ подключают устройства автоматики (допустим на Micom), то вторичные обмотки соединяются в звезду (т.е. идут 3 жилы), а если на счетчики – то мы так не делаем (идут все 6 жил)? Почему бы на счетчики не пускать 3 жилы, это ведь экономия на кабеле (дать вместо условного 10х4 мм2 кабель 7х4 мм2)?
        На Micom - файл CT1, на счетчик энергии CT2
2)    Верно ли я понимаю особенности работы ТТ:
    Есть ТТ, номинальный первичный ток 300А, вторичный ток 5А, класс точности 0.2, нагрузка 30ВА.
    Если у него первичная обмотка состоит из одного медного прута, то это считается как 1 виток. Вторичная обмотка тогда состоит из 300/5=60 витков.
    Если у нас первичный ток и вторичная нагрузка совпадают с номинальной, то по вторичной обмотке протечет ток 5А +/- 0.2%. Т.е. 4.99А или 5.01А в зависимости от характеристик трансформатора (наличия витковой коррекции).
    Тогда выходит, что напряжение на выводах вторичной обмотки U=S/I=30/5.01=5.99В. Сопротивление вторичной цепи R=5.99/5.01=1.19 Ом.
    Что будет, если бы мы вдруг взяли, и вдруг увеличили сопротивление до, скажем, 10 Ом? Напряжение остается тем же, но ток уменьшится до 0.60А. Тогда нагрузка S’=10*0,6^2=3.6 ВА. Какой-то парадокс выходит. Если с увеличением сопротивления нагрузка падает, то какой смысл давать толстые кабели вроде 10х10 мм2 или 10х6 мм2?
    Насколько я понял из теории, то при увеличении сопротивления у нас уменьшается ток I2, из-за этого уменьшается магнитный поток Ф2, вызванный током I2. В результате разница магнитных потоков Ф1-Ф2 увеличивается и тем самым индуктируется бОльшее напряжение на вторичной обмотке ТТ. Будет уже не 5.99В, а около 50В. Тогда вторичный ток снова будет около 5А+погрешность, которая в данном случае будет намного больше. Так что вроде парадокса все-таки нет.
    Там же есть формула. Результирующая магнитодвижущая сила равна Iо*W1=I1*W1-I2*W2=300А*1-0.6А*60=264. Отсюда ток намагничивания Iо=264А.  При нормальной же ситуации Iо=+/- 0.6А. Погрешность измерения зависит от величины Iо. Чем больше ток намагничивания, тем больше ошибка. Т.е. вроде все сходится.
3)    Производителю известна (мне – нет) точная характеристика погрешности ТТ в зависимости от величины нагрузки. Применяется ли какой-то способ электронной коррекции? Допустим, при первичном токе 5% от номинального у нас ошибка -0.75%. Тогда взять и для всех I1<5% добавлять +0.756% к результатам измерений и так снизить погрешность? Электроника ведь позволяет.

Post's attachments

CT1.jpg 46.84 Кб, 1 скачиваний с 2017-04-08 

CT2.jpg 41.04 Кб, 1 скачиваний с 2017-04-08 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

2

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Слишком много вопросов, в которых я некомпетентен. Но для начала:

Moonshine пишет:

Что будет, если бы мы вдруг взяли, и вдруг увеличили сопротивление до, скажем, 10 Ом? Напряжение остается тем же, но ток уменьшится до 0.60А.

ТТ - аналог гоблина. Его задача - выдать вторичный ток, соответствующий первичному. А если ему это не удается, попытается оправдаться перед первичным током путем собственного перенасыщения и повышения напряжения на первичной обмотке.

Moonshine пишет:

производителю известна (мне – нет) точная характеристика погрешности ТТ в зависимости от величины нагрузки.

Этот вопрос вполне решаем путем снятия вольт-амперной характеристики ТТ, по которой несложно вычислить фактическую погрешность для конкретного тока при заданной нагрузке.

3

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Moonshine пишет:

1)    Почему если к ТТ подключают устройства автоматики (допустим на Micom), то вторичные обмотки соединяются в звезду (т.е. идут 3 жилы), а если на счетчики – то мы так не делаем (идут все 6 жил)? Почему бы на счетчики не пускать 3 жилы, это ведь экономия на кабеле (дать вместо условного 10х4 мм2 кабель 7х4 мм2)?
        На Micom - файл CT1, на счетчик энергии CT2

К цепям АСКУЭ запрещено что-либо вообще подключать кроме счётчиков, поэтому нет проблемы с организацией точки заземления, то есть нет последовательных токовых цепей шкафов РЗА и ПА, для которых если не организовывать звезду сразу на ТТ, то как их потом выкорачивать на ремонт,  и второе не менее важное: все кабели-связи-клеммы  защищены пломбами и звезда выполняется у счётчика, что бы проконтролировать, что ни где нет утечки или наложения. ... можете посмотреть НД, но суть, по моему в этом.

По точности работы. С энергетической точки зрения правильно, чем меньше сопротивление нагрузки ТТ, тем он точнее работает. И ни чего такого нет, если в случае необходимости ТТ нагрузить по максимуму с учётом того, что нагрузка будет постоянной (состав РЗА не меняется в принципе), то есть под 10% или больше, просто для очистки совести увеличить коэффициент отстройки, пересчитать коэфф. чувствительности.

По поводу электронной коррекции, возможно... Посмотрите Шнеерсона "микропроцессорная РЗА" у него есть некоторая теория такого в терминалах Сименс для дифференциальных защит пересчёт коэффициента торможения с учётом погрешностей ТТ, входящих в эту защиту.

4

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

ПАУтина пишет:

К цепям АСКУЭ запрещено что-либо вообще подключать кроме счётчиков, поэтому нет проблемы с организацией точки заземления, то есть нет последовательных токовых цепей шкафов РЗА и ПА, для которых если не организовывать звезду сразу на ТТ, то как их потом выкорачивать на ремонт

В смысле? Допустим, на каждом из трех ТТ заземлили один из выводов вторичной обмотки (хотя и не всегда так бывает). Тогда можно было бы сразу от ТТ  к клеммам идти не 6 жилами (как есть в том числе и на рисунке СТ2), а 3мя. А потом те же 3 жилы с клеммы на счетчик. В случае необходимости что-то сделать со счетчиком - опустить переключатель на клеммах и закоротить их. Клеммы пломбируются, крышка ТТ - тоже. Постороннее вмешательство невозможно.

Я вот еще подумал, что если сразу в соответствующей ячейке РУ соединить провода от ТТ звездой и пустить 3 жилы, вместо 6, то это ж почти в 2 раза сокращается общая длина цепи. Тогда можно дать жилы в 2 раза тоньше.
Итого потенциальная экономия: вместо кабеля 10х4 мм2 дать 7х2.5 мм2 или даже 5х2.5 мм2.

ПАУтина пишет:

звезда выполняется у счётчика, что бы проконтролировать, что нигде нет утечки или наложения

Нет, непосредственно на счетчик с клемм тоже идут по 2 жилы на фазу. Может, тут дело в способе преобразования с аналогового сигнала на цифровой? Или имеете в виду, что в цепях АСКУЭ жилы от ТТ идут непосредственно на пломбируемые клеммы (Wago 847 LPW и им подобные), которые не имеют возможности добавить мостики (соединить, скажем, X1:32, X1:33, X1:34 с PE)?  Вот и приходится оставлять все 6 жил.

5 (2017-04-09 14:12:21 отредактировано suncov_di)

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Moonshine пишет:

Нет, непосредственно на счетчик с клемм тоже идут по 2 жилы на фазу

Ни разу не встречал - какая-то "буржуйская" электроустановка?

Мощность, указанная, на ТТ - это его МАКСИМАЛЬНО допустимая нагрузка вторичной обмотки, эксплуатировать с большей нельзя.
И рассматривать увеличение сопротивление нагрузки и всякие коррекции можно только с познавательной целью, но никак не в эксплуатации.
И никакого парадокса нет, при увеличении сопротивления нагрузки возрастет напряжение на выходе ТТ, мощность увеличится.

6 (2017-04-09 14:43:00 отредактировано Moonshine)

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

suncov_di пишет:

Ни разу не встречал - какая-то "буржуйская" электроустановка?

Да.

suncov_di пишет:

И рассматривать увеличение сопротивление нагрузки и всякие коррекции можно только с познавательной целью, но никак не в эксплуатации.

Конечно, именно такая цель у меня и присутствует.

7

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

При увеличении сопротивления нагрузки ТТ, сначала ток будет стабилен, потом начнет немного снижатся, а после достижения какого-то значения, ток начнет резко падать, т.е. ТТ достигнет своей предельной мощности.

Нужно делать эксперименты для получения интересующих Вас результатов. Для каждого типа и номинала ТТ  будут разные значения.

8 (2017-04-09 18:43:51 отредактировано Moonshine)

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

В общем, в сухом остатке механизм такой:
Имеется 2 противоборствующих фактора
1) резкое увеличение сопротивления должно бы привести к такому же резкому уменьшению тока I2 (закон Ома как бы) и, как следствие, - увеличению суммарного магнитного потока в магнитопроводе ТТ.
2) но увеличившийся магнитный поток будет индуктировать большее напряжение и ток I2 должен бы вернуться к норме.
3) но если бы ток полностью вернулся к норме, тогда и суммарный магнитный поток тоже нормализовался бы, соответственно ток I2 опять должен упасть.
4) получается своего рода замкнутый круг, но в итоге ток I2 установится на значении  близком к номинальному, но с заметным отклонением. Скажем, будет 5.2А, вместо 5.01А. Разница будет создаваться увеличившимся током намагничивания Io.

Эх, хотел бы я побаловаться с ТТ. Был бы любопытный эксперимент. Особенно интересно было бы наблюдать переходный процесс при мгновенном увеличении вторичного сопротивления.

9

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Moonshine пишет:

Скажем, будет 5.2А, вместо 5.01А

При увеличении нагрузки ТТ погрешность будет в сторону уменьшения вторичного тока, т.е. будет, например, 4,8 А.

Long Live Rock'n'Roll

10

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Много и правильно говорили, но никто не сказал... Нормальный режим работы ТТ - режим КЗ вторичной обмотки, режим КЗ - минимальное сопротивление нагрузки. Далее идем к понятию удельного сопротивления проводника и пересчета на фактическое сопротивление, которое зависит прямо пропорционально от длинны проводника и обратно пропорционально от его сечения. Если это понимать, то и вопросы о возможности снижения тока путем увеличения сопротивления должны отпасть сами собой.

11

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

vitk пишет:

Нормальный режим работы ТТ - режим КЗ вторичной обмотки, режим КЗ - минимальное сопротивление нагрузки.

догрузочные резисторы в токовых цепях учета на кой ставят?

12

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

scorp пишет:

догрузочные резисторы в токовых цепях учета на кой ставят?

Видимо, из-за витковой коррекции, т.е. вторичных витков в учетовых обмотках чуть меньше, чем надо, чтобы погрешность от сопротивления во вторичной цепи (которая в -) компенсировалась сниженным Ктт (в +). Так на так выходит, что при нагрузке около номинала и токе около номинала погрешность минимальна.
Если не делать витковую коррекцию, то режим кз дает минимум погрешности (но зачем такой ТТ нужен, с минимальной погрешностью тогда, когда к нему не подключено ничего).
Подробнее можно прочитать в книжке Афанасьев трансформаторы тока.

13

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

scorp пишет:

догрузочные резисторы в токовых цепях учета на кой ставят?

Исходя из требованиям к системам АИИСКУЭ, какие точно не помню, минимальная нагрузка ТТ должна составлять 25% номинальной.

14

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

vitk пишет:

Исходя из требованиям к системам АИИСКУЭ

        Измерительные трансформаторы тока должны соответствовать требованиям ГОСТ 7746-2001, а трансформаторы напряжения – требованиям ГОСТ 1983-2001.
        Коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов тока, используемых для расчетного учета, должны соответствовать значениям рабочих токов присоединения (потребление не менее 5% от номинальных значений – для трансформаторов тока с классом точности 0,5 и хуже   и   1% от номинальных значений – для ТТ с классом точности 0,2S или 0,5S).
       Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока, при минимальной рабочей нагрузке не менее 5%(п. 1.5.17 ПУЭ).
      Величина нагрузки вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока, к которым присоединяются счетчики, должна находиться в пределах мощностей, установленных ГОСТ 7746-2001 – выбранные ТТ проверяют на точность работы, сопоставляя расчетную нагрузку Zп с максимально Zдоп.max и минимально Zдоп.min допустимой, с учетом характеристик, приведенных в паспортах ТТ.
      В соответствии с рассчитанной мощностью вторичной нагрузки трансформаторов тока принимается решение о необходимом сечении вторичных измерительных цепей ТТ и о необходимости установки догрузочных резисторов для работы в заданном классе точности.

15

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Всем спасибо!
А что все-таки с заземлением вторичных обмоток? Что если в 4х проводной схеме выводы 4S2 каждой фазы просто соединить вместе, но не заземлить? (см рисунок СТ1 в заглавном посте). Или в 6-ти проводной схеме, где вторичные обмотки, судя по всему, гальванически не связаны, не заземлять выводы 1S1 каждой фазы? (см рисунок СТ2 в заглавном посте).
И без этих заземлений все будет работать, особенно во втором случае. Или какая-то дополнительная погрешность возникнет?

16

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Заземление на метрологические характеристики не влияет.
(за исключением случайного заземления токовых цепей в 2-х разных местах, но это уже дефект)

Требование только из соображений безопасности.

17

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

suncov_di пишет:

Требование только из соображений безопасности.

И помехоустойчивости.

18 (2017-04-17 13:42:49 отредактировано Moonshine)

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Т.е. ни в первом, ни в другом случае заземление на погрешность не влияет... Ну, мне тоже так казалось. Правда ходили слухи, что якобы при отсутствии заземления происходит какое-то искажение измерений. Векторы фаз как-то слегка смещаются. Может,это от того, что при 4-х проводной системе на нулевой точке появляется небольшое напряжение, если ее не заземлить?
А что конкретно понимается под помехоустойчивостью и безопасностью?

Добавлено: 2017-04-17 09:26:15

И еще одно. Об этом никто не пишет, но, допустим, есть ТТ 5Р 20, 10ВА, 1А по вторичной цепи. При номинальной нагрузке имеем ALF=20. Но при нагрузке меньшей, мы можем легко получить ALF в разы больший и это будет выше 25% номинальной нагрузки. Например, при нагрузке 3 ВА мы получим ALF=50.
Получится, что по вторичной цепи в случае кз может потечь ток примерно равный 1А*50=50А и будет измерен с погрешностью до 5%. А там жилы 2.5мм2 от ТТ к клеммам. Как оно не сгорит?
А если ТТ имеет 5А номинальный вторичный ток и ALF=10? Тогда там вообще 50-100 ампер получаются в зависимости от нагрузки.

Да и если взять керн измерительный. Коэфф безопасности SF=5 при нормальной нагрузке. Т.е. ТТ должен насыщаться раньше, чем первичный ток дойдет до значения 5*Iном. Но опять-таки, при меньшей нагрузке ТТ насытится позже и через вторичную обмотку может пойти уже не 3-4А, а 10А.
А если ТТ имеет вторичный ток 5А, а коэффициент SF тоже равен 5, то получим уже порядка 15А даже при номинальной нагрузке. При меньшей нагрузке можно все 50А получить.

Странно все это.

19

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

Moonshine пишет:

И еще одно. Об этом никто не пишет, но, допустим, есть ТТ 5Р 20, 10ВА, 1А по вторичной цепи. При номинальной нагрузке имеем ALF=20. Но при нагрузке меньшей, мы можем легко получить ALF в разы больший и это будет выше 25% номинальной нагрузки. Например, при нагрузке 3 ВА мы получим ALF=50.

Как я понял, ALF это по-русски К10=Iкз/Iном.тт
Вообще тут желательно глянуть, какой реально у нас будет ток КЗ на шинах и номинальный ток ТТ, может, К10=50 никогда не будет достигнут...
А по термической стойкости провода эти вторичные кто-нибудь считал когда-либо?
Может, кратковременно они и вытянут...

20 (2017-04-17 13:44:14 отредактировано Moonshine)

Re: Несколько вопросов по работе трансформатора тока

ALF- accuracy limit factor. Граница точности (кратность тока) для керна защиты при номинальной нагрузке (для 5Р 20 выходит ALF=20)

Ну, допустим, у нас номинальный первичный ток 300А. Ток кз в 10-15кА вполне реален. И тогда появится проблема, потому как в защитной обмотке потечет ток около 50А при номинальном 1А (нагрузка 30%), а будь это обмотка на 5А  то даже больше 100А (нагрузка 30%).
Хотя, возможно, учитывая, что выключение будет производиться быстрее 1 секунды, то разрушиться и правда ничего не успеет.