Особенности снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока

Типы измерения

Принципиальная схема снятия ВАХ выглядит следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Схема измерения ВАХ ТТ

Испытания трансформаторов тока регламентируются следующими стандартами:

• ГОСТ-7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия»,
• РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»,
• РД 153-34.0-35.301-2002 «Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения»,
• Правила устройства электроустановок.

ГОСТ 7746-2001 [1] не относит снятие всей ВАХ к обязательной проверке ТТ, а регламентирует определение тока намагничивания вторичной обмотки, измеренного при приложении к ней напряжения, определяемого по специальной формуле. Согласно п. 9.8 ГОСТ 7746-2001 «Определение тока намагничивания вторичных обмоток», напряжение вторичной обмотки необходимо измерять вольтметром с основной погрешностью не ниже ±1%, реагирующим на среднее значение напряжения, и показания умножать на коэффициент формы для синусоидального сигнала, равного 1.11. Действующее значение тока намагничивания следует измерять амперметром с классом точности не ниже 1%.

Согласно п. 7.4 «Снятие характеристики намагничивания» РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [2] допускает как снятие ВАХ до начала насыщения (но не более 1800 В), так и снятие 3-х контрольных точек. Снятая характеристика (контрольные точки) сравнивается с типовой характеристикой намагничивания или характеристиками однотипных исправных ТТ. При этом допускается отличие от значений, измеренных на заводе-изготовителе или от измеренных на исправном ТТ, не более 10%.

Согласно п. 3.7 «Снятие ВАХ» РД 153-34.0-35.301-2002 [3] для проверки отсутствия замыканий витков, которая проводится как при новом включении, так и во время профилактики ТТ, ток и напряжения при снятии характеристики могут фиксироваться приборами с любыми типами измерения, если повторные измерения при плановых проверках производятся в идентичных условиях. При первом включении сравниваются ВАХ, при плановых проверках допускается сравнение 1-2 точек ВАХ. Согласно тому же п. 3.7, если ВАХ снимается для последующего расчета погрешностей, то её необходимо снимать «при питании синусоидальным напряжением от мощного источника, используя приборы, реагирующие на среднее абсолютное значение напряжения и действующее значения тока». При невозможности обеспечить удовлетворительную синусоидальность напряжения в РД рекомендуется измерение напряжения вольтметром, реагирующим на среднее абсолютное значение напряжения UСР, а тока — амперметром, реагирующим на амплитуду намагничивающего тока I02макс. Характеристика ВАХ должна строиться в действующих значениях этих параметров. Получаемые характеристики будут не вполне соответствовать заводским типовым характеристикам намагничивания, но для проверки отсутствия замыкания витков они будут пригодны.

Допустимый уровень напряжения

Согласно ПУЭ п.1.8.17.14 «Нормы приемо-сдаточных испытаний. Измерительные трансформаторы тока. Снятие характеристик намагничивания» [4] характеристика снимается повышением напряжения на одной из вторичных обмоток до начала насыщения, но не выше 1800 В. При наличии у обмоток ответвлений характеристика снимается на рабочем ответвлении. Согласно РД 153-34.0-35.301-2002 при проверке ВАХ на ответвлении не следует поднимать напряжение на всей обмотке выше 1800 В, а наибольшее допустимое напряжение в этом случае определяется по выражению:

   (1)

В РД также приводится пример снятия ВАХ ТТ 500/1000/1500/2000/1 на рабочем ответвлении 500/1, где согласно выражению (1) максимальное напряжение при снятии ВАХ составляет 450 В.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что наиболее рациональным решением является снятие характеристики намагничивания с использованием источника напряжения с мощностью, достаточной для обеспечения синусоидальности сигнала, с измерителем напряжения, реагирующим на среднее значение с последующим его приведением к действующему, и измерителем тока, реагирующим на действующее значение. Данный подход позволит применять полученную ВАХ, как для оценки наличия витковых замыканий, так и для расчета погрешностей. Класс точности измерителей должен быть не ниже класса 1. Допустимая погрешность при сравнении ВАХ – 10 %. Максимальное напряжение при снятии ВАХ должно определяться с помощью выражения (1).

Размагничивание

Следующим важным моментом при снятии ВАХ является остаточная намагниченность силового трансформатора. Как известно, через трансформатор протекает синусоидальный ток, который создает магнитный поток, и величина этого потока и индукции меняются по петле намагничивания. При выводе трансформатора из работы, он может оказаться в намагниченном состоянии, если значение тока при отключении было близко к амплитуде тока. Также остаточная намагниченность возможна после измерения активного сопротивления обмотки ТТ. Поэтому перед каждой проверкой характеристики намагничивания необходимо проводить размагничивание ТТ.

На рис. 2 представлены две характеристики намагничивания трансформатора тока 3000/5, полученные с использованием устройства РЕТОМ-25, где красным цветом обозначен график ВАХ ТТ сразу после измерения активного сопротивления обмотки, а синим цветом – ВАХ ТТ после размагничивания.

Рис. 2. Характеристика намагничивания трансформатора тока 3000/5

Оборудование и программа для снятия характеристик намагничивания

Для снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока любого класса напряжений могут быть использованы выпускаемые НПП «Динамика» устройства РЕТОМ-21 [5] и РЕТОМ-25[6] с максимальным уровнем напряжения 500 В и 250 В соответственно. Для расширения диапазона напряжения до допустимых 1800 В применяется блок РЕТ-ВАХ-2000.

Измерители тока и напряжения обоих устройств разработаны таким образом, что позволяют измерять значения нескольких типов: амплитудное, среднее, действующее, а также 1,11*среднее и 0,77*амплитудное, которые были внедрены специально для снятия характеристик намагничивания ТТ согласно РД 153-34.0-35.301-2002. Пользователь самостоятельно может выбирать необходимый тип измерения.

Также для устройств РЕТОМ-21 и РЕТОМ-25 доступна программа внешнего управления, которая позволяет автоматизировать процесс снятия ВАХ. Пользователю лишь необходимо выбрать схему подключения в соответствии с необходимым максимальным уровнем тока и напряжения. Всё остальное программа делает автоматически. При завершении снятия характеристики намагничивания, программа автоматически плавно снижает напряжение и тем самым размагничивает трансформатор тока. Скорость снижения напряжения была подобрана опытным путем таким образом, чтобы полностью размагнитить трансформатор. Убедиться в этом позволяет повторяемость характеристик при снятии ВАХ.

Заключение

Испытательные устройства РЕТОМ-21 и РЕТОМ-25, в которых реализованы рассмотренные методики снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока, предоставляют возможность выбора типа измерения, что позволяет проводить построения вольт-амперных характеристик, как с целью проверки витковых замыканий, так и для использования данных в расчетах погрешностей, а применение внешнего программного обеспечения для снятия ВАХ с функцией автоматического размагничивания позволяет получить достоверные результаты.

Литература:

1. ГОСТ-7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия»,
2. РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»,
3. РД 153-34.0-35.301-2002 «Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения»,
4. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
5. Руководство по эксплуатации «Устройство измерительное параметров релейной защиты РЕТОМ-21».
6. Руководство по эксплуатации «Устройство измерительное параметров релейной защиты РЕТОМ-25».