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 ТТ P ₂ = I ₂ · U ₂ становится 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 (k ₁₀) 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; Z I ₀; 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 функций И, 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 или напряжения различной последовательности?

13. Как выглядит осциллограмма вторичного тока ТТ при глубоком насыщении  

( активная нагрузка)?

14. Почему ток во вторичной обмотке ТТ не зависит от нагрузки и в каких пределах это справедливо?

15. Какие схемы соединения ТТ непригодны для защиты трансформаторов со схемами соединения Y/Δ и Y/Y с заземленной нейтралью?

16. Как устроены и работают фильтры тока и напряжения нулевой последовательности (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?