Токоограничивающие реакторы

1.

Токоограничивающие реакторы
Токоограничивающий реактор - электрический
аппарат, выполненный в виде катушки неизменной
индуктивности, предназначенный для ограничения
токов КЗ и поддержания напряжения на шинах РУ в
аварийном режиме.
Реакторы бывают одинарные (простые) и
сдвоенные, наружной и внутренней установки.

2.

Однофазный комплект бетонного
реактора:
1 - многожильный кабель
катушки;
2 - бетонные стойки-колонны;
З - опорные изоляторы

3.

Фазы бетонных реакторов могут быть установлены
вертикально, ступенчато или горизонтально (РБ,
РБУ, РБГ).

4.

5.

В отличие от одинарного сдвоенный реактор имеет две катушки на
фазу, намотанные в одном направлении и включенные согласно, и три
зажима – один средний и два крайних. Средний зажим реактора
присоединяют
к
источнику
энергии.
Сдвоенные реакторы не отличаются от обычных и могут применяться
для внутренней (РБС, РБСУ, РБСГ) и наружной установки (РБСНГ).

6. Выбор реактора

1. Uном. р ≥ Uуст.
2. Iном.р ≥ Imax.
3. Хр, % .
4. i уд ≤ i дин.
5. Bk ≤ I2терtтер.

7. Высоковольтные плавкие предохранители

Имеют ограниченное применение – для защиты силовых
трансформаторов,
измерительных
трансформаторов
напряжения и статических конденсаторов.
Номинальные напряжения - от 3 до 220 кВ.
Газогенерирующие плавкие предохранители (стреляющие)
- предназначены для наружной установки в устройствах
35 и 110 кВ. Например, ПСН-35
- предохранитель
стреляющий наружный для напряжения 35 кВ.
Кварцевые предохранители (ПК) – для напряжений 3, 6,
10, 20 и 35 кВ для внутренней и наружной установки,
относятся
к
группе
токоограничивающих
предохранителей. В нижнем колпачке предусмотрен
указатель срабатывания.

8. Высоковольтные плавкие предохранители

Плавкие
предохранители
многократного
действия
–
позволяют автоматически повторно включать цепь после ее
отключения предохранителем. Для этого предусмотрен резервный
патрон и дополнительный нож с пружиной. При срабатывании первого
патрона боек указателя расцепляет механизм и пружина включает нож
на контакты резервного патрона. Если повторное включение
происходит на КЗ, срабатывает резервный патрон и отключает
поврежденную цепь. Минимальная бестоковая пауза при напряжении
10 кВ около 0,1 с , при напряжении 35 кВ - 0,15 с.
Кварцевые предохранители для защиты трансформаторов
напряжения типа ПКТН для напряжений 6, 10, 35 кВ отличаются
от обычных ПК материалом плавкой вставки – константановой
проволоки с четырехступенчатым сечением. При КЗ плавление
проволоки происходит ступенями. Сопротивление четвертой ступени
(большего сечения) служит в основном для ограничения тока КЗ до
значений,
соответствующих
номинальному
току
отключения
предохранителей типа ПК.

9.

1 – корпус патрона; 2, 3 – трубки из винипласта; 4 – стальной патрубок; 5 –
плавкая вставка; 6 – токоведущий стержень; 7 – гибкий проводник; 8 наконечник
ПСН-35
1 – цоколь; 2 – двухопорные изоляторы;
3,4 – верхние и нижние головки с зажимами для
крепления проводников;
5 – контактный нож, снабженный пружиной и
сцепленный с наконечником

10.

Предохранитель ПК-6,10,35
1 – фарфоровая трубка; 2 – металлические колпачки;
3 – плавкая вставка; 4 – указатель срабатывания
предохранителя

11. Высоковольтный выключатель - коммутационное устройство, предназначенное для операций включения и отключения электрической сети

Высоковольтный выключатель
Высоковольтный
выключатель
коммутационное
устройство, предназначенное для операций включения и
отключения электрической сети в нормальном режиме, а также
при сверхтоках.
По
способу
гашения
дуги
высоковольтные
выключатели делятся на следующие типы:
Электромагнитные выключатели
Воздушные выключатели
Масляные выключатели
Элегазовые (SF6) выключатели
Вакуумные выключатели

12.

Динамика рынка высоковольтных выключателей
(воздушных, масляных, вакуумных и элегазовых) в Европе
Элегаз используется во всех диапазонах среднего и высокого напряжения, вакуум
- получил распространение в диапазонах среднего напряжения, с ограниченным
применением в цепях низкого и высокого напряжения.
Эти технологии конкурируют друг с другом только в диапазоне среднего
напряжения.

13.

Выключатели
масляные
По конструкции:
1) масляные баковые
выключатели;
2) малообъемные.
Масляные баковые выключатели
применяются в открытых
распределительных устройствах
(ОРУ) подстанций 35, 110, 220 кВ.
Для каждой фазы применяют свой
бак.
Выключатель баковый

14.

Разрез полюса У-220
1 – бак;
2 – проходные изоляторы;
3 – встроенные
трансформаторы тока (4 шт. на
полюс);
4 – изоляционный материал;
5 – гасительные камеры (2
камеры на полюс);
6 – шунтирующие резисторы;
7 – траверса;
8 – изоляционная штанга;
9 – система рычагов;
10 – устройство для подогрева
масла.

15.

По принципу действия дугогасительного устройства можно
разделить на три группы:
1) с автодутьем, в которых высокое давление и большая
скорость движения газа в зоне дуги создается за счет
выделяющейся в дуге энергии;
2) с принудительным масляным дутьем, у которых к месту
разрыва масло нагнетается с помощью специальных
механизмов;
3) с магнитным гашением в масле, в которых дуга под
действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и
щели.
Наиболее эффективным и простым являются дугогасительные
устройства с автодутьем, которые работают тем эффективнее, чем
больше ток в дуге.

16.

Достоинства баковых выключателей:
простота конструкции,
высокая отключающая способность,
пригодность для наружной установки
наличие встроенных трансформаторов тока.
Недостатки:
взрыво- и пожароопасность,
не пригодны для выполнения быстродействующих
систем автоматизированного повторного включения
(АПВ),
имеют большую массу и объем масла,
не пригодны для установки внутри помещений,
фундамент на значительные импульсные нагрузки.

17.

Малообъемные масляные выключатели

18.

По конструктивным особенностям можно
разделить на четыре группы:
подвесного типа (серии ВМП-10) на напряжение 10 кВ,
номинальный ток до 3150 А и ток отключения до 31,5 кА;
колонкового типа (серии ВК-10) на ток до 3150 А и ток
отключения до 31,5 кА;
горшкового типа для генераторов (серии МГГ и МГ), на
номинальный ток до 11200 А, ток отключения до 90 кА и
напряжение до 20 кВ;
для наружной установки серий ВМУЭ-35, ВМТ-110 и
ВМТ-220. На номинальный ток до 2000 А и ток
отключения до 40 кА.

19.

Дугогасительная камера газового автодутья ВМП-10
А – воздушный буфер – для ограничения давления при больших токах и
создания необходимого давления вблизи нулевого значения тока.

20.

Маломасляный выключатель ВМК-35

21.

Достоинства маломасляных выключателей:
1) небольшие габариты и масса;
2) малое количество масла;
3) пожаробезопасны (относительно многомасляных выключателей);
4) встроенные пружинные приводы, не требующие мощных источников
постоянного тока и имеющие меньшую массу, чем электромагнитные
приводы;
5) показатели надежности такие же как у баковых масляных
выключателей;
6) имеют достаточно высокие технические данные;
7). возможность применения в КРУ и КРУН до 35 кВ.
Недостатки маломасляных выключателей:
1) взрыво- и пожароопасность (относительно немасляных
выключателей);
2) невозможность осуществления быстродействующей системы
автоматического повторного включения (АПВ);
3) необходимость частой замены масла;
4) трудность установки встроенных трансформаторов тока;
5) относительно малая отключающая способность.

22.

В настоящее
вытесняются
время маломасляные выключатели на 6-35 кВ
вакуумными
и
элегазовыми
выключателями.
Сняты с производства следующие виды выключателей:
• С-35-3200-50 БУ1; С-35-2000-50 БУ1; У-110-2000-50 БУ1;
• Все типоисполнения ВМПЭ-10; Все типоисполнения ВМТ-110;
• ВГУ-110II* – 40/2000 У1*; ВГУ-220II* – 50/2000 У1*.
На замену данного оборудования разработаны
эксплуатируются следующие выключатели:
и
успешно
вакуумный выключатель ВВПЭ-10 (для замены ВМПЭ-10),
элегазовые колонковые выключатели ВГТ-110-40/2500, ВГТ-22040/2500 (замена ВМТ, ВГУ-110),
элегазовый колонковый выключатель на 220 кВ с одним разрывом
на фазу ВГК-220, выключатели ВГУГ-220-500 кВ (замена ВГУ),
баковый элегазовый выключатель ВЭБ-110-40/2500.

23. Вакуумные выключатели

По
способу
установки
выключатели выпускаются в
двух исполнениях: подвесном и
выкатном.

24.

2, 6 – керамические изоляторы; 3 –
неподвижный контакт; 4 – медный
экран; 7 – сварной сильфон; 5 –
подвижный контакт; 6 – изолятор;
1, 8 – выводы.

25.

Прерыватель на работу под
напряжением 95кВ
Прерыватель на работу под
напряжением 250 кВ

26.

27.

Гашение дуги в вакууме
1 – корпус ВДК; 2, 3 – подвижный и неподвижный контакты соответственно; 4 –
сильфон; 5 – защитный экран, который служит для выравнивания
электрической напряженности поля по длине ВДК и для защиты внутренней
поверхности корпуса от продуктов эрозии контактов при горении дуги.
Появившиеся пары металла бомбардируются электронами, вышедшими с поверхности
электрода за счет автоэлектронной эмиссии и происходит ионизация паров, появляется дуга
между контактами, называемая вакуумной дугой; эта дуга горит до тех пор, пока существуют
условия для появления паров металлов. При быстром размыкании контактов процесс ионизации
паров быстро прекращается (мостики отсутствуют) и дуга гаснет за 10-15 мс.

28.

Вакуумная дугогасительная камера на 10 кВ
1 - изоляционный корпус с арматурой; 2 - центральный экран; 3, 4 - узел
неподвижного контакта с токоподводом; 5, 9 - торцевые экраны; 6, 12 фланцы; 7 ,8 - подвижный контактный узел и токоподвод; 10 - экран защиты
сильфона; 11 – сильфон; 13 - направляющая, обеспечивающая строгое
перемещение подвижного токоподвода

29.

Вакуумные дугогасительные камеры (ВДК)

30.

31.

Вакуумный выключатель с пружинным накопительным
приводом

32.

33.

Вакуумный выключатель высокого
напряжения, рассчитан на работу 145 кВ.

34.

Достоинства вакуумных выключателей:
простота конструкции (отсутствие клапанов, компрессоров и других
вспомогательных устройств) и надежность в работе;
относительно небольшие габариты и масса;
отсутствие сжатого воздуха или трансформаторного масла;
малое время отключения (0,03-0,05 с);
отсутствие
масла
и
других
горючих
материалов
(взрывобезопасность);
высокая скорость восстановления прочности дугогасительного
промежутка (отсутствие шунтирующих резисторов);
бесшумная работа; отсутствие выбросов в атмосферу;
удобны для отключения емкостной нагрузки;
полная герметизация дугогасительного устройства;
значительный ресурс при коммутации номинального тока (30…50
тысяч операций);
произвольное положение камеры;
отсутствует ударная нагрузка на фундамент, характерная для
масляных выключателей;
вакуумные выключатели позволяют создать малогабаритные
(многоэтажные) КРУ;
малый ход и скорость контактов позволяют применять легкие,
небольшие пружинные или электромагнитные приводы.

35.

Недостатки вакуумных выключателей:
вблизи нуля наблюдается срез тока, сопровождающийся
перенапряжениями при отключении малых индуктивных
токов;
для борьбы с перенапряжениями необходимо применять
RC-цепочки, ОПН, либо использовать выключатели с
электромеханическим
способом
устранения
перенапряжения;
в выключателях на напряжении выше 35 кВ несколько
камер необходимо соединять последовательно;
требуют больших капиталовложений, что определяет
довольно высокую их стоимость.

36.

Особенности конструкции контактов
Для повышения отключающей способности применяются
меры, обеспечивающие непрерывное перемещение дуги под
действием магнитного поля, создаваемого отключаемым
током. В вакуумных камерах на напряжение 10 кВ и
номинальные токи отключения до 31,5 кА применяют
контакты с поперечным по отношению к дуге магнитным
полем.
На более высокие напряжения и токи до 100 кА применяют
контакты с продольным магнитным полем. Наибольшее
распространение получили две разновидности контактов:
1. Контактная система типа «спиральный лепесток»;
2. Контактная система чашеобразного типа.

37.

1. Контактная система типа «спиральный лепесток», вынуждающая безостановочно
вращаться по поверхности контактов сжатую дугу и тепло от дуги не успевают проникнуть
глубоко в металл. Эффективность вращения дуги зависит от кривизны спирали. Чем
больше
кривизна,
тем
выше
эффективность
гашения
дуги.
Происходит изменение направления тока на 90 градусов. Это обеспечивает непрерывное
вращение дуги по поверхности контакта. В межконтактном промежутке ВДК в
зависимости от конструкции и величины тока вакуумная дуга может поддерживаться в
диффузной форме при токах 5-7 кА или сжатой форме при больших токах. Диффузная дуга
существует в виде нескольких параллельных дуг, через каждую из которых может
протекать ток до нескольких сотен ампер.
2. Контактная система чашеобразного типа, которая препятствует образованию сжатой
локализованной дуги, которая остается в диффузном состоянии, что облегчает процесс
дугогашения.
последовательно
включенные
дугогасительные камеры (слева) и
одна с большим межполюсным
расстоянием (справа).

38.

Элегазовые выключатели

39.

По конструкции:
колонковые и баковые.
Колонковые ни внешне, ни
по размерам не отличаются от
маломасляных.
В современных элегазовых
выключателях 220 кВ только
один разрыв на фазу.
Баковые
элегазовые
выключатели имеют гораздо
меньшие
габариты
по
сравнению
с
масляными,
имеют один общий привод на
три
полюса,
встроенные
трансформаторы тока.

40.

1. Дугогасящая камера. 2. Опорный изолятор.
3. Опорная конструкция. 4. Шкаф управления с
приводом. 5. Отключающая пружина. 6. Монитор
плотности газа (с противоположной стороны). 7.
Указатель положения выключателя.

41.

42.

По способу гашения дуги в элегазе различают ДУ:
• автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемом
посредством встроенного компрессионного устройства;
• с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги
обеспечивается в результате ее перемещения с высокой
скоростью в неподвижном элегазе по кольцевым электродам
под действием радиального магнитного поля, создаваемого
отключаемым током;
• с продольным дутьем, в котором повышение давления в
элегазе происходит за счет автогенерации в присутствии
высокотемпературного источника (дуги), вращающейся в
специальной камере под воздействием магнитного поля (ДУ
с электромагнитным дутьем).

43.

Компрессионное дугогасительное устройство
1.Верхний токопровод. 2. Неподвижный дугогасящий контакт. 3. Подвижный
дугогасящий контакт. 4. Компрессионный объем. 5. Нижний токопровод.
6.Сопло. 7. Главный неподвижный контакт. 8. Главный подвижный контакт.
9. Компрессионный цилиндр. 10. Клапан наполнения. 11. Неподвижный
поршень.

44.

Автокомпрессионное дугогасительное устройство
1.Верхний токопровод. 2. Неподвижный дугогасящий контакт. 3. Подвижный
дугогасящий контакт. 4. Автокомпрессионный объем. 5. Компрессионный
объем. 6. Клапан наполнения. 7. Неподвижный поршень. 8.Сопло. 9. Главный
неподвижный контакт. 10. Главный подвижный контакт. 11. Клапан
автокомпрессии. 12. Компрессионный цилиндр. 13.Клапан сброса
избыточного давления. 14. Нижний токопровод.

45.

Схема автокомпрессионного ДУ элегазового выключателя
а – включено;
б – начальная фаза
процесса отключения;
в – конечная фаза
процесса отключения;
г - отключено
1 – поршень,
2 – полый контакт,
3 – цилиндр,
4 – сопло,
5 – розеточный
контакт,
6 – вспомогательный
контакт.

46.

Полюс элегазового выключателя с автокомпрессионным
устройством для гашения дуги

47.

Элегазовый выключатель
типа Fluarc FG2
(Шнейдер Электрик)
1, 1’ — верхний и нижний токоподводы;
2 — неподвижный дугогасительный
контакт;
З — подвижный главный контакт;
4 — подвижный дугогасительный
контакт;
5 — сопло дугогасительное
изоляционное;
6 - неподвижный изоляционный
цилиндр;
7— подвижный поршень с отверстиями
для дутья;
8 — изоляционный корпус;
9 — изоляционная тяга привода;
10 — вал приводной;
11 — сор6ент

48.

Элегазовый
выключатель серии LF
(Шнейдер Электрик)
1- главные контакты;
2 – дугогасительные
камеры;
3 – замкнутая камера;
4 – катушка
магнитного дутья;
5 – полость
подвижного электрода

49.

Достоинства элегазовых выключателей:
возможность применения на все напряжения свыше 1 кВ;
высокая коммутационная (отключающая) способность;
надежное отключение малых индуктивных и емкостных токов
в момент перехода тока через нуль без среза и возникновения
перенапряжений;
отсутствие необходимости использования ОПН с любыми
типами нагрузки на напряжение 6-35 кВ;
повышенная надежность;
гашение дуги происходит в замкнутом объеме без выхлопа в
атмосферу;
относительно малые габариты и масса;
бесшумная работа;
можно устанавливать как в ЗРУ, так и ОРУ;
длительный срок службы дугогасительного устройства;
большие межревизионные сроки;
повышенная безопасность обслуживания.

50.

Недостатки элегазовых выключателей:
высокие
требования к качеству элегаза и ее
высокая стоимость;
работоспособность выключателя зависит от
температуры окружающей среды и при понижении
температуры ниже определенного значения
выключатель может отказать из-за перехода
элегаза в жидкую фазу;
в обслуживании требуются устройства для
очистки, заполнения и ее перекачки.

51.

Выключатели электромагнитные (ВЭМ)
Самый малораспространенный тип выключателей.
ВЭМ применяются в электроустановках с частыми
коммутациями номинальных токов (собственные нужды
электростанций, электротермические установки) при
напряжении 6-10 кВ. Основная серия этих выключателей
ВЭ-10 на номинальный ток до 3600 А и ток отключения до
40 кА.
Время отключения до 0,08 с.
Коммутационный ресурс при номинальном токе от 5000
до 10000 в цикле В-О.

52.

Дугогасительная камера выключателя
1 – главные контакты;
2, 3 – дугогасительные
контакты;
3 – подвижный
контакт;
4 – передний рог;
5 – задний рог;
6 – катушка
электромагнита;
7 – полюсные
наконечники.

53.

Выключатели электромагнитные (ВЭМ)
Достоинства:
взрыво- и пожаробезопасность;
полная автономность (нет компрессорной установки для
воздушного дутья);
высокая отключающая способность;
дугогасительное устройство имеет малый износ;
большое число коммутаций.
Недостатки:
большие габариты и масса;
сложность конструкции ДГК с системой магнитного дутья;
ограничение по напряжению (UНОМ ≤ 15 кВ);
малая пригодность для открытых распределительных
устройств.

54.

Выключатели воздушные
ВВ делятся на две группы:
1) генераторные выключатели серий
ВВОА-15 и ВВГ-20, Iном до 20000 А и
ток отключения до 160 кА.
2) выключатели 35 кВ и выше.
ВВ для наружных установок
выпускаются в четырех сериях на
напряжения:
ВВ (330 и 500 кВ); ВВБ (110-750 кВ);
модернизированная серия ВВБК (110,
220 и 500 кВ);
серия ВНВ (500, 750 и 1150 кВ).
Номинальные токи до 3150-4000 А,
токи отключения до 63 кА. Время
отключения до 0,04 с.

55.

Дугогасительные камеры продольного дутья с
полыми контактами в выключателях на
напряжение выше 35 кВ и ток отключения до 63
кА.
Дугогасительные камеры поперечного дутья – в
выключателях на напряжение 10-20 кВ и ток
отключения до 120 кА.

56.

Гашение дуги в газах высокого давления
Камера продольного дутья с
полыми контактами
1 – фарфоровая рубашка;
2 – металлический корпус; 3 – пружина;
4 – поршень; 5 – подвижный контакт;
6 – сопла камеры; 7 – неподвижный
контакт;
8
–
междуконтактный
промежуток.
Камера поперечного дутья
1 – корпус; 2 – неподвижный
контакт; 3 – подвижный контакт;
4 – перегородки; 5 – питающий
воздухопровод.

57.

Недостатки:
сложнее
и дороже масляных;
требуют сложного и дорогого компрессорного
хозяйства для получения чистого осушенного сжатого
воздуха с давлением 2-4 МПа.
по сравнению с элегазовыми в 6-8 раз повышена
аварийность, связанная с их отказом;
по сравнению с элегазовыми в 10-12 раз выше
трудозатраты на монтаж и ремонт оборудования.

58.

Технические параметры высоковольтных выключателей
1) номинальное напряжение - Uн;
2) номинальный ток - Iн;
3) номинальный ток отключения - Iотк;
4)
допустимое
(нормированное)
относительное
содержание
периодической оставляющей тока в токе отключения для момента
расхождения контактов;
5) номинальный ток включения Iвкл - ток который выключатель
способен включить без приваривания контактов;
6) ток термической стойкости при заданной длительности протекания
этого тока (3-4 с) – I2откt;
7) ток электродинамической стойкости Iдин - наибольший (пиковый)
ток (ударный);
8) собственное время отключения выключателя - интервал времени
от момента подачи команды на отключение до момента начала
расхождения контактов;
9) полное время отключения tоткл - интервал времени от подачи
команды до момента погасания дуги.

59.

Измерительные аппараты - высоковольтные
трансформаторы тока (ТА) и напряжения (TV)
- Изолируют силовые цепи высокого напряжения от
токовых цепей и цепей напряжения измерительных
приборов и релейной защиты;
- Позволяют привести Iн и Uн силовых цепей
высокого напряжения к стандартным значениям
тока (1 или 5 А) и напряжения (100 В или 100 / √3 В)
для подключения и работы устройств защиты и
автоматики
электрооборудования,
учета
электрической
энергии
и
подключения
измерительных приборов, а также безопасности
обслуживающего персонала.

60. Классификация ТА

• по
принципу преобразования тока - электромагнитные, оптико-электронные и воздушные;
• по роду напряжения в первичной цепи - переменного и постоянного тока;
• по напряжению первичной цепи - высоковольтные (свыше 3 кВ) и низковольтные (менее 0,66
кВ);
• по роду установки - для работы на открытом воздухе, в закрытых помещениях, для встраивания
во внутренние полости электрооборудования, для специальных установок;
• по способу установки – проходные (в качестве ввода при входе через стены или оболочки
металлоконструкций); опорные (одновременно выполняют функцию опоры токопровода);
встраиваемые;
• по числу коэффициентов трансформации - с одним или несколькими коэффициентами
трансформации, получаемыми либо изменением числа витков первичной или вторичной обмотки
или обеих обмоток, либо применением нескольких вторичных обмоток с различным числом
витков, соответствующих разным значениям номинального вторичного тока;
• по числу ступеней трансформации - одноступенчатые и многоступенчатые (каскадные);
• по исполнению первичной обмотки - без первичной обмотки с окном для первичной шины,
одновитковые, многовитковые;
• по роду изоляции между первичной и вторичной обмотками - с твердой (фарфор, литая
изоляция,
прессованная
и
вязкой
(заливочные
компоненты),
комбинированной
(бумажномасляная, конденсаторного типа) и газообразной (воздух, элегаз) изоляцией.

61. Основные параметры и характеристики ТА

Номинальное напряжение Uном - линейное напряжение первичной цепи, а
также наибольшее рабочее напряжение Uн.раб для согласования с требованиями
МЭК.
ТА выпускаются на шкалу напряжений - от 0,66 до 1150 кВ.
• Номинальный первичный ток I1ном, проходящий по первичной обмотке, при
котором предусмотрена длительная работа ТА. Используется весь ряд номинальных
токов - от 1 до 40 000 А.
• Номинальный вторичный ток I2ном, который равен 1 или 5 А.
• Номинальная вторичная нагрузка Z2ном, с соs φ = 0,8, соответствующим
полному сопротивлению его внешней вторичной цепи, при котором гарантируется
установленный класс точности ТА или предельная кратность первичного тока
относительно его номинального значения.
Если приводится мощность вторичной нагрузки S2ном, то полное сопротивление
определяется
Z2ном = S2ном /I2ном2
• Номинальная частота - fном = 50 (60) Гц.
• Номинальные классы точности:
для измерительных цепей - 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1; 3; 5
для цепей защиты - 5Р; 10Р.

62.

Основные параметры и характеристики ТА
• Номинальный коэффициент трансформации
nном = I1ном/I2ном или nном = n2ном/n1ном, n - число витков обмоток.
(или kтт)
• Номинальная предельная кратность вторичной обмотки предназначена для
использования в системе релейной защиты,
kном = I1пред/I1ном, изменяется от 5 до 30 в зависимости от условий сети.
В паспорте ТА указывается коэффициент трансформации дробью, например:
400/5. Номинальные значения тока первичной обмотки - 400 А, вторичной
обмотки – 5 А.
При выборе ТА необходимо учесть максимальный ток нагрузки линии. Например,
для присоединения с максимально возможной нагрузкой 480 А, ТА с
коэффициентом трансформации 400/5 не подходит. В этом случае подходящим
вариантом будет установка ТА с KTT=600/5.

63. Электромагнитные трансформаторы тока

N1 – обмотка первичного тока
(силовая цепь);
N2 – обмотка вторичного тока
(потенциал земли);
I1, I2 – первичный и вторичный
токи;
Ф1 – поток намагничивания,
создаваемый первичной
обмоткой;
Ф2 – поток размагничивания,
создаваемый вторичной
обмоткой;
Ф0 – результирующий
намагничивающий поток;
РА – нагрузка вторичной
обмотки (амперметр)

64.

В идеальном ТА нет потерь на перемагничивание магнитопровода и
джоулевых потерь во вторичной цепи. Результирующий магнитный
поток Ф0 = 0. Тогда справедливо соотношение равенства абсолютных
значений магнитодвижущих сил
I1номn1ном = I2номn2ном.
Следовательно,
F = - F.
В реальных ТА из-за наличия потерь
F1 = F2 + F0,
где F0 = I0n1 - полная МДС намагничивания, необходимая для
проведения магнитного потока Ф0 в магнитопроводе, на его нагрев и
перемагничивание.
Тогда
I1n1 = I2n2 + I0n1
или
I1 = I2n2 / n1+ I0.
Поскольку реально погрешность не превосходит 1-3 %, можно
записать
I1 = I2n2 / n1+ I2nном,
где nном = n2 / n1 - коэффициент трансформации.

65. Векторная диаграмма ТА

I2, F2 - ток нагрузки вторичной цепи и МДС, создаваемая вторичной обмоткой;
U/a, U/p – активное и реактивное падение напряжения на нагрузке;
U/2 – напряжение на вторичных зажимах ТА;
U//a, U//p – активное и реактивное падение напряжения во вторичной обмотке;
Е2 – ЭДС, наводимая во вторичной обмотке;
Ф0, F0 – поток намагничивания и МДС;
Fa0, Fp0 – МДС перемагничивания сердечника и МДС для компенсации активных
потерь в сердечнике;
ψ - угол магнитных потерь в сердечнике;
α – угол сдвига фаз между током и напряжением в нагрузке;
F1 – МДС, создаваемая первичной обмоткой

66.

TA является источником тока, и сопротивление вторичной цепи не влияет на
величину вторичного тока при неизменном первичном токе. Для получения ТА с
минимальной погрешностью необходимо иметь минимальную вторичную нагрузку, т.е.
сопротивление вторичной цепи делается как можно меньшим.
Поэтому режим работы ТА является по существу режимом короткого
замыкания.
Токовая погрешность определяется процентах:
∆I% = (nномI2 – I1)100 / I1 = F0/F1sin(ψ + α)100
Погрешность по току пропорциональна отрезку ВС на векторной диаграмме.
Угловая погрешность δ выражается в минутах и считается положительной,
если вектор вторичного I2 тока, повернутый на 180°, опережает вектор первичного тока
I1 .
Класс точности говорит о допустимой погрешности по току в процентах при
номинальных условиях
Z2 = Z2ном
Классы точности 0,2S и 0,5S предусмотрены только для трансформаторов со вторичным
номинальным током 5 А, предназначенных для коммерческого учета электроэнергии.

67.

68. TA для системы защиты и управления

При использовании ТА для системы защиты и управления от него требуется передача сигнала
без искажений в переходных режимах, при токах, значительно больших номинального в
режиме КЗ. В этом случае возникающая свободная апериодическая составляющая первичного
тока, трансформируясь во вторичную цепь из-за медленного процесса затухания,
намагничивает магнитопровод вплоть до его насыщения. Это приводит к недопустимому
увеличению погрешностей ТА, значительно превышающих расчетные. Постоянная затухания
апериодической составляющей может изменяться от сотых до десятых долей секунды в
зависимости от места и характера КЗ в системе. Ранее в системе защиты использовалась
аналоговая техника и применялись электромагнитные токовые реле, которые предъявляли
определенные требования к мощности защитной (вторичной) обмотки трансформаторов тока,
то в настоящее время широко используются блоки защиты с микропроцессорными
устройствами, позволяющими более строго отслеживать различные виды аномальных
режимов, получаемых также от традиционных электромагнитных трансформаторов тока. При
этом изменились требования к трансформаторам тока. Если раньше нагрузка «защитных»
обмоток трансформаторов тока составляла 20-60 ВА, то сейчас при переходе на использование
микропроцессоров в системах релейной защиты эта мощность не превышает единиц ВА. На
смену индукционным счетчикам измерения электрической энергии пришли электронные,
потребляемая мощность которых в токовой цепи также не превышает 1 ВА. Малые значения
вторичной нагрузки существенно изменяют режим работы ТА, приближая его к идеальному.
Это позволит в дальнейшем выпускать ТА с практически одинаковыми параметрами
вторичных защитных и измерительных обмоток.

69. Измерительные ТА высокого напряжения

• Принцип действия ТА высокого напряжения не отличается от ТА низкого
напряжения. Однако при высоком напряжении есть особенности конструкций
ТА, определяемые уровнем напряжения и сложностью реализации
изоляционных элементов.
• ТА для внутренней установки (как правило, для использования в КРУ)
защищены от атмосферных воздействий и класс напряжения ограничен 35 кВ.
ТА в этом случае выполняются с литой (из эпоксидной смолы) изоляцией и с
менее развитой внешней поверхностью .
•Для наружной установки ТА имеют значительно более сложную конструкцию
изоляции (многослойная бумажно-масляная изоляция) между первичной и
вторичной цепью, в качестве изоляции используется трансформаторное масло.
Вся конструкция ТА находится в фарфоровой рубашке, заполненной маслом.
• клеммы ТА имеют следующие обозначения: Л1, Л2 - для первичной цепи; И1,
И2 - для вторичных обмоток.
•ТА на более высокий класс напряжения создаются по модульному принципу. В
качестве единичного модуля используется ТА на 110 кВ. Например, для
создания ТА на 220кВ соединяют последовательно два модуля по 110 кВ.

70.

Трансформатор тока ТЛМ- 10 внутренней
установки
1, 1’ - шины присоединения первичной силовой цепи (внутренний токопровод
первичной цепи);
2, 2’ - магнитопроводы для измерительной и защитной обмоток соответственно;
3, 3’ - измерительная и защитная обмотки;
4 - изоляция на основе эпоксидной смолы;
5 - выводы (клеммы) соответствующих вторичных обмоток И1, И2

71.

Трансформатор тока СТН U = 72,5 – 765 кВ
1 – купол;
2 – индикатор уровня
масла;
3 – устройство для
расширения масла
(мембрана);
4 – металлический
кожух,
низковольтный экран
и сердечники;
5 – шинообразная
намотанная
первичная обмотка;
6 – бумажно-масляная
изоляция;
7 – фарфоровый
изолятор;
8 – низковольтный
экран;
9 – коробка выводов
вторичной обмотки;
10 - основание

72.

73.

74. Измерительные трансформаторы напряжения (TV)

Трансформаторы напряжения ТV предназначены для измерения напряжения, мощности,
энергии, также для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий
электропередач от замыкания на землю.
Назначение:
- изолировать вторичную обмотку НН, обезопасив обслуживающий персонал;
- понизить измеряемое напряжение до стандартных значений 100, 100/√3, 100/3 В.
Включение дополнительных вторичных обмоток трехфазных TV по схеме разомкнутого
треугольника используется для контроля изоляции сети и питания защиты,
срабатывающей при КЗ на землю.
TV различают по:
• числу фаз - однофазные и трехфазные;
• числу обмоток - двухобмоточные и трехобмоточные;
• классу точности - 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3 - для измерения; 3Р или 6Р - для защиты;
• способу охлаждения - с масляным охлаждением, с воздушным охлаждением;
• способу установки - для внутренней установки, для наружной установки и для КРУ.
Однофазный двухобмоточный ТV применяется в установках как в однофазных, так и в
трехфазных сетях. В трехфазных сетях включается на линейное напряжение. Один из
выводов вторичной обмотки только однофазных ТV для обеспечения безопасности при
обслуживании заземляется.

75. Основные параметры ТV

номинальные напряжения обмоток
вторичной), указанные на щитке;
(первичной и
• номинальный коэффициент трансформации - отношение
номинального первичного напряжения к номинальному
вторичному:
kном = U1ном/ U2ном ;
• погрешность по напряжению, %:
∆U = (U2kном - U1 )100 / U1;
• угловая погрешность δ’ - угол между вектором первичного
напряжения и повернутым на 180° вектором вторичного
напряжения, выраженный в угловых градусах (минутах).

76. Электрические схемы TV до 35 кВ внутренней установки

а - НОЛП (напряжения, однофазный,
литая изоляция, со встроенным
предохранителем);
б – ЗНОЛ (заземляемый,
напряжения,
однофазный,
литая изоляция);
А -Х - выводы ВН; а-х – выводы НН; адоп – хдоп - дополнительная обмотка;
1 - обмотка ВН; 2 – обмотка НН;
3 - предохранители со стороны присоединения первичной обмотки к сети ВН;
4 - экран, соединяющийся с одним (б) или двумя (а) концами обмотки ВН;
5 - заземление магнитопровода и конца Х обмотки ВН (б)

77.

Первичная обмотка ТV-6 кВ и ТV-35 кВ подключаются в сеть через
высоковольтные предохранители. ТV-110 кВ, как правило, подключается к
сети без предохранителей, так как повреждение данных аппаратов
происходит достаточно редко.

78. Каскадный трансформатор напряжения

а - электрическая схема соединений; б - электрическая схема последовательности
расположения обмоток; в - размещение обмоток на магнитопроводах
А -Х - обмотка ВН, вывод Х заземлен; М - магнитопровод под напряжением 0,5 Uф;
а - х, адоп -хдоп - вторичные обмотки НН, основная и добавочная;
Nсв1, Nсв2 - обмотки связи верхнего и нижнего стержней магнитопровода;
ЭК - металлические экраны, электрически связанные с выводами А и Х обмотки
ВН; С - опорные изоляционные стойки

79.

Емкостный трансформатор
напряжения типа CCV
1 Указатель уровня масла
2 Расширительная мембрана
3 Конденсаторные блоки
4 Изоляционное масло
5 Фарфоровый изолятор
6 Герметичное соединение
7 Электромагнитный блок
8 Клеммная коробка/вывод ВЧ
9 Последовательно включенная
индуктивность
10 Трансформатор среднего напряжения
11 Демпфирующая цепь против
феррорезонансного эффекта

80. Емкостный трансформатор напряжения

С1 - конденсатор высокочастотной связи; С2 - конденсатор отбора мощности;
ВЧ - блок высокочастотной связи релейной защиты; TV - трансформатор
напряжения на 12 кВ; LR - токоограничивающий реактор (настроен в резонанс
с конденсаторами С1 + С2 при частоте 50 Гц);
З - заградитель (фильтр на частоте источника ВЧ);
А –Х - первичная обмотка TV; а-х, адоп - хдоп - вторичные обмотки НН (основная
и добавочная)

81.

Безопасность при обслуживании трансформатора тока
Режим работы ТТ близок к режиму КЗ. При размыкании вторичной обмотки
аппарата происходит исчезновение размагничивающего тока, вследствие чего
на выводах вторичной обмотки возникает ток первичной обмотки, это
приводит к повреждению ТТ. Кроме того, в результате возникновения
большого магнитного потока, во вторичной обмотке ТТ наводится
электродвижущая сила в несколько десятков киловольт, что влечет за собой
повреждение изоляции вторичных цепей, устройств релейной защиты,
автоматики, измерительных приборов, а также представляет опасность
обслуживающему
персоналу
электроустановки.
В связи с этим категорически запрещается размыкать выводы вторичной
обмотки ТТ. Они должны быть всегда подключены к токовым цепям
устройств РЗиА, измерительных приборов или счетчиков электрической
энергии. При возникновении необходимости замены измерительного прибора
или токового реле, следует предварительно зашунтировать выводы вторичной
обмотки. Если установка шунтирующей перемычки на работающем ТТ
невозможна, то для замены прибора следует обесточить аппарат.

82.

Сопротивление приборов и устройств, подключенных параллельно к ТV,
большое, их ток нагрузки небольшой, поэтому режим работы ТV близок к
режиму ХХ.
Безопасность при обслуживании трансформатора напряжения
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала от попадания
высокого напряжения первичной обмотки на вторичную, одна из вторичных
обмоток заземляется.
Для проведения плановых или аварийных ремонтов TV его надо отключить и
заземлить.
При выводе ТV в ремонт следует создать видимый разрыв со стороны ВН
отключением разъединителя или снятием высоковольтных предохранителей, а
также по стороне НН снятием низковольтных предохранителей или
испытательных блоков, а при их отсутствии отсоединением и закорачиванием
выводов вторичных обмоток. Создание видимого разрыва по стороне НН
необходимо для предотвращения обратной трансформации, т.е. появления
напряжения на первичной обмотке от напряжения на вторичной обмотке при
ошибочном объединении вторичных цепей от другого ТV, находящегося в работе.

83.

Условия выбора ТА
1. Uуст ≤ Uном;
2. Iнорм ≤ Iном; Imax ≤ Iном;
3. iу ≤ iдин или iу ≤ kдин I1ном (встроенные и шинные ТА не проверяются);
4. Bk ≤ I2 терtтер или Bk ≤ (kтерI1ном)2tтер;
5. r2 ≤ r2ном , где
r 2 = rприб + rпров + rкон – вторичная нагрузка;
r2ном - номинальная допустимая нагрузка ТА в выбранном классе точности
Условия выбора ТV
1. Uуст ≤ Uном;
2. S2 ≤ S2ном