1. Pozowanie problemów
Ochronny przekładnik prądowy (TA) jest używany głównie w połączeniu z urządzeniem zabezpieczającym przekaźnik, aby zapewnić sygnał do urządzenia przekaźnikowego w celu odcięcia obwodu zwarciowego i ochrony bezpieczeństwa systemu elektroenergetycznego w przypadku przeciążenia zwarciowego lub innych usterek w linii. Jego warunki pracy są zupełnie odmienne od warunków pracy przekładników pomiarowych, które wymagają jedynie odpowiedniej dokładności w normalnym zakresie pracy pojedynczego prądu. Należy mieć nadzieję, że podczas przepływu prądu zwarciowego transformator zostanie nasycony tak szybko, jak to możliwe, aby chronić przyrząd pomiarowy przed uszkodzeniem spowodowanym przez prąd zwarciowy. Ten pierwszy zaczyna działać dopiero, gdy prąd jest kilka lub kilkadziesiąt razy większy od normalnego, a jego błędy (błędy prądu i fazy) muszą mieścić się w zakresie krzywej błędu. Przy jednoczesnej ocenie błędów prądowych i różnic fazowych stosuje się błędy złożone.
Gdy prąd pierwotny i1 zabezpieczenia TA jest mały, prąd wtórny i2 zmienia się liniowo; Kiedy i1 wzrasta do pewnego poziomu, gęstość magnetyczna w rdzeniu transformatora jest bardzo wysoka. Ze względu na nieliniowość materiałów ferromagnetycznych prąd wzbudzenia i0 charakteryzuje się dużą zawartością harmonicznych wyższego rzędu, a jego przebieg jest daleki od sinusoidy. Nawet jeśli il jest idealną falą sinusoidalną, i2 nie jest sinusoidalna.
Falek niesinusoidalnych nie można analizować za pomocą diagramów wskazowych i wymagają one zastosowania błędu złożonego (analiza koncepcyjna), co prowadzi do szybkiego wzrostu i0, co jest równoważne temu, że część i1 nie jest konwertowana na i2 oraz i2 i i1 nie już zmienia się proporcjonalnie, zwiększając w ten sposób błąd TA.
Kiedy w systemie elektroenergetycznym wystąpi zwarcie, które powoduje zadziałanie zabezpieczenia przekaźnika, prąd zwarciowy i jest bardzo duży, zwykle ponad 10-krotność prądu znamionowego, co zwiększa błąd i zagraża czułości i selektywności urządzenia zabezpieczającego.
Ponadto w zasadzie sam TA jest transformatorem specjalnym, a transformatory muszą pracować przy obciążeniu znamionowym. Dlatego też, jeśli obciążenie strony wtórnej TA przekroczy znamionową wartość obciążenia wtórnego, zwiększy to również jego błąd.
2. Pomysły na rozwiązania
Jak wspomniano powyżej, błąd TA jest nieunikniony, a jego wielkość jest związana z charakterystyką wzbudzenia żelaznego rdzenia TA i obciążeniem strony wtórnej.
Aby kontrolować ten błąd, konieczne jest obliczenie zależności pomiędzy maksymalnym zwarciem i w lokalizacji TA, stosunkiem tego prądu do znamionowego i1, znamionowym współczynnikiem prądu i znamionowym obciążeniem wtórnym. Dlatego konieczne jest dokładne zrozumienie pojęć poziomu dokładności i powiązanych z nim granic poziomu dokładności, znamionowego współczynnika prądu i obciążenia znamionowego. Aby rozwiązać ten problem, należy wybrać odpowiedni poziom dokładności w oparciu o rzeczywistą sytuację podstacji.
W przypadku TA stosowanego do zabezpieczenia poziom dokładności jest nominalny jako procent maksymalnego dopuszczalnego błędu złożonego poniżej znamionowej granicy dokładności i1, po którym następuje litera „P” wskazująca zabezpieczenie. W rzeczywistości jest to ręcznie określony wymóg poziomu błędu dla produkcji TA. Dokładny współczynnik graniczny odnosi się do stosunku i1max, który może spełnić wymagania dotyczące błędu złożonego, do znamionowego i1. Znamionowy współczynnik prądu odnosi się do stosunku znamionowego i1 do i2. Obciążenie znamionowe to wartość obciążenia wtórnego używana do określenia poziomu dokładności transformatora.
We wczesnej normie krajowej „Przekładnik prądowy” (GBl208-75) określono, że poziom dokładności zabezpieczenia TA wynosi B i D. Przy wyborze poziomu dokładności zabezpieczenia TA należy przyjąć 10% krzywą błędu zweryfikowane, aby zapewnić, że błąd prądowy nie przekroczy określonej wartości podczas zwarcia. Obecnie nowa wersja przewiduje poziom dokładności odpowiednio 5P i 10P, co oznacza granicę błędu złożonego wynoszącą 5% i 10% przy znamionowej granicy dokładności i1; Standardowy szereg wartości jego współczynnika granicznego dokładności obejmuje 5, 10, 15, 20, 30 itd., co wskazuje, że w przypadku zwarć, jeśli wielokrotność prądu zwarciowego i w porównaniu do znamionowego i1 jest mniejsza niż ta wartości, błąd jest kontrolowany w zakresie poziomu dokładności.
Można zatem wyciągnąć dwa wnioski: 1) Wybierając poziom dokładności TA dla zabezpieczenia, należy jednocześnie dobrać współczynnik graniczny dokładności, np. 5P20 i 1200/5A, co oznacza, że gdy i wynosi nie więcej niż 20 razy wartość znamionowa i1, tj. nie więcej niż 20 × 1200=24 kA, błąd złożony nie przekracza 5%; 2) Wybierając oba kierunki, można dokładnie określić przekładnię prądu znamionowego na podstawie podanego ilmax, wartości obciążenia wtórnego i 10% krzywej błędu w celu określenia współczynnika granicznego; Dokładny współczynnik graniczny można również wybrać na podstawie podanego i1max, znamionowego współczynnika prądu i 10% krzywej błędu, a znamionowe obciążenie wtórne i przekrój poprzeczny kabla wtórnego można wybrać na podstawie 10% krzywej błędu.
Podczas pracy w stanie ustalonym obciążenie wtórne TA powinno spełniać wymóg 10% krzywej błędu. Dopóki rzeczywiste obciążenie wtórne TA jest mniejsze niż obciążenie dopuszczalne na krzywej błędu 10%, błąd pomiaru powinien mieścić się w granicach 10%. Im większe obciążenie wtórne, tym łatwiej jest nasycić żelazny rdzeń.
