Transformadores de corriente de medida en circuitos para protección y automatización de relés

El equipo de potencia de las subestaciones eléctricas se divide organizativamente en dos tipos de dispositivos:

1. circuitos de potencia a través de los cuales se transmite toda la potencia de la energía transportada;

2. Dispositivos secundarios que permiten controlar los procesos que tienen lugar en el lazo primario y controlarlos.

Los equipos de potencia están ubicados en áreas abiertas o en celdas cerradas, y los equipos secundarios están ubicados en paneles de relés, en gabinetes especiales o celdas separadas.

La conexión intermedia que realiza la función de transmisión de información entre la unidad de potencia y los órganos de medida, gestión, protección y control son los transformadores de medida. Como todos estos dispositivos, tienen dos lados con diferentes valores de voltaje:

1. alto voltaje, que corresponde a los parámetros del primer bucle;

2.baja tensión, lo que permite reducir el riesgo de impacto de los equipos de energía en el personal de servicio y el costo de los materiales para la creación de dispositivos de control y monitoreo.

El adjetivo "medida" refleja el propósito de estos dispositivos eléctricos, ya que simulan con mucha precisión todos los procesos que tienen lugar en los equipos de potencia y se dividen en transformadores:

1. corriente (CT);

2. voltaje (VT).

Funcionan de acuerdo con los principios físicos generales de transformación, pero tienen diferentes diseños y métodos de inclusión en el circuito primario.

Cómo se fabrican y funcionan los transformadores de corriente

Principios de funcionamiento y dispositivos.

en diseño transformador de corriente de medida se determina la conversión de los valores vectoriales de corrientes de grandes valores que fluyen en el circuito primario en proporcionalmente reducidas en magnitud, y de la misma manera se determinan las direcciones de los vectores en los circuitos secundarios.

Dispositivo de circuito magnético

Estructuralmente, los transformadores de corriente, como cualquier otro transformador, constan de dos devanados aislados ubicados alrededor de un circuito magnético común. Está fabricado con placas de metal laminado que se funden utilizando tipos especiales de aceros eléctricos. Esto se hace para reducir la resistencia magnética en la trayectoria de los flujos magnéticos que circulan en un bucle cerrado alrededor de las bobinas y para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault.

Un transformador de corriente para esquemas de automatización y protección de relés no puede tener un núcleo magnético, sino dos, que difieren en la cantidad de placas y el volumen total de hierro utilizado. Esto se hace para crear dos tipos de bobinas que pueden funcionar de manera confiable cuando:

1. Condiciones laborales nominales;

2.o en sobrecargas significativas causadas por corrientes de cortocircuito.

El primer diseño se usa para realizar mediciones, y el segundo se usa para conectar protecciones que apagan los modos anormales emergentes.

Disposición de bobinas y terminales de conexión.

Los devanados de los transformadores de corriente, diseñados y fabricados para operación permanente en el circuito de la instalación eléctrica, cumplen con los requisitos para el paso seguro de la corriente y su efecto térmico. Por lo tanto, están hechos de cobre, acero o aluminio con un área de sección transversal que excluye un mayor calentamiento.

Dado que la corriente primaria siempre es mayor que la secundaria, el devanado se destaca significativamente en tamaño, como se muestra en la foto a continuación para el transformador correcto.

Las estructuras de izquierda y media no tienen ningún poder. En su lugar, se proporciona una abertura en el alojamiento a través de la cual pasa un cable de suministro de energía o un bus fijo. Dichos modelos se utilizan, por regla general, en instalaciones eléctricas de hasta 1000 voltios.

En los terminales de los devanados del transformador siempre hay un dispositivo fijo para conectar las barras colectoras y los cables de conexión mediante pernos y abrazaderas de tornillo. Este es uno de los lugares críticos donde se puede romper el contacto eléctrico, lo que puede causar daños o interrumpir el funcionamiento preciso del sistema de medición. Siempre se presta atención a la calidad de su sujeción en los circuitos primario y secundario durante las comprobaciones operativas.

Los terminales del transformador de corriente se marcan en la fábrica durante la fabricación y están marcados:

• L1 y L2 para la entrada y salida de la corriente primaria;

• I1 e I2 — secundario.

Estos índices significan la dirección de bobinado de las vueltas entre sí y afectan la conexión correcta de los circuitos de potencia y simulados, la característica de la distribución de vectores de corriente a lo largo del circuito. Se les presta atención durante la instalación inicial de transformadores o el reemplazo de dispositivos defectuosos, e incluso se examinan mediante varios métodos de verificación eléctrica tanto antes del montaje de los dispositivos como después de la instalación.

El número de vueltas en el circuito primario W1 y el secundario W2 no es el mismo, sino muy diferente. Los transformadores de corriente de alto voltaje generalmente tienen solo un bus directo a través del circuito magnético que actúa como devanado de suministro. El devanado secundario tiene un mayor número de vueltas, lo que afecta la relación de transformación. Para facilitar su uso, se escribe como una expresión fraccionaria de los valores nominales de las corrientes en los dos devanados.

Por ejemplo, la entrada 600/5 en la placa de identificación de la caja significa que el transformador está destinado a conectarse a un equipo de alto voltaje con una corriente nominal de 600 amperios, y solo se transformarán 5 en el circuito secundario.

Cada transformador de corriente de medida está conectado a su propia fase de la red primaria. El número de devanados secundarios para dispositivos de protección y automatización de relés generalmente se incrementa para uso separado en núcleos de circuitos de corriente para:

• Herramientas de medición;

• protección general;

• neumáticos y protección de neumáticos.

Este método elimina la influencia de los circuitos menos críticos en los más importantes, simplifica su mantenimiento y prueba en equipos de trabajo a voltaje de funcionamiento.

Con el fin de marcar los terminales de dichos devanados secundarios, se utiliza la designación 1I1, 1I2, 1I3 para el comienzo y 2I1, 2I2, 2I3 para los extremos.

dispositivo de aislamiento

Cada modelo de transformador de corriente está diseñado para operar con una cierta cantidad de alto voltaje en el devanado primario. La capa de aislamiento ubicada entre los devanados y la carcasa debe soportar el potencial de la red eléctrica de su clase durante mucho tiempo.

En el exterior del aislamiento de los transformadores de corriente de alta tensión, dependiendo de la finalidad, se puede utilizar:

• mantel de porcelana;

• resinas epoxi compactadas;

• algunos tipos de plásticos.

Los mismos materiales se pueden complementar con papel o aceite de transformador para aislar los cruces de cables internos en los devanados y eliminar las fallas entre vueltas.

Clase de precisión TT

Idealmente, un transformador teóricamente debería operar con precisión sin introducir errores. En las estructuras reales, sin embargo, se pierde energía para calentar internamente los cables, vencer la resistencia magnética y formar corrientes de Foucault.

Debido a esto, al menos un poco, pero se altera el proceso de transformación, lo que afecta la precisión de la reproducción en la escala de los vectores de corriente primarios a partir de sus valores secundarios con desviaciones en la orientación en el espacio. Todos los transformadores de corriente tienen un cierto error de medición, que se normaliza como un porcentaje de la relación entre el error absoluto y el valor nominal en amplitud y ángulo.

Clase de precisión Los transformadores de corriente se expresan mediante los valores numéricos «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Los transformadores de clase 0.2 funcionan para mediciones críticas de laboratorio.La clase 0.5 está destinada a la medición precisa de las corrientes utilizadas por los medidores de nivel 1 con fines comerciales.

Las mediciones de corriente para el funcionamiento de los relés y las cuentas de control del segundo nivel se llevan a cabo en la clase 1. Las bobinas de actuación de los variadores están conectadas a los transformadores de corriente de la décima clase de precisión. Funcionan exactamente en el modo de cortocircuito de la red primaria.

Circuitos de conmutación TT

En la industria eléctrica, se utilizan principalmente líneas eléctricas de tres o cuatro hilos. Para controlar las corrientes que pasan a través de ellos, se utilizan varios esquemas para conectar transformadores de medición.

1. Equipo eléctrico

La foto muestra una variante de medir las corrientes de un circuito de alimentación de tres hilos de 10 kilovoltios utilizando dos transformadores de corriente.

Aquí se puede ver que las barras colectoras de conexión de la fase primaria A y C están atornilladas a los terminales de los transformadores de corriente y los circuitos secundarios están ocultos detrás de una valla y conducidos desde un mazo de cables separado a un tubo protector que se dirige al compartimiento del relé. para la conexión de circuitos a los bloques de terminales.

El mismo principio de instalación se aplica en otros esquemas. equipo de alto voltajecomo se muestra en la imagen para la red de 110 kV.

Aquí, las envolventes de los transformadores de medida se montan en altura mediante una plataforma de hormigón armado puesta a tierra, como exigen las normas de seguridad. La conexión de los devanados primarios a los cables de alimentación se realiza en un corte, y todos los circuitos secundarios se sacan en una caja cercana con un empalme terminal.

Las conexiones de los cables de los circuitos secundarios de corriente están protegidas de impactos mecánicos externos accidentales mediante cubiertas metálicas y placas de hormigón.

2.Devanados secundarios

Como se señaló anteriormente, los conductores de salida de los transformadores de corriente se unen para operar con dispositivos de medición o dispositivos de protección. Esto afecta el montaje del circuito.

Si es necesario controlar la corriente de carga en cada fase con amperímetros, se usa la opción de conexión clásica: un circuito en estrella completo.

En este caso, cada dispositivo muestra el valor actual de su fase, teniendo en cuenta el ángulo entre ellos. El uso de registradores automáticos en este modo le permite visualizar la forma de sinusoides y construir diagramas vectoriales de distribución de carga basados ​​en ellos.

A menudo, en los alimentadores salientes de 6 ÷ 10 kV, para ahorrar, no se instalan tres, sino dos transformadores de corriente de medición, sin usar una fase B. Este caso se muestra en la foto de arriba. Le permite conectar amperímetros a un circuito en estrella incompleto.

Debido a la redistribución de las corrientes del dispositivo adicional, resulta que se muestra la suma vectorial de las fases A y C, que se dirige de manera opuesta al vector de la fase B en el modo de carga simétrica de la red.

El caso de encender dos transformadores de corriente de medición para monitorear la corriente de línea con un relé se muestra en la foto a continuación.

El esquema permite el control total de carga balanceada y cortocircuitos trifásicos. Cuando ocurre un cortocircuito bifásico, especialmente AB o BC, la sensibilidad de dicho filtro se subestima en gran medida.

Se crea un esquema común para monitorear corrientes de secuencia cero conectando transformadores de corriente de medición en un circuito en estrella completo y el devanado de un relé de control a un cable neutro combinado.

La corriente que fluye a través de la bobina se crea sumando los vectores trifásicos. En modo simétrico, se equilibra, y durante la ocurrencia de cortocircuitos monofásicos o bifásicos, el componente de desequilibrio se libera en el relé.

Características de rendimiento de los transformadores de corriente de medida y sus circuitos secundarios.

Conmutación operativa

Durante la operación del transformador de corriente, se crea un equilibrio de flujos magnéticos, formado por corrientes en los devanados primario y secundario.Como resultado, están equilibrados en magnitud, dirigidos en sentido opuesto y compensan la influencia de la FEM generada en circuitos cerrados. .

Si el devanado primario está abierto, la corriente dejará de fluir a través de él y todos los circuitos secundarios simplemente se desconectarán. Pero el circuito secundario no puede abrirse cuando la corriente pasa por el primario, de lo contrario, bajo la acción del flujo magnético en el devanado secundario, se genera una fuerza electromotriz, que no se gasta en el flujo de corriente en un circuito cerrado con baja resistencia. , pero se utiliza en el modo de espera.

Esto conduce a la aparición de un alto potencial de los contactos abiertos, que alcanza varios kilovoltios y es capaz de romper el aislamiento de los circuitos secundarios, perturbar el funcionamiento de los equipos y causar lesiones eléctricas al personal de servicio.

Por ello, todas las maniobras en los circuitos secundarios de los transformadores de corriente se realizan según una tecnología estrictamente definida y siempre bajo la supervisión de supervisores, sin interrumpir los circuitos de corriente. Para hacer esto, use:

• tipos especiales de bloques de terminales que le permiten instalar un cortocircuito adicional durante la interrupción de la sección fuera de servicio;

• probar bloques de corriente con puentes cortos;

• Diseño de llave especial.

Registradores para procesos de emergencia

Los dispositivos de medición se dividen según el tipo de parámetros de fijación para:

• condiciones nominales de trabajo;

• la ocurrencia de sobrecorriente en el sistema.

Los elementos sensibles de los dispositivos de grabación perciben directamente proporcionalmente la señal entrante y también la muestran. Si el valor actual se ingresa en su entrada con distorsión, este error se introducirá en las lecturas.

Por este motivo, los dispositivos destinados a medir corrientes de emergencia, en lugar de nominales, se conectan al núcleo de protección de un transformador de corriente, y no a las medidas.

Lea sobre el dispositivo y los principios de funcionamiento de los transformadores de tensión de medición aquí: Transformadores de tensión de medida en circuitos para protección y automatización de relés