מדידת שנאי זרם במעגלים להגנת ממסר ואוטומציה

ציוד הכוח של תחנות חשמל מחולק מבחינה ארגונית לשני סוגים של מכשירים:

1. מעגלי כוח שדרכם מועבר כל הספק של האנרגיה המועברת;

2. מכשירים משניים המאפשרים לשלוט בתהליכים המתרחשים בלולאה הראשונית ולשלוט בהם.

ציוד החשמל ממוקם בשטחים פתוחים או במתגים סגורים, וציוד משני ממוקם על לוחות ממסר, בארונות מיוחדים או תאים נפרדים.

חיבור הביניים המבצע את תפקיד העברת המידע בין יחידת הכוח לגופי המדידה, הניהול, ההגנה והבקרה הם שנאי מדידה. כמו כל מכשירים כאלה, יש להם שני צדדים עם ערכי מתח שונים:

1. מתח גבוה, התואם את הפרמטרים של הלולאה הראשונה;

2.מתח נמוך, המאפשר להפחית את הסיכון להשפעה של ציוד אנרגיה על אנשי השירות ואת עלות החומרים ליצירת התקני בקרה וניטור.

שם התואר "מדידה" משקף את מטרת המכשירים החשמליים הללו, שכן הם מדמים בצורה מדויקת מאוד את כל התהליכים המתרחשים בציוד החשמל ומחולקים לשנאים:

1. זרם (CT);

2. מתח (VT).

הם עובדים על פי העקרונות הפיזיקליים הכלליים של טרנספורמציה, אך יש להם עיצובים ושיטות שונות של הכללה במעגל הראשוני.

כיצד מייצרים ופועלים שנאי זרם

עקרונות הפעולה והמכשירים

בעיצוב שנאי מדידת זרם ההמרה של ערכי הווקטור של זרמים בעלי ערכים גדולים הזורמים במעגל הראשוני לגודל מופחת באופן פרופורציונלי, ובאותו אופן נקבעים כיווני הווקטורים במעגלים המשניים.

מכשיר מעגל מגנטי

מבחינה מבנית, שנאי זרם, כמו כל שנאי אחר, מורכבים משתי פיתולים מבודדים הממוקמים סביב מעגל מגנטי משותף. הוא עשוי עם לוחות מתכת למינציה המומסים באמצעות סוגים מיוחדים של פלדות חשמליות. זה נעשה כדי להפחית את ההתנגדות המגנטית בנתיב של שטפים מגנטיים המסתובבים בלולאה סגורה סביב הסלילים וכדי להפחית הפסדים דרך זרמי מערבולת.

שנאי זרם להגנת ממסר ואוטומציה יכול להיות לא ליבה מגנטית אחת, אלא שתיים, שונות במספר הלוחות ובנפח הכולל של הברזל המשמש. זה נעשה כדי ליצור שני סוגים של סלילים שיכולים לעבוד בצורה מהימנה כאשר:

1. תנאי עבודה נומינליים;

2.או בעומסי יתר משמעותיים הנגרמים מזרמי קצר חשמלי.

העיצוב הראשון משמש לביצוע מדידות, והשני משמש לחיבור הגנות שמכבות מצבים חריגים מתעוררים.

סידור סלילים ומסופי חיבור

הפיתולים של שנאי זרם, שתוכננו ומיוצרים להפעלה קבועה במעגל המתקן החשמלי, עומדים בדרישות למעבר בטוח של זרם והשפעתו התרמית. לכן, הם עשויים נחושת, פלדה או אלומיניום עם שטח חתך שאינו כולל חימום מוגבר.

מכיוון שהזרם הראשוני תמיד גדול מהמשני, הפיתול עבורו בולט באופן משמעותי בגודלו, כפי שמוצג בתמונה למטה עבור השנאי הימני.

למבני השמאל והאמצע אין כוח כלל. במקום זאת, מסופק פתח בבית שדרכו עובר חוט אספקת חשמל או אוטובוס קבוע. מודלים כאלה משמשים, ככלל, במתקני חשמל עד 1000 וולט.

על המסופים של פיתולי השנאי יש תמיד מתקן קבוע לחיבור פסים וחיבור חוטים באמצעות ברגים ומהדקים ברגים. זהו אחד המקומות הקריטיים בהם עלול להישבר המגע החשמלי, מה שעלול לגרום לנזק או לשבש את פעולתה המדויקת של מערכת המדידה. לאיכות ההידוק שלו במעגלים הראשוניים והמשניים תמיד שמים לב במהלך בדיקות תפעוליות.

מסופי שנאי זרם מסומנים במפעל במהלך הייצור ומסומנים:

• L1 ו-L2 עבור הקלט והפלט של הזרם הראשוני;

• I1 ו-I2 - משני.

מדדים אלה מתכוונים לכיוון המתפתל של הסיבובים זה לזה ומשפיעים על החיבור הנכון של הכוח והמעגלים המדומים, המאפיין של התפלגות וקטורי הזרם לאורך המעגל. הם מקבלים תשומת לב במהלך התקנה ראשונית של שנאים או החלפת מכשירים פגומים, ואף נבדקים בשיטות שונות של בדיקות חשמל הן לפני הרכבת המכשירים והן לאחר ההתקנה.

מספר הסיבובים במעגל הראשי W1 ו-W2 המשני אינו זהה, אבל שונה מאוד. לשנאי זרם במתח גבוה יש בדרך כלל רק אוטובוס ישר אחד על פני המעגל המגנטי שפועל בתור פיתול האספקה. לפיתול המשני יש מספר גדול יותר של סיבובים, מה שמשפיע על יחס הטרנספורמציה. לנוחות השימוש, הוא כתוב כביטוי חלקי של הערכים הנומינליים של הזרמים בשתי הפיתולים.

לדוגמה, הערך 600/5 בלוחית התיבה אומר שהשנאי מיועד לחיבור לציוד מתח גבוה עם זרם נקוב של 600 אמפר, ורק 5 יעברו טרנספורמציה במעגל המשני.

כל שנאי זרם מדידה מחובר לפאזה משלו של הרשת הראשית. מספר הפיתולים המשניים להגנת ממסר ואוטומציה גדל בדרך כלל לשימוש נפרד בליבות המעגל הנוכחי עבור:

• כלי מדידה;

• הגנה כללית;

• הגנה על צמיגים וצמיגים.

שיטה זו מבטלת את ההשפעה של מעגלים פחות קריטיים על מעגלים משמעותיים יותר, מפשטת את התחזוקה והבדיקה שלהם על ציוד עבודה במתח הפעלה.

לצורך סימון המסופים של פיתולים משניים כאלה, ייעוד 1I1, 1I2, 1I3 משמש להתחלה ו- 2I1, 2I2, 2I3 עבור הקצוות.

מכשיר בידוד

כל דגם שנאי זרם נועד לפעול עם כמות מסוימת של מתח גבוה על הפיתול הראשוני. שכבת הבידוד הממוקמת בין הפיתולים והדיור חייבת לעמוד בפוטנציאל של רשת החשמל של המעמד שלה במשך זמן רב.

בחלק החיצוני של הבידוד של שנאי זרם במתח גבוה, בהתאם למטרה, ניתן להשתמש בדברים הבאים:

• מפת פורצלן;

• שרפי אפוקסי דחוסים;

• סוגים מסוימים של פלסטיק.

ניתן להשלים את אותם חומרים בנייר שנאי או שמן כדי לבודד את חציית החוטים הפנימיים על הפיתולים ולבטל תקלות סיבוב לפנייה.

דרגת דיוק TT

באופן אידיאלי, שנאי צריך לפעול באופן תיאורטי בצורה מדויקת מבלי להכניס שגיאות. במבנים אמיתיים, לעומת זאת, אנרגיה אובדת כדי לחמם את החוטים באופן פנימי, להתגבר על התנגדות מגנטית וליצור זרמי מערבולת.

בגלל זה, לפחות קצת, אבל תהליך הטרנספורמציה מופרע, מה שמשפיע על דיוק השעתוק בקנה המידה של וקטורי הזרם הראשוניים מהערכים המשניים שלהם עם סטיות בכיוון במרחב. לכל שנאי הזרם יש טעות מדידה מסוימת, המנורמלת כאחוז מהיחס בין השגיאה המוחלטת לערך הנומינלי במשרעת ובזווית.

שיעור דיוק שנאים זרם מתבטאים על ידי הערכים המספריים «0.2», «0.5», «1», «3», «5», «10».

שנאים Class 0.2 עובדים עבור מדידות מעבדה קריטיות.Class 0.5 מיועד למדידה מדויקת של זרמים המשמשים מטר רמה 1 למטרות מסחריות.

מדידות זרם עבור פעולת הממסרים וחשבונות הבקרה של הרמה השנייה מתבצעות בכיתה 1. סלילי ההפעלה של הכוננים מחוברים לשנאי הזרם של דרגת הדיוק ה-10. הם עובדים בדיוק במצב קצר של הרשת הראשית.

מעגלי מיתוג TT

בתעשיית החשמל משתמשים בעיקר בקווי חשמל בעלי שלושה או ארבעה חוטים. על מנת לשלוט בזרמים העוברים דרכם, נעשה שימוש בתוכניות שונות לחיבור שנאי מדידה.

1. ציוד חשמלי

התמונה מציגה גרסה של מדידת הזרמים של מעגל חשמל תלת-חוטי של 10 קילו-וולט באמצעות שני שנאי זרם.

כאן ניתן לראות כי פסי חיבור הפאזה הראשונית A ו-C מוברגים למסופי השנאים הנוכחיים והמעגלים המשניים מוסתרים מאחורי גדר ומובלים מרתמת כבלים נפרדת לתוך צינור מגן אשר מנותב אל תא הממסר. לחיבור מעגלים לבלוקים.

אותו עקרון התקנה חל בתוכניות אחרות. ציוד מתח גבוהכפי שמוצג בתמונה עבור רשת 110 קילו וולט.

כאן המתחמים של שנאי המכשיר מותקנים בגובה באמצעות פלטפורמת בטון מזוין מוארקת, הנדרשת על פי תקנות הבטיחות. החיבור של הפיתולים הראשוניים לחוטי האספקה ​​נעשה בחתך, וכל המעגלים המשניים מובאים בקופסה סמוכה עם צומת מסוף.

חיבורי הכבלים של מעגלי הזרם המשניים מוגנים מפני פגיעה מכנית חיצונית מקרית על ידי כיסויי מתכת ולוחות בטון.

2.פיתולים משניים

כפי שצוין לעיל, מוליכי המוצא של שנאי זרם מובאים יחד לפעולה עם התקני מדידה או התקני הגנה. זה משפיע על הרכבה של המעגל.

אם יש צורך לשלוט בזרם העומס בכל שלב באמצעות מד זרם, אזי משתמשים באפשרות החיבור הקלאסית - מעגל כוכב מלא.

במקרה זה, כל מכשיר מציג את הערך הנוכחי של השלב שלו, תוך התחשבות בזווית ביניהם. השימוש במקליטים אוטומטיים במצב זה מאפשר לך להציג בצורה נוחה ביותר את הצורה של סינוסואידים ולבנות דיאגרמות וקטוריות של חלוקת עומסים על בסיסם.

לעתים קרובות, על מזינים יוצאים 6 ÷ 10 קילו וולט, על מנת לחסוך, לא שלושה, אלא שני שנאים זרם מדידה מותקנים, ללא שימוש בשלב אחד B. מקרה זה מוצג בתמונה למעלה. מאפשר לחבר מדי זרם למעגל כוכב לא שלם.

עקב חלוקה מחדש של הזרמים של המכשיר הנוסף, מתברר שמוצג הסכום הווקטור של שלבים A ו-C, המכוון הפוך לוקטור של שלב B במצב עומס סימטרי של הרשת.

המקרה של הפעלת שני שנאי זרם מדידה לניטור זרם הקו באמצעות ממסר מוצג בתמונה למטה.

התוכנית מאפשרת שליטה מלאה בעומס מאוזן ובקצר תלת פאזי. כאשר מתרחש קצר חשמלי דו-פאזי, במיוחד AB או BC, הרגישות של מסנן כזה מוערכת מאוד.

תכנית נפוצה לניטור זרמים ברצף אפס נוצרת על ידי חיבור שנאי מדידת זרם במעגל כוכב מלא וסלילה של ממסר בקרה לחוט ניטרלי משולב.

הזרם הזורם דרך הסליל נוצר על ידי הוספת וקטורי שלושת הפאזות. במצב סימטרי, הוא מאוזן, ובמהלך התרחשות של קצרים חד-פאזיים או דו-פאזיים, מרכיב חוסר האיזון משתחרר בממסר.

מאפייני ביצועים של מדידת שנאי זרם והמעגלים המשניים שלהם

מיתוג תפעולי

במהלך פעולת שנאי הזרם נוצר איזון של שטפים מגנטיים הנוצרים על ידי זרמים בפיתולים הראשוניים והמשניים, כתוצאה מכך הם מאוזנים בגודלם, מכוונים הפוך ומפצים על השפעת EMF שנוצר במעגלים סגורים .

אם הפיתול הראשי פתוח, הזרם יפסיק לזרום דרכו וכל המעגלים המשניים פשוט ינותקו. אבל לא ניתן לפתוח את המעגל המשני כאשר הזרם עובר דרך הראשוני, אחרת, תחת פעולת השטף המגנטי בפיתול המשני, נוצר כוח אלקטרו-מוטורי, שאינו מושקע על זרימת הזרם בלולאה סגורה עם התנגדות נמוכה , אך משמש במצב המתנה.

הדבר מוביל להופעת פוטנציאל גבוה של המגעים הפתוחים, המגיע למספר קילו-וולט ומסוגל לשבור את בידוד המעגלים המשניים, לשבש את פעולת הציוד ולגרום לפציעות חשמליות לאנשי השירות.

מסיבה זו, כל המיתוג במעגלים המשניים של שנאי זרם מתבצע על פי טכנולוגיה מוגדרת בקפדנות ותמיד תחת פיקוח של מפקחים, מבלי להפריע למעגלים הנוכחיים. כדי לעשות זאת, השתמש ב:

• סוגים מיוחדים של בלוקים מסוף המאפשרים לך להתקין קצר חשמלי נוסף למשך ההפסקה של הקטע שהוצא משירות;

• בדיקת בלוקים זרם עם מגשרים קצרים;

• עיצוב מפתח מיוחד.

מקליטים לתהליכי חירום

מכשירי המדידה מחולקים לפי סוג פרמטרי הקיבוע עבור:

• תנאי עבודה נומינליים;

• התרחשות זרם יתר במערכת.

האלמנטים הרגישים של מכשירי ההקלטה קולטים באופן ישיר את האות הנכנס וגם מציגים אותו. אם הערך הנוכחי מוזן בקלט שלהם עם עיוות, שגיאה זו תוכנס לקריאות.

מסיבה זו, מכשירים המיועדים למדידת זרמי חירום, ולא נומינליים, מחוברים לליבה של ההגנה של שנאי זרם, ולא למדידות.

קרא על המכשיר ועקרונות הפעולה של שנאי מתח למדידת כאן: מדידת שנאי מתח במעגלים להגנת ממסר ואוטומציה