Backes, Gerhard

Gasser, Andres

Kelbassa, Ingomar

Keutgen, Stefanie

Kreutz, Ernst Wolfgang

Pirch, Norbert

Трофимов, Р. Ф.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

И З В Е С Т И ЯТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 62, вып. 2 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1945 гояО ПРИМЕНЕНИИ ТРЕХОБМОТОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ЦЕПЕЙ ОПЕРАТИВНОГО ТОКАТРОФИМОВ P . Ф.Доцент, кандидат технических наукПрименение аккумуляторных батарей требует больших начальных за­трат и тщательного ухода за ними. К тому же, аккумуляторные батареи плохо переносят температурные режимы неотапливаемых помещений. Если учесть, что в недалеком будущем шахтные подстанции будут переводиться на автоматическое управление, то на поверхностных подстанциях потреб­ная емкость аккумуляторных батарей значительно возрастет и возникнет необходимость в аккумуляторных батареях на подземных подстанциях. Все это очень повысит стоимость подстанций. Необходимость перевода шахтных подстанций на переменный оперативный ток вызывается и тем, что существующие защиты, особенно токовые, встроенные в коробки KAM, являются Несовершенными. Шахты нельзя считать неответственными по­требителями. В настоящее время назрела необходимость, даже в вы­соковольтных ящиках, применять более точные реле, как реле типа ИТ-81 и т. п.От применения аккумуляторных батарей можно отказаться. Для этого включающие и выключающие устройства выключателей должны питаться от трансформаторов тока и силовых или световых трансформаторов ма­лой мощности. Световые или силовые трансформаторы в качестве источ­ника оперативного тока для питания реле с замыкающимися контактами имеют один существенный недостаток, заключающийся в том, что при за­мыкании между фазами вблизи места установки выключателя последний может совершенно не сработать, так как напряжение, подводимое к вы­ключающей катушке, будет недостаточным. При реле с размыкающимися контактами выключатель будет действовать при всяком понижении напря­жения, обусловленном любыми причинами. Вообще нужно отметить, что в этих случаях селективность практически неосуществима. Световые и си­ловые трансформаторы нужно использовать для целей включения и вы­ключения, но при нормальном напряжении.Для целей отключения масляных выключателей при коротких замыка­ниях более совершенными являются схемы, использующие трансформа­торы тока в качестве источника оперативного тока. Один способ описан К. JI. П л ю с н и н ы м  в журнале „Электрические станции“ № 6 ,  1939 г. Этот способ требует применения основных трансформаторов тока большой мощности (120—140 ва) с двумя сердечниками и дополнительных специаль­ных быстронасыщающихся трансформаторов тока типа ТКБ-І, выпускае­мых заводом „Электроаппарат“. Второй способ, упрощающий схему и да­ющий большую экономию в железе и цветных металлах, предложенный автором настоящей статьи и опубликованный в журнале „Электрические станции“ №  2,1940 г., требует применения трансформаторов тока с двумя вторичными обмотками, расположенными на одном сердечнике: одну для питания защиты и вторую—выключающих устройств выключателя (рис. 1).123З т о  даст возможность осуществлять селективность и иметь вспомога* тельную вторичную обмотку нормально разомкнутой. При исследованииз .  д. е. между разомкнутыми концами дополнительной обмотки трансфор­матора тока типа ТП не получалась больше 40—50 в. Такой трансформа­тор тока при срабатывании защиты (замыкании цепи оперативного тока)2переходит на режим трехобмоточного трансформатора тока. Обе вторич­ные обмотки, как сидящие на одном сердечнике, оказывают друг надруга влияние через свои поля рассеяния, вследствие чего внутренниесопротивления и падения напряжения в нихувеличиваются.Эквивалентная схема трехобмоточного транс­форматора тока может быть выражена тремя полными сопротивлениями Z u  г г и , соединен­ными в звезду в точке 0 (рис. 2). Такая схема должна пониматься не как векторная диаграм­ма с местом электрического соединения в точке 0, а как однопроводная схема соединения, ѵ которой точки 1, 2 и 3 принадлежат однойфазе. Сопротивления г и Zz и Z3 могут быть определены экспериментально при попарном исследовании обмоток. При этомоткуда12 - Z vZ 1 2 = S S 1 - r z 2 , - ¾  —  Z z - j -  Z 2 , Z 31 = z 3 - j - z t ,Z 2s) У Z z ---- 2  Z.1?,-----I124Полная схема замещения приведена на рис. 3.При применении трансформаторов тока с двумя вторичными обмотка­ми ток в обмотке реле, после срабатывания последнего, не должен бы ть  меньше тока возврата, так как в противном случае масляный выключа­тель может не отключаться. Последнее требует применения катуш ек  o r  ключения MB малой мощности.Существующие максимальные реле автоматических коробок KAMl (ВМ-14) потребляют мощность отключения 50 ва. В результате исследо­ваний и изменения параметров выключающего устройства удалось мощ ность отключения MB понизить до 5,7 ва ( n = 9 â t 1 =  0,63 А). Это дало возможность (проверено экспериментально) одновременно питать макси­мальное реле и отключающую катушку от одного трансформатора тока.Для . выключающей катушки связь между током и напряжением, как известно, выражается следующей формулой:/  =иУ0,4 . t:WSü> 10“ ®Sгде: R  — активное сопротивление катушки, w — число витков в катушке*. s—площадь сечения сердечника в см2, ш—угловая частота, /-—длина ка­тушки, k  = —  , ge— магнитная проводимость рабочего потока воздуш-ного промежутка, g — проводимость потоков утечки на I см. длины маг- нитопровода.Зная I t можно найти величину магнитной индукцииВ  = 0 ,4 ."  w l\ +  Уи напряженность магнитного поляH  = ВS T \ J _3 ! S125Тяговые усилияр  =  Ш Т .  . dP :. . _ L  грамм.8“ db 981Значения производной от проводимости по ходу якоря и параметры катушки можно определить по способу доц. Б. С. С о т е  к о  в а, опубли­кованному в журнале „Автоматика и телемеханика" №  2, 1940 г.Определим силу тока, протекающую через выключающую катушку. Из схемы замещения, приведенной на рис.*3 следует, чтоAo “ / 2  (?2 "Т )И  *E q =  / 3 ( ^ 3  ~ J ~  к а т у ш к и  )  ;приравняем эти два уравненияС р е д е  )  — ■ Â  ( Z S +  ^ к а т у ш к и  ) ,  0 0где является геометрической разностью токов первичной обмотки и обмотки, к которой подключено релеZ3 =  A - Z 2;это соотношение перепишем в следующем ,виде:/ ; = / ; - / .и подставим в уравнение (а)(Л / 3) • (+  —(~ ^реле ) “  / 3  (z3 Cicaryuifm )* (Ь)Как указано выше,0 , 4 ttT2/So> . 1 0  нZKaryniKH —- R  "4* jстреле, S2 и Z3 могут быть определены по известным способам. Введем обозначенияz I 4 “  ^р ел е  C 3 2*3 —]— ZKarymK« zz^  £3и подставим в уравнение (b)( / 1 — / 3) • — Л * ’илиZ 1 . Z 2 '  =  / 3  ( Z 2'  +  Z 3 ') ,откуда определится ток, протекающий через выключающую катушку/з =  Аz /z f  -j -Z3Трансформаторы тока при переходе на режим трехобмоточного транс­форматора получают дополнительные погрешности. Для уяснения этого вопроса построим диаграмму ампервитков (рис. 4). Ампервитки A W t  ^ о б ­мотки трансформатора тока, питающей релейную защиту, после ее срабатывания уменьшаются и могут получить дополнительный сдвиг фаз относительно э.д.с. E 2, Это скажет влияние на ошибки трансформатора тока.126*Определим ошибку по току для обмотки, питающей защиту. Разность между первичными и вторичными ампервитками обмотки 2 можно выра­зить отрезком AD,  который является суммой трех отрезков: D b,  E g  и Ag,‘‘ е ‘ A D  =  D E +  E g +  Ag,где: отрезок D h  =  ОС—  ОС. cos', - A W 1 — A W , . cost =  A W 1 (1 — cosô), отрезок E g  —  A  IF0. sn. (а -Г ср), и отрезок A g - A W z . cos?; следовательно, отрезок AD =  A l F ^ l  — coso)- j -A lF 0 . sn ( a -J-ср)- j-AIF3. cos?Ошибку в токе можно выразить отношением разности между первич нымм и вторичными ампервитками обмотки 2 к первичным ампервит-кам,  т. е.(1 — cos — V sn (а 4- Ц) -L e cos « ] . 100;A W x 1 - A W 1А 1% г-■в виду малости угла 3 примем1 — cos 3 ex О,т о г д а. /0/ Г A W 0 A I F iд/% ZZ=  w. . sn ( а  4- ср) 4------LA lF1 A lF 1Угловая погрешность найдется из следующих соотношений:CE. COS ? .  100,ОС ’гдеиСледовательно,CE =  CF FE  =  A IFe c o s  (а +  ср) +  A IFa. sn?. OC =  A W x.A  W 0 . cos (а +  ?) +  A lF 3 . sn?Sn О —A lF 1Полагая, ввиду малости угла s n S x o ,  A lF 0 . cos (a  -J- ср) - | -  A F 3 . sn?О — A lF 1'  ’ 'или выражая о в минутах, da in  A W q . c o s  (т. -}- ср) -j~- A . sn?J — 5440 —----------------——---------------------минутA lF 1 ^127(К известным формулам определения погрешностей для двух обмоточ­ных трансформаторов тока можно добавить, что ошибки трехобмоточ­ных трансформаторов тока прямо пропорциональны вторичным ампервит- кам обмотки 3 и cos (для погрешностей по току) или sn (для погреш­ностей по углу) угла между векторами ^мпервитков вторичных обмоток 2 и 3.Эти ошибки придется учитывать, особенно в схемах диференциаль- ных и земляных защит.Для определения электродинамической устойчивости трехобмоточных трансформаторов тока можно воспользоваться известными методами оп­ределения сил взаимодействия между обмотками трехобмоточных транс­форматоров. Эти методы подсчета здесь не приводятся. Ho из них из­вестно, что у трехобмоточных трансформаторов механические силы меж­ду обмотками бывают в 2 или 4 раза меньше, чем у двухобмоточных* Это же справедливо и для трехобмоточных трансформаторов тока.Термическая устойчивость не представляет особого интереса, так как при переходе на режим трехобмоточного трансформатора тока ток во вторичной обмотке, питающей реле, снижается и быстро вообще исче­зает, в связи с отключением MB. По этой причине термическая устойчи­вость не рассматривается.Заключение1. Трехобмоточные трансформаторы тока не потребуют повышения ди­намической и термической устойчивости.2. Для целей питания защиты и выключающих устройств масляных выключателей мощность трехобмоточных трансформаторов тока будет меньше, чем двухобмоточных с дополнительными трансформаторами тока типа ТКБ-1.3. При трехобмоточных трансформаторах тока упрощается схема элек­трических соединений, уменьшаются размеры и вес измерительных транс­форматоров,  что даст возможность применять их и в высоковольтных ящиках.4. Перемотка трансформаторов тока и изменение параметров выклю­чающих устройств осуществимы собственными силами на местах, путем подсчета на основе выведенных выше соотношений.5. В дальнейшем необходимо исследовать возможность работы трех­обмоточных трансформаторов тока и в других защитах.128

О применении трехобмоточных трансформаторов тока для питания цепей оперативного тока

RWTH Publications

Repair and (re)conditioning of compressor and turbine blades by CO2 and Nd:YAG laser radiation

О применении трехобмоточных трансформаторов тока для питания цепей оперативного тока

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications