Strāvas transformatori — darbības princips un pielietojums

Strādājot ar energosistēmām, bieži vien ir nepieciešams pārveidot noteiktus elektriskos lielumus analogos tiem līdzīgiem ar proporcionāli mainītām vērtībām. Tas ļauj simulēt noteiktus procesus elektroinstalācijās un droši veikt mērījumus.

Strāvas transformatora (CT) darbība ir balstīta uz elektromagnētiskās indukcijas likumskas darbojas elektriskos un magnētiskos laukos, kas mainās mainīga sinusoidāla lieluma harmoniku veidā.

Tas pārveido strāvas vektora primāro vērtību, kas plūst strāvas ķēdē, sekundārā samazinātā vērtībā, ievērojot moduļa proporcionalitāti un precīzu leņķa pārraidi.

Strāvas transformatora darbības princips

Elektroenerģijas transformācijas transformatora iekšienē notiekošo procesu demonstrēšana ir izskaidrota ar diagrammu.

Strāva I1 plūst caur strāvas primāro tinumu ar apgriezienu skaitu w1, pārvarot tās pretestību Z1.Ap šo spoli veidojas magnētiskā plūsma F1, ko uztver magnētiskā ķēde, kas atrodas perpendikulāri vektora I1 virzienam. Šī orientācija nodrošina minimālu elektriskās enerģijas zudumu, kad to pārvērš magnētiskajā enerģijā.

Šķērsojot perpendikulāri novietotos tinuma w2 vijumus, plūsma F1 inducē tajos elektromotora spēku E2, kura ietekmē sekundārajā tinumā rodas strāva I2, pārvarot spoles Z2 pretestību un pieslēgto izejas slodzi Zn. Šajā gadījumā sekundārās ķēdes spailēs veidojas sprieguma kritums U2.

Tiek izsaukts lielums K1, ko nosaka vektoru I1 / I2 transformācijas koeficienta attiecība... Tā vērtība tiek iestatīta ierīču projektēšanas laikā un tiek mērīta gatavās konstrukcijās. Atšķirības starp reālo modeļu rādītājiem un aprēķinātajām vērtībām tiek novērtētas pēc metroloģiskā raksturlieluma - strāvas transformatora precizitātes klases.

Faktiskajā darbībā spoles esošo strāvu vērtības nav nemainīgas. Tāpēc transformācijas koeficientu parasti norāda ar nominālvērtībām. Piemēram, viņa izteiksme 1000/5 nozīmē, ka ar primāro darba strāvu 1 kiloampērs sekundārajos pagriezienos darbosies 5 ampēru slodzes. Šīs vērtības tiek izmantotas, lai aprēķinātu šī strāvas transformatora ilgtermiņa veiktspēju.

Magnētiskā plūsma F2 no sekundārās strāvas I2 samazina plūsmas F1 vērtību magnētiskajā ķēdē. Šajā gadījumā plūsmu no tajā izveidotā transformatora Ф nosaka vektoru Ф1 un Ф2 ģeometriskā summēšana.

Bīstamie faktori strāvas transformatora darbības laikā

Iespēja tikt ietekmētam no augsta sprieguma potenciāla izolācijas bojājuma gadījumā

Tā kā TT magnētiskā ķēde ir izgatavota no metāla, tai ir laba vadītspēja un magnētiski savieno izolētos tinumus (primāro un sekundāro) viens ar otru, izolācijas slāņa pārrāvuma gadījumā palielinās personāla vai iekārtu bojājumu risks.

Lai novērstu šādas situācijas, tiek izmantots viens no transformatora sekundārajiem spailēm zemējums, lai avārijas gadījumā novadītu augstsprieguma potenciālu.

Šis terminālis vienmēr ir marķēts uz ierīces korpusa un norādīts pieslēguma shēmās.

Iespēja tikt ietekmētam no augsta sprieguma potenciāla sekundārās ķēdes atteices gadījumā

Sekundārā tinuma secinājumi ir apzīmēti ar «I1» un «I2», tātad strāvu plūstošais virziens ir polārs, sakrīt visos tinumos. Kad transformators darbojas, tiem vienmēr jābūt savienotiem ar slodzi.

Tas izskaidrojams ar to, ka strāvai, kas iet caur primāro tinumu, ir liela potenciālā jauda (S = UI), kas tiek pārveidota par sekundāro ķēdi ar zemiem zudumiem, un, kad tā tiek pārtraukta, strāvas komponents strauji samazinās līdz vērtībām. noplūde caur vidi, bet tajā pašā laikā kritums ievērojami palielina spriegumus salauztajā daļā.

Potenciāls pie sekundārā tinuma atvērtajiem kontaktiem strāvas pārejas laikā primārajā cilpā var sasniegt vairākus kilovoltus, kas ir ļoti bīstami.

Tāpēc visām strāvas transformatoru sekundārajām ķēdēm vienmēr jābūt droši samontētām un uz tinumiem vai serdeņiem, kas izņemti no ekspluatācijas, vienmēr ir jāuzstāda šunta īssavienojumi.

Strāvas transformatoru ķēdēs izmantotie dizaina risinājumi

Katrs strāvas transformators kā elektroierīce ir paredzēts noteiktu problēmu risināšanai elektroinstalāciju darbības laikā. Nozare tos ražo lielu sortimentu. Tomēr dažos gadījumos, uzlabojot konstrukcijas, ir vieglāk izmantot gatavus modeļus ar pārbaudītām tehnoloģijām, nekā pārprojektēt un ražot jaunus.

Viena apgrieziena TT (primārajā ķēdē) izveides princips ir pamata un parādīts fotoattēlā pa kreisi.

Šeit primārais tinums, kas pārklāts ar izolāciju, ir izgatavots no taisnas līnijas kopnes L1-L2, kas iet caur transformatora magnētisko ķēdi, un sekundārais tiek uztīts ar pagriezieniem ap to un savienots ar slodzi.

Labajā pusē ir parādīts vairāku apgriezienu CT izveides princips ar diviem serdeņiem. Šeit tiek ņemti divi viena pagrieziena transformatori ar to sekundārajām ķēdēm un noteikts skaits jaudas tinumu apgriezienu tiek izvadīts caur to magnētiskajām ķēdēm. Tādā veidā tiek palielināta ne tikai jauda, ​​bet vēl vairāk tiek palielināts pieslēgto izejas ķēžu skaits.

Šos trīs principus var mainīt dažādos veidos. Piemēram, vairāku identisku spoļu izmantošana ap vienu magnētisko ķēdi ir plaši izplatīta, lai izveidotu atsevišķas, neatkarīgas sekundārās ķēdes, kas darbojas autonomi. Tos sauc par kodoliem. Tādā veidā viena strāvas transformatora strāvas ķēdēm tiek pieslēgta dažādu mērķu slēdžu vai līniju (transformatoru) aizsardzība.

Kombinētie strāvas transformatori ar jaudīgu magnētisko ķēdi, ko izmanto iekārtu avārijas režīmos, un parastais, kas paredzēts mērījumiem pie nominālajiem tīkla parametriem, darbojas jaudas iekārtu ierīcēs.Ap armatūru aptītās spoles izmanto aizsargierīču darbināšanai, savukārt parastās spoles izmanto strāvas vai jaudas/pretestības mērīšanai.

Tos sauc šādi:

• aizsargspoles, kas marķētas ar indeksu «P» (relejs);

• mērījumu norāda metroloģiskās precizitātes klases TT cipari, piemēram, «0,5».

Aizsardzības tinumi strāvas transformatora normālas darbības laikā nodrošina primārā strāvas vektora mērīšanu ar precizitāti līdz 10%. Ar šo vērtību tos sauc par "desmit procentiem".

Mērījumu kļūdas

Transformatora precizitātes noteikšanas princips ļauj novērtēt tā ekvivalento ķēdi, kas parādīta fotoattēlā. Tajā visas primāro daudzumu vērtības tiek nosacīti reducētas uz darbību sekundārajās cilpās.

Ekvivalentā shēma apraksta visus procesus, kas darbojas tinumos, ņemot vērā enerģiju, kas iztērēta serdeņa magnetizēšanai ar strāvu I.

Uz tā pamata veidotā vektoru diagramma (trijstūris SB0) parāda, ka strāva I2 atšķiras no I'1 vērtībām ar I vērtību pret mums (magnetizācija).

Jo lielākas ir šīs novirzes, jo zemāka ir strāvas transformatora precizitāte.Lai ņemtu vērā CT mērījumu kļūdas, tiek ieviesti šādi jēdzieni:

• relatīvā strāvas kļūda, kas izteikta procentos;

• leņķiskā kļūda, kas aprēķināta no loka garuma AB radiānos.

Primārās un sekundārās strāvas vektoru novirzes absolūto vērtību nosaka maiņstrāvas segments.

Strāvas transformatoru parastās rūpnieciskās konstrukcijas tiek ražotas tā, lai tās darbotos precizitātes klasēs, kas noteiktas ar raksturlielumiem 0,2; 0,5; 1,0; 3 un 10%.

Strāvas transformatoru praktiskais pielietojums

To modeļu daudzveidība ir atrodama gan mazās elektroniskās ierīcēs, kas atrodas mazā korpusā, gan energoierīcēs, kas aizņem ievērojamus izmērus vairāku metru garumā.Tie ir sadalīti pēc ekspluatācijas īpašībām.

Strāvas transformatoru klasifikācija

Pēc vienošanās tie tiek sadalīti:

• mērīšana, strāvu pārnešana uz mērinstrumentiem;
• aizsargāts, savienots ar strāvas aizsargķēdēm;
• laboratorija, ar augstu precizitātes klasi;
• starpprodukti, ko izmanto atkārtotai pārveidei.

Ekspluatējot telpas, TT izmanto:

• āra āra uzstādīšana;

• slēgtām iekārtām;

• iebūvēts aprīkojums;

• no augšas — ievietojiet uzmavu;

• pārnēsājams, ļaujot veikt mērījumus dažādās vietās.

Pēc TT iekārtas darba sprieguma vērtības ir:

• augstspriegums (vairāk nekā 1000 volti);

• nominālā sprieguma vērtībām līdz 1 kilovoltam.

Tāpat strāvas transformatorus klasificē pēc izolācijas materiālu metodes, pārveidošanas soļu skaita un citiem raksturlielumiem.

Pabeigti uzdevumi

Ārējie mērstrāvas transformatori tiek izmantoti elektrisko ķēžu darbībai elektriskās enerģijas mērīšanai, līniju vai jaudas autotransformatoru mērījumiem un aizsardzībai.

Zemāk esošajā fotoattēlā parādīta to atrašanās vieta katrai līnijas fāzei un sekundāro ķēžu uzstādīšana jaudas autotransformatora 110 kV sadales iekārtas spaiļu kārbā.

Tos pašus uzdevumus veic ārējās sadales-330 kV strāvas transformatori, taču, ņemot vērā augstāka sprieguma iekārtu sarežģītību, tiem ir daudz lielāki izmēri.

Energoiekārtās bieži tiek izmantotas iegultās strāvas transformatoru konstrukcijas, kuras tiek novietotas tieši uz spēkstacijas korpusa.

Tiem ir sekundārie tinumi ar vadiem, kas novietoti ap augstsprieguma buksi noslēgtā korpusā. Kabeļi no CT skavām tiek novadīti uz šeit pievienotajām spaiļu kārbām.

Iekšējos augstsprieguma strāvas transformatoros kā izolatoru visbiežāk izmanto speciālu transformatoru eļļu. Šādas konstrukcijas piemērs ir parādīts fotoattēlā TFZM sērijas strāvas transformatoriem, kas paredzēti darbam pie 35 kV.

Līdz 10 kV (ieskaitot) kārbas ražošanā izolācijai starp tinumiem tiek izmantoti cietie dielektriskie materiāli.

Strāvas transformatora TPL-10 piemērs, ko izmanto KRUN, slēgtās sadales iekārtās un cita veida sadales iekārtās.

110 kV slēdža sekundārās strāvas ķēdes pievienošanas piemērs vienam no REL 511 aizsardzības serdeņiem ir parādīts ar vienkāršotu shēmu.

Strāvas transformatora defekti un kā tos atrast

Strāvas transformators, kas pieslēgts slodzei, termiskas pārkaršanas, nejaušas mehāniskas ietekmes vai sliktas uzstādīšanas rezultātā var salauzt tinumu izolācijas elektrisko pretestību vai to vadītspēju.

Ekspluatācijas iekārtās visbiežāk tiek bojāta izolācija, kā rezultātā notiek tinumu īssavienojumi (pārvadītās jaudas samazināšanās) vai noplūdes strāvas, izmantojot nejauši izveidotās īssavienojuma ķēdes.

Lai identificētu nekvalitatīvas strāvas ķēdes uzstādīšanas vietas, periodiski tiek veiktas darba ķēdes pārbaudes ar termovizoriem.Pamatojoties uz tiem, nekavējoties tiek novērsti bojāto kontaktu defekti, tiek samazināta iekārtu pārkaršana.

Aizvēršanās neesamību no pagrieziena līdz pagriezienam pārbauda releju aizsardzības un automatizācijas laboratoriju speciālisti:

• ņemot strāvas-sprieguma raksturlielumu;

• transformatora uzlāde no ārēja avota;

• galveno parametru mērījumi darba shēmā.

Viņi arī analizē transformācijas koeficienta vērtību.

Visos darbos attiecība starp primāro un sekundāro strāvas vektoru tiek novērtēta pēc lieluma. To leņķu novirzes netiek veiktas, jo trūkst augstas precizitātes fāzes mērīšanas ierīču, ar kurām tiek pārbaudīti strāvas transformatori metroloģijas laboratorijās.

Dielektrisko īpašību augstsprieguma pārbaudes tiek uzdotas izolācijas servisa laboratorijas speciālistiem.