Transformadors de mesura de corrent en circuits de protecció i automatització de relés

Els equips de potència de les subestacions elèctriques es divideixen organitzativament en dos tipus de dispositius:

1. circuits de potència a través dels quals es transmet tota la potència de l'energia transportada;

2. dispositius secundaris que permeten controlar els processos que tenen lloc en el bucle primari i controlar-los.

Els equips de potència es troben en zones obertes o en aparells tancats, i els equips secundaris es troben en panells de relés, en armaris especials o en cel·les separades.

La connexió intermèdia que realitza la funció de transmissió d'informació entre la unitat de potència i els òrgans de mesura, gestió, protecció i control són transformadors de mesura. Com tots aquests dispositius, tenen dos costats amb diferents valors de voltatge:

1. alta tensió, que correspon als paràmetres del primer bucle;

2.baixa tensió, que permet reduir el risc d'impacte dels equips energètics sobre el personal de servei i el cost dels materials per a la creació de dispositius de control i monitoratge.

L'adjectiu "mesura" reflecteix la finalitat d'aquests dispositius elèctrics, ja que simulen amb molta precisió tots els processos que tenen lloc a l'equip de potència i es divideixen en transformadors:

1. corrent (TC);

2. tensió (VT).

Funcionen segons els principis físics generals de transformació, però tenen diferents dissenys i mètodes d'inclusió en el circuit primari.

Com es fabriquen i funcionen els transformadors de corrent

Principis de funcionament i dispositius

En disseny transformador de mesura de corrent la conversió dels valors vectorials de corrents de grans valors que flueixen en el circuit primari en una magnitud proporcionalment reduïda, i de la mateixa manera es determinen les direccions dels vectors en els circuits secundaris.

Dispositiu de circuit magnètic

Estructuralment, els transformadors de corrent, com qualsevol altre transformador, consisteixen en dos bobinatges aïllats situats al voltant d'un circuit magnètic comú. Està fabricat amb plaques metàl·liques laminades que es fonen mitjançant tipus especials d'acers elèctrics. Això es fa per reduir la resistència magnètica en el camí dels fluxos magnètics que circulen en un bucle tancat al voltant de les bobines i per reduir les pèrdues a través de corrents de Foucault.

Un transformador de corrent per a esquemes d'automatització i protecció de relés no pot tenir un nucli magnètic, sinó dos, que es diferencien pel nombre de plaques i el volum total de ferro utilitzat. Això es fa per crear dos tipus de bobines que poden funcionar de manera fiable quan:

1. Condicions nominals de treball;

2.o amb sobrecàrregues importants causades per corrents de curtcircuit.

El primer disseny s'utilitza per fer mesures, i el segon s'utilitza per connectar proteccions que desactiven els modes anormals emergents.

Disposició de bobines i terminals de connexió

Els bobinats dels transformadors de corrent, dissenyats i fabricats per al funcionament permanent en el circuit de la instal·lació elèctrica, compleixen els requisits per al pas segur del corrent i el seu efecte tèrmic. Per tant, estan fets de coure, acer o alumini amb una àrea de secció transversal que exclou un augment de la calefacció.

Atès que el corrent primari és sempre més gran que el secundari, el bobinatge destaca per la seva mida significativament, com es mostra a la foto següent per al transformador dret.

Les estructures d'esquerra i mitja no tenen cap poder. En canvi, a la carcassa es disposa una obertura per on passa un cable d'alimentació o un bus fix. Aquests models s'utilitzen, per regla general, en instal·lacions elèctriques de fins a 1000 volts.

Als terminals dels bobinatges del transformador sempre hi ha un accessori fix per connectar barres i cables de connexió mitjançant cargols i pinces de cargol. Aquest és un dels llocs crítics on es pot trencar el contacte elèctric, cosa que pot causar danys o interrompre el funcionament precís del sistema de mesura. La qualitat de la seva fixació en els circuits primari i secundari sempre es presta atenció durant les comprovacions de funcionament.

Els terminals del transformador de corrent estan marcats a la fàbrica durant la fabricació i estan marcats:

• L1 i L2 per a l'entrada i sortida del corrent primari;

• I1 i I2 — secundària.

Aquests índexs signifiquen la direcció de bobinatge de les espires entre si i afecten la connexió correcta de la potència i dels circuits simulats, característica de la distribució dels vectors de corrent al llarg del circuit. Se'ls presta atenció durant la instal·lació inicial dels transformadors o la substitució de dispositius defectuosos, i fins i tot s'examinen mitjançant diversos mètodes de control elèctric tant abans del muntatge dels dispositius com després de la instal·lació.

El nombre de voltes al circuit primari W1 i al secundari W2 no és el mateix, però molt diferent. Els transformadors de corrent d'alta tensió solen tenir només un bus recte a través del circuit magnètic que actua com a bobinat d'alimentació. El bobinatge secundari té un nombre més gran de voltes, la qual cosa afecta la relació de transformació. Per facilitar-ne l'ús, s'escriu com una expressió fraccionada dels valors nominals dels corrents en els dos bobinatges.

Per exemple, l'entrada 600/5 a la placa d'identificació de la caixa significa que el transformador està pensat per connectar-se a equips d'alta tensió amb un corrent nominal de 600 amperes, i només 5 es transformaran al circuit secundari.

Cada transformador de mesura de corrent està connectat a la seva pròpia fase de la xarxa primària. El nombre de bobinatges secundaris per a dispositius de protecció i automatització de relés sol augmentar per a un ús separat en nuclis de circuits de corrent per a:

• Eines de mesura;

• protecció general;

• protecció de pneumàtics i pneumàtics.

Aquest mètode elimina la influència dels circuits menys crítics sobre els més significatius, simplifica el seu manteniment i prova en equips de treball a tensió de funcionament.

Amb el propòsit de marcar els terminals d'aquests bobinatges secundaris, s'utilitza la designació 1I1, 1I2, 1I3 per al començament i 2I1, 2I2, 2I3 per als extrems.

Dispositiu d'aïllament

Cada model de transformador de corrent està dissenyat per funcionar amb una certa quantitat d'alta tensió al bobinatge primari. La capa d'aïllament situada entre els bobinatges i la carcassa ha de suportar el potencial de la xarxa elèctrica de la seva classe durant molt de temps.

A l'exterior de l'aïllament dels transformadors de corrent d'alta tensió, segons la finalitat, es pot utilitzar el següent:

• estovalles de porcellana;

• resines epoxi compactades;

• alguns tipus de plàstics.

Els mateixos materials es poden complementar amb paper de transformador o oli per aïllar els encreuaments interns dels cables als bobinatges i eliminar falles de volta a volta.

Classe de precisió TT

Idealment, un transformador hauria de funcionar teòricament amb precisió sense introduir errors. A les estructures reals, però, es perd energia per escalfar internament els cables, superar la resistència magnètica i formar corrents de Foucault.

Per això, almenys una mica, però el procés de transformació es veu alterat, la qual cosa afecta la precisió de reproducció en l'escala dels vectors de corrent primari dels seus valors secundaris amb desviacions en l'orientació a l'espai. Tots els transformadors de corrent tenen un cert error de mesura, que es normalitza com a percentatge de la relació entre l'error absolut i el valor nominal en amplitud i angle.

Classe de precisió Els transformadors de corrent s'expressen amb els valors numèrics «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Els transformadors de classe 0.2 funcionen per a mesures crítiques de laboratori.La classe 0.5 està destinada a mesurar amb precisió els corrents utilitzats pels comptadors de nivell 1 amb finalitats comercials.

Les mesures de corrent per al funcionament dels relés i els comptes de control del 2n nivell es realitzen a la classe 1. Les bobines d'accionament dels accionaments estan connectades als transformadors de corrent de la classe de precisió 10a. Funcionen exactament en el mode de curtcircuit de la xarxa primària.

Circuits de commutació TT

A la indústria elèctrica, s'utilitzen principalment línies elèctriques de tres o quatre fils. Per tal de controlar els corrents que hi passen, s'utilitzen diversos esquemes per connectar transformadors de mesura.

1. Equips elèctrics

La foto mostra una variant de mesurar els corrents d'un circuit de potència de tres fils de 10 kilovolts mitjançant dos transformadors de corrent.

Aquí es pot veure que les barres de connexió de la fase primària A i C estan cargolades als terminals dels transformadors de corrent i els circuits secundaris s'amaguen darrere d'una tanca i es condueixen des d'un arnès de cables separat a un tub protector que s'encamina al compartiment del relé. per a la connexió de circuits als blocs de terminals.

El mateix principi d'instal·lació s'aplica en altres esquemes. equips d'alta tensiótal com es mostra a la imatge per a la xarxa de 110 kV.

Aquí els tancaments dels transformadors d'instruments es munten en alçada mitjançant una plataforma de formigó armat posada a terra, que exigeix ​​la normativa de seguretat. La connexió dels bobinatges primaris als cables d'alimentació es fa en un tall i tots els circuits secundaris es treuen en una caixa propera amb una unió terminal.

Les connexions dels cables dels circuits de corrent secundari estan protegides d'impactes mecànics externs accidentals per cobertes metàl·liques i plaques de formigó.

2.Enrotllaments secundaris

Com s'ha indicat anteriorment, els conductors de sortida dels transformadors de corrent s'ajunten per funcionar amb dispositius de mesura o dispositius de protecció. Això afecta el muntatge del circuit.

Si cal controlar el corrent de càrrega a cada fase mitjançant amperímetres, s'utilitza l'opció de connexió clàssica: un circuit d'estrella complet.

En aquest cas, cada dispositiu mostra el valor actual de la seva fase, tenint en compte l'angle entre ells. L'ús de gravadors automàtics en aquest mode us permet mostrar la forma dels sinusoides i crear diagrames vectorials de distribució de càrrega basats en ells.

Sovint, als alimentadors de sortida 6 ÷ 10 kV, per tal d'estalviar, no s'instal·len tres, sinó dos transformadors de corrent de mesura, sense utilitzar una fase B. Aquest cas es mostra a la foto de dalt. Permet connectar amperímetres a un circuit estel·lar incomplet.

A causa de la redistribució dels corrents del dispositiu addicional, resulta que es mostra la suma vectorial de les fases A i C, que es dirigeix ​​de manera oposada al vector de la fase B en el mode de càrrega simètrica de la xarxa.

A la foto següent es mostra el cas d'encendre dos transformadors de corrent de mesura per controlar el corrent de línia amb un relé.

L'esquema permet un control total de la càrrega equilibrada i els curtcircuits trifàsics. Quan es produeix un curtcircuit bifàsic, especialment AB o BC, la sensibilitat d'aquest filtre es subestima molt.

Un esquema comú per controlar els corrents de seqüència zero es crea connectant transformadors de corrent de mesura en un circuit d'estrella complet i l'enrotllament d'un relé de control a un cable neutre combinat.

El corrent que flueix per la bobina es crea afegint els vectors de tres fases. En mode simètric, està equilibrat i, durant l'aparició de curtcircuits monofàsics o bifàsics, el component de desequilibri s'allibera al relé.

Característiques de rendiment dels transformadors de corrent de mesura i dels seus circuits secundaris

Commutat operatiu

Durant el funcionament del transformador de corrent, es crea un equilibri de fluxos magnètics, format per corrents en els bobinatges primaris i secundaris, com a resultat, s'equilibren en magnitud, es dirigeixen de manera oposada i compensen la influència de la CEM generada en circuits tancats. .

Si el bobinatge primari està obert, el corrent deixarà de fluir per ell i tots els circuits secundaris simplement es desconnectaran. Però el circuit secundari no es pot obrir quan el corrent passa pel primari, en cas contrari, sota l'acció del flux magnètic al bobinatge secundari, es genera una força electromotriu, que no es gasta en el flux de corrent en un bucle tancat amb baixa resistència. , però s'utilitza en mode d'espera.

Això provoca l'aparició d'un alt potencial dels contactes oberts, que arriba a diversos quilovolts i és capaç de trencar l'aïllament dels circuits secundaris, interrompre el funcionament de l'equip i provocar lesions elèctriques al personal de servei.

Per aquest motiu, tota la commutació en els circuits secundaris dels transformadors de corrent es realitza segons una tecnologia estrictament definida i sempre sota la supervisió de supervisors, sense interrompre els circuits de corrent. Per fer-ho, utilitzeu:

• tipus especials de blocs de terminals que permeten instal·lar un curtcircuit addicional durant la durada de la interrupció del tram posat fora de servei;

• provant blocs de corrent amb ponts curts;

• disseny de clau especial.

Enregistradors per a processos d'emergència

Els dispositius de mesura es divideixen segons el tipus de paràmetres de fixació per:

• condicions nominals de treball;

• l'aparició de sobreintensitat en el sistema.

Els elements sensibles dels dispositius de gravació perceben directament proporcionalment el senyal entrant i també el mostren. Si el valor actual s'introdueix a la seva entrada amb distorsió, aquest error s'introduirà a les lectures.

Per aquest motiu, els dispositius dissenyats per mesurar corrents d'emergència, més que no pas nominals, estan connectats al nucli de protecció d'un transformador de corrent, i no a mesures.

Llegiu aquí sobre el dispositiu i els principis de funcionament dels transformadors de tensió de mesura: Transformadors de mesura de tensió en circuits de protecció i automatització de relés