Transformační poměr, proč je potřeba, způsoby stanovení, jaká zařízení se používají k jeho měření

Proč měří transformační poměr, metody a přístroje pro jeho měření?

Měření a výpočet transformačního poměru (CT) je funkční činnost, kterou nelze použít ke stanovení přesnosti podle mezinárodních norem.

V GOST 16110-82: definice je uvedena: „transformační poměr se považuje za rovný poměru napětí na svorkách dvou vinutí transformátoru v režimu bez zatížení“. Měření se provádí bez připojené zátěže.

Proč potřebujete měřit transformační poměr?

Kontrola transformačního poměru umožňuje určit správný počet závitů vinutí transformátoru, na všech řídicích větvích vinutí a na všech třech fázích.

Spolu s měřením úhlu posunu mezi vinutími pomůže měření transformačního poměru identifikovat poruchy v provozu transformátoru, určit přítomnost zkratu nebo přerušení obvodu v obvodu.

Užitečné informace o transformačním poměru

Kontrola transformačního poměru umožňuje určit správný počet závitů vinutí transformátoru, na všech řídicích větvích vinutí a na všech třech fázích.

Transformační poměr pro transformátor se třemi vinutími má tři napěťové poměry: vysoké a nízké, vysoké a střední, střední a nízké.

Pro fázové a síťové napětí třífázového transformátoru se Kt liší o √3, (odmocnina ze tří). To znamená, že protokol o zkoušce musí uvádět, která fázová nebo síťová napětí byla naměřena při stanovení Kt.

Transformační poměr je definován jako poměr větší hodnoty napětí k menší hodnotě.

Tím pádem. Hodnota Kt se vypočítá vydělením hodnoty EMF vinutí studovaného transformátoru: EMF primárního vinutí EMF sekundárního vinutí. To znamená, že je určen poměrem počtu závitů primárního vinutí k počtu závitů sekundárního.

Účel a funkčnost stanovení transformačního poměru

Transformační poměr se měří pro výkonové a přístrojové transformátory, avšak i přes vnější podobnost cílů a cílů je účel měření odlišný.

k problémy měření pro výkonový transformátor

Hlavním úkolem stanovení transformačního poměru u výkonového transformátoru se třemi vinutími je zajistit, aby přepínač odboček pod zatížením správně fungoval a aby počet závitů vinutí odpovídal polohám zařízení pro nastavení zatížení ( OLTC) nebo nebuzené spínací zařízení (FSD).

Při společném měření fázového úhlu mezi vinutími však k umožňuje vyhodnotit kvalitu provozu výkonového transformátoru a identifikovat mezizávitový zkrat nebo přítomnost přerušení v elektrickém obvodu.

Test k problémů pro přístrojový transformátor

Účel měření k u přístrojových transformátorů je v principu stejný jako u výkonového transformátoru. Jsou detekovány odchylky hodnot napětí a proudu se specifikací, jsou určeny vnitřní problémy: otevřený obvod nebo přítomnost zkratu.

Hlavním úkolem měření transformačního poměru je zjištění funkčnosti přístrojového transformátoru po poškození v systému a pro zkušební zařízení při průmyslové výrobě, při přejímacích zkouškách a při uvádění do provozu.

Identifikace chyby v hodnotě transformačního poměru ve srovnání s předchozími měřeními pomůže identifikovat možné poruchy ve funkci ochrany relé a zabrání chybnému posouzení hodnot napětí a proudu v celém systému.

Stanovení transformačního poměru výkonových transformátorů

U třívinutých transformátorů je transformační poměr poměrem napětí vinutí VN/VN, VN/NN a VN/NN.

Při zkoušení třívinutého transformátoru stačí změřit Kt pro dva páry vinutí, ve kterých má napětí nakrátko nejnižší hodnotu.

Při testování transformátoru s děleným sekundárním vinutím se Kt primárního vinutí vypočítá z každé části děleného vinutí. Pro jednu z částí děleného vinutí je k určeno ve všech stupních přepínače odboček v jedné z poloh přepínače odboček bez zatížení a také v jedné z poloh přepínače odboček pod zatížením ve zbývajících polohách přepínače odboček bez zatížení. U zbývajících částí děleného vinutí se PTP kontroluje pouze v jedné poloze přepínače odboček a v jedné poloze přepínače odboček.

Vlastnosti procesu a měřicí techniky

GOST 3484.1 – 88 uvádí jako výhodnější měření transformačního poměru metodou střídavého můstku, ale v praxi se častěji používá dvouvoltmetrová technika, která se používá i při přejímacích zkouškách.

Napětí je přivedeno na jedno z vinutí a měřeno jedním z voltmetrů. Současně jiné zařízení měří napětí na jiném vinutí. Při měření se používají voltmetry s třídou přesnosti minimálně 0,2.

Postup pro praktické uplatnění metody dvou voltmetrů pro měření transformačního poměru

• Odpojte transformátor od napětí.
• Přepněte transformátor do klidového režimu odpojením zátěže v zátěžovém obvodu.
• Na svorky obou vinutí připojte voltmetry příslušné třídy přesnosti.
• Připojte napájení k vinutí s vyšším napětím. Napájecí napětí by nemělo překročit jmenovité napětí, ale nemělo by být nižší než 1 % jmenovitého napětí.
• Proveďte údaje z voltmetru.
• Vypočítejte Kt pomocí výše uvedeného vzorce.

Vlastnosti metody dvou voltmetrů

Na napájecí vodiče lze připojit voltmetr na straně vstupního napětí. To by nemělo mít vliv na spolehlivost měření (kvůli poklesu napětí v přívodním kabelu).

Při měření KT by odpor vodičů v měřicím obvodu neměl být větší než 0,001 vnitřního odporu voltmetru.

Velikost napětí dodávaného do transformátoru se volí na základě pohodlí měření, ale ne vyšší než jmenovité napětí transformátoru a ne méně než 0,1 % jmenovitého napětí.

Vlastnosti měření k pro přístrojový transformátor s digitálními přístroji

Při stanovení transformačního poměru pro přístrojové transformátory (IT) je předmětem měření: proudový transformátor (CT) nebo napěťový transformátor (VT) se zátěží a bez zátěže.

Funkce měření

1. Pokud k přístrojovému transformátoru není připojena žádná zátěž, sekundární vinutí CT by mělo být zkratováno a sekundární vinutí VT by mělo být rozpojeno.
2. Testovací signál je přiveden na horní nebo dolní stranu. Všechna měření se provádějí na opačné straně transformátoru.
3. Metoda přivedení napětí na sekundární vinutí je vhodná pro měření transformačního poměru poměrem závitů, k chybě a celkové chybě. Transformační poměr pro proudové transformátory lze měřit aplikací signálů na sekundární vinutí.
4. Pro správný výpočet transformačního poměru na základě poměru závitů je nutné vzít v úvahu úbytek napětí na odporu sekundárního vinutí.
5. Pomocí přesných měření fáze po fázi je možné identifikovat zkrat v magnetickém obvodu (což je zvláště důležité ve fázi výroby zařízení).

Proč se měří transformační poměr?

Pro ověření jsou nutná měření:

• sekundární napětí;
• magnetizační proud;
• indukované napětí na primárním vinutí.

U kapacitních VT se samostatně měří:

• kapacitní dělicí koeficienty
• transformační poměr indukčního mezitransformátoru.

Díky měření je možné přesně určit, kde došlo k odchylce hodnot nebo k poruše: v kapacitním děliči nebo v elektromagnetickém obvodu.

Pokud během měření získáte kontroverzní a pochybné výsledky, je vhodné provést dodatečnou kontrolu přístrojových transformátorů. Pomocí moderních digitálních přístrojů určených k měření transformačního poměru lze použít metodu modelování.

Při této metodě jsou přístrojové transformátory modelovány pomocí jejich ekvivalentních obvodů. Na základě všech naměřených a identifikovaných parametrů obvodu jsou vypočteny požadované IT hodnoty, jako je přesnost, transformační poměr a polarita.

Moderní digitální přístroje pro měření transformačního poměru

Díky přesným a přenosným přístrojům lze testování přístrojových transformátorů provádět v laboratoři i na místě. Použití speciálních měřicích přístrojů umožňuje použití jednofázových i třífázových zdrojů energie.

Zkušební napětí je aplikováno na každou fázi vinutí a je měřeno na vysokonapěťovém a odpovídajícím nízkonapěťovém vinutí, ale ze strany VN na stranu NN. To se provádí, aby se zabránilo nebezpečnému napětí na měřicích vstupech.

Při použití přístrojů jsou výsledky měření ovlivněny:

• Magnetizace jádra
• Žádné spojení se zemí

K tomu se před měřením ujistěte, že jádro je demagnetizováno a vinutí jsou správně uzemněna.

V případě použití třífázového zdroje se toto měření provádí pro všechny tři fáze současně. Napětí je měřeno na straně VN a NN a transformační poměr je vypočítán v závislosti na skupině zapojení transformátoru.

Výhody použití digitálních zařízení pro měření transformátorového poměru

1. Získání k přímo při připojení třífázového měřicího zařízení bez výpočtů výrazně šetří čas testování.
2. Zkrácení doby testování je dosaženo tím, že měřicí obvody, definice skupiny zapojení vinutí a obvody pro měření transformačního poměru jednofázových a třífázových (pro třífázové buzení) transformátorů jsou stejné, což umožňuje kombinovat tato měření bez dalšího času.
3. Revoluční technika použitá v zařízeních umožňuje řadu měření na transformátoru, včetně třífázových změn transformačního poměru.
4. Zařízení mají vestavěný a externí software, který slouží k ovládání rozhraní a zajištění normálního fungování zařízení.

Provoz a ovládací rozhraní téměř všech měřičů, s určitými rozdíly, je obecně typické pro většinu zařízení.

Princip činnosti moderních transformátorových poměrových měřičů

Činnost přístrojů je založena na současném měření napětí na vstupu a výstupu transformátoru. Z vnitřního napájení měřiče je napětí přiváděno na vstup (primární vinutí) testovaného transformátoru a zaznamenává indukované napětí na sekundárním vinutí na výstupu. Výsledný poměr napětí je přímo úměrný transformačnímu poměru. Inovativní doplňky, například měřiče od výrobce Omikron, kromě standardních schémat měření, umí simulovat chování transformátoru.

Téměř všechna zařízení jsou měřicím komplexem, který měří zkušební proud (budicí proud), určuje polaritu vinutí a zobrazuje procentuální odchylku výsledného transformačního poměru od jmenovité hodnoty.

Typy transformačních poměrových měřičů

Existuje mnoho modifikací zařízení pro měření transformačního poměru, které se rozšířily v Ruské federaci. Zde jsou některé modely od předních světových a ruských výrobců.

• Třífázový elektroměr CA540
• Digitální poměrový měřič CA 8510 Chauvin Arnoux
• Třífázové transformátorové poměrové měřiče TRI-PHASE, TRF-250A, ATRT-03 S2 | Nástroje Vanguard
• CPC 100, CT Analyzer, VOTANO 100, COMPANO 100 od výrobce OMICRON
• Transformátorové poměrové měřiče DTR 8510
• Měřič parametrů výkonového transformátoru K540-3
• Megger TTRU3 třífázový transformátorový poměrový měřič
• Poměrový měřič poměru 1 transformátoru
• TRT63. Poměrový měřič transformátoru
• Komplex RETOM-21

Třífázové výstupní napětí šetří drahocenný čas při testování.

Mezi další funkce digitálních zařízení a jejich výhody patří:

• napájení testovacích signálů s výkonem do 2 kA a 12 kV
• použití přístrojů pro přímé a nepřímé zkušební metody, v prvním případě je signál přiváděn do primárního vinutí, ve druhém do sekundárního vinutí
• schopnost testovat nestandardní přístrojové transformátory podle mezinárodní normy IEC 61850
• komplexní posouzení přesnosti měření
• stanovení počátečních parametrů transformátoru, které musí být obsaženy na typovém štítku, pokud tyto údaje nelze přečíst
• zaručená bezpečnost testu díky použití nízkonapěťových testovacích signálů
• vysoká přesnost měření (0,05-0,2%), to znamená pro proudové transformátory různých tříd přesnosti, od použití pouze v reléových obvodech, pro měřicí obvody nebo pro měření elektřiny.

Transformační poměr se týká nejdůležitějších parametrů transformátoru, jako je jmenovitý výkon, účinnost, úbytek napětí.

Pracovní příklad. Zkušební protokol výkonového transformátoru

Revizní zpráva silového transformátoru obsahuje seznam hlavních zkoušek, které jsme provedli při preventivním testování elektroinstalace. Seznam diagnostických opatření pro kontrolu pomocného transformátoru 10/04 kV zahrnuje následující:

• Měření izolačních vlastností.
• Zkoušky se zvýšeným napětím průmyslové frekvence.
• Měření izolačního odporu vinutí proti stejnosměrnému proudu.
• Kontrola transformačního poměru.
• Měření proudových ztrát a ztrát naprázdno při nízkém napětí.

Výsledky kontroly jsou shrnuty v jediné tabulce, ve které jsou uvedeny i regulační dokumenty, jejichž požadavky se řídíme.

Účelem tohoto článku je poskytnout základní znalosti o tom, jak vybrat proudový transformátor pro měřicí nebo reléové ochranné obvody, a také vznést otázky, jejichž nezávislé řešení zvýší vaše inženýrské dovednosti.

Při výběru proudového transformátoru budu odkazovat na dva dokumenty. GOST-7746-2015 pomůže při výběru standardních hodnot proudů, výkonů a napětí, které lze použít k výběru CT. Tato GOST platí pro všechny elektromechanické transformátory proudu s napětím od 0,66 kV do 750 kV. Norma se nevztahuje na CT s nulovou sekvencí, laboratorní, sumační, blokující a saturační.

Kromě GOST bude užitečný také Electrical Installation Code (PUE), který specifikuje požadavky na proudové transformátory v měřicích obvodech a poskytuje doporučení pro výběr.

Volba jmenovitých parametrů proudových transformátorů

Před stanovením jmenovitých parametrů a jejich kontrolou pro různé podmínky je nutné vybrat typ CT, jeho obvod a variantu provedení. V každém případě budou jmenovité parametry společné. Některá kritéria výběru se budou lišit, která jsou popsána níže.

1. Jmenovité pracovní napětí PTP. Tato hodnota musí být větší nebo rovna jmenovitému napětí elektrické instalace, kde má být proudový transformátor instalován. Vybírá se ze standardního rozsahu, kV: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

2. Dále stojíme před otázkou volby primárního proudu CT. Hodnota tohoto proudu musí být větší než jmenovitý proud elektrického zařízení, kde je CT namontován, avšak s přihlédnutím k přetížitelnosti.

Uveďme příklad z knihy. Předpokládejme, že stator TG má pracovní proud 5600A. Ale nemůžeme vzít CT 6000A, protože turbogenerátor může pracovat s přetížením 10%. To znamená, že proud na generátoru bude 5600+560=6160. Tuto hodnotu ale nebudeme měřit přes 6000A CT.

Ukazuje se, že bude nutné vzít další hodnotu z řady proudů podle GOST. Zde je tato řada: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000 některá elektrická zařízení neumožňují provoz s přetížením. A pro něj bude aktuální hodnota rovna jmenovitému proudu.

Tím ale výběr primárního proudu nekončí, protože se provádí další testování tepelné a elektrodynamické odolnosti vůči zkratům.

2.1 Zkouška tepelné stability primárního proudu se provádí pomocí vzorce:

Vzorec pro kontrolu primárního proudu CT na tepelnou stabilitu ukazuje, že CT vydrží určitou hodnotu zkratového proudu (IT) po určitou dobu (tt) a teplota CT nepřekročí přípustné normy. Nebo zkrátka tepelný účinek zkratového proudu.

iуд — zkratový rázový proud

kу je rázový koeficient rovný poměru zkratového rázového proudu iуд k amplitudě periodické složky. V případě zkratu. v instalacích nad 1 kV je koeficient nárazu 1,8; při zkratu v elektrických instalacích do 1 kV a některé další případy – 1,3.

2.2 Kontrola primárního proudu CT na elektrodynamický odpor (vzorec):

V tomto testu zkoumáme proces, kdy vysoký zkratový proud způsobí dynamický ráz, který může poškodit CT.

Pro větší přehlednost shrneme údaje pro kontrolu primárního proudu CT v malé tabulce – výběr primárního proudu proudového transformátoru podle tepelné a elektrodynamické stability.

3. Třetím bodem, který budeme mít, je kontrola proudového transformátoru na výkon sekundární zátěže.. Zde je důležité, aby byla splněna podmínka Snom>=Sload. To znamená, že jmenovitý sekundární výkon JTP musí být větší než vypočtené sekundární zatížení.

Sekundární zátěž je součet odporů zařízení, relé, vodičů a kontaktů zapojených do série, vynásobený druhou mocninou proudu sekundárního vinutí CT (5, 2 nebo 1A, podle typu).

Hodnota tohoto odporu může být stanovena teoreticky, nebo pokud je zařízení v provozu, lze odpor měřit pomocí voltmetru-ampérmetru nebo dostupného ohmmetru.

Odpor zařízení (ampérmetry, voltmetry), relé (RT-40 nebo moderní), měřiče lze získat z pasů, které jsou dodávány s novým zařízením, nebo na internetu na webových stránkách závodu. Pokud pas neurčuje odpor, ale výkon, pak přijde na záchranu známá skutečnost – celkový odpor relé se rovná spotřebované energii dělené druhou mocninou proudu, při kterém je výkon specifikován.

Schémata zapojení CT a vzorce pro stanovení odolnosti pro různé typy zkratů

Zařízení nejsou vždy zapojena do série a to může způsobit potíže při určování hodnoty sekundární zátěže. Níže uvedený obrázek ukazuje možnosti připojení pro několik proudových transformátorů a hodnotu Zload pro různé typy zkratů (1ph, 2ph, 3ph – jednofázové, dvoufázové, třífázové).

rпер — kontaktní odpor

rpr — odpor drátů je definován jako délka dělená součinem měrné vodivosti a průřezu drátu. Měrná vodivost mědi je 57, hliníku 34,5.

Kromě výše uvedeného existují další požadavky na CT RPA a měřicí obvody – kontrola souladu s předpisem pro elektrickou instalaci a GOST.

Výběr CT pro ochranu relé

Proudové transformátory pro reléové ochranné obvody jsou vyráběny s třídami přesnosti 5P a 10P. Musí být splněn požadavek, aby chyba CT nepřesáhla 10 %. U určitých typů jištění musí být těchto deset procent zajištěno až do maximálních zkratových proudů. V některých případech může být chyba větší než 10 % a je třeba přijmout speciální opatření pro zajištění správné funkce ochran. Další podrobnosti naleznete v předpisu o elektrické instalaci vašeho regionu a v referenčních příručkách. Toto téma má mnoho nuancí a objasnění. Požadavky GOST jsou uvedeny v tabulce:

I když se nejedná o nejvyšší třídy přesnosti pro normální režimy, nemělo by tomu tak být, protože RPA pracuje v nouzových situacích a úkolem relé je tuto nouzovou situaci (pokles napětí, zvýšení nebo snížení proudu, frekvence) určit a zabránit – a k tomu je nutné mít možnost měřit hodnotu mimo provozní rozsah.

Výběr proudových transformátorů pro měřicí obvody

K měřicím obvodům jsou připojeny proudové transformátory třídy do 0,5(S). To zajišťuje větší přesnost měření. V případě poruch a nehod však mohou oscilogramy z měřicích obvodů zobrazovat nesprávné grafy proudů a napětí (upřímně). Ale to není děsivé, protože tyto nehody netrvají dlouho. Nebezpečnější je, když není dodržena třída přesnosti v obchodních účetních řetězcích, pak se během roku nahromadí taková finanční chyba, že se „nebude čeho obávat“.

CT pro měření mohou mít nafouknuté transformační poměry, ale existuje vysvětlení: při maximálním zatížení připojení musí být sekundární proud proudového transformátoru alespoň 40% maximálního proudu měřiče a minimálně – alespoň 5%. Tento požadavek článku 1.5.17 PUE7 je povolen s nadhodnoceným transformačním poměrem. A již v této fázi se můžete zmást, protože tento požadavek při ověřování považujete za povinný.

Podle požadavků GOST musí být hodnota sekundárního zatížení pro třídy přesnosti do jedné včetně v rozmezí 25-100 % jmenovité hodnoty.

Rozsahy primárních a sekundárních proudů pro různé třídy přesnosti musí odpovídat údajům v tabulce níže:

Na základě výše uvedeného lze sestavit tabulku pro výběr koeficientu CT podle výkonu. Pokud jsou však požadavky na sekundár téměř vždy 25-100, pak pro primární může být kontrola od 1% primárního proudu do pěti, plus kontrola chyb. Proto nebudete schopni získat dostatek jídla pouze u jednoho stolu.

Tabulka předběžného výběru proudového transformátoru podle výkonu a proudu

Pojďme si projít sloupce: první sloupec je možný výkon při plném zatížení v kVA (od 5 do 1000). Pak jsou tři sloupce aktuálních hodnot odpovídajících těmto výkonům pro tři třídy napětí – 0,4; 6,3; 10,5. A poslední tři sloupce jsou rozložení možných koeficientů proudových transformátorů. Tyto koeficienty se ověřují podle následujících podmínek:

• při 100% zatížení je sekundární proud menší než 5A (proud měřiče) a více než 40% z 5A
• při 25% zatížení je sekundární proud více než 5% z 5A

Doporučuji, pokud jste kalkulačka nebo student, vytvořte si vlastní tabulku. A pokud jste se sem dostali náhodou, tak tyto výpočty by za vás měli udělat lidé jako my – inženýři, elektrikáři =)

Pro pozornost těch, kteří se tímto tématem zabývají. V poslední době výrobci nabízejí následující službu: Vy si spočítáte parametry TT, které potřebujete, a oni vytvoří model a na základě těchto parametrů jej vyrobí. To je výhodné, když je při výběru nutné měnit transformační poměr a délku vodičů, což vede ke zvýšení ceny obvodu a zvýšení chyb. Někteří výrobci dokonce píší, že to není o moc dražší než jen sériová výroba, ale přínos je zřejmý. Zajímalo by mě, jestli se někdo s něčím podobným v praxi setkal.

To jsou hlavní body pro výběr proudových transformátorů. Po výběru a instalaci, před zapnutím, přichází nejdůležitější okamžik, a to zahájení testů a měření.