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, файл не был скачан. 

CT2.jpg 41.04 Кб, файл не был скачан. 

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.