ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ВЛИЯНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Радик Раскулов, ведущий конструктор ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока», г. Екатеринбург

Активное внедрение автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии в России сопровождается множеством вопросов о точности этого учета, на которую влияет большое число самых разнообразных факторов. Один из них, выявленный в процессе испытаний на Свердловском заводе трансформаторов тока, описывает Радик Фаридович Раскулов.

• большая кратность тока, протекающего через первичную обмотку. Ток короткого замыкания может превышать номинальный первичный ток в сотни раз;
• наличие апериодической составляющей в кривой тока;
• при отключении тока короткого замыкания ток, протекающий через ТТ, отключается не в момент перехода тока через ноль.

Все эти особенности могут привести к насыщению магнитопровода ТТ вплоть до максимальной индукции насыщения. После ликвидации короткого замыкания, при работе в сети переменного тока магнитопровод ТТ через некоторое время размагнитится и погрешности восстановятся. Время размагничивания зависит как от внешних факторов – значения первичного тока, мощности вторичной нагрузки, так и от конструктивных особенностей ТТ – материала магнитопровода, числа первичных витков и др.

В испытательном центре ОАО «СЗТТ» были проведены исследования влияния остаточного намагничивания после протекания токов короткого замыкания на погрешности ТТ. Исследования проводились на ТТ типа ТОП-0,66-100/5 класса напряжения 0,66 кВ и ТПОЛ-10-300/5 класса напряжения 10 кВ. ТТ класса точности 0,5 имеют магнитопроводы из электротехнической стали, а класса точности 0,2S – магнитопроводы из аморфного сплава.
Испытывалось по пять ТТ класса точности 0,5 и по три ТТ класса точности 0,2S каждого типа для случая максимально возможного насыщения магнитопровода.
Исследование влияния остаточного намагничивания после протекания токов КЗ проводилось по следующей методике:
1. Магнитопровод ТТ размагничивался согласно [1], и определялись токовые и угловые погрешности ТТ в диапазоне первичного тока от 0,5 до 120% номинального первичного тока при номинальной мощности вторичной нагрузки с cosj = 0,8.
2. От источника постоянного тока через вторичную обмотку ТТ, при разомкнутой первичной обмотке, подавался постоянный ток, соответствующий максимальной индукции насыщения. Затем ток отключался выключателем и магнитопровод ТТ оставался в насыщенном состоянии.
3. Определялись токовые и угловые погрешности ТТ с намагниченным магнитопроводом по методике [1].
4. Магнитопровод снова насыщался согласно п. 1. На установке для определения погрешностей ТТ устанавливался первичный ток, равный 120% номинального первичного тока, и определялось время, при котором погрешности намагниченного ТТ восстановятся до погрешностей размагниченного ТТ.
Время размагничивания определялось также при токе 100, 50, 20 и 5% номинального первичного тока. Если время восстановления погрешностей превышало 8 ч, то эксперименты прекращались.

На рисунках 1–4 приведены графики зависимости токовой и угловой погрешности от первичного тока (математическое ожидание) для вышеупомянутых ТТ класса точности 0,5. На графиках линией желтого цвета показаны пределы допускаемой погрешности по стандарту [2] для класса точности 0,5.
Из графиков видно, что при намагничивании ТОП-0,66 токовая погрешность становится более отрицательной и выходит из пределов допускаемой стандартом [2] погрешности для класса точности 0,5. При намагничивании ТПОЛ-10 токовая и угловая погрешности выходят из пределов допускаемых стандартом [2] погрешностей для класса точности 0,5.
Исследования показали, что остаточное намагничивание оказывает значительное влияние на погрешности ТТ с магнитопроводом из электротехнической стали. Погрешности всех испытанных ТТ в состоянии намагничивания не соответствуют классу точности 0,5.
Наибольшее влияние намагничивание оказывает на погрешности ТТ в области малых первичных токов (менее 20% номинального). При работе ТТ при первичном токе 100 и 120% номинального первичного тока и при номинальной мощности вторичной нагрузки время размагничивания составляет примерно 1 минуту для ТТ ТОП -0,66 и 30 минут для ТПОЛ-10.
При первичном токе 50% номинального первичного тока токовая погрешность в течение примерно 10 секунд резко уменьшается, после чего процесс замедляется и в дальнейшем погрешность во времени меняется медленно и доходит до первоначальной за 30 минут для ТОП-0,66 и 3 часа для ТПОЛ-10.
При токах 20 и 5% номинального первичного тока размагничивание практически не происходит и погрешности не восстанавливаются за время более 8 часов.

Для размагничивания магнитопровода ТТ по стандарту [1] применяются три основных метода:
1. Вторичную обмотку замыкают на резистор мощностью 250 Вт и сопротивлением 10 Ом и пропускают через первичную обмотку номинальный ток, который затем плавно уменьшают до значения не более 2% номинального.
2. Через первичную обмотку при разомкнутой вторичной пропускают ток 10% номинального и плавно снижают до значения не более 0,2% номинального.
3. Через вторичную обмотку при разомкнутой первичной пропускают ток 10% номинального и плавно снижают до значения не более 0,2% номинального.
Все эти методы нереализуемы при эксплуатации ТТ, так как либо требуют размыкания вторичной обмотки, что может привести к повреждению ТТ, либо не обеспечивают размагничивания, так как первичный ток, как правило, не достигает номинального. Третий метод вообще требует отключения ТТ и применения дополнительного источника питания.
Становится очевидно, что для исключения влияния намагничивания после протекания токов короткого замыкания необходимо применять ТТ классов точности 0,5S и 0,2S с магнитопроводами из аморфных или нанокристаллических сплавов.
На рисунках 5–8 приведены графики зависимости токовой и угловой погрешности от первичного тока (математическое ожидание) для вышеупомянутых ТТ класса точности 0,2S с магнитопроводами из аморфного сплава. На графиках линией желтого цвета показаны пределы допускаемой погрешности по стандарту [2] для класса точности 0,2S. Из рисунков видно, что на погрешности ТТ класса точности 0,2S остаточное намагничивание практически не влияет.