Меню

Коэффициент кратности тока в нагрузке

Расчетная проверка трансформаторов тока по условию 10% погрешности

Устройство трансформатора тока

Одним из требований при выборе трансформаторов тока (ТТ) является их расчетная проверка на 10% погрешность. Что это значит и для чего это нужно? Это значит, что в аварийном режиме, когда ток в первичной обмотке трансформатора тока достигнет некоторого расчетного значения, погрешность ТТ не должна превышать 10%.

В противном случае ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет отличаться более чем на 10% от первичного (с учетом коэффициента трансформации), что может привести к несрабатыванию защиты.

Существует несколько способов проверки ТТ на 10% погрешность:

  1. По кривым предельной кратности
  2. По паспортным данным ТТ
  3. По действительным вольт-амперным характеристикам, снятым у ТТ перед включением электроустановки
  4. По типовой кривой намагничивания электротехнической стали, используемой для изготовления ТТ.

Все эти способы описаны в книгах Шабада М.А. Мы же подробно остановимся на способе проверки трансформатора тока по его паспортным данным. Почему именно на нем? Потому что на этапе проектирования электроустановки снять действительные вольт-амперные характеристики трансформатора не представляется возможным, получить от заводов-изготовителей ТТ кривые предельной кратности также бывает достаточно проблематично, не говоря уже о кривой намагничивания электротехнической стали, из которой изготовлен сердечник ТТ.

Существует два способа проверки ТТ на 10% погрешность по его паспортным данным:

  1. По известным паспортным данным ТТ и его нагрузке определяется фактический коэффициент предельной кратности Кпк.факт и сравнивается с минимально требуемым Кпк.мин
  2. Определяется минимально требуемый коэффициент предельной кратности Кпк.мин, а затем с учетом фактической вторичной нагрузки ТТ определяется номинальный Кпк.ном. Затем выбирается трансформатор тока с ближайшим большим стандартным значением коэффициента Кпк.ном

Рассмотрим более подробно первый вариант (определение фактического Кпк.факт и сравнение его с минимально требуемым Кпк.мин).

Определение фактического коэффициента предельной кратности Кпк.факт

Итак, для определения фактического коэффициента предельной кратности Кпк.факт необходимы следующие исходные данные:

а) Паспортные данные ТТ, а именно

  • Sном — номинальная вторичная нагрузка трансформатора тока, ВА;
  • Zтр — внутреннее сопротивление трансформатора тока, Ом;
  • Кпк.ном – номинальный коэффициент предельной кратности;
  • Iперв — первичный номинальный ток трансформатора тока, А;
  • Iвтор — вторичный номинальный ток трансформатора тока, А.

б) Должна быть известна схема соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки

в) Необходимо знать какие устройства подключены к вторичной обмотке ТТ, а также какими проводами выполнено это соединение.

Теперь необходимо определить значение вторичной нагрузки, подключенной к цепям ТТ. Для этого воспользуемся готовыми формулами, позаимствованными из книги Шабада М.А.

Таблица 1 – Расчетные формулы для определения вторичной нагрузки трансформаторов тока Zн.расч

Понятно, что в формулах
Zн.расч – расчетное значение вторичной нагрузки, подключенной к цепям ТТ;
rпр – сопротивление проводов соединяющих трансформатор тока и реле защиты;
rпер – переходное сопротивление. Принимается равным 0,1 Ом;
Zр, Zр.ф, Zр.обр – сопротивление реле.

Так как сейчас в основном используются микропроцессорные реле защиты, потребляемая ими мощность по токовым цепям очень мала. Поэтому в формулах вместо Zр, Zр.ф, Zр.обр подставляем значение потребляемой мощности по токовым цепям микропроцессороного реле (в Омах). Если же в каждой фазе и в нулевом обратном проводе установлено свое отдельное реле, то в формулы необходимо подставлять значение потребляемой мощности каждого этого реле.

Если в информации на реле потребляемая по токовым цепям мощность дается в Вт или ВА, пересчет в Омы производится по формуле

Аналогично выполняется перевод номинальной мощности трансформатора тока из ВА в Омы

Сопротивление проводов rпр рассчитывается по формуле

где: Lпр – длина проводов от зажимов ТТ к реле, м
Sпр – сечение проводов, мм 2 ;
γпр – удельное электрическое сопротивление, в зависимости от материала проводов

  • γпр = 57 м/Ом · мм 2 – для меди
  • γпр = 34,5 м/Ом · мм 2 – для алюминия

Теперь необходимо определить фактический коэффициент предельной кратности по формуле

Определение минимально необходимого коэффициента предельной кратности Кпк.мин

В зависимости от вида защиты, токовые цепи которой подключены к проверяемому трансформатору тока, значение Кпк.мин определяется по разному.

Также в зависимости от типа (класса) применяемых трансформаторов тока Кпк.мин определяется по разному. Ниже приводятся формулы для определения Кпк.мин для транформаторов тока класса 5Р, 10Р.

Максимальная токовая защита

где: Iсраб.то – ток срабатывания наивысшей токовой ступени (как правило, токовой отсечки);
Iперв.тт – номинальный первичный ток ТТ.

Примечение: для микропроцессорных устройств могут быть свои требования к Кпк.мин. Так, для устройств Siemens типа 7SJ80, 7SJ81, 7SJ82 минимально требуемый коэффициент предельной кратности должен быть

Дифференциальная защита шин

Для устройств дифференциальной защиты шин типа 7SS85

где: Iкз.макс – максимальный ток короткого замыкания в месте установки защиты.

Дифференциальная защита трансформатора

Для устройств дифференциальной защиты трансформатора типа 7UT82, 7UT85 минимально требуемый коэффициент предельной кратности определяется по трем условиям

где: Iвнутр.КЗ – максимальный ток КЗ при повреждении внутри защищаемой зоны;
Iвнеш.КЗ – максимальный ток КЗ при повреждении вне защищаемой зоны (приведенный к стороне ВН).

Дифференциальная защита линии

Для функции 87L дифференциальной защиты линии устройств типа 7SD82 минимально требуемый коэффициент предельной кратности определяется по формулам:

где: Iвнутр.КЗ – максимальный ток КЗ при повреждении на защищаемой линии;
Iвнеш.КЗ – максимальный ток КЗ при повреждении вне защищаемой линии.

Проверка на предел измерения

При проверке токовых цепей для любой защиты должно выполняться условие

где: IКЗ.макс – максимальный ток КЗ в месте установки трансформаторов тока.

Пример проверки ТТ на 10% погрешность

Рассмотрим пример проверки трансформатора тока на 10% погрешность.

К трансформатору тока подключен терминал типа 7SJ80 в котором задействована максимальная токова защита и токовая отсечка. Уставка срабатывания токовой отсечки Iсраб.то = 3150 А. Схема соединения трансформаторов тока – полная звезда. Максимальное значение тока КЗ в месте установки защиты IКЗ.макс = 12,45 кА. Терминал релейной защиты устанавливается в релейном отсеке шкафа КРУ и соединятеся с трансформаторами тока медными проводами сечением 2,5 мм 2 .

Проверка

1. По информации на устройство 7SJ80 находим потребляемую им мощность по токовым цепям.

2. Переводим потребляемую мощность в Омы

3. Находим сопротивление проводов от ТТ к терминалу защиты. Поскольку терминал устанавливается в релейном отсеке шкафа КРУ принимаем длину проводом 5 м.

4. Для схемы соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки “полная звезда” используя формулы таблицы 1 находим фактическую вторичную нагрузку трансформатора тока.

Так как мы достоверно не знаем, какой потребитель получает питание от защищаемого присоединения, рассчитываем на худший случай. Максимальная вторичная нагрузка для схемы соединения ТТ “полная звезда” будет для однофазного КЗ, его и примем в качестве расчетного.

Читайте также:  Гост по выбору трансформаторов тока

5. Определим фактический коэффициент предельной кратности. Для этого сначала переведем номинальную вторичную нагрузку трансформатора тока из ВА в Омы

Определим минимально необходимый коэффициент предельной кратности для максимальной токовой защиты

Следовательно, минимально необходимый коэффициент предельной кратности должен быть больше либо равен 20. Фактический коэффицент предельной кратности при ТТ с Кном= 10 согласно расчету составляет

Кпк.факт = 14,64 2 перв = 15 / 5 2 = 0,6 Ом

Проверка на предел измерения

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

Источник

Выбор максимальной токовой защиты линий

Дополнительно по теме

Выбор максимальной токовой защиты линий

Плавкие предохранители в электросетях до 1000 В

Различают плавкие предохранители с большой тепловой инерцией, т. е. способностью выдерживать значительные кратковременные перегрузки током, и безынерционные, обладающие малой тепловой инерцией и, следовательно, весьма ограниченной способностью к перегрузкам.

К первым относятся все установочные предохранители с винтовой резьбой и свинцовым токопроводящим мостиком, ко вторым — трубчатые предохранители с медным токопроводящим мостиком.

Номинальный ток плавкой вставки Iв для предохранителей с большой тепловой инерцией определяется только по величине длительного расчетного тока линии Iдл из соотношения

Номинальный ток плавкой вставки для безынерционных предохранителей должен удовлетворять двум условиям, одно из которых выражается соотношением (4-5), а другое -одной из приведенных ниже формул (4-6), (4-7) или (4-8).

При защите ответвления к одиночному электродвигателю с нечастыми пусками и длительностью пускового периода не более 2-2,5 сек. (электродвигатели металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов и т. п.)

при защите ответвления к одиночному электродвигателю с частыми пусками (электродвигатели кранов) или большой длительностью пускового периода (двигатели центрифуг, дробилок и т. п.)

при защите магистрали, питающей силовую или смешанную нагрузку,

В последних трех формулах:

Iп — пусковой ток электродвигателя, а;

Iкр — максимальный кратковременный ток линии:

где I’п — пусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых двигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины, а;

I’дл — длительный расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы двигателей), определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя (или группы двигателей), а.

Для электродвигателей ответственных механизмов с целью особо надежной отстройки предохранителей от толчков тока допускается при выборе предохранителя пользоваться формулой (4-7), принимая знаменатель равным 1,6 независимо от условий пуска электродвигателя, если кратность тока к. з. удовлетворяет условиям, указанным в столбце 3, табл. 7-8.

Номинальный ток плавкой вставки для защиты ответвления к сварочному аппарату выбирается из соотношения

где Iн.св — номинальный ток сварочного аппарата при номинальной продолжительности включения, а; ПВ — номинальная продолжительность включения аппарата, выраженная в долях единицы.

Номинальный ток плавкой вставки для защиты ответвления к сварочному аппарату можно принимать равным длительно допустимому току на прокладываемый для питания сварочного аппарата провод.

Технические данные плавких предохранителей приведены в таблицах.

Избирательность защиты плавкими предохранителями магистральной линии с ответвлениями достигается последовательным увеличением величин плавких вставок на отдельных участках линии по мере приближения к пункту питания.

В табл. 4-37 приведены соотношения плавких вставок предохранителей ПН2 на большие и меньшие величины номинального тока для сетей особо ответственного назначения в зависимости от отношения тока короткого замыкания Iк к номинальному току плавкой вставки с меньшей величиной Iв.м, показывающие, какую величину номинального тока плавкой вставки Iв.б следует выбрать, чтобы в любых неблагоприятных условиях обеспечить необходимую избирательность.

Так как приведенные значения выведены для обеспечения избирательности при наименее благоприятных условиях, в обычной практике достаточная надежность получается, если исходить из средних отступлений от типовых характеристик. Необходимые для этих случаев соотношения приведены в табл. 4-38.

Таблица 4-37 Условия избирательности плавких предохранителей ПН2 для сетей особо ответственного назначения

Плавкая вставка с номинальным током Iв.м меньшей величины, а

Плавкая вставка с номинальным током Iв.б большей величины, а

Таблица 4-38 Условия избирательности плавких предохранителей ПН2 для сетей нормального назначения

Плавкая вставка с

номинальным током Iв.м

меньшей величины, а

Плавкая вставка с номинальным

током Iв.б большей величины, а

Автоматические выключатели и магнитные пускатели

Защита от перегрузки обеспечивается:

1)тепловыми расщепителями автоматических выключателей, действующими с выдержками времени, обратно зависимыми от величины тока перегрузки;

2)электромагнитными расцепителями с выдержкой времени, достаточной для снижения пускового тока электродвигателя до нормального;

3)тепловыми реле с нагревательными элементами магнитных пускателей;

Для защиты от к. з. применяются автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями мгновенного действия или с выдержкой времени, обеспечивающей избирательность действия.

Для обеспечения избирательности в системах электросетей, защищенных автоматическими выключателями, наименьшая выдержка времени устанавливается у электроприемника.

Одновременная защита линий от перегрузки и к. з. осуществляется применением комбинированных расцепителей, состоящих из двух элементов: одного — для защиты от перегрузки и другого — для защиты от к. з.

Номинальный ток защищающего от перегрузки теплового расцепителя и нагревательного элемента теплового реле магнитного пускателя Iн.т выбирается только по длительному расчетному току линии:

Номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя автоматических выключателей Iн.э выбирается также по длительному расчетному току линии:

а ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.э проверяется по максимальному кратковременному току линии из соотношения

(для ответвления к одиночному электродвигателю максимальный кратковременный ток линии равен пусковому току электродвигателя: Iкр = Iп).

Коэффициент 1,25 в формуле (4-13) учитывает неточность в определении максимального кратковременного тока линии и разброс характеристик электромагнитных расцепителей автоматов.

Ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой определяется по формуле

Выбор сечений проводов и кабелей до 1000В по условию нагревания

Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 в по условию нагревания определяются из таблиц в зависимости от расчетного значения допустимой длительной нагрузки при нормальных условиях прокладки, определяемой как большая величина из двух соотношений:

по условию нагревания длительным расчетным током

и по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты

где Ки — поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

Кз- кратность допустимого длительного тока для провода или кабеля по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата;

Iз — номинальный ток или ток срабатывания защитного элемента, а.

При нормальных условиях прокладки Кп = 1 и соотношения (4-15) и (4-16) упрощаются:

Значения Кз и Iз определяются из табл. 4-50 в зависимости от характера сети, типа изоляции проводов и кабелей и условий их прокладки.

Если допустимая длительная токовая нагрузка, найденная по (4-16) или (4-18) не совпадает с данными таблиц допустимых нагрузок, разрешается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не меньшего, чем это требуется при определении допустимой нагрузки по (4-15) и (4-17). Сечения проводов и кабелей для ответвления к двигателю с короткозамкнутым ротором во всех случаях выбираются в соответствии с (4-15) или (4-17), в которых длительный расчетный ток линии равен: для невзрывоопасных помещений — номинальному току двигателя, а для взрывоопасных-125% номинального тока двигателя напряжением до 1000в.

Читайте также:  Тепловая мощность в цепи переменного тока

Во всех случаях должно быть обеспечено надежное отключение защитными аппаратами однофазного к. з., происшедшего в наиболее отдаленных точках сети. Это условие выполняется, если кратность тока однофазного к. з. в сетях глухо заземленной нейтралью не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и номинальному току расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

Для сетей, защищаемых только от токов к. з., завышение токов плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов по сравнению с величинами, регламентированными в табл. 4-50, допускается в необходимых случаях, например для надежной отстройки от токов самозапуска двигателей, при условии, что кратность тока к. з. имеет значение не менее 5 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и не менее 1,5 по отношению к току срабатывания электромагнитного расцепителя автомата.

Сечения проводов и кабелей линии напряжением выше 1000 в по условиям нагревания определяются по длительным расчетным токам согласно (4-15) или (4-17).

Таблица 4-50 Минимальные кратности допустимых токовых нагрузок на провода и кабели по отношению к номинальным токам, токам трогания или токам уставки защитных аппаратов

Значение тока защитного аппарата Iз

Кратность допустимых длительных токов Кз

Сети, для которых защита от перегрузки обязательна

Сети, не требующие защиты от перегрузки

Проводники с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией

Кабели с бумажной изоляцией

Взрыво- и пожароопасные помещения, жилые, торговые помещения и т. п.

Невзрыво- и непожароопасные производственные помещения промышленных предприятий

Номинальный ток плавкой вставки предохранителей

Ток уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель

Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки)

Ток трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой (при наличии на автоматическом выключателе отсечки кратность тока ее не ограничивается)

Магистральная линия силовой сети 380/220 в промышленного предприятия питает группу двигателей. Линия выполняется бронированным трехжильным кабелем с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией и прокладывается в помещении с температурой окружающего воздуха +25° С. Длительный расчетный ток линии 100 а и кратковременный ток при самозапуске двигателей 500 а. Условия самозапуска электродвигателей легкие.

Определить номинальный ток плавких вставок, защищающих линию предохранителей типа ПН-2, и выбрать сечение кабеля при следующих условиях:

1. Линия проходит в невзрывоопасном и непожароопасном производственном помещении и должна быть защищена от перегрузки.

2. Линия проходит в пожароопасном помещении и должна быть защищена от перегрузки.

3. Линия должна быть защищена только от к. з.

Определяем величину номинального тока плавких вставок, защищающих линию предохранителей, по условию длительного тока из (4-5):

и по условию кратковременного тока из (4-8):

Решающим при выборе плавких вставок оказывается толчок тока при самозапуске электродвигателей. Останавливаемся на предохранителях типа ПН-2-250 с плавкими вставками на номинальный ток 200 а.

Для выбора сечения кабеля пользуемся упрощенными формулами (4-17) и (4-18), так как условия его прокладки нормальны (температура окружающего воздуха +25° С).

Допустимая нагрузка на кабель по условию нагревания длительным расчетным током определяется из (4-17):

и по условию соответствия сечения кабеля плавкой вставке предохранителя из (4-18), в котором значения коэффициента Кз для каждого из рассматриваемых вариантов будут различными.

1.Для кабеля с резиновой изоляцией, защищаемого от перегрузки и проходящего в невзрывоопасном и непожароопасном помещении, из табл. 4-50

Допустимая длительная нагрузка на кабель определяется по (4-18):

По таблице подбираем для трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией при прокладке в воздухе сечение 120 мм2, для которого допустимая нагрузка равна 200 а.

2. Для кабеля, проходящего в пожароопасном помещении и защищаемого от перегрузки, аналогично получим:

Сечение кабеля принимаем равным 150 мм2; допустимая длительная нагрузка для него равна 235 а. Пользуемся указанием о том, что при проверке соответствия сечений проводов и кабелей характеристике защитного аппарата допускается выбирать проводники ближайшего меньшего сечения, чем требуется по расчетному току.

3. Для кабеля, защищаемого только от к. з., получим:

В данном случае сечение кабеля 50 мм2 определяется условием нагревания длительным током (допустимая нагрузка 110 а).

На рис. 4-1 представлена схема участка силовой сети промышленного предприятия напряжением 380/220 в. От шин распределительного щита получает питание силовая сборка с автоматическими выключателями, к которой присоединяются шесть асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели 3 и 4 установлены во взрывоопасном помещении класса В 1а, остальные двигатели, распределительные пункты и пусковая аппаратура — в помещениях с нормальной средой. Технические данные двигателей указаны в табл. 4-51. Режим работы двигателей исключает возможность длительных перегрузок; условия их пуска нетяжелые, возможность самозапуска крупных двигателей исключена.

Один из двигателей 1 или 2 всегда находится в резерве; остальные двигатели могут работать одновременно.

Магистральная линия от распределительного щита до силового пункта защищена селективным автоматическим выключателем типа АВ-4С до 500 в и 400 а с максимальными расцепителями с обратно зависимой от тока характеристикой и отсечкой с выдержкой времени 0,6 сек. Линии от силового пункта к электродвигателям защищены установленными в шкафу типа ПР9262-137 автоматическими выключателями типа А3124 на 500 в и 100 а с комбинированными расцепителями.

Магистральная линия от распределительного щита до силового пункта выполнена трехжильным кабелем с бумажной изоляцией марки ААБГ, линии к электродвигателям — проводом с резиновой изоляцией АПРТО и (для взрывоопасного помещения) ПРТО в стальных трубах. Вся проводка проходит в помещениях с температурой воздуха +25° С.

Требуется определить номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и выбрать сечения проводов и кабеля из условия нагревания и соответствия токам расцепителей автоматических выключателей.

Рис. 4-1. Схема сети. 1 — шины 380/220 в распределительного щита; 2 — автоматический выключатель типа АВ-4С; 3 — шины распределительного силового пункта серии ПР-9000; 4 — автоматический выключатель типа А3124; 5 — кнопочный пускатель типа ПНВ-34; 6 — магнитный пускатель типа ПА; 7 — взрывоопасное помещение.

Таблица 4-51 Технические данные электродвигателей

Источник

Коэффициенты электрической нагрузки элементов.

Надежность элементов зависит от коэффициентов электрической нагрузки, характеризующих степень электрической нагруженности элементов относительно их номинальных или предельных возможностей, указываемых в ТУ.

Количественно коэффициент электрической нагрузки (часто говорят: коэффициент нагрузки) определяют по соотношению

где Fраб – электрическая нагрузка элемента в рабочем режиме, т.е. нагрузка, которая имеет место на рассматриваемом схемном элементе;

Fном – номинальная или предельная по ТУ электрическая нагрузка элемента, выполняющего в конструкции функцию схемного элемента.

Читайте также:  Амплитудное значение переменного тока 220 вольт

В качестве нагрузки F выбирают такую электрическую характеристику элемента (одну или несколько), которая в наибольшей степени влияет на его надежность. Например, для резисторов в качестве характеристики берут мощность рассеивания, для конденсаторов – напряженнее, прикладываемое к обкладкам.

Пример 1.

В коллекторную цепь транзистора (рисунок 1) предполагается поставить резистор типа МЛТ со значением сопротивления 1 кОм ± 10% и номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт.

Ток, протекающий в коллекторной цели транзистора Iк, равен 10 мА. Требуется определить, какое значение коэффициента нагрузки будет иметь место для выбираемого резистора.

Рисунок 1 – К расчету коэффициента нагрузки резистора

Как отмечалось, для резисторов в качестве характеристики F в формуле (6) используют мощность рассеивания. Тогда для коэффициента нагрузки резистора

По условию примера R1 = 1 кОм ± 10%, т е. может иметь место отклонение сопротивления резистора от номинального значения в пределах заданного производственного (технологического) допуска. Определим значение коэффициента нагрузки для номинального значения сопротивления резистора, равного 1 кОм.

Из условий примера имеем Рном = 0,5 Вт.

Определим значение Рраб, т.е. то значение мощности рассеивания, которое будет иметь место на схемном элементе R1 (см. рис. 1). Применительно к рассматриваемому примеру

Тогда значение коэффициента нагрузки определится как

Т е. в данном случае резистор будет нагружен на 20% от номинальных возможностей.

3. Формулы для определения коэффициентов электрической нагрузки некоторых элементов.

На практике при определении коэффициентов электрической нагрузки конкретного элемента выбирают такую электрическую характеристику (одну или несколько), которая в наибольшей степени влияет на надежность этого элемента. Формулы, которыми можно пользоваться для определения коэффициентов электрической нагрузки основных элементов РЭУ, приведены в таблице1.

Таблица 1 – Формулы для определения коэффициентов электрической нагрузкой элементов

Источник



Определение и расчет предельной кратности трансформаторов тока, кривые

Выбор трансформатора на любой тип производства начинается с формирования выводов о требуемых показателях напряжения, мощности, а также номинального коэффициента безопасности и предельной кратности трансформатора тока. В самом общем понимании слова последний показатель представляет собой наибольшее значение характеристики первичного потока, поданного на источники устройства. Погрешность на вторичной нагрузке при этих характеристиках первички не должна превышать 5 или 10 процентов (зависит от класса и требований конкретных устройств).

Определение

Определение технической характеристики для трансформатора прописаны в ГОСТе 7746 2001 под названием «Трансформаторы тока. Общие технические условия». Этот документ относится к классу межгосударственных, то есть он распространяется для всех устройств, изготовленных в любой точке по территории страны.

Для того, чтоб понять определение, нужно познакомится с тем, что значит усредненный коэффициент безопасности. Этот показатель в свою очередь является соотношением номинального тока безопасности и первичного (также номинальное общее значение). Коэффициент безопасности по своей сути является основным параметром, который определяет искомую кратность повышения импульса.

Последняя характеристика важна, так как в условиях производства часто наблюдаются ситуации, когда он повышается из номинального показателя. Это возникает при коротком замыкании в цепи в большей части случаев.

Ситуация определяется тем, что сердечник ТС уходит в насыщение, при этом рост во вторичке не наблюдается, что в свою очередь обеспечивает защиту всех подключенных нагрузок к оборудованию.

Понятие номинальной предельной кратности

Параметр характеризуется как наибольшее значении кратности первичного в определенных условиях. Полная погрешность на вторичной нагрузке не должна превышать 10 процентов. Показатель нормируется, должны учитываться условия работы по защите трансформатора.

Если силовой трансформатор используется для питания различных электроизмерительных приборов, то к нему не предъявляются требования. Дело в том, что насыщение магнитного провода в оборудовании может быть даже положительным моментом, обеспечивающим улучшение электродинамических и термических свойств оборудования. Если же трансформаторы применяются для токовых цепей релейной защиты, то к требованиям устанавливают условия. Первичный поток увеличиваясь более получаемой погрешности, установленной для тс, влияет на сердечник, что приводит к увеличению насыщения.

Если функционирование силового оборудования ведется при характеристиках подачи тока, которые выше на 10% чем номинальные (что и называется — к10), то прибор перестает работать в стабильной области, переходит в фазу насыщения.

Понятие номинальной предельной кратности

Измерение и расчет предельной кратности

При превышении предельного нормированного показателя прибор переходит из стабильной области работы в фазу насыщения. Точность функционала оценивается по математическим кривым, условия которых приведены в таблицах. Коэффициент устанавливается не опытным путем, а по специальным табличным данным. Кривые состоят из информации о наибольшем отношении тока вторички к среднему номинальному назначению, которое подается на первичку.

Расчет производится таким образом, чтоб полная ошибка при вычисляемых данных (то есть при включении заданной информации о вторичной нагрузке) не было больше десяти процентов. Математические кривые позволяют вычислить характеристики проводов, приборов, реле, схемы подсоединения и составить схему таким образом, чтоб не происходило пересыщение и приборы работали в оптимальном режиме.

Оборудование, дополненное дифференциальной защитой, при сквозном токе короткого замыкания должно иметь идентичную предельную кратность.

Расчетные кривые приводятся для вычислений работы по установленному режиму. Если апериодическая стремится к max, то есть режим переходный, то параметр достигает и 70-75%.

Измерение и расчет предельной кратности

Класс точности выбирают в зависимости от назначения. Такие же требования применяются и к устройствам с неидентичными типами нагрузок.

Пределы погрешностей ТТ для классов Р

Все характеристики указаны в документации к конкретным видам приборов. Также информация прописывается отдельно к каждому устройству. Конкретно для классов точности Р установлены пределы допустимых погрешностей токовое и угловые.

Для трансформаторов с классом мощности 5Р при токе нормальной с предельной полной кратности в 5 процентов значения пределов допустимой погрешности следующие:

  • токовые – + или — 1 %;
  • угловые + или — 60 процентов, что идентично 1,9.

Пределы, указанные в таблицах, выполняются, так как это первое из требований безопасности.

Для прибора класса точности 10Р искомая предельная кратность составляет 10% соответственно. Предел погрешности, max возможной при работе, составляет 3 процента. В тоже время данных об угловых погрешностей не представлено, так как их не нормируют.

Примеры кривых

Заводские кривые определяют показатели вторичной нагрузки при расчетных коэффициентах безопасности. Если последняя не дотягивает до требуемых по условиям характеристик, то изменяют сердечник и длины проводов. В крайнем случае допускают резисторы. Но даже эти ситуации не выгодны с экономической точки зрения. Поэтому тщательно измеряют при помощи кривых, чтоб выбрать такой коэффициент безопасности, чтоб происходила усиленная защита.

Варианты, которые используются на производственных площадках, — это 5Р и 10Р. Но распространены варианты с числовыми маркировками 20, 30 и больше. Для таких трансформаторов нельзя обойтись построением кривых — вычисляют математическим путем значения импульса вторички при коротком замыкании в первичке. Дальше эти данные сопоставляются с характеристиками импульса, а также совокупности всех токов приборов, которые будет подключаться в обмотке оборудования.

Источник