ПНСТ 283-2018 Трансформаторы измерительные. Часть 2. Технические условия на трансформаторы тока

ПНСТ 283-2018

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТРАНСФОРМАТОРЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ

Часть 2

Технические условия на трансформаторы тока

Instrument transformers. Part 2. Requirements for current transformers

ОКС 17.220.20

ОКПД 2 27.11.4

Срок действия с 2019-01-01

по 2022-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Эльмаш (УЭТМ)" (ООО "Эльмаш (УЭТМ)")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 "Электроэнергетика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 октября 2018 г. N 51-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: [email protected], [email protected], [email protected] и в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 109074 Москва, Китайгородский проезд, д.7, стр.1.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2019 год

Введение

Настоящий стандарт входит в серию стандартов "Трансформаторы измерительные", которая включает следующие стандарты:

- Часть 1. Общие технические условия;

- Часть 2. Технические условия на трансформаторы тока;

- Часть 3. Технические условия на индуктивные трансформаторы напряжения;

- Часть 4. Технические условия на комбинированные трансформаторы;

- Часть 5. Технические условия на емкостные трансформаторы напряжения;

- Часть 6 - Часть 8. Технические условия на электронные трансформаторы.

В настоящем стандарте реализованы основные нормативные положения международного стандарта МЭК 61869-2:2012* "Трансформаторы измерительные. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока" (IEC 61869-2:2012 "Instrument transformers - Part 2: Additional requirements for current transformers") и практика применения ГОСТ 7746-2001 "Трансформаторы тока. Общие технические условия".

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на трансформаторы тока на напряжение от 3 до 750 кВ, предназначенные для применения в электрических цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц, с целью передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления, разработанным после 1 января 2019 г.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.217 Государственная система обеспечения единства измерений. Трансформаторы тока. Методика поверки

ГОСТ 6827 (МЭК 59 (1938)) Электрооборудование и приемники электрической энергии. Ряд номинальных токов

ГОСТ 8024 Аппараты и электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний

ГОСТ 9920 (МЭК 694-80, МЭК 815-86) Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кв. Длина пути утечки внешней изоляции

ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ Р 8.736 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения

ГОСТ Р 52735 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ

ГОСТ Р 55438 Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Релейная защита и автоматика. Взаимодействие субъектов электроэнергетики и потребителей электрической энергии при создании (модернизации) и эксплуатации. Общие требования

ГОСТ Р МЭК 61869-2 Трансформаторы измерительные. Часть 2. Дополнительные требования к трансформаторам тока

ПНСТ 282-2018 Трансформаторы измерительные. Часть 1. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 трансформатор тока для защиты класса точности P: Трансформатор тока для защиты, для которого не задается требование ограничения остаточного потокосцепления, а уровень насыщения определяется действующим значением тока короткого замыкания при значениях всех прочих параметров, соответствующих номинальным данным.

3.1.2 трансформатор тока для защиты класса точности PR: Трансформатор тока для защиты, для которого требование ограничения остаточного потокосцепления задано, а уровень насыщения определяется действующим значением тока короткого замыкания при значениях всех прочих параметров, соответствующих номинальным данным.

3.1.3 трансформатор тока для защиты класса точности TPY: Трансформатор тока для защиты, для которого задано требование ограничения остаточного потокосцепления, уровень насыщения определяется максимальным амплитудным значением тока короткого замыкания с максимальным содержанием апериодической составляющей, а предел допускаемой погрешности при протекании тока короткого замыкания в переходном режиме определяется пиковым значением мгновенной погрешности.

Примечание - Трансформатор тока данного класса полностью трансформирует апериодическую составляющую во вторичную цепь.

3.1.4 трансформатор тока для защиты класса точности TPZ: Трансформатор тока для защиты, для которого задано требование ограничения остаточного потокосцепления, уровень насыщения определяется максимальным амплитудным значением тока короткого замыкания с максимальным содержанием апериодической составляющей, а предел допускаемой погрешности при протекании тока короткого замыкания в переходном режиме определяется амплитудой периодической составляющей погрешности.

Примечание - Трансформатор тока данного класса ограничивает трансформацию апериодической составляющей во вторичную цепь.

3.1.5 предельная кратность: Наибольшее значение кратности первичного тока, при котором полная погрешность при номинальной вторичной нагрузке не превышает полной погрешности, заданной классом точности.

Примечания

2 Индуктивность вторичной обмотки состоит из индуктивности, определяемой параметрами магнитопровода (индуктивность намагничивания), и индуктивности рассеяния обмотки. При измерениях, выполняемых на выводах вторичной обмотки при разомкнутой первичной обмотке, измеряемой величиной является их сумма. Однако при конструкторских расчетах трансформатора их вычисляют раздельно, по разным методикам. В большинстве случаев индуктивностью рассеяния можно пренебречь, но возможность такого пренебрежения следует проверять в каждом конкретном случае.

3.1.8 вольтамперная характеристика; ВАХ: Зависимость между действующими значениями тока намагничивания и напряжения.

3.1.12 нормированный цикл: Одно или несколько протеканий токов короткого замыкания через трансформатор с нормируемыми длительностями протекания и пауз.

Примечание - Переходный коэффициент численно равен отношению мгновенного значения тока погрешности при наличии апериодической составляющей к амплитудному значению тока погрешности при токе номинальной предельной кратности, не содержащем апериодической составляющей.

Примечание - Коэффициент характеризует предел допустимого увеличения потокосцепления (до начала насыщения) в результате наличия апериодической составляющей в токе короткого замыкания.

3.1.22 ток намагничивания: Действующее значение тока, протекающего во вторичной обмотке трансформатора тока при синусоидальном напряжении номинальной частоты, приложенном к вторичным выводам, причем первичная и остальные обмотки разомкнуты.

Примечание - Для трансформаторов, предназначенных для работы в переходных режимах короткого замыкания, - действующее значение тока намагничивания, амплитудное значение которого равно максимальному мгновенному значению тока погрешности переходного режима при прочих номинальных параметрах.

3.2 В настоящем стандарте используют следующие обозначения и сокращения:

А - расстояние между осями проводников соседних фаз в месте установки трансформатора в эксплуатации;

АПВ - автоматическое повторное включение;

Б - расстояние в свету от трансформатора до места ближайшего изгиба проводника, служащего в эксплуатации первичной обмоткой трансформатора;

ВАХ - вольтамперная характеристика;

КРУ - комплектное распределительное устройство;

КРУЭ - комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией;

ТТИ - испытуемый трансформатор тока;

ТТО - образцовый трансформатор тока;

ТТПИ - промежуточный трансформатор тока, находящийся в цепи испытуемого трансформатора тока;

ТТПО - промежуточный трансформатор тока, находящийся в цепи образцового трансформатора тока.

4 Классификация

4.1 Трансформаторы тока подразделяют по следующим основным признакам:

4.1.1 По роду установки (категории размещения и климатическому исполнению) - по ГОСТ 15150.

4.1.2 По типу конструкции - в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 - Обозначение трансформаторов по типу конструкции

4.1.3 По виду изоляции - в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 - Обозначение трансформаторов по виду изоляции

4.1.4 По назначению вторичных обмоток - в соответствии с таблицей 3. Допускается сочетание назначений, например для измерения и защиты или для измерения и учета. В этом случае в обозначении обмотки указывают оба класса точности: вначале указывают класс точности для измерения, а в скобках- класс точности для защиты, например 0,5(5Р).

Таблица 3 - Обозначение трансформаторов по назначению вторичных обмоток

4.1.5 По числу коэффициентов трансформации: с одним коэффициентом трансформации - однодиапазонный, с несколькими коэффициентами трансформации - многодиапазонный, получаемые путем изменения числа витков первичной или/и вторичной обмотки.

4.2 Условное обозначение трансформатора

Примечания

1 Буквенная часть условного обозначения представляет собой серию; совокупность буквенного обозначения и значения номинального напряжения - тип; полное обозначение в целом - типоисполнение трансформатора.

2 Для встроенных трансформаторов допускается применение упрощенного условного обозначения.

3 В стандартах на трансформаторы конкретных типов допускается вводить в буквенную часть один или несколько признаков, а также дополнительные буквы и/или цифры, исключать или заменять отдельные буквы (кроме Т) для обозначения особенностей конкретного трансформатора.

Пример условного обозначения опорного трансформатора тока с газовой изоляцией типа ТРГ-110, категории исполнения по длине пути утечки внешней изоляции II*, имеющего обмотку для измерения класса точности 0,2, три обмотки для защиты классов точности 5Р, на наибольший рабочий ток 1800 А (номинальный ток 1200 А, с длительно допустимой перегрузкой 50%), предназначенного для эксплуатации в районах с умеренным климатом, категории размещения 1:

ТРГ-110 II*-0,2/5Р/5Р/5Р-1800 У1

5 Основные параметры

5.1 Значения основных параметров следует выбирать из приведенных в таблице 4.

Таблица 4 - Основные параметры

6 Технические требования

6.1 Общие требования - по ПНСТ 282-2018, пункт 6.1.

6.2 Требования по устойчивости к внешним воздействиям окружающей среды - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.2.

6.3 Требования по сейсмостойкости - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.3.

6.4 Требования к изоляции - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.4, со следующими дополнительными условиями:

а) изоляция вторичных обмоток трансформатора тока, у которых значение напряжения намагничивания больше или равно 1,8 кВ, должна выдерживать напряжение промышленной частоты 5 кВ в течение 1 мин;

б) при стандартных атмосферных условиях по ПНСТ 282-2018, пункт 6.2.3, значение сопротивления изоляции обмоток трансформаторов должно быть не менее:

1) 1000 МОм - для первичных обмоток трансформаторов на номинальные напряжения 3-35 кВ;

2) 3000 МОм - для первичных обмоток трансформаторов на номинальные напряжения 110-220 кВ;

3) 5000 МОм - для первичных обмоток трансформаторов на номинальные напряжения 330 кВ и выше;

4) 50 МОм - для вторичных обмоток трансформаторов;

в) междувитковая изоляция вторичных обмоток трансформатора должна выдерживать без пробоя или повреждения в течение 1 мин индуктируемое в них напряжение при протекании по первичной обмотке тока, при этом амплитуда напряжения между выводами разомкнутой вторичной обмотки не должна превышать предельных значений:

- 4,5 кВ - для трансформаторов тока напряжением намагничивания менее 1,8 кВ;

- 10 кВ - для трансформаторов тока напряжением намагничивания более или равным 1,8 кВ.

Значение тока в первичной обмотке принимают равным номинальному, если не достигнуто предельное значение амплитуды напряжения между выводами разомкнутой вторичной обмотки, или менее номинального и соответствующим предельному значению амплитуды напряжения между выводами разомкнутой вторичной обмотки.

6.5 Сопротивление вторичных обмоток постоянному току - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.3. Для трансформаторов с ответвлениями на вторичных обмотках сопротивление вторичных обмоток постоянному току должно быть указано для каждого ответвления в эксплуатационной документации на трансформатор конкретного типа.

6.6 Требования в части радиопомех - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.6.

6.7 Метрологические характеристики

6.7.1 Метрологические характеристики следует устанавливать для следующих рабочих условий применения трансформаторов:

б) первичный ток - в соответствии с 6.7.2 и 6.7.3;

в) значение вторичной нагрузки - в соответствии с 6.7.2 и 6.7.3;

г) температура окружающего воздуха - в соответствии с климатическим исполнением и категорией размещения, если иное не указано в стандартах на трансформаторы конкретных типов;

д) высота установки трансформаторов над уровнем моря - по ПНСТ 282-2018, пункт 6.2.4;

е) размеры первичного токоведущего контура - значения размеров А и Б в соответствии с указанными в стандартах на трансформаторы конкретных типов.

Примечание - Для трансформаторов, применяемых в КРУ и КРУЭ, размеры А и Б должны быть указаны в руководстве по эксплуатации.

6.7.2 Пределы допускаемых погрешностей вторичных обмоток для измерений и учета в рабочих условиях применения по 6.7.1 при установившемся режиме должны соответствовать значениям, указанным в таблице 5.

Для трансформаторов классов точности от 0,1 до 1,0 допускается расширять диапазон номинальных первичных токов в сторону уменьшения до 0,1% или в сторону увеличения до 150%, 200% либо совмещать, например от 0,1% до 200%.

Допускаемые области погрешностей для различных классов точности приведены в приложении А.

Таблица 5 - Пределы допускаемых погрешностей вторичных обмоток для измерений

6.7.2.1 Допускается для трансформаторов тока устанавливать диапазон вторичной нагрузки, отличающийся от указанного в таблице 5, их значения должны быть указаны в эксплуатационной документации.

6.7.2.2 При расширении диапазона номинальных первичных токов в эксплуатационной документации должны быть указаны их значения.

6.7.3 Пределы допускаемых погрешностей вторичных обмоток для защиты в рабочих условиях применения по 6.7.1 при установившемся и переходном режимах при номинальной вторичной нагрузке должны соответствовать указанным в таблице 6.

Таблица 6 - Пределы допускаемых погрешностей вторичных обмоток для защиты

Для трансформаторов, у которых изменение коэффициента трансформации достигается последовательно-параллельным соединением секций первичной обмотки, дополнительно указывают все значения номинальных первичных токов с указанием первичного тока, для которого был предназначен трансформатор на предприятии-изготовителе.

6.7.5 Значение напряжения намагничивания

6.7.5.2 По требованию заказчика может быть предоставлена ВАХ в табличном или графическом виде с указанием контрольных точек.

6.7.5.3 Фактические значения напряжения и тока намагничивания вторичных обмоток должны быть указаны в паспорте на трансформатор.

6.7.6 Фактическое значение коэффициента остаточной намагниченности указывают в паспорте трансформатора.

6.8 Требование к нагреву - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.8, со следующими дополнительными условиями:

а) наибольший рабочий первичный ток должен быть равен номинальному первичному току или в зависимости от перегрузочной способности может быть больше номинального первичного тока на 20%, 50% или 100%;

б) трансформаторы с наибольшим рабочим первичным током, равным номинальному первичному току, должны выдерживать повышение первичного тока на 20% суммарной продолжительностью не более 2 ч в неделю;

в) для трансформатора с обмотками, имеющими различные номинальные первичные токи, наибольший рабочий первичный ток трансформатора устанавливают по наименьшему значению номинального первичного значения тока обмотки с учетом длительного перегрева.

6.9 Требования к стойкости при токах короткого замыкания

6.9.1 Трансформаторы тока должны быть устойчивыми к электродинамическому и термическому воздействиям токов короткого замыкания, параметры которых не превышают установленных значений:

1) 3 с - для трансформаторов на номинальные напряжения до 220 кВ включительно;

2) 2 с - для трансформаторов на номинальные напряжения выше 220 кВ.

6.9.3 В стандартах на трансформаторы конкретных типов должны быть установлены: значение тока термической стойкости или его кратность к номинальному току, время протекания тока, а также значение тока электродинамической стойкости или его кратность к номинальному току.

6.9.4 К шинным, встроенным и разъемным трансформаторам требование по электродинамической стойкости не предъявляют.

6.10 Обозначение выводов обмоток

Выводы первичных и вторичных обмоток и вторичные обмотки трансформаторов следует обозначать в соответствии с таблицей 7.

Таблица 7 - Обозначения выводов и обмоток трансформаторов

6.11 Требования к конструкции - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.11.

6.12 Требования к надежности - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.12.

6.13 Комплектность - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.13.

6.14 Маркировка - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.14. При этом на табличке должны быть указаны следующие параметры:

а) номер вторичной обмотки (только для трансформаторов с двумя или более вторичными обмотками);

б) номинальный коэффициент трансформации обмоток (в виде отношения номинальных первичных и вторичных токов).

Примечания

1 Для трансформаторов, у которых коэффициент трансформации изменяется путем изменения числа витков первичных обмоток, номинальные первичные токи указывают через тире "-", например 300-600-1200/5 А.

2 Для трансформаторов, у которых коэффициент трансформации изменяется путем изменения числа витков вторичных обмоток, номинальные первичные токи указывают через косую черту, например, 300/600/1200/5 А;

в) класс точности для вторичных обмоток согласно 6.7;

Для трансформаторов с ответвлениями на вторичных обмотках метрологические параметры указывают для каждого ответвления.

При недостатке места на табличке допускается данные наносить в сочетании и последовательности согласно следующим примерам:

5Р/30 10 (номинальный класс точности 5Р, номинальная вторичная нагрузка 30 В·А, номинальная предельная кратность 10);

0,5/20 10 (номинальный класс точности 0,5, номинальная вторичная нагрузка 20 В·А, номинальный коэффициент безопасности 10).

6.15 Упаковка - по ПНСТ 282-2018, подраздел 6.15.

7 Требования безопасности

Требования безопасности - в соответствии с ПНСТ 282-2018, раздел 7.

8 Правила приемки

Правила приемки - в соответствии с ПНСТ 282-2018, раздел 8. При этом для трансформаторов тока устанавливают испытания по таблице 8.

Таблица 8 - Испытания для трансформаторов тока

9 Методы контроля

9.1 Проверка на соответствие требованиям сборочного чертежа по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.1.

9.2 Испытание изоляции - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.2, и с учетом следующих дополнительных условий испытания междувитковой изоляции:

а) при испытаниях междувитковой изоляции испытуемая вторичная обмотка должна быть разомкнута, а остальные вторичные обмотки (при наличии) - замкнуты накоротко; через первичную обмотку трансформатора пропускают ток, значение которого определяют в соответствии с требованиями 6.4.

Примечание - Целью настоящего испытания является не воспроизведение условий работы трансформатора при разомкнутой вторичной цепи, а проверка качества междувитковой изоляции, поэтому форму волны тока и напряжения не нормируют. Допускается проведение испытания при нескольких одновременно разомкнутых вторичных обмотках, если сравнительными испытаниями на одной и той же установке доказано, что результаты испытаний не ухудшаются;

б) допускается имитировать первичную обмотку трансформатора одним или несколькими витками провода, при этом за номинальный первичный ток принимают такое значение, при котором сохраняется значение номинальных ампервитков;

в) индуктируемое во вторичной обмотке напряжение допускается определять:

1) непосредственным измерением напряжения на выводах испытуемой вторичной обмотки;

2) измерением напряжения на выводах первичной или "контрольной" обмотки, наложенной временно поверх испытуемой обмотки, и умножением измеренного значения напряжения на отношение чисел витков вторичной или контрольной и первичной обмоток;

г) первичный ток (действующее значение) следует измерять трансформатором тока и амперметром классов точности не ниже 1.

Трансформатор считают выдержавшим испытание, если в процессе испытания междувитковой изоляции вторичных обмоток не произошло резкого увеличения первичного тока или уменьшения индуктируемого напряжения.

Допускается вместо измерения тока ограничиваться контролем за его изменением в случае, когда определяющей величиной при испытании является амплитудное значение напряжения, и аналогично допускается вместо измерения напряжения ограничиваться контролем за его изменением в случае, когда определяющей величиной при испытании является первичный ток.

9.3 Испытание на радиопомехи - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.8.

9.4 Определение количественной утечки газа газонаполненных трансформаторов - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.4.

9.5 Измерение сопротивления вторичных обмоток постоянному току - по ПНСТ 282-2018, пункт 9.5.

9.6 Испытание маслонаполненных трансформаторов на герметичность - по ПНСТ 282-2018, пункт 9.6.

9.7 Испытания на устойчивость к воздействию климатических факторов внешней среды и механическим внешним воздействующим факторам - по ПНСТ 282-2018, пункт 9.7.

9.8 Испытание на прочность при транспортировании - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.8.

9.9 Испытание упаковки на сбрасывание - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.9.

9.10 Испытание на внутреннее дуговое короткое замыкание трансформаторов - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.10.

9.11 Испытание на степень защиты оболочек - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.11.

9.12 Испытание газонаполненных трансформаторов повышенным давлением - по ПНСТ 282-2018, подраздел 9.12.

9.13 Подтверждение средней наработки до отказа - по ПНСТ 282-2018, пункт 9.13.

9.14 Испытание на нагрев

9.14.1 Трансформаторы испытывают по ГОСТ 8024 при наибольшем рабочем первичном токе.

9.14.2 Испытание проводят при нормальной температуре испытаний по ГОСТ 15150, если в стандартах на трансформаторы конкретных типов не предусмотрены иные условия.

9.14.3 При испытании трансформаторов, имеющих собственную первичную обмотку, ток к выводам первичной обмотки следует подводить проводами или шинами длиной не менее 1,5 м.

Трансформаторы, предназначенные для эксплуатации с конкретным типом провода или шины, допускается испытывать без учета температуры проводников, подводящих ток к первичной обмотке. В этом случае проводники, подводящие ток при испытании, должны соответствовать условиям их эксплуатации.

9.14.4 Шинные, втулочные, встроенные и разъемные трансформаторы испытывают в первичном токоведущем контуре, размеры которого должны быть установлены в стандартах на трансформаторы конкретных типов.

9.14.5 Трансформаторы с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми переключением секций первичной обмотки, испытывают при всех коэффициентах трансформации.

9.14.6 Вторичные обмотки трансформаторов при испытании должны быть замкнуты на номинальную нагрузку.

9.14.7 Значения превышения температур обмоток трансформаторов на частоту 60 Гц следует корректировать следующим образом:

а) для трансформаторов до 1000 А или для трансформаторов без собственной первичной обмотки на любые номинальные токи

б) для трансформаторов с собственной первичной обмоткой на номинальные токи свыше 1000 А

9.15 Определение погрешностей

9.15.1 Проверка полярности и определение токовых и угловых погрешностей

9.15.1.1 Проверку полярности и определение токовых и угловых погрешностей проводят на трансформаторах, подвергнутых размагничиванию. Методы размагничивания, проверка полярности и определение погрешностей - по ГОСТ 8.217.

Определение погрешностей проводят на каждой вторичной обмотке.

Если обмотке присвоено несколько классов точности и/или несколько нагрузок, то при приемо-сдаточных испытаниях определение погрешностей допускается проводить только в высшем классе точности в условиях, согласованных с потребителем, а при других видах испытаний - во всех классах точности и при всех нагрузках, установленных в стандарте на данный трансформатор.

Методика измерения погрешностей трансформаторов тока с расширенным диапазоном рабочих токов приведена в приложении Г.

9.15.1.2 Погрешность испытуемой обмотки каскадных трансформаторов следует определять при минимальном и максимальном значениях нагрузок, подключенных одновременно ко всем вторичным обмоткам.

9.15.1.3 При квалификационных и типовых испытаниях и в целях утверждения типа погрешности следует определять в первичном токоведущем контуре согласно рисунку 1.

Если возможности испытательной установки не позволяют обеспечить требуемые геометрические размеры А и Б, то размеры А и Б могут быть уменьшены до 10-кратного расстояния от оси проводника с током до средней линии магнитопровода.

При приемо-сдаточных испытаниях допускается уменьшение размеров контура, если при квалификационных и типовых испытаниях или в целях утверждения типа установлено, что разница в значениях погрешностей не превышает 25% нормируемых значений.

1 - испытуемый трансформатор

Рисунок 1

9.15.1.4 Погрешности шинных, втулочных, встроенных и разъемных трансформаторов на номинальные токи свыше 2000 А при приемо-сдаточных испытаниях допускается определять с первичной обмоткой, состоящей из нескольких витков, и при соответственно уменьшенном значении номинального тока (таким образом, чтобы значение номинальных ампервитков оставалось неизменным), если при квалификационных и типовых испытаниях или в целях утверждения типа установлено, что разница в значениях погрешностей, измеренных подобным образом и при условиях установки трансформатора согласно 9.15.1.3, не превышает 25% нормируемых значений. Месторасположение витков первичной обмотки должно быть указано в стандарте на трансформатор конкретного типа.

9.15.2 При необходимости проверки стабильности метрологических характеристик в качестве критерия успешности других испытаний ее следует проводить непосредственным определением погрешностей или проверкой контрольных точек на ВАХ согласно 9.17. Значение допустимого изменения погрешностей или контрольных точек должно быть установлено в стандарте на трансформатор конкретного типа.

9.15.3 При приемо-сдаточных испытаниях погрешности допускается измерять при меньшем числе значений токов и нагрузок, чем указано в 6.7 (таблица 5), если это обосновано результатами квалификационных и типовых испытаний или в целях утверждения типа.

9.16 Проверка предельной кратности и коэффициента безопасности

9.16.1 Проверку предельной кратности и коэффициента безопасности следует проводить по схеме, приведенной на рисунке 2.

К элементам схемы предъявляют следующие требования:

а) коэффициенты трансформации трансформаторов ТТПО и ТТПИ должны быть такими, чтобы выполнялось условие по формуле (7)

б) амперметры А1 и А2 должны измерять действующие значения тока.

Амперметр А2 должен иметь малое внутреннее сопротивление.

Класс точности амперметров должен быть не ниже 1.

Класс точности промежуточных трансформаторов должен быть не ниже 0,5.

Образцовый трансформатор должен иметь:

- класс точности не ниже 0,5 или полную погрешность не более 0,5% при испытании вторичной обмотки класса 5P;

- класс точности не ниже 1 или полную погрешность не более 1% при испытании вторичной обмотки класса 10P;

Рисунок 2

в) значение нагрузки и ее коэффициент мощности должны быть выбраны так, чтобы полное сопротивление внешней вторичной цепи испытуемого трансформатора (включая сопротивление проводов и промежуточного трансформатора) и ее коэффициент мощности были равны заданным значениям (с точностью 5%).

Не допускается определять ток погрешности как математическую разность испытательного тока и тока, измеренного испытуемым трансформатором. Предел измерения прибора, измеряющего ток погрешности (амперметра А2 или другого регистрирующего прибора), должен быть выбран таким образом, чтобы измеряемое значение тока погрешности было в средней части предела измерения.

9.16.2 Если испытательная установка и/или нормируемая термическая стойкость испытуемого трансформатора ограничивает длительность протекания требуемого тока, необходимую для успокоения амперметров, допускается определять ток другим способом, например осциллографированием.

Для трансформаторов с несколькими номинальными коэффициентами трансформации, получаемыми переключением секций первичной обмотки при неизменном значении номинальных ампервитков, полную погрешность допускается измерять при минимальном коэффициенте трансформации.

9.16.3 Трансформаторы следует испытывать в испытательном контуре согласно рисунку 1. При проверке предельной кратности размеры А и Б не должны быть превышены, а при проверке коэффициента безопасности - должны быть не менее установленных значений.

Если возможности испытательной установки не позволяют обеспечить требуемые геометрические размеры А и Б, то размеры А и Б могут быть уменьшены до 10-кратного расстояния от оси проводника с током до средней линии магнитопровода.

9.16.4 Предельную кратность и коэффициент безопасности допускается проверять другим способом, который должен быть установлен в стандарте на трансформатор конкретного типа, если при квалификационных и типовых испытаниях или в целях утверждения типа доказано, что этот способ обеспечивает получение результатов, не отличающихся более чем на 10%, например путем измерения напряжения намагничивания по 9.17.

9.17 Определение напряжения намагничивания

9.17.1 Перед началом определения напряжения намагничивания трансформатор должен быть размагничен.

9.17.4 Класс точности измерительных приборов - не хуже 0,5. Прибор измерения тока должен обеспечивать правильность измерения на нелинейном участке ВАХ вплоть до значения коэффициента амплитуды тока, равного 3. Прибор для измерения напряжения должен реагировать на средневыпрямленное значение; если прибор отградуирован в средневыпрямленных значениях, то показания прибора должны быть умножены на коэффициент 1,11.

9.17.5 Измерение напряжения выполняется непосредственно на выводах испытуемой вторичной обмотки при разомкнутых первичной обмотке и всех остальных выводах вторичных обмоток на данном сердечнике.

9.17.6 ВАХ определятся как совокупность значений напряжений намагничивания для ряда значений токов намагничивания и приводится в табличном или графическом виде с указанием контрольных точек. Предпочтительными являются значения токов 10, 20, 80, 100, 120% значения тока намагничивания, определяемого по формуле (1).

9.18 Испытание на стойкость к токам короткого замыкания

Увеличение наибольшего пикового значения тока и/или начального значения периодической составляющей тока допускается по согласованию с изготовителем.

При испытании шинных, втулочных, встроенных и разъемных трансформаторов испытания по настоящему перечислению не проводят;

При наличии технических возможностей испытания по перечислениям а) и б) настоящего пункта могут быть совмещены.

Перед испытанием температура трансформатора должна быть (20±10)°С.

9.18.2 Испытание проводят в однофазном испытательном контуре. Размеры и конфигурация контура при испытании трансформаторов категорий размещения 2, 3, 4 и 5, а также расстояния от выводов первичной обмотки трансформатора до ближайших точек фиксации проводников контура должны соответствовать указанным в стандартах на трансформаторы конкретных типов.

Испытание шинных, втулочных, встроенных и разъемных трансформаторов допускается проводить при имитации их первичной обмотки несколькими первичными витками, располагаемыми равномерно относительно вторичных обмоток.

9.18.3 Трансформатор считают выдержавшим испытание, если:

а) не произошло повреждений, препятствующих его дальнейшей работе;

б) после охлаждения до температуры (20±10)°С трансформатор выдержал испытания 2, 7, 29 таблицы 8;

в) погрешности вторичных обмоток, измеренные после размагничивания, соответствуют установленным классам точности и не изменились по сравнению с первоначальными более чем на половину значений, установленных для этих классов.

В стандартах на трансформаторы конкретных типов, у которых плотность односекундного тока термической стойкости превышает значения:

а) у трансформаторов частотой 50 Гц:

б) у трансформаторов частотой 60 Гц:

должны быть установлены дополнительные критерии, подтверждающие, что трансформатор выдержал испытания на стойкость к токам короткого замыкания.

10 Транспортирование и хранение

Транспортирование и хранение - в соответствии с ПНСТ 282-2018, раздел 10.

11 Указания по эксплуатации

Указания по эксплуатации - в соответствии с ПНСТ 282-2018, раздел 11.

12 Гарантии изготовителя

Гарантии изготовителя - в соответствии с ПНСТ 282-2018, раздел 12.

Приложение А

(справочное)

Допускаемая область погрешностей для трансформаторов различных классов точности

Таблица А.1

Приложение Б

(справочное)

Краткие сведения по работе трансформаторов тока в переходных режимах короткого замыкания

Б.1 Схема замещения трансформатора тока и основные воздействующие факторы

Схема замещения трансформатора тока приведена на рисунке Б.1. В этой схеме приняты следующие допущения: пренебрегают активными потерями в стали сердечника трансформатора и индуктивностью рассеяния первичной обмотки.

Рисунок Б.1 - Расчетная схема

Поведение трансформатора тока в переходном режиме определяют постоянной времени вторичного контура, образуемого индуктивностью вторичного контура, и суммарным активным сопротивлением контура

Относительно тока в первичной цепи в переходном режиме приняты следующие допущения:

- отсутствуют составляющие второй и последующих гармоник;

- не учитывается изменение амплитуды периодической составляющей тока (первой гармоники) в ходе переходного процесса (например, действием АРВ генераторов и вследствие электромеханических переходных процессов).

Ток в первичной цепи в переходном режиме характеризуется, кроме эффективного значения периодической составляющей, наличием апериодической составляющей (на рисунке Б.2 значения тока переходного режима приведены в относительных единицах, считая за единицу амплитуду периодической составляющей тока).

Для целей разработки и производства трансформаторов тока, наиболее удовлетворяющих требованиям работы в переходных режимах короткого замыкания, рассматривают в качестве наиболее тяжелого случая ток первичной обмотки с максимальным содержанием апериодической составляющей. Под максимальной апериодической составляющей тока имеется в виду такая апериодическая составляющая, начальное значение которой равно амплитудному значению периодической составляющей тока.

Для этого случая выражение для тока будет следующим:

Примечание - В общем случае в первичном токе может содержаться несколько составляющих тока с разными постоянными времени затухания апериодических составляющих. В таких случаях можно применить принцип наложения, вычисляя соответствующие составляющие магнитного потока от каждой составляющей тока и определяя результат как сумму составляющих, либо использовать эквивалентную постоянную времени, например в соответствии с формулой

Продолжительность переходного процесса определяется постоянной времени затухания апериодической составляющей тока первичной обмотки.

Рисунок Б.2 - Ток при коротком замыкании в сети

Б.2 Выражения для потокосцепления и тока погрешности

Процессы в схеме на рисунке Б.1 характеризует следующее уравнение:

Для установившегося режима первичного тока решениями будут:

где

Для переходного режима удобно выразить решение в безразмерной форме в виде переходного коэффициента, приняв за базовые значения амплитудные значения установившегося режима. Безразмерная функция времени будет одинаковой и для тока погрешности, и для потокосцепления

Примечание - Начальные условия считают нулевыми, т.е. пренебрегают остаточной намагниченностью, зависящей от предыстории, так как к трансформаторам тока, предназначенным для работы в условиях переходного режима короткого замыкания, предъявляют специальные требования по ограничению остаточной намагниченности.

1 - периодическая составляющая потокосцепления; 2 - апериодическая составляющая потокосцепления; 3 - результирующее потокосцепление переходного режима КЗ; 4 - огибающая

Рисунок Б.3 - Пример изменения потокосцепления во времени

Момент наступления максимума огибающей равен:

и значение максимума определяют по выражению (Б.18) подстановкой (Б.19). После преобразований:

В тех случаях, когда это условие (Б.21) не удается выполнить, потребителю важно знать время до насыщения. Оно определяется из уравнения:

Выражение (Б.24) имеет решение при условии соблюдения двух неравенств:

При подстановке реальных значений они могут не всегда быть удовлетворены. Невыполнение первого неравенства (Б.25) имеет тот физический смысл, что точка пересечения кривой изменения потокосцепления с уровнем насыщения отсутствует, то есть насыщения не наступает и соответственно не существует и время насыщения.

Выражение (Б.24) дает несколько меньшее значение времени до насыщения, чем точное решение уравнения (Б.23), что гарантированно обеспечивает отсутствие насыщения трансформатора тока до этого времени. Если требуется более точная оценка, следует применять другие, например численные, методы для решения уравнений (Б.9) и (Б.10).

Б.3 Работа в циклах АПВ

Весь промежуток времени работы трансформатора в этом случае состоит из нескольких интервалов. Каждый из интервалов времени может рассматриваться по отдельности, но с учетом начальных условий, созданных в результате процесса во время предыдущего интервала.

Рисунок Б.4 - Работа трансформатора тока в цикле АПВ

Б.4 Выражения для определения погрешностей

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

Выражения (Б.29) и (Б.30) справедливы только при отсутствии насыщения магнитопровода трансформатора.

Б.5 Работа при достижении уровня насыщения

Рисунок Б.5 - Работа трансформатора тока при наличии насыщения

После момента достижения уровня насыщения процесс во вторичном контуре уже не соответствует выражениям (Б.17), (Б.18), (Б.19) до самого конца протекания тока короткого замыкания, несмотря на то, что потокосцепление может снизиться ниже уровня насыщения раньше. Для бестоковой паузы можно считать применимым выражение (Б.28), с той разницей, что за начальное значение следует принимать уровень насыщения.

Неравенства (Б.25) и (Б.26) в этом случае принимают вид:

Б.6 Эквивалентность расчетных и экспериментальных данных

Дополнительно, для наглядности, по результатам опыта прямых испытаний по В.2.2 (приложение В) может быть рассчитан коэффициент эквивалентности

Потокосцепление, как функцию времени по прямому методу определяют по формуле

Потокосцепление по косвенному методу определяют как:

Б.7 Влияние остаточной намагниченности

С учетом этого условие отсутствия насыщения (Б.21) принимает вид:

а выражение (Б.20) для максимума переходного коэффициента принимает вид:

и уравнение (Б.23) принимает вид:

или по огибающей кривой:

Приближенная оценка времени до насыщения при несоблюдении условия (Б.40):

Неравенства (Б.25) и (Б.26) в этом случае принимают вид:

Примечания

1 Приведенная формула при времени до насыщения менее 15 мс завышает требования кТТ, что гарантированно обеспечивает отсутствие насыщения ТТ до этого времени. Если требуется более точная оценка, то фактическое время до насыщения должно быть рассчитано путем точного решения уравнений (Б.9) и (Б.10), например численными методами с учетом фактической начальной фазы тока по (Б.6).

Значение допустимого тока короткого замыкания с учетом сопротивления нагрузки выбирают в соответствии с (Б.22) с таким расчетом, чтобы выполнялось условие (Б.40) или обеспечивалось достаточное время до насыщения по (Б.47).

Значение остаточной намагниченности на любой момент времени зависит от всей предыстории трансформатора, начиная от операций, совершаемых при вводе его в эксплуатацию, и включая все случаи протекания аварийных токов, при каждом из которых состояние остаточной намагниченности магнитопровода может измениться. Поскольку предугадать всю совокупность воздействий, которым может подвергнуться трансформатор, невозможно, остаточную намагниченность на момент начала короткого замыкания следует рассматривать как случайную величину.

Статистическая обработка по ГОСТ Р 8.736 данных измерений остаточной намагниченности, проведенных на отдельных присоединениях ОРУ-500 Ростовской АЭС, дала результаты, приведенные в таблице Б.1. Измерения выполнялись прибором СТ Analyzer Omicron на трансформаторах тока типа SAS 550/5G класса 10P производства TRENCH. Оценивалась только случайная составляющая результатов измерения.

Рисунок Б.6 - Характер изменения потокосцепления в трансформаторе тока класса P при отсутствии насыщения

Таблица Б.1 - Оценка доверительных интервалов остаточной намагниченности

Следует отметить, что максимальное из измеренных значений составляло 86% уровня насыщения. Такое же значение (86%) было максимальным при лабораторных экспериментах с остаточной намагниченностью на отечественных трансформаторах тока аналогичного класса.

Б.8 Пример расчета времени до насыщения трансформатора тока ТФЗМ-500-2000/1-10Р

Исходные данные. Суммарный ток однофазного КЗ на шинах ОРУ-500 кВ равен 26900 А. Значения токов в ветвях, питающих точку КЗ, и постоянные времени затухания апериодических составляющих токов в ветвях приведены в таблице Б.2.

Таблица Б.2

Номинальные параметры трансформатора ТФЗМ-500-2000/1-10Р:

Б.8.1 Расчетное сопротивление нагрузки при однофазном КЗ вычислено по формуле

Б.8.2 По выражению в примечании к формуле (Б.6) вычислена эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ:

- без учета остаточной индукции

- с учетом остаточной индукции расчет с использованием огибающей невозможен, см. примечание 2 к выражению (Б.49).

Б.8.5 Расчет графоаналитическим методом с использованием формулы (Б.42)

Уравнение принимает вид:

Результаты представлены на рисунке Б.7.

Рисунок Б.7 - Результаты графоаналитического расчета времени до насыщения

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:

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%.

Схема проведения испытаний приведена на рисунке В.1.

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

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

Рисунок В.2 - Характерная осциллограмма по методу разряда конденсатора

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

Рисунок В.4 - Определение индуктивности намагничивания

Индуктивность намагничивания принимают равной

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

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:

Регистрируют мгновенную величину тока погрешности:

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

Выполняют два испытательных режима:

Проверяется выполнение соотношений:

(Поправка. ИУС N 5-2019).

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

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

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

a - для трансформатора класса TPY, не предназначенного для АПВ; b - для трансформатора класса TPZ; c - для трансформатора класса TPY, предназначенного для АПВ

Рисунок В.5 - Измеряемые значения тока погрешности

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

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

Приложение Г

(справочное)

Методика измерения погрешностей трансформаторов тока с расширенным диапазоном рабочих токов

Г.1 Токовые и угловые погрешности трансформаторов тока с расширенным диапазоном рабочих токов могут быть определены дифференциальным (нулевым) методом в соответствии со схемой (см. рисунок Г.1) по методике ГОСТ 8.217. Конкретная схема, по которой определяют погрешности трансформатора тока с расширенным диапазоном рабочих токов, должна быть приведена в стандартах на трансформаторы конкретных типов.

При сборке схемы испытаний соединение приборов осуществляют в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации применяемых приборов.

Рисунок Г.1 - Схема для определения токовых и угловых погрешностей трансформатора тока с расширенным диапазоном рабочих токов

Г.2 К элементам схемы предъявляют следующие требования:

1) коэффициенты трансформации рабочих эталонов должны быть такими, чтобы выполнялось условие

2) коэффициенты трансформации рабочих эталонов должны быть выбраны так, чтобы приборы оставались в рабочем диапазоне токов с нормируемой погрешностью.

Г.3 При испытании устанавливают ток в цепи, равный первичному току испытуемого трансформатора тока (составляющий 0,1%, 0,2%, 150% и 200% номинального тока, в зависимости от исходных данных испытания).

Согласно дифференциальному методу, основанному на сравнении вторичных токов поверяемого и эталонного трансформаторов для определения погрешности поверяемого трансформатора тока, токи, приходящие на прибор сравнения (ПС, см. рисунок Г.1), должны быть одинаковыми по номиналу. Для этого в схему включают вспомогательный эталонный трансформатор тока, который понижает (повышает) вторичный ток испытуемого трансформатора тока до требуемого значения, равного вторичному току эталонного трансформатора тока.

Значение тока в цепи необходимо выставлять по прибору сравнения в соответствии с формулой

Примеры

Выбирают коэффициенты трансформации эталонных трансформаторов тока:

Находят коэффициент трансформации вспомогательного эталонного трансформатора тока:

Находят значение тока на приборе сравнения, до которого необходимо поднимать ток в цепи испытуемого трансформатора

Выбирают коэффициенты трансформации эталонных трансформаторов тока:

Находят коэффициент трансформации вспомогательного эталонного трансформатора тока:

Находят значение тока на приборе сравнения, до которого необходимо поднимать ток в цепи испытуемого трансформатора