Trafo Masura.

download Trafo Masura.

of 19

  • date post

    31-Oct-2014
  • Category

    Documents

  • view

    135
  • download

    1

Embed Size (px)

description

Transformatoare de masura

Transcript of Trafo Masura.

CAPITOLUL 3

TRANSFORMATOARE DE MSUR N INSTALAIILE DE PROTECII PRIN RELEE3.1. SCOPUL I IMPORTANA TRANSFORMATOARELOR DE MSUR Pentru supravegherea funcionrii unei instalaii electrice este necesar s se poat controla oricare din parametrii caracteristici: tensiunea, curentul, puterea, impedana, frecvena i unghiul de faz. n instalaiile de joas tensiune sau n circuitele n care curenii sunt de ordinul zecilor de amperi, funcionarea poate fi supravegheat msurndu-se direct tensiunile, curenii, etc. ai circuitului controlat. n instalaiile de curent alternativ de nalt tensiune, sau la care curenii depesc zeci de amperi, parametrii caracteristici nu pot fi msurai direct, ci prin intermediul transformatoarelor de msur. n tehnica proteciei prin relee, transformatoarele de msur au rolul de a alimenta cu tensiune, respectiv cu curent, schemele de protecie prin relee [8]. Transformatoarele de msur ndeplinesc urmtoarele funciuni: transform valoarea tensiunii i a curentului alternativ din instalaiile de for, la valorile standard corespunztoare pentru alimentarea bobinelor aparatelor de msur i a releelor (100 V, 100/ 3 V, sau 100/3 V respectiv 5 sau 1A); izoleaz aparatele de msur, dispozitivele de protecie i personalul de exploatare de tensiunea nalt a circuitelor primare; scot aparatele de msur i de protecie din zona de aciune a cmpurilor magnetice i electrice puternice ale sistemului electroenergetic, eliminnduse n acest fel, aciunea perturbatoare a acestor cmpuri asupra preciziei de msurare i asupra funcionrii corecte a dispozitivelor de protecie;

permit combinarea, n anumite moduri, a mrimilor transformate n prealabil pentru a obine o mrime care s ilustreze cel mai potrivit o anumit stare de defect sau de funcionare anormal; protejeaz aparatele de msur i protecie mpotriva efectelor electrodinamice i termice ale curenilor de scurtcircuit n cazul avariilor care au loc n sistemul electroenergetic [8, 23]. Pe msura dezvoltrii sistemului electroenergetic i a creterii gradului su de complexitate, cerinele pe care trebuie s le ndeplineasc instalaiile de protecie, referitoare la selectivitate, sensibilitate i rapiditate devin tot mai severe. n acest sens transformatoarele de msur clasice, ce constituie organele de legtur ale proteciei cu instalaia protejat, furnizeaz mrimile caracteristice n timpul duratei regimului tranzitoriu, aceasta fcndu-se cu importante inconveniente, mai ales pentru transformatoarele de curent [44]. 3.2. TRANSFORMATOARE DE CURENT

3.2.1. Caracteristicile de baz ale transformatoarelor de curent Transformatoarele de curent (TC) se folosesc pentru conectarea nfurrilor de curent ale releelor sau a intrrilor de curent ale proteciilor la circuitul echipamentului protejat (EP). nfurarea primar a TC cu Wp spire, este legat n serie cu circuitul al crui curent trebuie msurat, fiind parcurs de curentul primar Ip. La bornele nfurrii secundare, cu Ws spire, se conecteaz bobinele de curent ale dispozitivelor de protecie i ale aparatele de msur legate de asemenea n serie n circuitul nfurrii secundare, prin care circul curentul Is (fig. 3.1) [5, 8, 29].

IP

TC

I> 11IS

L1TC

l1 I> l1

T C

I>

L1 L2

WP

WS

L2

(a)a)

11 b) c)

Fig.3.1 Schema de principiu a TC (a) i modaliti de reprezentare (b) i (c)

nfurrile secundare ale transformatoarelor de curent au curentul nominal de 5 sau 1 A, iar nfurrile primare se construiesc pentru valorile de cureni, ncepnd de la 5 A pn la cteva mii de amperi. Bornele nfurrii primare ale TC sunt marcate cu literele L1 i L2 sau P1 i P2, iar bornele nfurrii secundare cu literele l1 i l2 sau S1 i S2. 31

Legarea n schem a unui TC este astfel stabilit nct sensul curentului secundar Is prin releu s fie acelai cu cel al curentului primar Ip. Schema echivalent n T a unui TC este reprezentat n fig. 3.2 n care am ' ' notat cu Z p , Z m impedanele primare i de magnetizare raportate la secundar, cu Z s , Z e impedanele secundare i de ieire, iar cu I 'p , I 'm curenii primar i de magnetizare raportai la secundar.

IL1

' p ' p

Is' m Es

Z

' Im Z

Zs

Us

Ze

L2

Fig. 3.2 Schema echivalent a unui TC

ntre forele magnetomotoare din circuitul unui TC exist relaia IpWp = ImWp + IsWs mprind relaia (3.1) prin Ws se obine Im nTC nTC sau utiliznd valorile raportate la secundar =Is + I p =Is + Im Raportul Ws/Wp = nTC reprezint raportul de transformare al TC. Pentru un transformator ideal Im = 0, relaia (3.2) devine I p = nTC I s i prin urmare raportul de transformare se poate scrie I p Ws nTC = = Is Wp (3.4) (3.5)' '

(3.1)

Ip

(3.2)

(3.3)

Rezult c numrul de spire al nfurrii secundare este mult mai mare dect numrul de spire al nfurrii primare, ntre ele existnd acelai raport ca i ntre curenii primar i secundar. n realitate curentul Im nu poate fi neglijat, acest curent 32

fiind proporional cu cderea de tensiune de la bornele nfurrii secundare, care la rndul ei depinde de numrul aparatelor conectate la secundar, adic de sarcina secundar. n funcionarea unui transformator de curent se deosebesc dou regimuri de funcionare extreme: cu nfurarea secundar legat n scurtcircuit i cu nfurarea secundar n gol. n cazul funcionrii cu nfurarea secundar legat n scurtcircuit, cderea de tensiune n TC este datorit numai rezistenei i reactanei inductive a nfurrilor primar i secundar, ceea ce are ca efect un curent de magnetizare minim. Acest regim de funcionare, reprezint un regim foarte apropiat de o funcionare ideal. n cazul funcionrii cu nfurarea secundar deschis, curentul Is=0, ceea ce nseamn c Ip=Im ntregul curent primar servete pentru magnetizarea miezului. Acest lucru are ca efect formarea unui flux foarte mare n miezul de fier, nclzirea acestuia peste limita admisibil i deteriorarea transformatorului. n acelai timp la bornele secundare apare o tensiune care poate atinge valori periculoase att pentru aparate ct i pentru personalul de exploatare. Din analiza acestor regimuri rezult c nfurrile secundare ale TC nu trebuie lsate n gol. n cazul n care la o nfurare secundar nu se conecteaz nici un aparat, aceasta trebuie legat n scurtcircuit. 3.2.2. Parametrii principali ai TC Transformatoarele de curent se caracterizeaz prin urmtorii parametrii: a) curentul nominal primar, Ipn, este standardizat la valori ncepnd cu 5 A pn la cteva mii de amperi; b) curentul nominal secundar, Isn este de asemenea standardizat la 5 A, sau 1A; c) raportul de transformare nominal are expresia conform relaiei (3.5) I pn W s nTC = = (3.6) I sn W p d) eroarea de curent, definit prin relaia nTC I s I p Ip

i =

100%

( 3.7 )

n care: nTC = I p I s - raportul de transformare nominal, iar Is, Ip sunt curenii secundari i primari efectivi al TC; e) eroarea de unghi i care reprezint defazajul dintre curentul primar i curentul secundar rotit cu 1800, sensul acestora fiind astfel ales nct acest unghi s fie nul pentru un transformator ideal. f) eroarea compus c utilizat pentru TC destinate alimentrii releelor i 33

este definit ca valoarea eficace a diferenei dintre valorile instantanee ale curentului primar Ipi i produsul dintre raportul de transformare nTC i valorile instantanee ale curentului secundar Isi exprimat n procente din valoarea eficace a curentului primar 100 1 T 2 c % = (nTC I si I pi ) dt Ip T 0 Ip, prin formula unde T este perioada curentului. Aceast eroare cumuleaz att influena erorii de curent ct i a celei de unghi. g) sarcina nominal reprezint valoarea maxim a impedanei secundare Zs pentru care erorile nu depesc valorile tolerate. Puterea nominal secundar a unui TC se definete cu formula 2 S n = Z s I sn (3.9) h) clasa de precizie a TC reprezint eroarea de curent admis n condiii nominale de funcionare (la sarcina nominal, pn la limita superioar a domeniului lor de msur). Pentru msurri sunt normalizate urmtoarele clase de precizie Clasa de precizie Eroarea de curent i Eroarea de unghi i 0,1 0,1 % 5 0,2 0,2 % 10 0,5 0,5 % 30 1 1% 60 3 5 3% 5% -

( 3.8)

Pentru protecii clasele de precizie sunt urmtoarele Clasa de precizie Eroarea de curent i Eroarea de unghi i 5P 5% 10P 10% 70

Dac sarcina secundar depete valoarea nominal, erorile de msurare cresc, transformatorul respectiv corespunznd unei alte clase de precizie mai slabe. Firmele constructoare precizeaz sarcina nominal secundar pn la care erorile de msur nu depesc limitele corespunztoare clasei de precizie pentru nfurarea secundar respectiv. Impedana de sarcin nominal se poate calcula din (3.9) cu relaia: Sn Z sn = 2 (3.10) I sn Unde Sn este puterea nominal secundar, iar Isn este curentul secundar nominal [5, 8].

34

3.2.3. Alegerea TC considernd regimul staionar n afar de erorile datorate curentului de magnetizare, dependente de valoarea impedanei de sarcin, n funcionarea TC se manifest i erori determinate de saturaia circuitului magnetic dependente de valoarea curentului primar Ip. Caracteristicile de funcionare (intrare - ieire) ale unui TC sunt reprezentate n fig. 3.3 n care, n ordonat se consider curentul secundar dar n abscis nu se consider curentul primar Ip ci raportul m = Ip/Ipn unde m este denumit multiplu al curentului primar nominal, sau coeficient de saturaie al TC. Aceast curb care are aceeai form ca i caracteristica de magnetizare, se numete caracteristic de supracurent i este valabil pentru o anumit valoare a sarcinii secundare. Un transformator de 1 Is curent ideal pentru protecie ar trebui s 2 aib caracteristica 1; n realitate 0,1Is caracteristica este curba 2, pe care, peste o anumit valoare a raportului Ip/Ipn, curentul secundar Is se abate de la valoarea rezultat Is din raportul Ip/nTC. Aceast abatere Is max reprezint tocmai eroarea de curent, care crete brusc n zona de saturaie a miezului transformatorului. Din anali