Измерительные преобразователи синусоидальных напряжений итоков
Условия работы трансформаторов тока (ТТ), маркировка концов обмоток, векторные диаграммы. Требования к точности работы ТТ. Предельная кратность и кривые предельной кратности. Работа ТТ при глубоких насыщениях сердечников. Мощности, отдаваемые ТТ.
Схемы соединений ТТ и цепей тока реле, коэффициент схемы. Построение векторных диаграмм токов, определение величины токов, протекающих во вторичных цепях при различных схемах соединений ТТ и различных видах к.з. Определение расчетной нагрузки на ТТ. Фильтры симметричных составляющих токов: фильтры тока обратной последовательности (ФТОП) и фильтры тока нулевой последовательности (ФТНП).
Условия работы трансформаторов напряжения (ТН). Схемы соединений обмоток ТН и реле. Защита цепей ТН. Ёмкостные делители. Фильтры симметричных составляющих напряжений: фильтры напряжения обратной последовательности (ФНОП) и фильтры напряжения нулевой последовательности (ФННП).
Согласующие преобразователи синусоидальных токов и напряжений для подключения цифровых реле и реле на интегральных микросхемах (ИМС). Схемное исполнение, меры по электромагнитной совместимости. Магнитные датчики, катушка Роговского.
Аналоговые интегральные микросхемы для релейной защиты и автоматики. Операционные усилители (ОУ). Схемы включения операционных усилителей, используемых в устройствах РЗ: усилители, компараторы, пороговые элементы, элементы с положительной обратной связью, формирователи модуля, аналого-цифровые преобразователи, фильтры.
Элементы логической и исполнительной части релейной защиты. Логические элементы ИЛИ, И, НЕ; логические схемы на одном комбинированном элементе (И-НЕ или ИЛИ-НЕ). Логика на интегральных микросхемах. [1, 2, 3, 4, 9, 12, 16]
Методические указания
Основное требование к ТТ – это более точная передача информации измерительным органам релейной защиты о величине и фазе тока, протекающего в первичной цепи защищаемого объекта при различных эксплуатационных режимах.
ТТ, работающие на линейной части характеристики намагничивания, могут являться источниками оперативного тока: при к.з. ток резко возрастает и мощность ТТP2=I2·U2становится достаточной для питания цепи оперативного тока.
Следует понять физическую природу возникновения погрешностей в ТТ и способы уменьшения их. Точность работы ТТ характеризуется полной токовой погрешностью ε. Нагрузка ТТ выбирается так, чтобы ε не превышала 10% при заданной вторичной нагрузке и предельной кратности (k10) ТТ. Под предельной кратностью понимают отношение максимального первичного тока к.з., протекающего через ТТ, к номинальному току ТТ. Основным недостатком кривых предельной кратности является их пригодность только для оценки погрешностей в установившемся режиме работы ТТ.
Следует знать, что расчетная нагрузка на ТТ зависит от схемы соединения ТТ, вида к.з., сочетания поврежденных фаз.
Основное назначение ТН состоит в том, чтобы к измерительным органам релейной защиты подводилась точная информация о величине и фазе напряжения в месте установки защиты. С этой точки зрения ТН должны работать с погрешностью, не превышающей некоторой допустимой величины.
Следует знать схемы соединения обмоток ТН и их назначение. Необходимо представлять для чего осуществляется контроль за исправностью вторичных цепей ТН.
В ряде случаев при отсутствии ТН применяют ёмкостные делители напряжения. Надо ознакомиться с принципом их действия и со способами отбора напряжения.
В электрических сетях широко применяются защиты, реагирующие на отдельные симметричные составляющие токов или напряжений – обратной и нулевой последовательности. Поэтому нужно представлять, как происходит их выделение из несимметричной системы трехфазных токов или напряжений, изучив устройство фильтров токов и напряжений обратной и нулевой последовательности: ZI2; ZU2; ZI0; ZU0.
При изучении преобразователей синусоидального тока в напряжение TAL(промежуточный трансформатор тока – трансреактор) и промежуточных трансформаторов напряжения TVL следует знать конструкцию магнитопровода, величину вторичной нагрузки, зависимость выходного напряжения от входных тока и напряжения. Рассмотреть способы экранирования от высокочастотных помех, согласования выходного напряжения с входным напряжением измерительного органа (ИО) реле, исключение гальванической связи.
Как конструктивно устроены магнитные датчики. Их преимущества и недостатки. Катушка Роговского, датчики Холла.
Изучить устройство и работу ОУ и их параметры по входу и выходу, передаточную характеристику. Оценить возможности применения ОУ в устройствах релейной защиты и автоматики (усилитель, компаратор, пороговый элемент с положительной обратной связью, формирователи модуля).
Разобраться в устройстве и работе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Изучить три основные логические функции и элементную базу для их реализации. Логические функции оперируют с двоичными переменными, которые могут принимать только два значения: 0 или 1. На основе простых логических функцийИ, ИЛИ, НЕ строят более сложные функции. Уяснить их устройство и работу. Графическое изображение логических элементов. Цифровая логика. Схемы, выполняющие операции И-НЕ либо ИЛИ-НЕ и функциональные схемы (триггеры, счетчики шифраторы, дешифраторы и др.)
Вопросы для самопроверки
1. Каково назначение измерительных трансформаторов?
2. Как маркируются выводы обмоток измерительных трансформаторов?
3. Чем обусловлены погрешности трансформаторов и каким образом можно уменьшить их величину?
4. Что понимается под номинальным и витковым коэффициентами ТТ и в чем отличие между ними?
5. Как выбрать ТТ для питания релейной защиты?
6. Каковы достоинства и недостатки схем соединения ТТ?
7. Почему не допустим холостой ход для ТТ?
8. Как определить расчетную нагрузку на ТТ?
9. Какие схемы соединения ТН применяются в релейной защите?
10. Для чего применяется контроль исправности цепей напряжения и как он осуществляется?
11. Как проверить ТТ по кривым предельной кратности?
12. Как можно получить симметричные составляющие тока илинапряжения различной последовательности?
13. Как выглядит осциллограмма вторичного тока ТТ при глубокомнасыщении
( активная нагрузка)?
14. Почему ток во вторичной обмотке ТТ не зависит от нагрузки и вкаких пределах это справедливо?
15. Какие схемы соединения ТТ непригодны для защиты трансформаторов со схемами соединенияY/Δ и Y/Y с заземленной нейтралью?
16. Как устроены и работают фильтры тока и напряжения нулевойпоследовательности (ФТНП и ФННП)?
17. Как устроены согласующие преобразователи тока и напряжения?
18. Как работают компаратор, пороговый элемент, триггер Шмидта?
19. Какие требования предъявляются к АЦП в схемах РЗ?
20. Какие логические функции реализуются в схемах РЗ?