В интеллектуальных реклоузерах среднего напряжения, таких как устройства Rockwill, встроенный ТТ обычно указывается с коэффициентом 400/1 А. Причина не в том, что «1 А точнее». Дело в том, что вторичная обмотка на 1 А подходит для цифрового контроллера, снижает нагрузку на вторичную цепь, допускает длинные кабельные линии в установках на опорах и сжимает ток короткого замыкания во вторичной цепи до диапазона, в котором электронная дискретизация работает комфортно.
При том же сопротивлении вторичной цепи номинальная нагрузка ТТ на 1 А составляет лишь 1/25 от нагрузки ТТ на 5 А, поскольку S = I² × Z. Следовательно, при прокладке проводов на большие расстояния можно использовать кабель с меньшим сечением, а магнитопроводы защиты с меньшей вероятностью преждевременно насытятся при высокой нагрузке.
Трансформатор тока (ТТ) преобразует большой первичный ток в стандартный малый вторичный ток. Стандарт МЭК 61869-2 охватывает ТТ с токовым выходом, где 1 А и 5 А являются обычными номинальными значениями вторичного тока; в более старой китайской системе GB также указаны 1 А, 2 А и 5 А. Коэффициент 400/1 А означает 1 А во вторичной цепи при токе первичной цепи 400 А, тогда как 400/5 А означает 5 А во вторичной цепи при том же первичном токе.
Выбор определяется тем, что подключено далее по цепи. Цифровые контроллеры реклоузеров и терминалы с автономным питанием предпочитают малый ток и низкую нагрузку; устаревшие электромагнитные реле и аналоговые измерительные приборы предпочитают более высокий сигнал 5 А.
Нагрузка вторичной цепи ТТ (в ВА) приблизительно равна S = I_s² × Z, где I_s — номинальный вторичный ток, а Z — входное сопротивление контроллера плюс сопротивление петли кабеля плюс сопротивление контакта клеммы. При том же Z ТТ 400/1 А потребляет 1²Z = Z ВА, тогда как ТТ 400/5 А потребляет 5²Z = 25Z ВА.
Другими словами, схема на 5 А требует в 25 раз большей нагрузки. На практике это означает, что 1 А позволяет использовать более тонкий вторичный кабель и снижает номинальную мощность в ВА, а также гораздо лучше соответствует входу цифрового контроллера с низкой нагрузкой.
Приведенное ниже сравнение предполагает равную номинальную нагрузку и равное сечение медных жил. Эти цифры являются справочными значениями; на практике их следует проверять с учетом фактического сопротивления кабеля и входных параметров контроллера.
| Номинальная нагрузка и вторичная цепь | 1 мм² | 1,5 мм² | 2,5 мм² | 4 мм² |
|---|---|---|---|---|
| 2,5 ВА, 1 А | около 69 м | около 108 м | около 178 м | около 277 м |
| 2,5 ВА, 5 А | около 2,8 м | около 4,3 м | около 7,1 м | около 11,1 м |
| 10 ВА, 1 А | около 276 м | около 432 м | около 712 м | около 1108 м |
| 10 ВА, 5 А | около 11,4 м | около 17 м | около 28,5 м | около 44,3 м |
В случае с реклоузером, устанавливаемым на опоре, расстояние от трансформатора тока на опоре до контроллера под опорой может составлять десятки метров, поэтому преимущество 1 А очевидно. Конструкция на 5 А при том же расстоянии потребовала бы либо более тяжелого кабеля, либо более высокой номинальной нагрузки трансформатора тока.
Как только полная нагрузка вторичной цепи превышает номинальную нагрузку трансформатора тока, возрастают погрешность коэффициента трансформации и сдвиг по фазе. При токе короткого замыкания защитный сердечник, несущий слишком большую нагрузку, может рано насытиться и превысить предел своей полной погрешности.
Поскольку ток 1 А уменьшает полную мощность (ВА), выделяемую на том же сопротивлении, в 25 раз, фактическая нагрузка с гораздо большей вероятностью останется ниже номинальной нагрузки, что обеспечивает больший запас точности. Сопротивление кабеля также необходимо рассчитывать при максимальной рабочей температуре, а не при комнатной температуре.
Приблизительный расчет по идеальному коэффициенту трансформации, без учета насыщения и ограничений класса защиты:
| Первичный ток | Вторичная обмотка 400/1 А | Вторичная обмотка 400/5 А |
|---|---|---|
| 10 кА | около 25 А | около 125 А |
| 16 кА | около 40 А | около 200 А |
| 20 кА | около 50 А | около 250 А |
При вторичном токе 5 А серьезное короткое замыкание требует от ТТ сотен ампер, что предъявляет гораздо более жесткие требования к пропускной способности обмотки, кабелю, клеммам, измерительным резисторам и диапазону измерений контроллера. Вторичный ток 1 А снижает ток короткого замыкания во вторичной цепи в пять раз, что обеспечивает значительно больший запас по мощности для полно волновой фильтрации Фурье, идентификации гармоник и регистрации аварийных событий.
Эпоксидная опора APG со встроенным ТТ
Интеллектуальное устройство повторного включения может получать энергию от линейного ТТ, при этом контроллер на базе микропроцессора обрабатывает логику защиты от сверхтоков, замыканий на землю и повторного включения независимо от внешней панели защиты. Цифровые входы тока микропроцессорных терминалов обычно потребляют от долей ВА до нескольких ВА.
ТТ на 1 А в паре с небольшой номинальной нагрузкой (например, 1,5; 2,5; 3 или 5 ВА, в зависимости от данных производителя контроллера) более экономичен, чем ТТ на 5 А. Решения Rockwill для автоматизации интеллектуальных сетей делают акцент на автоматизации сетей и удаленном мониторинге микропроцессорных терминалов, и для таких приложений предпочтительнее малый вторичный ток.
Когда измерительный сердечник, защитный сердечник и терминал автоматизации фидера питаются от одного источника, каждое приращение полного сопротивления ΔZ увеличивает нагрузку следующим образом:
Таким образом, расширение системы автоматизации гораздо более терпимо к росту нагрузки. Тем не менее, по возможности следует разделять измерительные и защитные сердечники, чтобы их нагрузки не суммировались последовательно.
Небольшое уточнение. ТТ на 1 А не является «более безопасным» просто потому, что его номинальное значение меньше. Вторичную обмотку находящегося под напряжением ТТ ни в коем случае нельзя оставлять разомкнутой. Индуцированное напряжение на разомкнутой вторичной обмотке зависит от коэффициента трансформации, числа витков, сердечника и класса защиты, и в целом нельзя сказать, что разомкнутая вторичная обмотка на 1 А более безопасна. Выбор 1 А — это решение, касающееся нагрузки и дискретизации, а не безопасности.
Для новой установки наружного интеллектуального устройства повторного включения ни одно из этих ограничений не действует, поэтому предпочтительным выбором является 400/1 А.
Интеллектуальные реклоузеры класса Rockwill используют встроенный трансформатор тока 400/1 А, а не 400/5 А, по следующим основным причинам. При низком потреблении ВА электронного контроллера номинальная нагрузка составляет лишь 1/25 от значения для 5 А, согласно формуле S = I² × Z. На длинных кабельных линиях, проложенных на опорах, падение напряжения невелико, что позволяет использовать проводник меньшего сечения. Фактическая нагрузка легко остается ниже номинальной ВА, поэтому защитный сердечник с меньшей вероятностью войдет в насыщение из-за чрезмерной нагрузки при коротком замыкании. Ток повреждения от 10 до 25 кА обеспечивает идеальный вторичный ток около 25–62,5 А, что гораздо лучше подходит для цифрового дискретизирования и терминалов с автономным питанием, чем 125–312,5 А в схеме на 5 А. При параллельном подключении нескольких устройств РЗА добавленная нагрузка невелика. Если требуется совместимость с устаревшими реле на 5 А, или если аналоговые щитовые приборы расположены в непосредственной близости внутри КРУ, или если заказчик требует 5 А, версия 400/5 А может быть поставлена под заказ. Для новых реклоузеров наружной установки с автоматикой рекомендуется вариант 400/1 А.
Серийное производство реклоузеров Rockwill
В: Обладает ли трансформатор тока 400/1 А более высокой точностью по сравнению с 400/5 А?
О: Не обязательно. Точность зависит от класса точности, номинальной нагрузки, фактической нагрузки и температуры. Преимущество варианта на 1 А заключается в том, что при том же сопротивлении кабеля он создает меньшую нагрузку, поэтому на большой длине трасы фактическую нагрузку легче удержать ниже номинальной ВА, и вероятность потери точности снижается. Само по себе коэффициент трансформации не является более точным.
В: Для реклоузера, устанавливаемого на опоре, с длиной трасы 50 м, следует ли использовать 1 А или 5 А?
О: При использовании цифрового контроллера и малом потреблении ВА предпочтительнее вариант на 1 А. Для того же кабеля сечением 2,5 мм² и нагрузки 2,5 ВА вторичная цепь на 1 А теоретически может достигать длины значительно более ста метров, тогда как вторичная цепь на 5 А достигает лишь около 7 м. В применении на 50 м для конструкции на 5 А обычно потребовалась бы значительно более высокая ВА или кабель большего сечения.
В: Безопаснее ли разомкнутая цепь для трансформатора тока на 1 А?
О: Так судить нельзя. Опасность разомкнутой вторичной цепи зависит от первичного тока, коэффициента трансформации, числа витков, сердечника и класса защиты. Независимо от того, составляет ли вторичный ток 1 А или 5 А, вторичная обмотка должна быть закорочена, пока трансформатор тока находится под напряжением, а разомкнутая цепь никогда не допускается.
В: Можно ли переоборудовать подстанцию, полностью рассчитанную на 5 А, под реклоузер Rockwill на 1 А?
О: Да, но если нижестоящие реле или счетчики принимают только 5 А, вам потребуются промежуточные трансформаторы тока, преобразователи сигналов или версия реклоузера на 5 А. Для новой полностью цифровой системы вариант на 1 А является более экономичным выбором.
В: Предписывает ли МЭК использование 1 А или 5 А?
О: Нет, обязательного выбора между ними не существует. МЭК 61869-2 охватывает требования к точности, нагрузке и классу защиты для трансформаторов тока с выходом по току, рассчитанных на 1 А и 5 А. Выбор зависит от длины кабеля, нижестоящего оборудования и проверки на насыщение.
Отредактировано: Garca
Вход
