Снятие ВАХ. 
Трансформаторы тока

Вольт-амперная характеристика является основной при оценке исправности ТТ. Используются такие характеристики и для определения погрешностей ТТ.

Согласно ГОСТ 7746–89 одной из характеристик ТТ является ток намагничивания вторичной обмотки, измеренный при приложении к ней напряжения, определяемого по формуле настоящей Инструкции, и представляющий собой одну точку ВАХ. Снятие всей ВАХ ГОСТ 7746–89 не относит к обязательным проверкам ТТ.

Вольт-амперная характеристика представляет собой зависимость напряжения одной из обмоток (чаще всего вторичной) от намагничивающего тока со стороны этой же или другой обмотки при XX ТТ.

Наиболее распространенная неисправность ТТ — витковое замыкание — выявляется по резкому снижению ВАХ и изменению ее крутизны. В соответствии с пунктом 7.4 РД 34.45−51.300−97 снятие характеристики намагничивания магнитопровода ТТ предусматривается для выявления короткозамкнутых витков, оно производится в пределах до начала насыщения, но не выше 1800 В. Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных ТТ, однотипных с проверяемым, чаще всего с характеристиками ТТ других фаз того же присоединения. Для такого сравнения достаточно совпадения характеристик с точностью в пределах их заводского разброса.

а) б) а — ТТ ТВ-35, 300/5 А; б — ТТ ТВД-500, 2000/1;

• 1 — исправный трансформатор тока; 2 — закорочен один виток;
• 3 — закорочены два витка; 4 — закорочены восемь витков

Рисунок 1 — Вольт-амперные характеристики при витковых замыканиях во вторичной обмотке На рисунке 1 в качестве примера показаны ВАХ ТТ ТВ-35 и ТВД-500 при витковых замыканиях во вторичной обмотке. Снижение ВАХ происходит потому, что ТТ из режима XX переходит в режим КЗ. При этом замкнувшиеся витки являются вторичной обмоткой, и сопротивление этой обмотки шунтирует ветвь намагничивания (сопротивление Z02 на рисунке 1, в), что приводит к значительному уменьшению входного сопротивления ТТ. Необходимо отметить, что витковые замыкания при других проверках (например, при проверке коэффициента трансформации) обычно не обнаруживаются.

Снятие ВАХ для проверки отсутствия замыкания витков должно проводиться при новом включении и в соответствии со сроками профилактики ТТ. Для целей диагностики замыканий в обмотках несуществен способ подачи напряжения на ТТ, ток и напряжение при снятии характеристик могут фиксироваться приборами любой системы, если повторные измерения при плановых проверках производятся в идентичных условиях. При первом включении сравнение ведется между однотипными ТТ разных фаз. При плановых проверках достаточно проверить одну — две точки ВАХ.

В соответствии с п. 3.2.29 ТТ, предназначенные для питания токовых цепей устройств релейной защиты от КЗ, должны обеспечивать некоторую предельную погрешность в расчетных точках зоны действия питаемых ими защит. Для расчета погрешности ТТ (если напряжения в расчетных режимах защиты выходят за пределы линейности его магнитопровода) необходимо снять характеристику намагничивания вплоть до расчетного напряжения защиты (но не более чем до 1800 В на всю вторичную обмотку). Более подробно о пределах напряжения сказано ниже.

Если ВАХ снимается для последующего расчета погрешностей, необходимо учитывать большую зависимость результатов измерений от методики проверки ВАХ. В зависимости от формы кривой напряжения, формы намагничивающего тока, а также типов используемых измерительных приборов, могут быть получены разные характеристики для одного и того же ТТ. Следует отметить, что ТТ при наиболее распространенном в расчетах релейной защиты значении погрешности в 10% можно считать линейными источниками тока с синусоидальной вторичной ЭДС. Поэтому ВАХ следует снимать, поддерживая напряжение близким по форме к синусоиде.

При снятии ВАХ в области насыщения синусоида напряжения U2 всегда искажается. При этом изменяется и форма кривой намагничивающего тока. Вольт-амперная характеристика оказывается завышенной. Чем мощнее источник напряжения при снятии характеристики, тем стабильнее синусоидальность напряжения и правильнее результаты. Для использования ВАХ в расчете погрешностей следует снимать ее при питании синусоидальным напряжением от мощного источника, используя приборы, реагирующие на среднее абсолютное значение напряжения и действующее значение тока. Следует также помнить, что при равных мощностях источников регулирование напряжения автотрансформатором искажает форму кривой напряжения меньше, чем регулирование потенциометром, а всего более напряжение искажается при регулировании тока реостатом.

Синусоидальность всех переменных величин при проверках ТТ здесь и далее достаточно контролировать визуально, а при использовании анализаторов гармонического состава следует считать допустимым коэффициент высших гармоник до 5%.

Нужно различать магнитные характеристики отдельного магнитопровода и магнитные характеристики магнитопровода в конструкции ТТ. Во всем диапазоне режимов ТТ работает по характеристике конструкции, которая, например, для ТТ 6−10 кВ существенно отличается от характеристики магнитопровода за счет взаимной индукции обмоток по воздуху. Характеристика конструкции снимается как проходная зависимость E2 (I12) или E12 (I2), где.

;.

В амплитудных величинах характеристики E2 (I12) и E12 (I2) идеально совпадают только для ТТ с одним магнитопроводом. В ТТ с несколькими магнитопроводами взаимная однозначность характеристик E2 (I12) и E12 (I2) нарушается, поскольку при возбуждении первичной обмотки все магнитопроводы находятся в одинаковом состоянии, а при возбуждении вторичной (одной) обмотки нарушается симметрия состояний магнитопроводов. Характеристика E12 (I2) идет ниже характеристики E2 (I12). Для ТТ с несколькими магнитопроводами предпочтительнее характеристика E2 (I12). Используя характеристику E2 (I12), нужно помнить, что полученные результаты могут отличаться в зависимости от нагрузки соседней обмотки. Это актуально тем более, чем сильнее магнитные поля ТТ. Если не обеспечены реальные нагрузки на соседние вторичные обмотки, то теряется однозначность снятия, например кривой предельной кратности. В то же время характеристики намагничивания конструкции и магнитопровода ТТ в режимах с токовой погрешностью в пределах 10% практически совпадают, что позволяет рекомендовать характеристику E12 (I2) и даже U2(I2) для инженерных расчетов.

На рисунке 2 показаны характеристики ТТ ТВ-35, 150/5, полученные при разных формах кривых тока и напряжения и при измерении их действующих значений. Наиболее высокая характеристика соответствует намагничивающему току, близкому к синусоидальному, и несинусоидальному напряжению, а наиболее низкая — к синусоидальному напряжению и несинусоидальному намагничивающему току.

Рисунок 2 — Вольт-амперные характеристики трансформатора тока ТВ-35, 150/5 при проверке различными способами.

1 — схема с автотрансформатором; 2 — схема с потенциометром; 3 — схема с реостатом Для снятия ВАХ должна применяться испытательная схема с мощным автотрансформатором или автотрансформаторами (рисунок 3, в или г) как обеспечивающая наименьшее искажение синусоиды напряжения. Схемы с реостатом и потенциометром (см. рисунок 3, а и б) не рекомендуются.

Рисунок 3 — Схемы проверки ВАХ, а — схема с реостатом; б — схема с потенциометром; в — схема с автотрансформатором; г — схема с двумя автотрансформаторами ЛАТР-2; д — схема при подаче тока намагничивания в первичную обмотку.

трансформатор ток обмотка При необходимости снять ВАХ со стороны первичной обмотки следует применять схему, показанную на рисунке 3, д.

В любом случае форму кривой напряжения полезно контролировать электронным осциллографом.

При невозможности обеспечить удовлетворительную синусоидальность напряжения можно рекомендовать измерять напряжение вольтметром, реагирующим на среднее абсолютное значение напряжения Uср, а ток — амперметром, реагирующим на амплитуду тока I02макс. Характеристика же должна строиться в действующих значениях этих параметров. Получаемые характеристики не вполне будут соответствовать заводским типовым характеристикам намагничивания, но для проверки отсутствия замыкания витков они пригодны.

При сборке испытательной схемы для проверки ВАХ следует всегда заботиться о малом потреблении вольтметра и включать вольтметр так, чтобы его ток не измерялся вместе с током Iнам. Это особенно важно при снятии начальной части характеристики намагничивания до значений тока 0,2 — 0,3 А. Для этого вольтметр нужно включать так, как показано на схемах рисунка 3.