Приложение В (обязательное). Методы испытаний трансформаторов тока для защиты с малой остаточной намагниченностью, а также предназначенных для работы в условиях переходного режима короткого замыкания

Приложение В
(обязательное)

Методы
испытаний трансформаторов тока для защиты с малой остаточной намагниченностью, а также предназначенных для работы в условиях переходного режима короткого замыкания

В.1 Определяемые характеристики:

- коэффициент остаточной намагниченности K_r;

- индуктивность намагничивания вторичной обмотки L_m;

- постоянная времени вторичного контура при номинальной нагрузке T_s;

- мгновенная погрешность в переходном режиме для трансформаторов класса TPY;

- периодическая составляющая погрешности переходного режима для трансформаторов класса TPZ.

Непосредственно перед измерением характеристик обмотки трансформаторов тока должны быть размагничены.

Допускается проверять характеристики другими способами, которые должны быть установлены в стандартах на трансформаторы конкретных типов, если при квалификационных и типовых испытаниях или в целях утверждения типа доказано, что этот способ обеспечивает получение результатов, не отличающихся более чем на 10 %.

В.1.1 Определение коэффициента остаточной намагниченности K_r

Определение коэффициента остаточной намагниченности K_r выполняют методом разряда конденсатора на вторичную обмотку трансформатора тока при разомкнутой первичной обмотке.

Схема проведения испытаний приведена на рисунке В.1.

Параметры контура подбирают таким образом, чтобы частота колебательного процесса в контуре L-С отличалась от номинальной частоты не более чем на  10 %.

Р - регулятор напряжения; Т - зарядный трансформатор; R - зарядный резистор; С - конденсатор; L - регулировочная (разрядная) индуктивность; ТТ - испытуемый трансформатор тока; u(t), i(t) - устройства регистрации тока и напряжения; В - выпрямитель, К - коммутирующее устройство (ключ)

Рисунок В.1 - Схема определения остаточной намагниченности методом разряда конденсатора

Конденсатор С заряжается от зарядного трансформатора Т до значения напряжения, необходимого для насыщения испытуемого трансформатора тока ТТ. После чего замыкается ключ К и конденсатор С разряжается на включенные параллельно вторичную обмотку испытуемого трансформатора тока ТТ и разрядную индуктивность L (может отсутствовать). Значения тока через вторичную обмотку i(t) и падение напряжения на ее выводах u(t) регистрируются цифровым осциллографом.

Для получения правильного значения коэффициента остаточной намагниченности K_r необходимо обеспечить достижение полностью насыщенного состояния трансформатора перед тем, как ток начнет уменьшаться до нуля. Критерием достаточности насыщения служит форма первой полуволны тока от начала приложения напряжения до первого перехода тока через нуль (см. рисунок В.2). На ней можно выделить характерный пик, свидетельствующий о наступлении насыщения. Степень насыщения считается достаточной, если коэффициент амплитуды этой полуволны (отношение амплитудного значения к среднеквадратичному) не менее 2,5.

Потокосцепление (t) вычисляют по формуле

,

(В.1)

где R₂ - сопротивление вторичной обмотки постоянному току;

u(t) и i(t) - мгновенные значения напряжения и тока, осциллографируемые в опыте.

Рисунок В.2 - Характерная осциллограмма по методу разряда конденсатора

Зависимость потокосцепления (t), определенного по формуле В.1, от тока i(t) графически представляет собой часть петли гистерезиса (см. рисунок В.3). Значение остаточного потокосцепления отсчитывается в момент, когда после достижения потокосцеплением значения насыщения ток становится равным нулю. определятся при максимальном мгновенном значении тока.

Рисунок В.3 - Часть петли гистерезиса, воспроизводимая методом разряда конденсатора

Коэффициент остаточной намагниченности K_r, %, определяют по формуле

.

(В.2)

В.1.2 Определение индуктивности намагничивания L_m и постоянной времени T_s

Индуктивность намагничивания L_m определяют как отношение к на участке кривой намагничивания, который с достаточной степенью приближения можно считать линейным (см. рисунок В.4).

Рисунок В.4 - Определение индуктивности намагничивания

В качестве границ этого участка принимают значения 20 % и 90 % от потокосцепления , соответствующего напряжению намагничивания U_{нам.расч}, определяемого по 9.17 настоящего стандарта.

Индуктивность намагничивания принимают равной

,

(В.3)

где I_m 90 и I_m 20 - действующие значения токов, измеренных при напряжениях, равных 90 % и 20 % напряжения U_{нам.расч} соответственно;

I_m max90 и I_m max20 - их амплитудные значения.

Постоянную времени вторичного контура определяют как отношение индуктивности намагничивания к активному сопротивлению вторичного контура

,

(В.4)

где L_m - индуктивность намагничивания, рассчитанная по формуле (В.3), Гн;

R_s - сопротивления вторичного контура постоянному току

,

(В.5)

где R₂ - сопротивление вторичной обмотки постоянному току, приведенное к температуре, при которой измеряют токи намагничивания, Ом.

В.2 Определение погрешности в переходном режиме короткого замыкания

Принципиальная схема испытаний и измерений - в соответствии с 9.16 настоящего стандарта. Конкретная реализация схемы зависит от испытательных возможностей испытательной лаборатории. Допускается вместо эталонных и промежуточных трансформаторов тока использовать измерительные шунты, цифровую измерительную и регистрирующую аппаратуру.

Через первичную обмотку пропускают ток промышленной частоты. К вторичной обмотке должна быть подключена номинальная нагрузка. Действующее значение периодической составляющей испытательного первичного тока должно быть в пределах:

.

(В.6)

Регистрируют мгновенную величину тока погрешности:

.

(В.7)

Абсолютная погрешность измерения тока погрешности не должна превышать 10 % предела допустимой погрешности, соответствующего классу испытуемого трансформатора.

Выполняют два испытательных режима:

В.2.1 Током короткого замыкания, соответствующим значению предельной кратности, при отсутствии апериодической составляющей, для сравнения измеренного значения полной погрешности с рассчитанным по формуле (В.9) значением. Длительность протекания тока выбирают такую, чтобы, по возможности, затухли все переходные процессы, не устраненные настройкой испытательного оборудования, но не менее 0,5 с и не более допустимого времени протекания тока термической стойкости. Полную погрешность определяют как среднеквадратичное значение мгновенной погрешности тока (t), отнесенное к действующему значению периодической составляющей испытательного первичного тока I_1исп.

Проверяется выполнение соотношений:

;

(В.8)

,

(В.9)

где f - частота испытательного тока.

В.2.2 Нормированным циклом с максимальным содержанием апериодической составляющей. Апериодическая составляющая должна быть максимальной, а для трансформаторов тока, предназначенных для работы в условиях АПВ, - одной и той же полярности в обоих интервалах времени протекания тока. Под максимальной апериодической составляющей тока имеется в виду такая апериодическая составляющая, начальное значение которой равно амплитудному значению периодической составляющей тока.

Периодическая составляющая испытательного тока равна току предельной кратности. Постоянная времени затухания апериодической составляющей испытательного тока не должна отличаться от нормированного значения более чем на  5 %.

Первый пик тока в обоих периодах протекания тока должен быть, не менее

.

(В.10)

Максимальное значение мгновенной погрешности не должно превышать нормированного значения, указанного в таблице 6 настоящего стандарта.

.

(В.11)

В.2.2.1 Измеряют значения тока погрешности, показанные на рисунке В.5.

а - для трансформатора класса TPY, не предназначенного для АПВ; b - для трансформатора класса TPZ; с - для трансформатора класса TPY, предназначенного для АПВ

Рисунок В.5 - Измеряемые значения тока погрешности

Для трансформаторов класса TPY максимальное значение мгновенной погрешности , %, определяют по формуле

,

(В.12)

где  = 0 или  = А, в зависимости от нормированного цикла.

Для трансформаторов класса TPZ периодическую составляющую погрешности переходного режима , %, определяют как

,

(В.13)

где  =b/2.

Полученные значения не должны превышать значений, указанных в таблице 6 настоящего стандарта.

В.2.3 Если требования пункта В.2.2 выполняются, а требования по точности измерения тока погрешности или отсутствия апериодической составляющей первичного тока при выполнении испытания по пункту В.2.1 не удается выполнить, то допускается проверку по пункту В.2.1 заменить определением постоянной времени вторичного контура T_s по осциллограмме опыта по пункту В.2.2. Для этого на интервале времени, соответствующем бестоковой паузе t_бт (а для трансформаторов, для которых не нормируется цикл АПВ - после окончания протекания тока в первичной цепи), выбирают два момента времени t₁ и t₂, измеряют мгновенные значения тока погрешности i₁ и i₂, соответствующие этим моментам времени. Значение постоянной времени определяют как

.

(В.14)

Полученное значение не должно отличаться от значения по пункту В.1.2 более чем на 10 %.