Рис. 3-11. Зависимости <ом = = / (.h а. м) при различных значениях постоянных времени Ту и Т,

Отрезок времени в предположении, что за это время она не изменяется.

Аналитическая зависимость toM == f{fo а. м) ДЛЯ Трансформатора тока с нелинейной характеристикой. Выражение (3-8), как и другие известные формулы для определения времени достижения максимума апериодической составляющей тока намагничивания, в том или ином

виде содержат индуктивность ветви намагничивания Lo, что делает их непригодными для расчета ТТ с нелинейной характеристикой. В [86] анализом дифференциального уравнения (3-4) в предположении, что периодическая составляющая первичного тока отсутствует, получена следующая зависимость:

0,2 DA 0,6 0.81оа.

О 0,1 0,2 fiJ 0,4 0,5 0.6 ОЛ 0,8 0,91ва. *

О а. м*

(3-20)

где /о а. м * - 0 а. м/Л а. нач-

Это соотношение отличается тем, что оно не зависит от индуктивности ветви намагничивания, т. е. справедливо для ТТ с нелинейной характеристикой. Зависимость (3-20) не определяет, при каких условиях, работы (нагрузка, первичный ток, остаточная индукция, характер кривой намагничивания) достигается максимальный относительный апериодический ток намагничивания /оа.м*- в то же время она устанавливает однозначную связь между ом и /оа. м*при любой индуктивности ветви намагничивания (воздушный ТТ, трансформатор с замкнутым магнитопроводом из высококачественной стали, с разомкнутым магнитопроводом) и заданных постоянных Ti и Т.

На рис. 3-П представлена зависимость ом = / (оа. м*) при активной и индуктивной нагрузке. Если первичный ток ia - = а. нач. то при активной нагрузке

о а. м* = tla ~ ом)>

т. е. в момент максимума ток намагничивания равен апериодическому первичному току. Очевидно, что в это же время вторичный апериодический ток проходит через нуль. При активно-индуктивной нагрузке ток /оа.м меньше тока в момент ом-

Если > Тх, то согласно уравнению (3-20) /ом < О, т. е. зависимость ioa = / (О не имеет максимума. При этом апериодическая составляющая тока намагничивания имеет наибольшее значение уже в момент / = 0.

Хотя равенство (3-20) справедливо, когда первичный ток содержит только апериодическую составляющую, в ТТ с существенно нелинейной характеристикой В = f (Н) это равенство без заметной погрешности можно применять при наличии периодической составляющей в первичном токе для определения зависимости между и максимумом суммарного апериодического тока намагничивания. Это следует из полученного выше вывода о практической независимости апериодического переходного процесса от периодической составляющей первичного тока. Однако последняя приводит к появлению локальных максимумов полного тока намагничивания. Связь между этими максимумами и временем их достижения можно представить выражением

/от* = У 1+ аП cos (сом + 6i + Фа) -

exp(-)]cos6i,

где Фа = arctg (иТ.

Соотношение (3-20) может быть использовано для разработки методик расчета и испытания ТТ, а может служить и непосредственно для приближенной оценки времени достижения максимума погрешности по периодической составляющей. При этом можно считать, что максимальная токовая погрешность по периодической составляющей примерно равна максимальному относительному значению апериодической составляющей тока намагничивания.

3-5. ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НАМАГНИЧИВАНИЯ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ

Развитие современных электрических систем характеризуется увеличением постоянной времени Т до десятых долей секунды, снижением времени срабатывания реле до 0,02 с и менее и времени отключения аварийных режимов до 0,06 с. Это обусловливает возрастающее влияние переходных процессов на работу трансформаторов тока и релейных устройств в целом. Переходные процессы в первичной цепи и в самих ТТ в общем случае нарушают нормальную трансформацию токов, имеющую место в установившихся режимах. При недостаточном учете влияния переходных процессов возможны замедленные и неправильные срабатывания устройств защиты и системной автоматики.

Поэтому при разработке и практическом применении ТТ должна учитываться необходимость обеспечения определенной

точности их работы не только в установившихся, но и в переходных режимах.

Особенностью всех погрешностей ТТ в переходных режимах является зависимость Их от времени. Только при условии, что магнитопровод ТТ имеет практически линейную характеристику Л1амагничивания, а вынужденная составляющая первичного тока )стается неизменной на протяжении всего процесса к. з., погрешности трансформации этой составляющей также не изменяются, хотя другие погрешности изменяются во времени.

В зависимости от типа защиты и конкретных условий применения ТТ определяются его максимальные погрешности того или иного вида, возникающие на протяжении переходного процесса или за период рабочей частоты, посредине которого находится расчетный момент времени [97]. В связи с этим для некоторых быстродействующих устройств защиты требуется определять допустимое время, в течение которого погрешности ТТ не превышают некоторых заданных значений.

На основании опыта эксплуатации существующих систем релейной защиты и автоматики и опыта разработки новых систем можно считать, что наиболее полную информацию о виде, месте и кратности тока короткого замыкания дает вынужденная составляющая первичного тока tinep. в- Свободные составляющие несут информацию главным образом о моменте короткого замыкания и о других начальных условиях, которые являются случайными. Для измерительных органов релейной защиты, определяющих вид, место и кратность тока к. з., свободные составляющие яв- . ляются помехой, а первичный ток переходного режима, содержащий эти составляющие, - искаженным сигналом. В связи с этим во многих быстродействующих системах релейной защиты и автоматики между ТТ и измерительными органами устанавливают специальные устройства для разделения полезного сигнала и помехи (трансреакторы, частотно-избирательные схемы). Эти устройства обеспечивают поступление в измерительные органы только вынужденной составляющей.

Заметим, что для наиболее распространенных систем защиты и автоматики, определяющих вид, место и кратность тока к. з., лучше всего подошли бы ТТ, которые трансформировали бы без искажений вынужденные периодические составляющие тока, совсем не пропускали бы свободных составляющих, возникающих в первичной цепи, и сами не создавали бы дополнительных свободных составляющих во вторичной цепи.

Из вышеизложенного вытекает, что при проектировании ТТ в большинстве случаев достаточно обеспечивать не выше допустимых погрешности трансформации вынужденной периодической составляющей первичного тока. Эти погрешности целесообразно оценивать аналогично погрешностям установившегося режима, а именно определять для заданного момента времени tp.