Трансформаторы тока для переходных режимов

Электромагнитные трансформаторы тока — это своего рода масштабные преобразователи, которые предназначены для измерения и учета, а также для питания цепей релейной защиты, устройств телемеханики и автоматики.

В этой статье пойдет речь об относительно новом направлении трансформаторов тока предназначенных для измерения токов первичной цепи в переходных режимах.

Трансформаторы тока, предназначенные для работы в установившихся режимах в первые периоды тока короткого замыкания, при наличии в первичном токе апериодической составляющей, могут иметь очень большую погрешность. Применение этих трансформаторов тока в системах быстродействующей защиты иногда приводит к значительному снижению эффективности применяемых защит. Этот факт привел к необходимости разработки новых типов трансформаторов тока, которые способны обеспечить необходимую точность измерения первичного тока как в установившемся режиме сети, так и при переходных режимах. Основное отличие трансформаторов тока предназначенных для работы в переходных режимах от трансформаторов, которые предназначены только для работы в установившемся режиме – это отсутствие остаточной индукции в магнитопроводе защитной обмотки трансформатора. Остаточная индукция в трансформаторах тока предназначенных для работы в установившемся режиме работы сети составляет примерно 86% от индукции полного насыщения магнитопровода. В свою очередь остаточная индукция в трансформаторах тока предназначенных для работы в переходных режимах составляет 3% – 4% от индукции полного насыщения магнитопровода. Надо отметить, что величина остаточной индукции, для трансформаторов тока предназначенных для работы в переходных режимах строго нормирована и не должна превышать 10% от индукции насыщения магнитопровода.

После протекания в сети тока короткого замыкания, магнитопровод трансформатора тока, предназначенного для работы в установившемся режиме работы сети, насыщается. В этом случае рабочая или, как еще принято ее называть, номинальная индукция трансформатора перемещается из области в 0,1-0,15 Тл в область 1,55-1,7 Тл. Естественно, погрешности этого трансформатора в установившемся режиме будут значительно выше, чем до протекания тока короткого замыкания. Остаточная индукция в магнитопроводе защитного трансформатора является основной причиной искажения сигнала, который передается в средства релейной защиты.

На сегодняшний день известно несколько способов по снижению погрешностей трансформаторов тока предназначенных для работы в переходных режимах. К ним можно отнести создание путей для апериодической составляющей первичного тока помимо ветви намагничивания трансформатора тока, увеличение магнитной проницаемости магнитопровода в режиме насыщения, устранение или снижение остаточной индукции в магнитопроводе, ограничение максимальной рабочей индукции в магнитопроводе и уменьшение магнитной проницаемости. Как показала практика, самый действенный способ по снижению погрешностей в трансформаторах тока предназначенных для работы в переходных режимах – это устранение или снижение остаточной индукции в магнитопроводе. На практике данный метод реализуется при помощи специального технологического зазора в магнитопроводе, который заполняется немагнитным материалом. Размер воздушного зазора выбирается проектировщиком исходя из сочетания массы факторов: заданного класса точности трансформатора, а также исходя из требований по предельной кратности и вторичной нагрузке. В связи с этим важно отметить, что трансформаторы тока для работы в переходных режимах производства ОАО “СЗТТ”, по независимым оценкам, отвечают всем требованиям, которые предъявляются к трансформаторам этого типа. Уровень остаточной индукции в трансформаторах производства ОАО «СЗТТ», не превышает 2% – 5%, при этом в стандарте МЭК 61869-2 уровень остаточной индукции регламентируется на уровне – не более 10%. Столь малая величина достигается за счёт наличия собственного участка по изготовлению и обработке магнитопроводов, а также ответственному подходу к изготовлению катушек трансформаторов со снятием кривой намагничивания, корректировки немагнитного зазора в ходе изготовления, что значительно улучшает характеристики трансформаторов, что в конце концов улучшает качество передаваемого сигнала на защиты, применяемые совместно с трансформаторами.

На сегодняшний день нашим предприятием разработана полноценная методика испытаний таких трансформаторов, которая прошла оценку независимой лаборатории и утверждена как неотъемлемая часть имеющегося Сертификата об утверждении типа средств измерений. Вся основная номенклатура трансформаторов тока, производства ОАО “СЗТТ”, работающих в переходных режимах внесена в соответствующий реестр Росстандарта.

Безусловным шагом вперёд, на мой взгляд, является факт утверждения в 2024 году нормативной базы, в которой сформированы требования предъявляемые к трансформаторам тока для переходных режимов, появились различные методические указания по определению параметров электромагнитных трансформаторов тока для обеспечения правильного функционирования релейной защиты в переходных режимах. Однако, по мнению автора статьи, у этих нормативных документов есть один существенный недостаток – они все разрозненные, что в значительной степени осложняет работу с ними, как проектировщиков систем защиты, так и производителя самих трансформаторов. Данные стандарты содержат несовпадения в обозначениях, что приводит к разночтению нормативной документации, что в конечном итоге может привести к неправильному выбору изделия. По мнению автора статьи, дальнейшим логичным шагом было бы создание единого нормативного документа, который бы содержал требования измерительным трансформаторам тока и к релейным системам, применяемые совместно с трансформаторами.

Тем не менее сегодня конструкторское бюро предприятия ОАО “СЗТТ” активно взаимодействует с проектными институтами по подбору оптимальных параметров, а так же корректному выбору и успешному производству номенклатуры для применения на самых разных направлениях развития электроэнергетики страны.

Powered by Froala Editor