Класс точности на э337: «» :: — — , , — 377 , — 

Точность измерения в данном обсуждении не рассматривается. Исторически сложилось так, что для целей измерения и защиты (релейной защиты) часто использовались отдельные трансформаторы тока, но это редко требуется для современных распределительных устройств. Трансформаторы тока с релейной точностью, а также с превосходной точностью измерения, как правило, могут служить обеим целям.

Это обсуждение касается главным образом трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А. Также включено дополнительное обсуждение трансформаторов тока с номинальным вторичным током 1 А.

IEEE C57.13 Классы точности реле ТТ

IEEE определяет два основных обозначения точности реле, одно из которых начинается с буквы «C», а другое — с обозначения «T». Начальные обозначения C и T обозначают тип конструкции трансформаторов тока.

Обозначение C относится к трансформатору тока, который имеет полностью распределенные вторичные обмотки и в котором реактивное сопротивление рассеяния (или поток рассеяния в сердечнике) очень низкое. В свою очередь, это означает, что можно рассчитать точность ретрансляции (отсюда «С»). По существу, класс точности релейной защиты С относится к трансформаторам тока тороидального, проходного или оконного типа, обычно называемым кольцевыми трансформаторами. Другой тип трансформатора тока, относящийся к классу C, представляет собой трансформатор тока стержневого типа, в котором первичный проводник проходит через окно трансформатора тока, но в трансформаторе имеется только один первичный виток.

Обозначение T относится к трансформатору тока, в котором имеется высокое реактивное сопротивление рассеяния, влияющее на точность реле, поэтому точность должна определяться испытанием (отсюда «T»). Эти типы трансформаторов обычно называют трансформаторами тока с обмоткой и имеют несколько первичных витков. ТТ с обмоткой обычно применимы только для очень низких коэффициентов, и эти трансформаторы тока имеют очень ограниченную устойчивость к короткому замыканию. В результате они редко используются в современных распределительных устройствах с металлической оболочкой.

Поскольку ТТ класса точности сегодня используются редко, они не будут обсуждаться далее, за исключением того, что основное значение класса точности аналогично значению ТТ класса С.

IEEE C57.13 Расчет точности реле класса C

Наиболее распространенным классом точности реле для трансформаторов тока является обозначение C, которое требует максимального предела погрешности отношения при 20-кратном номинальном первичном токе, равном 10 процентам. За обозначением C следует число, которое представляет собой напряжение вторичной клеммы, которое ТТ будет поддерживать при соблюдении предела погрешности (≤ 10 процентов) при 20-кратном номинальном первичном токе. В свою очередь, общие классы напряжения вторичной обмотки имеют прямую связь с допустимой нагрузкой вторичной цепи на ТТ. Общие общие классы точности в стандарте с соответствующими вторичными нагрузками показаны в таблице 1.

Как видно, при стандартном номинальном вторичном токе 5 А ток короткого замыкания, умноженный на 20, составит 100 А, что при умножении на импеданс нагрузки в таблице дает вторичный вывод показано напряжение. Например, при токе нагрузки B-4.0, в 20 раз превышающем номинальный, при соблюдении предела точности напряжение вторичной клеммы будет равно 400 В, а класс точности ТТ будет C400.

В случае многоступенчатых трансформаторов тока пределы точности всегда основаны на полной обмотке трансформатора тока, т. е. максимальном доступном ответвлении. Для более низкого коэффициента ступени точность определяется путем умножения номинальной точности полной обмотки на отношение выбранной ступени к полному коэффициенту обмотки. Следовательно, для трансформатора тока C400 с полным передаточным числом обмоток 1200:5 точность при 50-процентном передаточном отношении (в данном примере 600:5) будет C400, умноженная на 0,50 = C200.

Рисунок 1: Пример вторичной кривой возбуждения

Класс точности релейной защиты кольцевого трансформатора тока можно определить по вторичной кривой возбуждения трансформатора тока, которую можно получить у производителя. Пример кривой вторичного возбуждения для одного из наших семейств трансформаторов тока показан на рисунке 1. Эта кривая будет использоваться в примере расчета точности реле ТТ.

В качестве примера рассмотрим трансформатор тока с коэффициентом трансформации 1200:5, как показано на кривой. Для предела тока ошибки 10 процентов при 20-кратном протекании номинального тока верхний предел тока ошибки будет составлять 10% x 5 A x 20 = 10 A. При вторичном токе возбуждения 10 A напряжение на кривой будет около 340 В. Для соотношения 1200:5 сопротивление вторичной обмотки равно 0,418 Ом, поэтому напряжение, «потерянное» в самом ТТ из-за вторичного тока 100 А, составит 0,418 х 100 = 41,8 В. Итак, класс точности реле этого CT будет 340 — 41,8 ~ 298 В. Из соображений консерватизма этот блок можно было бы рассчитать на 280 В, или C280. С дискретными классами в стандарте это будет трансформатор тока C200.

Одним из аспектов, который это иллюстрирует, является то, что практические единицы не попадают четко в классы точности в стандартах (C100, C200, C400 и т. д.). На самом деле значения редко попадают в такой класс, как C100. Напряжение на клеммах вторичной обмотки обычно падает выше номинального значения одного класса, но не достигает номинального значения следующего класса. Пользователь может получить больше информации о возможностях CT, чем это предусмотрено отдельными классами в стандарте. Вот почему Siemens публикует данные о точности реле для трансформаторов тока, используемых в наших распределительных устройствах с металлическим покрытием, с использованием фактического напряжения класса точности, в данном случае C280, а не просто C200.

IEC 61869-2 классы точности защиты (ретрансляции)

Схема классификации IEC 61869-2 существенно отличается от схемы IEEE C57.13, но, поскольку физика, лежащая в основе, одинакова, две системы могут коррелировать хотя бы частично.

Согласно IEC класс трансформаторов тока, представляющий интерес для данного обсуждения, — это защитные трансформаторы тока класса P. Классы номинальной мощности в IEC: 5, 10, 15, 20 и 30, где число представляет выходную мощность нагрузки в ВА при номинальном вторичном токе. Предпочтительными классами точности являются 5P (максимальная погрешность 5 %) и 10P (максимальная погрешность 10 %). Наконец, IEC имеет предельный коэффициент точности (ALF), который указывает кратность номинального вторичного тока, при котором применяется класс точности. Типичное значение ALF равно 10, также доступны значения 20 и 30. Таким образом, полная спецификация точности для конкретного трансформатора тока может составлять 20 ВА класса 5P10, что означает трансформатор с погрешностью менее 5 процентов при 10-кратном номинальном токе с выходной нагрузкой 20 ВА.

МЭК обсуждает характеристику возбуждения и определяет ее как «…графическое или табличное представление взаимосвязи между действующим значением тока возбуждения и синусоидальным напряжением, приложенным к вторичным клеммам трансформатора тока, первичной и другие обмотки с разомкнутой цепью в диапазоне значений, достаточном для определения характеристик от низких уровней возбуждения до 1,1-кратной ЭДС точки перегиба».

По сути, это такой же способ, как кривая вторичного возбуждения получается для трансформаторов в соответствии с IEEE C57.13. В дополнение к определению характеристики возбуждения таким образом трансформаторы тока с малым реактивным сопротивлением утечки проверяются на точность в соответствии с IEC. Способ тестирования по стандартам IEEE практически такой же. Таким образом, напряжение вторичной обмотки получают при испытаниях трансформаторов как IEEE, так и IEC практически одинаковым образом.

Но как определяется некоторая эквивалентность или соответствие между требованиями к точности IEC и IEEE?

Во-первых, необходимо понять компоненты обозначений точности МЭК.

• Первым элементом обозначения IEC является номинальная мощность.
• Второй элемент обозначения IEC (значение перед буквой P) понять несложно. 5 обозначает 5-процентную допустимую ошибку, тогда как 10 обозначает 10-процентную допустимую ошибку.
• Последним элементом обозначения IEC является ALF. Обозначение 10 указывает, что предел точности применяется при 10-кратном номинальном токе.

Если теперь преобразовать эти понятия в термины, используемые в IEEE, то будет видно следующее:

• Номинальная мощность эквивалентна указанию вторичной нагрузки. Выходная мощность представляет собой квадрат номинального тока, умноженного на нагрузку в омах (Ом), или для номинального тока 5 А, умноженного на 25-кратную нагрузку.
• Для трансформатора тока IEEE C57.13 допустимая ошибка всегда составляет 10 процентов. Однако в IEEE вторичная нагрузка имеет угол импеданса 60 градусов, тогда как в IEC вторичная нагрузка является чисто резистивной. Как следствие, трансформатор тока IEEE с погрешностью ограничения 10 процентов при нагрузке IEEE будет иметь погрешность ограничения 5 процентов при резистивной нагрузке IEC. Следовательно, в терминах IEC точность соответствует классу 5P, а не 10P.
• Для трансформатора тока IEEE C57.13 ALF всегда равен 20.

Теперь анализируются классы точности ретрансляции IEEE C57.13 и данные о нагрузке, представленные в таблице 1 ранее в этом выпуске, и извлекается столбец напряжения вторичной клеммы вместе со столбцом импеданса, эквивалентные точности IEC соответствуют классам точности IEEE. можно построить в таблице 2.

Рисунок 2: Пример кривой вторичного возбуждения

Мы также видим, что номинальная мощность в IEC равна ВА, рассчитанной для трансформаторов тока IEEE C57.13, как показано в последнем столбце таблицы 1 в этом выпуске TechTopics.

Трансформаторы тока 1 А по сравнению с трансформаторами тока 5 А

Как это изменилось для трансформатора тока с номинальным вторичным током 1 А вместо 5 А? В этом случае вторичное бремя увеличивается в (I5/I1)2 = (5/1)2 = 25 раз по сравнению с данными, приведенными в таблице ранее в этом выпуске TechTopics. Так, например, трансформатор тока C100 с вторичным током 5 А рассчитан на основе вторичной нагрузки 1 Ом, тогда как трансформатор тока C100 с вторичным током 1 А рассчитан на основе вторичной нагрузки 25 Ом. Выходная мощность ВА в любом случае равна I2 x нагрузка или 25 ВА для данного примера.

Изменение номинального вторичного тока также изменяет расчет точности реле C. Рассмотрим ТТ 500:1 на кривой вторичного возбуждения, показанной на рис. 2.

Напряжение на клеммах вторичной обмотки определяется как 20-кратное значение номинального тока вторичной обмотки или 20 А для ТТ с вторичным током 1 А. Ток ошибки 10 процентов, таким образом, будет 2 А. Напряжение на кривой при токе возбуждения 2 А составляет около 570 В. Вторичное сопротивление ТТ составляет 3,9.2 Ом. Напряжение, «теряемое» в самом ТТ, составляет 20 А х 3,92 Ом ~ 79 В. Следовательно, класс точности данного трансформатора тока 570 – 79 = 491; для консерватизма мы оцениваем этот трансформатор тока по точности реле С400.