Различают трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН). Их назначение:

снижение измеряемых токов и напряжений до значений, которые могут быть измерены стандартными измерительными приборами (с пределами измерений по току 5 А или по напряжению 100 В);

безопасность измерений и удобство обслуживания приборов и реле, т. к. вторичные обмотки этих трансформаторов электрически не связаны с первичными.

В целях безопасности обслуживания измерительных приборов и реле вторичные обмотки ТТ и ТН заземляются. Этим устраняется опасность появления высокого напряжения на вторичных цепях при пробое изоляции высокого напряжения (переходе высокого напряжения на вторичные цепи). На рис. 1 поясняется принцип защиты вторичных цепей от высокого напряжения. Обозначения: 1 - проводник первичной обмотки ТТ (число витков обмотки равно 1); 2 - сердечник магнитопровода; 3 - вторичная обмотка; 4 - обмотка реле тока, включенного во вторичную цепь. При пробое изоляции первичной обмотки на вторичную цепь ток КЗ или замыкания на землю проходит через заземлитель и поэтому потенциал вторичной обмотки близок к потенциалу земли. Таким образом, на вторичной цепи напряжение мало и нет чрезмерной опасности поражения персонала электрическим током.

Рисунок 1.

Основные требования к измерительным трансформаторам - точность, иными словами, минимальные погрешности. По точности ТТ и ТН имеют специальную характеристику - класс точности.

Под погрешностью измерения понимают разность между током или напряжением во вторичной цепи данного измерительного трансформатора и этой же величиной идеального измерительного трансформатора (идеальный трансформатор не имеет погрешностей).

Ток ТТ во вторичной цепи обозначают I 2 , а вторичный ток идеального ТТ как I′ 1 . Поэтому погрешность ∆I = I 2 - I′ 1 .

Относительная погрешность - погрешность измерения, отнесенная к какой-либо величине. В данном случае

Относительная приведенная погрешность вычисляется по отношению к номинальному значению тока или напряжения.

Классом точности измерительного трансформатора называют наибольшую относительную приведенную погрешность, выраженную в процентах,

Допустим, требуется определить класс точности ТТ, если наибольшая разность (I 2 - I′ 1) наиб составила 0,1 А, I 2ном = 5 А.

Подставим указанные в условии значения в формулу для класса точности

Таким образом, класс точности ТТ равен 2.

Измерительные трансформаторы в городских сетях имеют классы точности 0,5; 1,0; 3,0. ТТ в схемах релейной защиты и автоматики имеют класс точности 10. Счетчики электрической энергии подключают к измерительным трансформаторам классов 0,5 и 1,0.

Трансформатор тока по существу представляет собой маломощный трансформатор с первичной и вторичной обмотками. Первичная обмотка имеет малое число витков (W 1 = 1÷З), а вторичная W 2 - несколько сот витков. Благодаря этому ток во вторичной цепи в сотни раз меньше тока в первичной цепи:

Во вторичной цепи ТТ должно быть включено незначительное сопротивление (обычно не более одного Ома), так как нормальным для ТТ является режим короткого замыкания. Режим короткого замыкания опасен для генераторов, силовых трансформаторов, поскольку он сопровождается большими токами. Для ТТ режим КЗ во вторичной цепи не опасен, что поясняется рис. 2.

Рисунок 2.

ТТ включается в сеть последовательно с сопротивлением нагрузки Z нг, поэтому ток в его первичной цепи равен

Ток во вторичной цепи ТТ определяется коэффициентом трансформации К 1 = W 1 /W 2 и составляет I 2 = I 1 /К 1 , т. е. не опасен для ТТ.

Режим холостого хода (разомкнута вторичная цепь) для ТТ является аварийным. Напряжение на разомкнутой вторичной обмотке достигает опасных для жизни значений. (Кроме того, возникает повышенный нагрев сердечника вихревыми токами, что может привести к выходу ТТ из строя.)

Каждый ТТ характеризуется следующими параметрами:

1. Номинальное напряжение U ном первичной цепи (в паспорте приводится значение линейного напряжения).

2. Номинальные первичный I 1ном и вторичный l 2н o м токи.

3. Класс точности.

4. Номинальная мощность нагрузки, В·А.

5. Свойства стойкости к токам КЗ (электродинамической и термической).

Так как первичная обмотка ТТ включена последовательно с нагрузкой (рис. 2), то при КЗ в цепи нагрузки по этой обмотке проходит ток КЗ электрической сети.

Обозначение ТТ состоит из букв и цифр. Первая буква Т обозначает - трансформатор тока, последующие буквы - способ установки (В - встроенный, П - проходной); конструкцию первичной обмотки (О - одновитковая, Ш - в виде шины, К - катушечная, 3 - звеньевая); основную изоляцию (Л - литая, Ф - фарфоровая); род установки (Н - наружная). Буквой М обозначают модернизированную конструкцию. Первая группа цифр - номинальное линейное напряжение; буква (буквы) с цифрами - климатическое исполнение; вторая группа - первичный и вторичный номинальный токи; третья - класс точности (0, 5 или Р). Сердечники класса Р используют для релейной защиты и электроавтоматики.

ПРИМЕР 1. Расшифровать обозначение ТТ ТЛМ-6УЗ-400/5-0,5/10 Р.

Это трансформатор тока с литой изоляцией, модернизированной конструкции, внутренней установки (нет буквы Н в обозначении). Номинальное линейное напряжение - 6 кВ; климатическое исполнение У - умеренный климат; 3 - для закрытых помещений с естественной вентиляцией. Номинальные токи 400 А - первичный и 5 А - вторичный. ТТ имеет два сердечника со вторичными обмотками - один класса 0,5, второй для релейной защиты и автоматики (Р). По справочным данным, номинальная мощность нагрузки сердечника класса 0,5 S 2ном = 10 В·А. Номинальное сопротивление нагрузки этого сердечника ТТ можно вычислить по формуле

При подключении измерительных приборов и реле нужно обращать внимание на начала и концы обмоток ТТ. Выводы первичной обмотки обозначают буквами: Л1 - начало обмотки, Л2 - конец ее. Выводы вторичной обмотки обозначают, соответственно, буквами И1 (начало) и И2 (конец). Это особенно важно для подключения электрических счетчиков и ваттметров. При проверках ТТ используют правило: за начало вторичной обмотки принимают такой ее вывод, из которого ток вытекает, если на первичной стороне он втекает в начало первичной обмотки (рис. 3).

Рисунок 3.

ТТ напряжением выше 1 кВ устанавливаются в ячейках с выключателями РП часто в двух (крайних) фазах. Они необходимы для учета электрической энергии (к ним подключают двухэлементные электрические счетчики), измерения тока (при необходимости) и релейной защиты от КЗ. В третьей фазе ТТ не устанавливается, т. к. защита с ТТ в двух фазах реагирует на все виды междуфазных КЗ, а замыкание одной фазы на землю не сопровождается большим током. Последнее объясняется тем, что нейтраль сети напряжением 6-10 кВ изолирована. Следует, однако, отметить, что крайне желательно устанавливать ТТ во всех трех фазах, это диктуется необходимостью быстрого отключения двойных и тройных замыканий на землю в кабельных сетях. Вторичные обмотки ТТ напряжением 6-10 кВ соединяют на разность токов фаз (рис. 4, а), в неполную звезду (рис. 4, б) или полную звезду (рис. 4, в), если ТТ установлены во всех фазах. На напряжении до 1 кВ при глухозаземленной нейтрали сети необходимо устанавливать ТТ во всех трех фазах и применять трехэлементные электрические счетчики. Трехэлементный счетчик отличается от двухэлементного тем, что первый контролирует потребление электрической энергии во всех трех фазах, а второй - только в двух. ТТ напряжением до 1 кВ включают по схеме полной звезды (рис. 4, в).

Рисунок 4.

В схемах защиты от замыкания на землю сетей напряжением 6-35 кВ используют ТТ нулевой последовательности. Устройство такого ТТ показано на рис. 5. В качестве первичной обмотки используются токоведущие части всех трех фаз присоединения кабельной линии, которые проходят через окно сердечника. На сердечник намотана вторичная обмотка. Теоретически доказано, что ток во вторичной обмотке равен

где К I - коэффициент трансформации (равен числу витков вторичной обмотки); ЗI 0 - утроенный ток нулевой последовательности, равный току замыкания на землю, проходящему по линии.

Рисунок 5.

ТТ нулевой последовательности бывают неразъемные и разъемные. Неразъемные одевают на кабель до изготовления воронки. Разъемные одевают на кабель, имеющий воронку. Обозначение этих ТТ: ТЗЛ и ТЗР. Буква З обозначает, что ТТ предназначен для защиты от замыкания на землю, а Р - разъемный.

Трансформатор напряжения (ТН) представляет собой маломощный силовой понижающий трансформатор, подключенный параллельно нагрузке (рис. 6). Число витков его первичной W 1 и вторичной W 2 обмоток относятся друг к другу как

Рисунок 6.

Точность работы ТН зависит от нагрузки вторичной обмотки. Один и тот же ТН может иметь классы точности 0,2; 0,5; 1,0; 3,0 в зависимости от мощности нагрузки. В документации указывается также предельная мощность, определяемая допустимым нагревом при длительной работе.

ТН типа НТМИ-10 может работать в следующих классах точности:

Предельная мощность ТН по условию нагрева

Аварийным режимом для ТН является КЗ во вторичной цепи. При этом по обмоткам ТН проходят большие токи, приводящие к перегреву и выходу из строя изоляции обмоток и, соответственно, к КЗ в самом ТН. Поэтому в первичных и вторичных цепях ТН устанавливают аппараты зашиты (предохранители и автоматы).

Обозначение ТН состоит из букв и цифр. Первая буква Н - трансформатор напряжения. Если один из выводов однофазного ТН заземлен, то первой буквой обозначения является 3, а затем - Н. Следующие буквы О или Т указывают на число фаз ТН (однофазный, трехфазный). Далее идут буквы, обозначающие главную изоляцию аппарата: С - сухая; М - масляная; Ф - фарфоровая; Л - литая (эпоксидная основа). Последняя буква обозначения И - для сетей с изолированной нейтралью. У антиферрорезонансного ТН в обозначении имеется буква А.

Первая цифра после дефиса в обозначении - номинальное линейное напряжение первичной обмотки (6 или 10 кВ). Цифра после второго дефиса обозначает год разработки аппарата; буквы после чисел: У - климат умеренный; цифра 3 - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

ПРИМЕР 2. Расшифровать обозначение НТМИ-10-66УЗ.

Трансформатор напряжения, трехфазный, с масляной изоляцией, для работы в сетях с изолированной нейтралью. Номинальное линейное напряжение 10 кВ. Год разработки 1966. Климатическое исполнение - для умеренного климата. Предназначен для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Для работы на открытом воздухе нужно использовать аппараты с цифрой 1 после букв У или ХП, а в помещениях со свободным доступом наружного воздуха - с цифрой 2.

Параметры ТН:

номинальное линейное напряжение на стороне ВН U 1 НОМ;

номинальные напряжения вторичных обмоток U 2 НОМ;

номинальные мощности вторичных обмоток S 2 H О M .

Так как ТН подключается параллельно нагрузке (рис. 6), то его обмотки не обтекаются током при КЗ в цепи нагрузки. Поэтому ТН не должен обладать электродинамической и термической стойкостью к току КЗ в электрической сети.

ТН устанавливают в одной, двух и трех фазах. Простейшая схема с установкой ТН в одной фазе применяется для пуска АВР (рис. 7, а). Схема с двумя ТН с соединением обмоток в неполный (открытый) треугольник приведена на рис. 7, б. Она применяется для подключения двухэлементных трехфазных электрических счетчиков и ваттметров (варметров). Схема с тремя однофазными ТН или одним трехфазным ТН приведена на рис. 7, в. В этой схеме первичные обмотки W 1 соединены в звезду; вторичные W 2 - также в звезду. Имеются дополнительные вторичные обмотки W Д, соединенные в разомкнутый треугольник. Последние обмотки представляют собой фильтр напряжения нулевой последовательности, т. е. напряжение на их зажимах а д и z д равно утроенному вторичному напряжению нулевой последовательности

где K U = U 2ном /U 1 ном коэффициент трансформации ТН (для дополнительных обмоток);

Рисунок 7.

Коэффициент трансформации для дополнительных обмоток подбирается таким образом, чтобы при замыкании фазы на землю на стороне ВН напряжение на выводах а и z составляло 100 В.

Нейтраль первичных обмоток трехфазного ТН серии НТМИ или НАМИ заземлена, чтобы можно было измерить фазные напряжения, а самое главное, - чтобы обнаруживать замыкания одной фазы на землю. Чтобы такой ТН мог длительно работать при замыкании одной фазы в сети ВН на землю, его магнитопровод выполнен пятистержневым, как это показано на рис. 8.

Рисунок 8.

Дополнительные стержни (на которых нет обмоток) необходимы для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности. Последнее исключает появление повышенных значений токов в первичных обмотках ТН при замыканиях на землю в питающей сети.

Страница 5 из 32

Цепи напряжения (идущие от трансформаторов напряжения) служат для питания:
измерительных приборов (показывающих и регистрирующих) - вольтметров, частотомеров, ваттметров, варметров; счетчиков активной и реактивной энергии, осциллографов, телеизмерительных устройств и др.;

Рис 2.6. Организация вторичных цепей напряжения в ОРУ 330 или 500 кВ с полуторной схемой соединения:
1 - к защите, измерительным приборам я другим устройствам автотрансформатора: 2 - к защите, измерительным приборам и другим устройствам линии W2, 3 - к защите, измерительным приборам и другим устройствам II системы шин; 4 - к РУ 110 или 230 кВ, 5 - к резервному трансформатору СН 6 или 10 кВ, б - к цепям синхронизации и ЗУ, 7 - к защите, измерительным приборам и другим устройствам блока GTI; 8 -к устройствам АРВ и группового управления возбуждения (ГУВ); 9- к реле контроля напряжения на линии

органов напряжения релейной защиты - дистанционной, направленной, максимальной токовой с пуском по напряжению и др.; автоматических устройств АПВ, АВР, АРВ, противоаварийной автоматики, автоматической частотной разгрузки (АЧР), регулирования частоты и мощности в энергосистеме, регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой, блокировочных устройств и др.; органов контроля наличия напряжения;
устройств синхронизации (ручной и автоматической);
устройств, преобразующих переменный ток в выпрямленный и применяемых в качестве источников оперативного тока.

Пример организации вторичных цепей напряжения дан на рис. 2,6, где показаны две цепи полуторной схемы электрических соединений РУ 500 кВ: к одной подключены блок GT1 (генератор - трансформатор) и автотрансформатор 77 связи РУ 500 кВ с РУ среднего (110-220 кВ) и низшего (6-10 кВ) напряжений, к другой - воздушные линии W1 и W2 500 кВ. Из рисунка видно, что в полуторной схеме ТН установлены на всех присоединениях - на линиях и источниках электроэнергии (автотрансформаторах или генераторах) и на обеих системах шин. У каждого из ТН имеются две вторичные обмотки - основная и дополнительная. Они имеют разные схемы соединений.
Основные обмотки соединяются в звезду и используются для питания цепей защиты, измерений и синхронизации. У генераторов они используются также для питания цепей АРВ. От них выводятся три фазные и один нулевой провод, обозначенные соответственно А, В, С, N. Дополнительные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них выводятся четыре провода, обозначенные Н, U, К, F. Провода Н, К предназначаются для выведения напряжения нулевой последовательности, используемого для питания цепей защиты от замыкания на землю. Провод U используется для снятия векторных диаграмм при проверках рабочим током защит от замыканий на землю, получающих питание от цепей. Напряжение фазы В дополнительных обмоток ТН 110 кВ и выше используется также для синхронизации, для чего от этой фазы выводится провод F. Кроме того, все выводы от основных и дополнительных обмоток ТН используются для питания устройств блокировок неисправностей цепей напряжения защит линий 330 кВ и выше.
Учитывая разветвленность нагрузки вторичных обмоток ТН и установку реле и приборов, получающих питание от цепей напряжения, на разных панелях одного релейного щита над панелями защиты и автоматики прокладывают шинки напряжения. Шинки создают удобства для подключения к цепям напряжения реле и приборов, а также уменьшают кабельные связи между панелями. Шинки каждого ТН получают питание от шкафа трансформатора напряжения, устанавливаемого около ТН.
На рис. 2.6 условно обозначены: EVT1 - шинки напряжения ТН автотрансформатора; EVG1- ТН блока генератор-трансформатор; EVW2 - ТН на линии; EV2 - ТН на II системе шин. Шинки EVT1 и EVG1 создаются для питания цепей синхронизации и АПВ выключателей QGT1 и QGTT1. Например, чтобы включить выключатель QGT1 с контролем синхронизма, надо сравнить напряжение ближайших ТН: TV6II системы шин и TV3 блока GT1, не отделенных другими выключателями от синхронизируемого выключателя. При этом для синхронизации используются шинки EV2 и EVG1. Но если блок GT1 не работает, напряжение II системы шин можно сравнить с напряжением автотрансформатора Т1 на стороне высшего напряжения, т. е. ТН TV4. В этом случае необходимо контролировать включенное состояние первичной цепи от синхронизируемого выключателя до точки включения ТН. В нашем примере - это цепь выключателя QGTT1 и его разъединителей. Реле контроля включенного состояния этой цепи KLS1 замыкает свои контакты в цепях подачи напряжения от шинок EVT1 к шинкам EVG1, куда подключены цепи синхронизации выключателя QGT1.
Реле KLS2 контролирует включенное состояние цепи выключателя QGT1 и при синхронизации на выключателе QGTTI и отключенном блоке GT1 подает на шинки EVG1 напряжение от ТН II системы шин TV6. Реле- повторитель KQQS1 фиксирует включенное состояние разъединителя QS1 блока и своими размыкающими контактами отключает от шинок EVG1 цепи напряжения других ТН. Размыкающие контакты KLS1 и KLS2 участвуют в схеме для исключения возможности параллельного включения двух ТН со стороны вторичного напряжения после включения выключателя, на котором проводилась синхронизация.
Питание расчетных счетчиков на генераторах и линиях для соблюдения точности их показаний осуществляется отдельными контрольными кабелями, специально рассчитанными для этой цели по допустимым потерям напряжения. Это выполняется в том случае, если при питании общими кабелями для обеспечения допустимых потерь напряжения до счетчиков приходится чрезмерно завышать сечение жил кабеля от ТН.
Дополнительные обмотки ТН, соединенные в разомкнутый треугольник, используются для питания цепей защиты от КЗ на землю в сетях с заземленной нейтралью и для сигнализации замыканий на землю в сетях 6-35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. При КЗ на землю в одной из фаз сети с заземленной нейтралью нарушается симметрия фазных напряжений сети и на выводах разомкнутого треугольника ТН появляется напряжение 3U, которое подается на реагирующий орган защиты или, если ток КЗ на землю недостаточен для срабатывания защиты (замыкание через переходное сопротивление), на реле сигнализации замыкания на землю.
При замыкании на землю в одной из фаз сети 6-35 кВ с изолированной нейтралью КЗ не возникает и симметрия фазных напряжений сети не нарушается. Для обеспечения действия реле сигнализации замыкания на землю, включаемого на выводы разомкнутого треугольника ТН, общая точка первичных обмоток ТН должна быть заземлена. Тогда, например, при металлическом замыкании на землю фазы А первичная обмотка фазы А ТН оказывается замкнутой накоротко и напряжение на ней становится равным нулю. Нарушается симметрия фазных и линейных напряжений в обмотках ТН и на выводах разомкнутого треугольника, появляется напряжение 3U0, от которого срабатывает реле сигнализации замыкания на землю. Для определения фазы, на которой произошло замыкание на землю, используется шинный вольтметр с переключателем, позволяющим включать его на любое фазное или междуфазное напряжение.
Напряжение на выходе обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, может возникать не только при замыканиях на землю в сети, но и при перегорании одного из предохранителей при их наличии в цепях первичных обмоток ТН. Для исключения ложной сигнализации о замыкании на землю в этом случае предусматривается блокирование действия реле сигнализации замыканий на землю устройством контроля предохранителей.
Сигнализация о замыкании на землю выполняется с выдержкой времени для отстройки от сигналов, связанных с повреждениями, отключаемыми защитой.
Защита от повреждений в первичных цепях ТН на напряжение 35 кВ и выше не предусматривается. В цепях ТН на шинах 6-10 кВ защита осуществляется с помощью предохранителей, но в тех случаях, когда возникновение КЗ в цепи первичной обмотки ТН 6-10 кВ маловероятно, предохранители на стороне высшего напряжения ТН не устанавливаются. Так, в комплектных токопроводах мощных генераторов ТН включаются без предохранителей, поскольку при этом разделение отдельных фаз практически исключает возникновение междуфазных КЗ на этом участке.
Трансформаторы напряжения должны защищаться от всех видов КЗ во вторичных цепях автоматическими выключателями, имеющими контакты для сигнализации их отключения. Предохранители для защиты цепей вторичных обмоток ТН не используются из-за относительно большого времени их действия. Применение быстродействующих автоматических выключателей необходимо для обеспечения действия блокировок, предотвращающих неправильные действия защит при обрыве цепей напряжения. При этом суммарное время отключения автоматических выключателей и действия устройств блокировки должно быть меньше времени срабатывания защит. Автоматические выключатели устанавливаются в шкафу у ТН.
Защита цепей основных вторичных обмоток, соединенных в звезду, осуществляется одним трехполюсным автоматическим выключателем в проводах А, С, N. Если вторичные цепи разветвлены незначительно и вероятность повреждений в них мала, защитный автоматический выключатель в этих цепях допускается не устанавливать. Например, защитные автоматические выключатели допускается не устанавливать в цепи 3U0 ТН шин и ТН стороны низшего напряжения автотрансформаторов (трансформаторов), установленных в шкафах КРУ 6-10 кВ.
Цепи напряжения счетчиков, проложенные отдельным кабелем, защищаются отдельным автоматическим выключателем.
В сетях с большим током замыкания на землю во вторичных цепях обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треугольник, автоматические выключатели также не предусматриваются, так как при возникновении повреждений в таких сетях поврежденные участки быстро отключаются защитами сети и соответственно быстро снижается напряжение 3U0. Поэтому з цепях, идущих от выводов Н и К ТН автотрансформатора, линии и шин 500 кВ, автоматических выключателей нет.
Наоборот, в сетях с малым током замыкания на землю у ТН между выводами Н и К может длительно существовать 3Uo, при замыкании на землю в первичной цепи и при КЗ во вторичных цепях ТН он может повредиться. Поэтому здесь необходимо устанавливать защитные автоматические выключатели. Так, например, в схеме блока GT1 (с малым током замыкания на землю) в цепи Н (нулевой последовательности - 3U0) установлен однополюсный автоматический выключатель; в цепи К (заземленной) автоматический выключатель не установлен.
Для защиты цепей напряжения, прокладываемых от неразомкнутых вершин треугольника (U, F), предусматривается отдельный автоматический выключатель.
Кроме того, в цепях всех выводов от вторичных обмоток ТН предусматривается установка рубильников для создания в них видимого разрыва, что необходимо для обеспечения безопасного ведения ремонтных работ на ТН (исключается подача напряжения на вторичные обмотки ТН от постороннего источника тока). В КРУ в схеме ТН, устанавливаемого на тележке (например, ТН на шинах РУ СН 6-10 кВ), рубильники не устанавливаются, так как видимый разрыв обеспечивается при выкатывании тележки с ТН из шкафа КРУ.
Необходимо предусматривать контроль исправности цепей трансформаторов напряжения. Контроль целости предохранителей в схемах ТН 6-10 кВ выполняется при помощи реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М и реле минимального напряжения основных обмоток ТН. При перегорании предохранителей в одной или двух фазах нарушается симметрия линейных напряжений и реле РНФ-1М срабатывает и подает сигнал о неисправности ТН.
В случае исчезновения напряжения всех трех фаз, когда реле РНФ-1М не действует, сигнализация неисправности цепей напряжения обеспечивается с помощью реле PH, включенного на линейное напряжение.
Вторичные обмотки и вторичные цепи ТН должны иметь защитное заземление. Оно выполняется путем соединения с заземляющим устройством одного из фазных проводов или нулевой точки вторичных обмоток. Заземление вторичных обмоток ТН выполняется на ближайшей от ТН сборке зажимов, либо на зажимах самого ТН.
В заземленных проводах между вторичной обмоткой ТН и местом заземления его вторичных цепей установка рубильников, переключателей, автоматических выключателей и других аппаратов не допускается. Заземленные выводы обмоток ТН не должны объединяться, а при переходе в контрольный кабель наряду с другими проводами должны проводиться отдельными жилами до места своего назначения, например до своих шинок. Допускается объединение заземляемых вторичных цепей нескольких трансформаторов напряжения одного РУ общей заземляемой шинкой (ПУЭ, п. 3.4.24).
На щите управления и релейном щите для возможности отыскания мест повреждения и проверок в цепях напряжения применяются разъединительные зажимы. В эксплуатации возможны случаи повреждения или вывода в ремонт ТН, вторичные цепи которых подключены к устройствам защиты, измерения, автоматики, учета и др. Чтобы не допускать нарушения их работы, применяется ручное резервирование от другого ТН.
В полуторной схеме (рис. 2.6) в случае вывода ТН на линиях резервирование осуществляется от ТН той системы шин, с которой данная линия связана через один выключатель - с помощью переключателя SN1 для цепей, идущих от основной обмотки, соединенной в звезду, и переключателя SN2 - для цепей разомкнутого треугольника.
При рабочем положении переключателей цепи напряжения защиты и измерения линии питаются от линейного ТН. При выходе его из строя переключатели вручную переводятся в положение «резерв» и питание цепей напряжения линии осуществляется от ТН шин.
Для главных схем электрических соединений на напряжении 330-500 кВ (треугольник, четырехугольник) резервирование осуществляется от ТН другой линии, для схемы автотрансформатор - шины - от ТН соответствующей системы шин.



Рис. 2.7. Схема ручного переключения вторичных цепей ТН в РУ с двумя системами шин
1 - шинки напряжения системы шин; 2 - шинки напряжения II системы шин; 3- к измерительным приборам и другим устройствам I системы шин на ЦЩУ (или ГЩУ). 4 - к измерительным приборам и другим устройствам II системы шин на ЦЩУ (или ГЩУ)

Для линии 750-1150 кВ в целях резервирования предусматривается установка двух комплектов ТН на каждой линии. От других ТН резервирование не предусматривается.
В схемах с двумя системами сборных шин трансформаторы напряжения должны взаимно резервировать друг друга при выводе из работы одного из ТН с помощью переключателей SN1-SN4 (рис. 2.7). При этом шиносоединительный выключатель QK1 должен быть включен.



Рис. 2.8. Схема автоматического переключения вторичных цепей шинных ТН с помощью вспомогательных контактов разъединителей в ГРУ 6-10 кВ

В РУ, имеющих две системы сборных шин, нередко производится перевод отдельных присоединений с одной системы шин на другую. Для предупреждения возможных нарушений и ошибок и сокращения времени на производство оперативных переключении (в частности, во вторичных цепях) в схемах предусматривается автоматическое переключение цепей напряжения присоединения с одной системы шин на другую.
Переключение производится в закрытых распределительных устройствах (ГРУ) 6- 10 кВ вспомогательными контактами шинных разъединителей, как это показано на рис. 2.8. Например, при включенном разъединителе QS2 линии W1 цепи напряжения защиты и приборов через вспомогательные контакты этого разъединителя подключены к шинкам напряжения II системы шин. При переводе линии W1 на I систему шин включается разъединитель QS1, а разъединитель QS2 отключается. Таким образом, не прерывается питание цепей напряжения при переключении линии W1 с одной системы шин на другую. То же имеет место и при оперативных переключениях линии W2 и др.
На линиях 110 кВ и выше, подключенных к двойной системе сборных шин, переключение цепей напряжения производится с помощью контактов реле-повторителей положения шинных разъединителей, как это видно из рис. 2.9. В схеме участвуют четыре реле-повторителя: KQS1 и KQS11 - положения разъединителя QS1 I системы шин; KQS2 и KQS12 - положения разъединителя QS2 II системы шин. Реле-повторители работают следующим образом (при переводе линии со 2 системы шин на I). При включении разъединителя QS1 линии на I систему шин его вспомогательные контакты замыкаются. При последующем отключении разъединителя QS2 от II системы шин реле-повторитель контактов этого разъединителя KQS12 теряет питание и его размыкающие контакты замыкаются. На обмотку реле-повторителя KQS1 подается напряжение постоянного тока, реле KQSI срабатывает и замыкает свои контакты. Тем самым цепи напряжения линии подключаются к шинкам EV1.A, EV1.B, EV1.C, EV1.N (эти шинки питаются от основной обмотки ТН). Кроме того, при замыкании контакта KQS1 срабатывает реле-повторитель KQS11, подключающее через свои контакты цепи напряжения линии также к шинкам, питаемым от дополнительной обмотки ТН: EV1.H, EV1.K, EV1.U той же I системы шин. Размыкающие контакты KQSI1 и KQS12 включены в цепи обмоток реле-повторителей во избежание недопустимого объединения вторичных цепей ТН I и II систем шин.
При переводе переключаются все цепи напряжения, в том числе и заземленные цепи основных и дополнительных обмоток. При этом исключается возможность объединения заземленных цепей двух ТН. Это обстоятельство является важным. Как показал опыт эксплуатации, объединение заземленных точек разных ТН может привести к нарушению нормальной работы релейной защиты и устройств автоматики и поэтому не может быть допущено.
Разводку вторичных цепей ТН необходимо выполнять таким образом, чтобы сумма токов этих цепей в каждом кабеле была равна нулю в любых режимах при любом характере нагрузок. Для выполнения этой задачи предусматривается прокладка в одном кабеле трех фазных и нулевого проводов от основных обмоток ТН, соединенных в звезду, до релейного щита и прокладка в одном кабеле проводов от дополнительных обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треугольник, до релейного щита. Использование разных кабелей для прокладки цепей от основной и дополнительных обмоток ТН обусловлено необходимостью применения кабелей со значительным сечением жил.
Для прокладки вторичных цепей напряжения должны использоваться четырехжильные кабели в металлической оболочке, при этом оболочка должна заземляться с обоих концов каждого кабеля. Использование изолированной металлической оболочки в качестве одного из проводов вторичной цепи напряжения по соображениям надежности не допускается.
Кабели в цепях основных и дополнительных обмоток ТН по всей длине от шкафа ТН до релейного щита должны прокладываться рядом.

Ряс 2 9 Схема автоматического переключения вторичных цепей шинных ТН в установках 35 кВ и выше с помощью реле-повторителей.

Рассмотрим подключение к цепям ТН цепей синхронизации генераторов, синхронных компенсаторов, отдельных частей энергосистемы (между собой или с электрической сетью и т.д.). Для выключателя любого присоединения с двусторонним питанием (линии, трансформатора и т. д.) в схеме управления должна быть предусмотрена возможность его включения с контролем синхронизма тех объектов, которые объединяются включением рассматриваемого выключателя.
В процессе синхронизации производится сравнение напряжений по величине, фазе и частоте с двух сторон от включаемого выключателя. Для контроля напряжения по указанным факторам используются ТН с двух сторон от включаемого выключателя. Например, при включении генератора на сборные шины, на которых уже объединены на параллельную работу другие генераторы и трансформаторы связи с системой, используются ТН генераторов и ТН сборных шин, от шинок напряжения которых через переключатели синхронизации SS1-SS3 подается напряжение на шинки синхронизации (рис. 2.10). К этим шинкам подключены вольтметры и частотомеры, а также синхроноскоп через ключ SVJ.
Включение может производиться разными способами. Способ точной синхронизации требует, чтобы в момент включения на параллельную работу в электрической сети и у включаемого генератора (или у обеих систем шин) были равенство частот, напряжений и совпадение фаз напряжений. Для ручной синхронизации на щите управления монтируется панель или щиток синхронизации. С помощью установленных на них частотомеров PF и вольтметров PV сети и подключаемого генератора производятся подгонка и уравнивание частот и напряжений, а по синхроноскопу персонал улавливает момент достижения синхронизма и производит выключателем включение на параллельную работу. На рис. 2.10 показана схема синхронизации применительно к электростанции с двумя системами сборных шин. Жирными линиями показаны первичные цепи, тонкими линиями - вторичные цепи. На схеме условно объединены заземленные шинки фаз В разных ТН. В действительности их подключение к шинкам синхронизации должно выполняться так же, как и для фаз А и С. На генераторных и шиносоединительных выключателях Q1, Q2 и QK1 переключатели SS имеют на данном щите управления только одну общую для них съемную рукоятку. Эта рукоятка может сниматься только в горизонтальном положении, что соответствует положению отключено О. Благодаря этому исключается возможность одновременного нахождения во включенном положении нескольких переключателей SS, а следовательно, к шинам и приборам синхронизации будут подключаться цепи только синхронизируемого генератора (или синхронизируемых шин).
Ключ SV1 необходим для того, чтобы ограничить время работы синхроноскопа PS1. Персонал включает синхроноскоп только тогда, когда достигнуты примерно равные значения напряжения и частоты в работающей системе и у подключаемого (синхронизируемого) элемента (генератора).



Рис. 2.11. Цепи напряжения в шкафу ТН КРУ 6 кВ:
1 - цепи напряжения защиты и других устройств резервного трансформатора СН 6 кВ: 2 - цепь сигнала «Отключение автоматического выключателя ТН»; 3 - шкаф КРУ трансформатора напряжения



Рис. 2.10. Схема синхронизации

Вторичные цепи подключаются к шинкам напряжения через контакты разъединителей для выбора шинок напряжения той системы шин, к которой подключается синхронизируемый элемент. Кроме того, через переключатели (условно не показаны вторые контакты переключателей между ключами SA1-5А3 и электромагнитами YAC1- YAC3) подается оперативный постоянный ток, с помощью которого ключами SA1 - SA3 производится включение выключателя. Это исключает возможность включения десинхронизируемого генератора поскольку все переключатели имеют только одну общую рукоятку.
Другие способы синхронизации (с помощью автосинхронизатора, полуавтоматической и автоматической самосинхронизации) и необходимые для этого переключатели и некоторые другие связанные с этим устройства (блокировка от неправильной синхронизации и т. д.) здесь не рассматриваются.
На рис. 2.11 показаны цепи напряжения в шкафу трансформатора напряжения КРУ 6 кВ СН. Здесь обмотки двух однофазных ТН соединены по схеме неполного треугольника. Трансформатор напряжения со стороны высшего напряжения подключается только через разъемные контакты, а со стороны низшего - через разъемные контакты и автоматический выключатель SF1, от вспомогательных контактов которого предусматривается подача сигнала на щит управления о его отключении. Разъемные контакты выполняют роль разъединителя в первичных и рубильников во вторичных цепях.
В эксплуатации очень важно осуществлять тщательный контроль за надежным состоянием разъемных контактов в шкафах КРУ и КРУН и отходящих от них вторичных цепей (токовых, напряжения, оперативного тока).

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки Z Н – последовательно включенные реле и приборы.

Ток I 1 , протекая по обмотке, создаёт магнитный поток Ф 1 = I w 1 , под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е 2 . По обмотке протекает ток I 2 .

Если не учитывать потерь то:

,(2.1)

где – витковый коэффициент трансформации.

В заводских материалах на трансформаторы тока указывают номинальный коэффициент трансформации . Если не учитывать потери, то n в = n т .

В действительности же I 2 отличается от расчетного значения. Часть тока I 1 тратиться на создание намагничивающего потока:

(2.2)

Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет. Магнитопровод быстро расплавится. Кроме того на вторичной разомкнутой обмотке появиться высокое напряжение, достигающие десятков киловольт. Вторичная обмотка обязательно должна быть заземлена – если произойдет пробой изоляции, то при заземленной вторичной обмотке получится короткое замыкание, защитная аппаратура отключит поврежденный трансформатор, заземление вторичной обмотке делается прежде всего для обеспечения техники безопасности.

Причиной погрешностей в работе трансформаторов тока является ток намагничивания. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия релейной защиты, поэтому стараются уменьшить ток намагничивания.

2.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока

Ток I нам состоит из активной и реактивной составляющих.

I а.нам – обусловлена активными потерями на гистерезис и от вихревых токов в магнитопроводе трансформатора тока.

I р.нам – создает магнитный поток, который индуктирует во вторичной обмотке ЭДС Е 2 .

Для уменьшения I а.н ам магнитопровод выполняется из шихтованной стали.

При насыщении I нам возрастает значительно быстрее, чем поток Ф т , что вызывает резкое увеличение погрешностей. (см. рис. 2.2.1 – характеристика намагничивания трансформатора тока.)

Для ограничения погрешностей нужно уменьшить Ф т :

Ф т » Е 2 = I 2 ( Z 2 + Z н ) .(2.3)

Этого можно добиться, либо снизив ток I 2 за счет подбора соответствующего коэффициента трансформации (повысить n т для снижения кратности максимального первичного тока ), либо уменьшив сопротивление нагрузки вторичной обмотки Z н .

Требования к точности трансформаторов тока, питающих релейную защиту

Погрешность трансформаторов тока по току (D I ) не должна превышать 10%, а по углу (d ) – 7 ° .

Эти требования обеспечиваются, если I нам £ 0,1 I 1 .

Для каждого типа трансформаторов тока имеются определённые значения К 1макс и Z н , при которых погрешность e будет равна 10%. Поэтому исходными величинами для оценки погрешности являются I 1макс и Z н :

Z н = Z р + Z п ,(2.4)

где Z п – сопротивление проводов,

Z р – сопротивление реле.

Для упрощения в расчетах сопротивления суммируются арифметически.

Предельные значения К 1макс и Z н из условия 10% погрешности дают заводы, изготавливающие трансформаторы тока.

Класс точности

Выпускаются трансформаторы тока следующих классов точности: 0,5;1;3;10 (для подсоединения к ним измерительных приборов) и Р (для релейной защиты).

Таблица 2.1

При диапазоне первичных токов 0,1 £ I 1 £ 1,2 от номинального .

.(2.5)

Кривые предельной кратности – К 10 = f ( Z ном ) – приводятся в заводской документации (Рис.2.2.2).

Имеются и другие характеристики, например зависимость I 2 = f ( I 1 ) (рис.2.2.3).

Рис. 2.2.2Рис. 2.2.3

2.3. Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки

Исходя из тока нагрузки, его рабочего напряжения и вида защиты, выбирают тип трансформатора тока и его номинальный коэффициент трансформации.

Например: I раб.макс =290 А ® I 1.ном =300 А ® n т.ном =60.

Для дифференциальных и других защит, требующих точной работы трансформаторов тока при больших кратностях первичного тока, используются трансформаторы тока класса Р.

Для защит работающих при меньших значениях I 1.макс – трансформаторы классов 1,3 и 10.

Проверка сводится к определению действительной нагрузки Z н и сопоставлению её с Z н.д оп .

1. Необходимо знать I 1.макс – ток короткого замыкания в максимальном режиме.

2. Вычисляют максимальную кратность первичного тока

,(2.6)

гдеК а – коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ на работу трансформаторов тока в переходном режиме, К а – 1,2...2. Для защит, имеющих выдержку времени или включаемых через быстронасыщающиеся трансформаторы, (БНТ) К а =1.

a – коэффициент, учитывающий возможное отклонение действительной характеристики намагничивания данного трансформатора тока от типовой a =0,8...0,9.

3. По заводским кривым К 10 = f ( Z ном ) определяется Z н.д оп для вычисленного значения К 10 .

4. Определяется действительное сопротивление нагрузки Z н .

Если Z н > Z н.д оп , то увеличивается n т или выбирается трансформатор тока у, которого при данном К 10 допускается большее значение Z н.доп , или принимаются меры к уменьшению Z н .

Порядок расчета Z н должен быть изучен студентами самостоятельно.

2.4. Типовые схемы соединений трансформаторов тока

2.4.1. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Схема соединения представлена на рис. 2.4.1, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

В нормальном режиме (если он симметричный) (практически из–за погрешностей трансформаторов тока проходит небольшой ток – ток небаланса).

Рис.2.4.1

Трехфазное КЗ

Рис. 2.4.2.

Двухфазное КЗ

Рис. 2.4.3

Однофазное КЗ

Рис. 2.4.4

Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных КЗ.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле I р к току в фазе I ф , это отношение называется коэффициентом схемы , для данной схемы k сх =1.

2.4.2. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Схема соединения представлена на рис. 2.4.5, векторные диаграммы иллюстрирующие работу схемы на рис. 2.4.6, 2.4.7.

Каждая часть Курса описывает один важный шаг в схеме подключения релейной защиты к трансформатору тока. Последовательно изучив курс вы поймете как на самом деле организуются токовые цепи релейной защиты и автоматики и сможете использовать эти знания при реальном проектировании.

Для открытия видео нажмите на изображение

Введение

Поговорим о том какие цепи в схеме релейной защиты и автоматики являются наиболее важными, и где проектировщики совершают больше всего ошибок? Здесь мы приведем общий алгоритм создания токовых цепей комплекта РЗА, который раскроем в последующих частях Курса .

Часть 1 — Определение трансформаторов тока и их вторичных обмоток

Для простых первичных схем и защит этот шаг обычно не вызывает сложностей. Однако, стоит остановиться на нем более подробно потому, что привязка к трансформаторам тока — это один из самых ответственных моментов всего проекта релейной защиты и автоматики

Часть 2 — Учет полярности трансформаторов тока

Очень часто полярность трансформаторов тока (ТТ) указывают на схеме неправильно! Почему-то многие проектировщики забывают об этой особенности измерительных трансформаторов. Для простых защит такая оплошность не приводит к неправильной работе, но для дифференциальных, токовых направленных и дистанционных — это ошибка фатальна. Подробно разбираемся с полярностью ТТ.

Часть 3 — Работа с цифровым блоком релейной защиты

Для любой сложной защиты вы также должны учитывать полярность подключения ее аналоговых входов. Это справедливо и для микропроцессорных терминалов и для электромеханических измерительных реле! На этом шаге мы окончательно соберем схему токовых цепей для правильной передачи первичного тока до измерительного органа защиты.

Часть 4 — Клеммы и испытательные блоки

Итак, все необходимые действия для учета полярности токовых цепей выполнены и перед нами костяк схемы. Что дальше? Начинаем добавлять в схему вспомогательные элементы — клеммы и испытательные блоки (БИ). Заодно в этом видео я расскажу зачем и как эти элементы используются?

Часть 5 — Заземление нейтрали токовых цепей

Этот шаг — один из «чемпионов» по ошибкам! Здесь может быть много вариантов и нужно очень хорошо понимать, что делаешь. И постоянно соотносить свои действия с требованиями ПУЭ. Цена ошибки — ложная работа защиты! Настоятельно рекомендую это видео начинающим релейщикам!

Часть 6 — Маркировка элементов и цепей

Схема почти готова. Теперь нужно сделать так, чтобы наши токовые цепи смог собрать монтажник, т.е. неспециалист в релейной защите. Как это сделать? При помощи маркировки элементов и самих токовых цепей. Не самый интересный, но достаточно ответственный этап. Завершаем создание токовых цепей и оформляем результат!

Пример создания токовых цепей комплекта релейной защиты

Теори

я теорией, но как это все выглядит на практике? Хотите посмотреть реальную работу проектировщика при составлении/проверке токовых цепей релейной защиты? Тогда обязательно посмотрите это видео.

Разбираем привязку микропроцессорного блока дифференциальной защиты трансформатора 35/10 кВ. Я специально взял сложную первичную схему — 35-5Н, чтобы были видны возможные сложности на каждом из 7 шагов. Удачного проектирования!

Страница 3 из 20

ГЛАВА ВТОРАЯ
ВТОРИЧНЫЕ ЦЕПИ, ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И ИХ ОБСЛУЖИВАНИЕ
К вторичным цепям относятся как оперативные цепи (в том числе цепи управления), так и цепи тока и напряжения. Рассмотрим сначала измерительные трансформаторы, являющиеся источниками питания цепей тока и напряжения.
В установках высокого напряжения измерительные трансформаторы изолируют реле устройств РЗА и приборы от цепей высокого напряжения, что значительно облегчает конструирование и условия эксплуатации этих реле и приборов.
Измерительный трансформатор состоит из магнитопровода, набранного из тонких листов трансформаторной стали, и обмоток, охватывающих его часть. Обмотка, подключаемая к первичной цепи подстанции, называется первичной, а обмотка, к которой подключаются измерительные приборы, реле и другая аппаратура, называется вторичной обмоткой измерительного трансформатора.
Согласно правилам техники безопасности вторичные обмотки измерительного трансформатора должны иметь постоянное заземление в одной точке схемы для предохранения персонала и оборудования вторичных цепей от высокого напряжения в случае повреждения изоляции между обмотками. Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН).
Трансформаторы тока и вторичные токовые цепи. Первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь присоединения, например линии, трансформатора. В цепь вторичной обмотки ТТ последовательно включают обмотки реле и приборов. Коэффициентом трансформации ТТ называют отношение номинального тока I1 первичной обмотки к номинальному току I2 вторичной обмотки, что приблизительно равно отношению числа витков w2 вторичной обмотки к числу витков W1 первичной обмотки:

Магнитные потоки, создаваемые токами первичной и вторичной обмоток в магнитопроводе, направлены навстречу друг другу. Результирующий магнитный поток определяется разностью этих магнитных потоков; в нормальных условиях работы он невелик. При конструировании ТТ сечение магнитопровода рассчитывают, исходя из нормального
значения результирующего магнитного потока. Вторичная обмотка трансформатора тока должна быть замкнута всегда на цепь с относительно малым сопротивлением. При обрыве цепи вторичной обмотки, когда через первичную обмотку проходит ток, магнитный поток в магнитопроводе значительно возрастает, так как исчезает магнитный поток, создаваемый вторичной обмоткой. В разомкнутой вторичной обмотке будет наводиться э. д. е., значение которой может достигать десятков тысяч вольт и быть смертельно опасным. Магнитопровод ТТ при этом будет перегреваться из-за возросшего магнитного потока, что может привести к повреждению изоляции обмоток и железа ТТ. С учетом этого обстоятельства во вторичных цепях ТТ устанавливают испытательные зажимы и испытательные блоки, позволяющие при проведении испытаний или проверок устройств РЗА и приборов подключать, например, измерительные приборы без разрыва вторичной цепи.
На рис. 1,а схематично показан испытательный зажим в нормальном режиме работы вторичной цепи, когда съемная перемычка 1 соединяет две части испытательного зажима. Измерительный прибор подключают к измерительным винтам 2 зажима параллельно съемной перемычке, не разрывая замкнутую цепь, а затем ослабляют винты 3 и отодвигают или снимают перемычку, вследствие чего измерительный прибор оказывается последовательно включенным в замкнутую вторичную цепь (рис. 1,6). С помощью испытательных зажимов можно также замкнуть накоротко вторичные обмотки ТТ без предварительного разрыва цепей с аппаратурой и приборами, для чего надлежит установить перемычку между измерительными винтами испытательных зажимов, установленных в фазных и нулевом проводах ТТ (см. штриховую линию на рис. 3).

Рис. I. Испытательный зажим во вторичной цепи ТТ: а - нормальный режим; б -включение амперметра
Испытательные блоки - это специальные четырех- или шестицепные (на четыре или на шесть цепей) разъемные контактные устройства, при помощи которых присоединение устройств РЗА или измерительных приборов
к вторичным цепям ТТ, а в некоторых случаях - и к вторичным цепям ТН, к источникам и цепям оперативного тока. Эти устройства обеспечивают возможность быстрого и надежного размыкания или замыкания цепей, а также производства проверок и регулировок реле и других устройств с безразрывным подключением приборов во вторичные цепи ТТ. Обеспечивается также возможность временных изменений в схемах защиты, необходимых при наладке и проверке, без производства переключений на зажимах панели. На рис. 2 показан испытательный блок на шесть цепей. Испытательный блок состоит из основания (корпуса) 1, в углублении которого установлены два ряда пружинящих контактов (пластин) 3, и съемной рабочей крышки 2 с контактными планками 4, соединяющими попарно пружинящие контакты в каждой цепи при вставленной в корпус рабочей крышке (рис. 2,в). К одному ряду верхних внешних зажимов 6 блока подключают провода, идущие к реле или приборам, а к другому ряду нижних внешних зажимов 7 подключают вторичные цепи от ТТ или от ТН или питающие цепи оперативного тока. При снятии рабочей крышки испытательного блока, верхние и нижние пружинящие контакты каждой цепи изолируются друг от друга, а соседние пружинящие контакты нижнего ряда, к которому подведены вторичные цепи от ТТ, закорачиваются без разрыва цепей на расположенные в глубине корпуса блока закорачивающие пластины 5 (рис. 2,а). На время проверок защиты персоналом службы РЗАИ рабочая крышка заменяется испытательной крышкой, электрически соединяющей испытательную схему или измерительные приборы с цепями устройств РЗА. В отличие от рабочей испытательная крышка 8 (рис. 2,г) вместо контактных планок имеет контактные пластины 9, электрически соединенные с измерительными зажимами 10 на внешней стороне крышки. При включении испытательной крышки с заранее подсоединенным к ней амперметром последний включается в цепь, проходящую через блок, без разрыва этой цепи.
В каждой крышке блока есть замок (на рис. 2 не показан), защелкивающийся при установке крышки на полную глубину и фиксирующий ее положение. Если по условиям эксплуатации испытательный блок должен длительное время находиться без рабочей крышки, то вместо нее в блок должна быть вставлена холостая крышка для предовращения попадания пыли и мусора внутрь блока. Холостая крышка не имеет внутреннего выступа, контактных планок или пластин и поэтому при своем включении сохраняет неизменным положение пружинящих контактов блока. Холостая крышка должна отличаться от рабочей крышки цветом. При установке испытательных блоков в шкафах открытого распределительного устройства шкафы должны оборудоваться подогревом.
Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле (приборов) соединяют между собой по различным типовым схемам.

Рис. 2. Устройство испытательного блока: а - корпус испытательного блока без крышки (со снятой левой боковиной); б - рабочая крышка испытательного блока; в - испытательный блок с вставленной рабочей крышкой (в разрезе); г - схема испытательного блока с испытательной крышкой, включенной для измерения тока в цепи

Нa рис. 3 в качестве примера приведена схема соединения вторичных обмоток ТТ и обмоток реле в полную звезду (имеются также схемы соединения в неполную звезду, в треугольник и др.) . В этой схеме три одноименных конца вторичных обмоток (обозначены и1 или и2) соединены между собой и образуют нулевую точку «звезды», от остальных трех концов обмоток отходят фазные провода. Обмотки трех реле подключены с одной стороны к фазным проводам, другие концы обмоток реле соединены между собой и также образуют нулевую точку. Нулевые точки ТТ и реле соединены между собой проводом, который называют нулевым. В нормальном режиме нагрузки и при трехфазных к. з. по фазным проводам проходят равные по значению токи, соответствующие токам в первичной цепи, по нулевому проводу при этом проходит ток во много раз меньшего значения - так называемый ток небаланса. Ток небаланса возникает из-за отклонений значения и фазы вторичных токов ТТ; эти отклонения бывают различны в каждой фазе. Ток небаланса равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз.

Рис. 3. Схема соединения вторичных обмоток ТТ и обмоток реле (приборов) в полную звезду (ИЗ - испытательные зажимы)
При однофазном замыкании на землю по фазному проводу поврежденной фазы и нулевому проводу проходит ток, соответствующий току замыкания на землю. Приведенная на рис. 3 схема является также фильтром токов нулевой последовательности; в выходную цепь этого фильтра (в нулевой провод) включают реле, которые должны действовать при замыканиях на землю. На кабельных линиях напряжением 35 кВ и ниже иногда устанавливают специальные ТТ нулевой последовательности (ТНП). Стальной магнитопровод ТНП кольцеобразной или прямоугольной формы охватывает трехфазный кабель или несколько трехфазных кабелей. К вторичной обмотке ТНП подключают реле. При прохождении по защищаемому кабелю токов нагрузки, токов трехфазных или двухфазных к. з. геометрическая сумма магнитных потоков в магнитопроводе ТНП теоретически равна нулю. При этом ток во вторичной обмотке „ТИП теоретически должен быть равен нулю. Однако вследствие некоторой несимметрии расположения жил кабеля или самих кабелей по отношению к вторичной обмотке ТНП в последней возникает небольшая э. д. с. и через обмотку реле проходит ток небаланса, который отстраивают от тока срабатывания реле. При прохождении по фазе кабеля тока однофазного замыкания на землю во вторичной обмотке ТНП индуцируется э. д. е., под действием которой появляется ток, достаточный для срабатывания реле.
Постоянное заземление вторичной обмотки ТТ в одной точке выполняют обычно на самом ТТ или на ближайшем к нему ряду зажимов. В сложных схемах релейной защиты, когда соединяют между собой вторичные обмотки нескольких групп ТТ, размещенных в разных местах подстанции, постоянное заземление вторичных цепей этих ТТ также должно выполняться в одной точке. Обычно это заземление устанавливают в месте сборки цепей групп ТТ (в распределительном устройстве или на панели релейной защиты).
Особенности производства операций в токовых цепях. Эксплуатационные работы (проверки и испытания), связанные с ТТ, могут ограничиваться только вторичными цепями ТТ (измерение сопротивления изоляции, проверка цепей релейной защиты под нагрузкой и т. д.), а могут охватить и первичную цепь ТТ. Оперативный персонал должен четко представлять себе объем и место предстоящих работ и выполнять все подготовительные работы в полном соответствии с правилами техники безопасности .
Проведение операций с испытательными блоками во вторичных цепях ТТ разрешается оперативному персоналу лишь в некоторых случаях (см. ниже). При этом оперативный персонал проходит специальное обучение, во время которого должны быть рассмотрены варианты всех операций, их содержание и последовательность. Оперативный персонал, допущенный к операциям с испытательными блоками, должен быть также проинструктирован персоналом службы РЗАИ на рабочем месте.
Основные правила выполнения операций с испытательными блоками заключаются в следующем. При снятии рабочей крышки испытательного блока необходимо нажать пальцами на обе защелки, чтобы открыть замки с двух сторон крышки, а затем резко без перекосов выдернуть крышку в направлении, перпендикулярном панели. Вставлять рабочую крышку нужно до защелкивания замка.
При наличии двух выключателей на присоединение операции в токовых цепях одного из двух комплектов ТТ
с помощью испытательных блоков надлежит проводить с временным отключением устройств релейной защиты, которые по принципу действия и чувствительности могут срабатывать ложно из-за кратковременного возникновения несимметрии токов при рабочем режиме (например, дифференциально-фазные высокочастотные защиты, чувствительные токовые защиты нулевой последовательности соответствующих ступеней, защиты параллельных линий и т. п.) . Если указанные выше операции поручается выполнить оперативному персоналу, службой РЗАИ должны быть даны письменные указания с перечнем всех защит, которые должны быть при этом временно (и на какое время) отключены.

Рис. 4. Схема трехфазного пятистержневого трансформатора напряжения

После окончания работы во вторичных цепях ТТ оперативный персонал должен проверить, введены ли в действие на отключение все защитные устройства, которые выводились из действия.