нием определенной точности трансформации только установившихся периодических токов короткого замыкания, i Погрешности трансформации полного тока, а также свободных составляющих целесообразно определять лишь для ТТ, специально разрабатываемых для трансформации этих токов. Допустимые значения этих погрешностей выбираются в зависимости от конкретных условий применения ТТ.

Г Для расчета погрешностей нелинейных трансформаторов тока при переходных процессах в первичной цепи был предложен ряд более или менее точных методов определения тока намагничивания ТТ, поскольку погрешности ТТ определяются этим током. В [5] был изложен метод расчета тока намагничивания по последовательным интервалам с учетом частных циклов перемагни-чивания стали магнитопровода ТТ. Этот метод получил дальнейшее развитие в [79], где была дана уточненная методика расчета по последовательным интервалам с использованием правил Маделунга для графического построения частных циклов и наиболее точного учета нелинейности свойств стали магнитопровода. Есть основания считать этот метод расчета наиболее точным из числа известных.

В дальнейшем в нашей стране и за рубежом были предложены упрощенные методы расчета и переходных процессов в ТТ, основанные на разных способах аппроксимации основной кривой намагничивания стали (методы спрямленной и прямоугольной кривых намагничивания и др. [42]), на использовании особенностей физического процесса в магнитопроводе ТТ (методы упорядоченного наложения и обобщенных характеристик [79, 91, 93, 97]). Большое внимание в последние годы уделяется применению ЭВМ для расчёта переходных процессов в ТТ. Важно отметить, что независимо от метода расчета является установленным тот факт, что погрешности в переходных режимах ТТ с замкнутым магнитопроводом, специально не предназначенных для работы в этих ре-{[жимах, достигают недопустимых значений, что приводит в некоторых случаях к отказам релейной защиты, замедлению действия или ложным срабатываниям.

Особенно неблагоприятное положение возникает при относительно большой постоянной времени затухания апериодической составляющей тока к. з. (Ti >0,1 с) и наличии остаточной индукции в магнитопроводах ТТ. При этих условиях, например, токовая погрешность ТТ может достигать 80-90°. Целесообразность применения в таких условиях обычных ТТ с замкнутым магнитопроводом является вообще сомнительной.

В связи с отмеченным подробное рассмотрение упомянутых методов расчета теряет актуальность. В тех случаях, когда требуется рассчитать погрешности ТТ с замкнутым магнитопроводом в переходных режимах с учетом значительной постоянной времени ТТ и других неблагоприятных условий, могут быть использованы соответствующие литературные источники. Пониманию

1 119 ,

общих закономерностей работы ТТ в переходных режимах будут помогать сведения, изложенные выше в данной главе.

Поэтому в настоящей книге в отличие от ее предыдущего издания [97] упомянутые методы расчета не рассматриваются. Вместе с тем далее излагаются методы линеаризации характеристик ТТ в переходных режимах при упомянутых неблагоприятных условиях.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОВ ПЕРВИЧНОЙ ЦЕПИ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ

4-1. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ТРАНСФ0РЛ1АТ0Р0В ТОКА С УЧЕТОМ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ

Обзор Принципов выполнения ТТ. Как уже отмечалось в § 3-5, трансформаторы тока с замкнутым ферромагнитным магнитопроводом, предназначенные для работы в установившихся режимах, в первые периоды тока к. з. при наличии в первичном токе апериодической составляющей могут иметь весьма большую погрешность. Применение этих трансформаторов в системах быстродействующей защиты иногда приводит к недопустимому снижению технического уровня этих систем. Это привело к необходимости разработки новых ТТ, обеспечивающих допустимые для релейной защиты погрешности как в установившихся, так и в переходных режимах; областью применения таких ТТ должны считаться устройства релейной защиты, для которых по принципу их действия требуется достаточно точная трансформация периодической составляющей первичного тока (с погрешностью, не большей 10 %) при постоянной времени первичной цепи 0,05 с. Решение

этой задачи возможно на основе использования новых методов. В гл. 9 описаны оптоэлектронные ТТ, имеющие перспективу применения в ряде случаев вместо электромагнитных ТТ. Определенный интерес представляют также предложения об использовании радио- и лазерной техники, высоковольтных конденсаторов для связи токоизмерительных устройств с потенциалом Земли и некоторые другие (см. гл. 10). Однако применение ТТ, основанных на новых принципах, сдерживается трудностью выполнения требований, предъявляемых к ним в отношении точности, надежности и выходной мощности.

Задача создания новых ТТ успешно решается и на основе электромагнитного принципа. Можно предполагать, что и после промышленного освоения ТТ, использующих другие принципы,

электромагнитные ТТ, предназначенные для работы в переходных режимах, будут иметь свои предпочтительные области применения, определяемые некоторыми их качествами (простотой, высокой надежностью, большой отдаваемой мощностью).

Методы улучшения работы электромагнитных ТТ в переходных режимах можно несколько условно разделить на четыре группы, в основу которых положены следующие способы ограничения погрешностей: 1) создание путей для апериодической составляющей первичного тока помимо ветви намагничивания ТТ; 2) увеличение магнитной проницаемости магнитопровода в режиме насыщения; 3) устранение или снижение остаточной индукции в магнитопроводе; 4) ограничение максимальной рабочей индукции в магнитопроводе ТТ и уменьшение магнитной проницаемости.

Метода первой группы могут быть реализованы с помощью внешних по отношению к ТТ устройств (предвключенных либо послевключенных), например индуктивностей, воздушных ТТ [36], активно-реактивных фильтров. Все эти устройства содержат элемент с небольшим сопротивлением для апериодической составляющей первичного тока, шунтирующий ветвь намагничивания ТТ. Достоинством внешних устройств является возможность их использования с существующими трансформаторами без изменения конструкции последних. Однако эти меры только частично снижают влияние апериодической составляющей, не устраняют влияния остаточной индукции и добавляют еще одну ступень в преобразовании тока, усложняющую конструкцию ТТ. Предвключенные устройства, которые являются более эффективными из относящихся к первой группе, затрудняют, кроме того, достижение необходимой для измерительных целей точности. Указанные недостатки в еще большей степени присущи после-включенным устройствам. Поэтому методы данной группы не позволяют создать рациональную конструкцию новых ТТ с высокими техническими показателями. Вместе с тем применение внешних устройств с уже эксплуатируемыми ТТ может быть при-жемлемым.

Методы второй группы вытекают из неизбежности насыщения замкнутого ферромагнитного магнитопровода ТТ в переходных режимах. В связи с этим предлагалось [33] применять для магнитопроводов ТТ горячекатаную либо другую сталь (кривая 2 на рис. 4-1) с большей, чем у холоднокатаной (кривая /), магнитной пронии;аемостью в режиме насыщения. В магнитопроводах из такой стали остаточная индукция тоже меньше.

Применение стали 1211 вместо 3411, например поданным [33], позволяет снизить погрешности ТТ при прочих равных условиях на несколько процентов. Этот способ снижения погрешности прост и экономичен, однако малоэффективен. Более эффективным, но и более сложным способом является создание специальной стали

. [112], например характеризующейся кривой 5 на рис. 4-1. Од-

I 121