ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА, ПИТАЮЩИХ РЗ

Трансформаторы тока, питающие РЗ, должны работать с определенной точностью в пределах значений токов КЗ, на которые РЗ должна реагировать. Эти токи, как правило, превышают номинальные токи ТТ I_{1 ном},и, следовательно, точная работа ТТ должна обеспечиваться при первичных токах I₁ > I_{1 ном}.

На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств РЗ погрешность в значении вторичного тока ТТ не должна превышать 10%, а по углу δ 7° [25].

Эти требования обеспечиваются, если полная погрешность ТТ ε ≤ 10%, или, иначе говоря, если ток намагничивания не превосходит 10% тока I₁. Исходными величинами для оценки погрешности являются наибольший расчетный ток I_{1 расч max}, при котором для рассматриваемой защиты требуется точная работа ТТ, и сопротивление нагрузки Z_н. Нагрузка состоит из сопротивлений реле Z_P = R_P + jX_P,соединительных проводов R_пи переходных контактов R_п.к, которые для упрощения суммируются арифметически: Z_н = Z_P + R_п+ R_п.к.

Предельные значения I_{1 max} и соответствующие им допустимые Z_н из условия 10%-ной погрешности должны давать заводы, изготавливающие ТТ. Предельные значения I_{1 max} обычно даются в виде кратности этого тока по отношению к номинальному первичному току ТТ: К_{1 тах} = I_{1 max}/ I_{1 ном}.

Кроме РЗ ТТ питают измерительные приборы. Точность работы ТТ, питающих измерительные приборы, характеризуется классом точности, а РЗ – предельной кратностью первичного тока I₁₀ = I_{1 max}/ I_{1 ном} и допустимой нагрузкой Z_н.доп, при которых гарантируется, что полная погрешность ТТ е не превысит 10%. Погрешности класса точности устанавливают, исходя из условий точной работы измерительных приборов в диапазоне токов нормальных режимов, а погрешность при предельной кратности тока К₁₀и нагрузке Z_н.доп в соответствии с требованиями, предъявляемыми РЗ.

Классы точности. Для промышленных установок изготавливаются ТТ классов точности 0,5; 1; 3; 5; 10 и Р. Каждый класс точности характеризуется определенной погрешностью по току ΔI и углу δ, установленной ГОСТ 7746-68. Эти погрешности приведены в табл.3.1, они обеспечиваются только при первичных токах в пределах от 0,1 до 1,2 номинального, т.е. в диапазоне токов нагрузки, контролируемых измерительными приборами.

Для РЗ изготавливаются ТТ класса 10Р с ε ≤ 10% при токе номинальной предельной кратности (К₁₀)и ТТ 5Р повышенной точности с гарантированной погрешностью ε = 5% при тех же кратностях первичного тока.

Трансформаторы тока класса Р предназначены для РЗ, и поэтому их погрешности при номинальных токах не нормируются. Работа ТТ с погрешностью, соответствующей классу, обеспечивается при нагрузке вторичной обмотки, не выходящей за пределы номинальной.

Номинальной нагрузкой ТТ называется максимальная нагрузка, при которой погрешность ТТ равна значению, установленному для данного класса (табл.3.1). Номинальную нагрузку принято выражать в виде полной мощности S_ном, В • А, при номинальном вторичном токе 5 или 1 А и cos φ = 0,8, или в виде сопротивления нагрузки Z_н.ном, Ом, при котором мощность ТТ равна номинальной S_н.ном. Номинальная мощность S_hom =U₂I_2ном, при этом напряжение U₂ = I_2номZ_ном. Тогда

(3.10)

В зависимости от конструкции и класса точности ТТ значение номинальной нагрузки находится в пределах от 2,5 до 100 В • А. При токе I₁ > 1,2 I_номТТ погрешности ТТ выходят за пределы, установленные для данного класса. Следует отметить, что класс точности не может служить основанием для выбора ТТ, питающих РЗ, так как предусматриваемые им погрешности имеют место при номинальных токах, в диапазоне которых РЗ не работает. Для РЗ, исходя из указанных выше требований к погрешностям ТТ, заводы, изготавливающие ТТ, должны согласно ГОСТ 7746-68 давать в своих информационных материалах кривые предельной кратности К₁₀для ТТ класса Р. Эти кривые представляют собой зависимость предельной максимальной кратности первичного тока К₁₀=I_1max/I_номТТ от сопротивления нагрузки Z_н с cos φ. = 0,8, при которых полная погрешность ε = 10%. Характер подобной зависимости приведен на рис.3.5, а. Пользуясь такой кривой, можно, задаваясь определенным значением Z_н, определять допустимую кратность первичного тока К₁₀, при которой ε (I_нам) не превосходит 10% найденного К₁₀, или, задаваясь значением К₁₀, определять допустимое значение Z_н, при котором ε ≤ 10%.

При предельной кратности К₁₀ и нагрузке Z_н, соответствующей любой точке кривой К₁₀ = f(Z_н), ТТ работают на перегибе характеристики намагничивания в точке H (рис.3.4 и 3.6), т.е. вблизи начала насыщения магнитопровода. Соответствующий этой точке ток I_наc и является указанным выше предельным максимальным током.

На рис.3.5, б приведена характеристика предельной кратности ТТ типа ТФЗМ 110 OБ-IV-5-88 вторичной обмотки класса точности 10Р для разных К₁₀[27].

Аналогичные характеристики заводы, производящие ТТ, представляют и для других классов обмоток. Эти характеристики при необходимости могут использоваться для оценки нагрузки на ТТ и значений токов, при которых погрешность ТТ не превышает 10%.