Kontrola charakteristik proud-napětí. Proudově napěťová charakteristika představuje závislost napětí U2 přiváděného do sekundárního vinutí, z magnetizačního proudu. Od magnetizační charakteristiky se liší úbytkem napětí na odporu z2 od proudu a jde výš, protože U2 přiváděného na svorky sekundárního vinutí a při odstranění charakteristiky větší než E2.
Voltampérové charakteristiky jsou hlavní pro posouzení stavu vinutí proudového transformátoru. Nejpravděpodobnější poruchy závitu nejsou jinými jednoduchými metodami detekovány a jsou poměrně snadno detekovány změnami charakteristiky proud-napětí (obr. 29).
Rýže. 29. Změny charakteristik proud-napětí při poruchách otáčení:
a – vestavěný proudový transformátor TNM110 600/5; 1 – provozuschopný transformátor; 2 – dvě otáčky jsou uzavřeny; b – sběrnicový proudový transformátor TSHV20 10000/5; 1 – provozuschopný proudový transformátor; 2 – jedna otáčka je uzavřena;
3 – pět otáček je uzavřeno
Rýže. 30. Proudově-napěťové charakteristiky stejného proudového transformátoru, brané různými způsoby, a odpovídající tvary magnetizačních U křivek proudu a napětí2.
a – charakteristiky: 1 – odebíráno se sinusovým magnetizačním proudem ; 2 – odebíráno při sinusovém napětí U2; b – průběhy proudu a napětí při použití reostatického obvodu; c – magnetizační křivky proudu a napětí při regulaci napětí autotransformátorem
Je třeba mít na paměti, že poruchy závitů představují velké nebezpečí pro proudové transformátory, protože zkratovanými závity (nebo závity) protéká velký proud, což způsobuje značné místní zahřívání vinutí, což může vést k vyhoření vodiče a zlomení vodiče. sekundárním okruhu.
Charakteristiky proudového napětí se liší v závislosti na použitých obvodech řízení proudu a typech měřicích přístrojů. Na Obr. Obrázek 30, a ukazuje dvě charakteristiky proud-napětí získané pro stejný proudový transformátor různými způsoby: spodní byla vzata při regulaci napětí autotransformátorem typu LATR (obr. 31, b) a horní byla vzata při regulaci proudu reostatem (obr. 31, a ): přístroje byly v obou případech elektrodynamické, měřící efektivní (efektivní) hodnoty proudu a napětí. Významný rozdíl v charakteristikách je vysvětlen odlišným tvarem křivek proudu a napětí, když jsou odstraněny. Při regulaci napětí autotransformátorem si zachovalo sinusový tvar (jako v napájecí síti) a při nasycení jádra došlo ke zkreslení tvaru křivky magnetizačního proudu (obr. 30, c). Vzhled takové proudové křivky byl dříve vysvětlen její konstrukcí na Obr. 6. Při regulaci proudu reostatem, jehož odpor je mnohem větší, sinusový tvar křivky magnetizačního proudu byl zachován, protože napětí napájecí sítě bylo sinusové. Současně, když došlo k nasycení jádra v důsledku nelinearity charakteristiky proud-napětí, došlo ke zkreslení tvaru křivky napětí (obr. 30b).
Rýže. 31. Schémata pro kontrolu charakteristik proud-napětí:
a – s reostatem; b – s autotransformátorem; c – se dvěma autotransformátory
Provozní charakteristika proudového transformátoru s chybou pod 10 % je ta nižší, získaná při sinusovém napětí. Proto je třeba dát přednost schématu s LATR (obr. 31, b).
Ne vždy je však možné zajistit sinusové napětí v důsledku zkreslení jeho tvaru v důsledku poklesu napětí v napájecích vodičích od nesinusového magnetizačního proudu. Aby se tento pokles napětí neprojevil, musíte napájet vodiče s velmi velkým průřezem. Vlivem zkreslení tvaru napěťové křivky se charakteristiky odebrané v různých časech od sebe výrazně liší a jejich změna nevypovídá o stavu proudového transformátoru.
Stabilita měřených charakteristik proud-napětí je dosažena aplikací metody jejich kontroly navržené inženýrem. [3]. Tato metoda zahrnuje použití usměrňovacího voltmetru pro měření napětí a špičkového ampérmetru pro měření magnetizačního proudu. Usměrňovací voltmetr je magnetoelektrické zařízení připojené přes usměrňovač. Měří průměrnou hodnotu napětí U2cр, kterou lze znázornit jako výšku obdélníku se základnou rovnou času pro půlcyklus a mající plochu rovnou ploše křivky omezeného napětí pro stejný půlcyklus (obr. 32).
Rýže. 32. Průměrná hodnota napětí
Z teorie elektrotechniky je známo, že průměrná hodnota e. d.s., indukovaný magnetickým tokem, bez ohledu na tvar křivky, je vždy úměrný maximální hodnotě (amplitudě) tohoto magnetického toku. Stejné maximální hodnotě toku odpovídá také amplituda magnetizačního proudu, který jej vytváří. Proto je průměrná hodnota napětí U měřená pomocí uvažované metody2 a hodnota amplitudy I charakterizují magnetický stav jádra v okamžiku maximální hodnoty magnetického toku. Takto naměřené proudově napěťové charakteristiky se vždy přesně shodují s jakýmkoliv schématem řízení proudu.
Usměrňovací voltmetr a amplitudový amplitud se kalibrují pomocí sinusové křivky napětí a proudu a na jejich stupnicích jsou vyneseny efektivní hodnoty měřených veličin. Proto u nesinusového napětí a proudu každý z nich vykazuje hodnotu odpovídající ekvivalentní sinusoidě se stejnou průměrnou hodnotou napětí a maximální hodnotou proudu.
Proudově napěťová charakteristika měřená takovými zařízeními je o něco nižší než provozní charakteristika (křivka 2 na obr. 30, a), protože efektivní hodnota ekvivalentního sinusového proudu, měřená amplitudovým ampérmetrem, je o něco větší než efektivní hodnota nesinusového proudu (obr. 30, c ), odpovídající provozní charakteristikě proud-napětí. Pro posouzení zdravotního stavu proudového transformátoru to však nevadí.
Doporučená metoda poskytuje významné výhody, když rozdíl mezi charakteristikami poškozeného transformátoru a provozuschopného není příliš významný, což je možné při uzavření jedné otáčky víceotáčkového transformátoru proudu (obr. 29, b).
Aplikace této metody může být obtížná kvůli nedostatku potřebného vybavení. Faktem je, že většina voltmetrů usměrňovačů není vhodná pro měření průměrné hodnoty napětí kvůli použití nelineární části charakteristiky usměrňovače a amplitudové amplitudy nejsou průmyslově vyráběny.
U kaskádových proudových transformátorů (TFNK-400, TFNK-500) se při opětovném zapnutí odebírají proudově-napěťové charakteristiky zvlášť pro horní stupeň a každé jádro spodního stupně. Při úplných kontrolách stačí vzít proudově-napěťové charakteristiky pouze pro jádra spodního stupně a je detekována porucha horního stupně.
Na základě proudově-napěťové charakteristiky můžete kromě provozuschopnosti proudových transformátorů také vyhodnotit jejich shodu s 10% faktorem uvedeným na štítku s technickými údaji. Takové posouzení lze provést na základě srovnání magnetizační charakteristiky sestavené z odebrané proudově-napěťové charakteristiky se standardní. Typické magnetizační charakteristiky pro některé běžné typy proudových transformátorů jsou uvedeny v [L. 4]. Magnetizační charakteristiku lze sestrojit odečtením v několika bodech od U2 úbytek napětí na charakteristice proud-napětí z2.
Pokud je typická magnetizační charakteristika vyšší než charakteristika získaná z charakteristiky proudového napětí, pak, vezmeme-li v úvahu, že GOST pro proudové transformátory umožňuje snížení skutečného faktoru o 10 % oproti faktoru nastavenému na 20 %, musí být typická charakteristika snížena o 20 %.
Toto snížení by mělo být provedeno tak, jak je znázorněno na obr. 34, snížení v několika bodech o 20 % E2 a já. Pokud se i tato snížená charakteristika ukáže být vyšší než charakteristika vytvořená z charakteristiky proud-napětí, pak je skutečný 10% faktor proudového transformátoru nižší než jmenovitý.
Pokud se skutečná magnetizační charakteristika shoduje s typickou (nebo je snížena o 20 %) nebo je vyšší, pak skutečný 10% faktor odpovídá pasovému.
Srovnání se standardní charakteristikou je provedeno pro proudový transformátor s nejnižší skutečnou charakteristikou ze všech obsažených v sadě napájející ochranné zařízení. Ve většině případů skutečná charakteristika
Rýže. 34. 20% snížení typických magnetizačních charakteristik
se ukáže, že není nižší než typická neredukovaná charakteristika.
V tomto případě by měla být vypočtená kontrola proudových transformátorů na 10% chybu provedena bez použití 20% redukčního faktoru, tj. předpokládejme d = 1.
Schematický diagram pro odstranění charakteristiky proud-napětí vypadá takto (obr. 1):
Rýže. 1. Schéma měření proudově-napěťových charakteristik proudových transformátorů
Zkoušení proudových transformátorů se řídí následujícími normami:
- GOST-7746-2001 „Proudové transformátory. Všeobecné technické podmínky”,
- RD 34.45-51.300-97 „Rozsah a normy zkoušení elektrických zařízení“,
- RD 153-34.0-35.301-2002 „Pokyny pro testování proudových transformátorů používaných v reléových ochranných a měřicích obvodech“,
- Pravidla pro instalaci elektroinstalace.
GOST 7746-2001 [1] neklasifikuje odstranění celé I-V charakteristiky jako povinnou kontrolu CT, ale upravuje stanovení magnetizačního proudu sekundárního vinutí, měřeného, když je na něj přiloženo napětí, určeného pomocí a speciální formule. Podle článku 9.8 GOST 7746-2001 „Stanovení magnetizačního proudu sekundárních vinutí“ musí být napětí sekundárního vinutí měřeno voltmetrem se základní chybou nejméně ±1 %, odpovídajícím průměrné hodnotě napětí a hodnoty musí být vynásobeny tvarovým faktorem pro sinusový signál rovný 1.11. Efektivní hodnota magnetizačního proudu by měla být měřena ampérmetrem s třídou přesnosti minimálně 1 %.
Podle článku 7.4 „Odstranění magnetizačních charakteristik“ RD 34.45-51.300-97 „Rozsah a normy zkoušení elektrického zařízení“ [2] umožňuje jak odstranění charakteristiky proud-napětí před začátkem saturace (ale ne více než 1800 V) a odstranění 3 kontrolních bodů. Zaznamenaná charakteristika (kontrolní body) je porovnána s typickou magnetizační charakteristikou nebo charakteristikou provozuschopných transformátorů stejného typu. V tomto případě je povolen rozdíl od hodnot naměřených u výrobce nebo od hodnot naměřených na pracovním CT, ne více než 10%.
Podle článku 3.7 „Odstranění charakteristik proud-napětí“ RD 153-34.0-35.301-2002 [3] zkontrolovat nepřítomnost zkratů závitů, což se provádí jak při novém zapnutí, tak při údržbě PTP, proud a napětí při snímání charakteristik mohou být zaznamenávány přístroji s jakýmkoliv typem měření, pokud jsou opakovaná měření při plánovaných kontrolách prováděna za stejných podmínek. Při prvním zapnutí se porovnávají charakteristiky proud-napětí, při běžných kontrolách je povoleno porovnání 1-2 bodů charakteristiky proud-napětí. Podle stejného odstavce 3.7, pokud se pro následný výpočet chyb vezme charakteristika proud-napětí, pak se musí vzít „při napájení sinusovým napětím z výkonného zdroje pomocí zařízení, která reagují na průměrnou absolutní hodnotu napětí a efektivní hodnoty proudu.” Není-li možné zajistit vyhovující sinusové napětí v RD, doporučuje se změřit napětí voltmetrem, který odpovídá průměrné absolutní hodnotě napětí UCP, a proud ampérmetrem, který odpovídá amplitudě magnetizačního proudu. I02 max. I-V charakteristika musí být konstruována z hlediska efektivních hodnot těchto parametrů. Výsledné charakteristiky nebudou plně odpovídat továrním standardním magnetizačním charakteristikám, ale budou vhodné pro kontrolu nepřítomnosti zkratu závitů.
Přípustná úroveň napětí
Podle klauzule PUE 1.8.17.14 „Normy akceptačních zkoušek. Měřicí transformátory proudu. Odstranění magnetizační charakteristiky“ [4], charakteristika se odstraní zvýšením napětí na jednom ze sekundárních vinutí, dokud nezačne saturace, ne však vyšší než 1800 V. Pokud mají vinutí odbočky, odebírá se charakteristika na pracovní větvi. Podle RD 153-34.0-35.301-2002 by při kontrole charakteristik proudového napětí na větvi nemělo být napětí na celém vinutí zvýšeno nad 1800 V a maximální přípustné napětí je v tomto případě určeno výrazem:
RD také poskytuje příklad čtení proudově-napěťové charakteristiky CT 500/1000/1500/2000/1 na pracovní větvi 500/1, kde je podle výrazu (1) maximální napětí při odpojení proud- napěťová charakteristika je 450V.
Z výše uvedeného můžeme usoudit, že nejracionálnějším řešením je měření magnetizační charakteristiky pomocí napěťového zdroje s výkonem dostatečným pro zajištění sinusového signálu, a to napěťoměrem, který reaguje na průměrnou hodnotu a následně ji snižuje na skutečnou hodnotu. a měřič proudu, který odpovídá efektivní hodnotě. Tento přístup umožní využít získanou proudově napěťovou charakteristiku jak pro posouzení přítomnosti závitových zkratů, tak pro výpočet chyb. Třída přesnosti elektroměrů nesmí být nižší než třída 1. Dovolená chyba při porovnání charakteristik proud-napětí je 10 %. Maximální napětí při odstranění charakteristiky proud-napětí by mělo být určeno pomocí výrazu (1).
Demagnetizace
Dalším důležitým bodem při odstraňování charakteristik proud-napětí je zbytková magnetizace výkonového transformátoru. Jak víte, transformátorem protéká sinusový proud, který vytváří magnetický tok a velikost tohoto toku a indukce se mění podél magnetizační smyčky. Když je transformátor vyřazen z provozu, může skončit v magnetizovaném stavu, pokud byla hodnota proudu při vypnutí blízká amplitudě proudu. Rovněž je možná zbytková magnetizace po změření aktivního odporu vinutí CT. Před každou kontrolou magnetizačních charakteristik je proto nutné CT demagnetizovat.
Na Obr. Obrázek 2 ukazuje dvě magnetizační charakteristiky proudového transformátoru 3000/5, získané pomocí zařízení RETOM-25, kde červená označuje graf proudově-napěťové charakteristiky CT bezprostředně po změření aktivního odporu vinutí a modrá označuje proudově-napěťové charakteristiky CT po demagnetizaci.
Rýže. 2. Magnetizační charakteristika proudového transformátoru 3000/5
Zařízení a software pro měření magnetizačních charakteristik
Pro měření magnetizačních charakteristik proudových transformátorů libovolné napěťové třídy lze použít přístroje RETOM-21 [5] a RETOM-25 [6] vyráběné JE “Dynamics” s maximální napěťovou úrovní 500 V, resp. 250 V. Pro rozšíření rozsahu napětí na přípustných 1800 V se používá jednotka RET-VAKH-2000.
Měřiče proudu a napětí obou zařízení jsou navrženy tak, aby umožňovaly měření hodnot několika typů: amplituda, průměr, efektivní, stejně jako 1,11 * průměr a 0,77 * amplituda, které byly zavedeny speciálně pro měření magnetizace. charakteristiky CT v souladu s RD 153-34.0-35.301-2002. Uživatel si může nezávisle zvolit požadovaný typ měření.
Pro zařízení RETOM-21 a RETOM-25 je k dispozici také externí řídicí program, který umožňuje automatizovat proces čtení charakteristik proud-napětí. Uživatel musí pouze vybrat schéma zapojení v souladu s požadovanými maximálními úrovněmi proudu a napětí. Vše ostatní program provede automaticky. Při přebírání magnetizační charakteristiky program automaticky plynule snižuje napětí a tím demagnetizuje proudový transformátor. Rychlost snižování napětí byla zvolena experimentálně tak, aby došlo k úplné demagnetizaci transformátoru. To lze ověřit opakovatelností charakteristik při odběru charakteristik proud-napětí.
Závěr
Zkušební zařízení RETOM-21 a RETOM-25, které implementují uvažované metody pro měření magnetizačních charakteristik proudových transformátorů, poskytují možnost volby typu měření, což umožňuje sestrojení proudově-napěťových charakteristik, a to jak pro účely kontroly zkratu. obvodů a pro použití dat při chybách výpočtů a použití externího softwaru pro čtení charakteristik proud-napětí s funkcí automatické demagnetizace umožňuje získat spolehlivé výsledky.
