VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V BRNĚ BRNO UNVERSTY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNKY A KOMUNKAČNÍCH TECHNOLOGÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETKY FACULTY OF ELECTRCAL ENGNEERNG AND COMMUNCATON DEPARTMENT OF ELECTRCAL POWER ENGNEERNG DMENZOVÁNÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PRO DGTÁLNÍ OCHRANY DESGN OF NSTRUMENT TRANSFORMERS FOR DGTAL PROTECTON RELAYS DPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVSOR Bc. JAN SOUČEK doc. g. PETR TOMAN, Ph.D. BRNO 009

2

3

4 Bibliograficá citace práce: SOUČEK, J. Dimezováí přístrojových trasformátorů pro digitálí ochray. Bro: Vysoé učeí techicé v Brě, Faulta eletrotechiy a omuiačích techologií, s. Vedoucí diplomové práce doc. g. Petr Toma, Ph.D. Prohlašuji, že jsem svou diplomovou práci vypracoval samostatě a použil jsem pouze podlady (literaturu, projety, SW atd.) uvedeé v přiložeém sezamu.

5 VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V BRNĚ Faulta eletrotechiy a omuiačích techologií Ústav eletroeergetiy Diplomová práce Dimezováí přístrojových trasformátorů pro digitálí ochray Bc. Ja Souče vedoucí: doc. g. Petr Toma, Ph.D. Ústav eletroeergetiy, FEKT VUT v Brě, 009 Bro

6 BRNO UNVERSTY OF TECHNOLOGY Faculty of Elerical Egieerig ad Commuicatio Departmet of Elerical Power Egieerig Master s Thesis Desig of istrumet trasformers for digital proteio relays by Bc. Ja Souče Supervisor: doc. g. Petr Toma, Ph.D. Bro Uiversity of Techology, 009 Bro

7 Abstrat 7 ABSTRAKT Diplomová práce se zabývá přístrojovými trasformátory, teré se používají ve spojeí s číslicovými ochraami. Především tedy jistícími trasformátory třídy P a trasformátory dimezovaými pro přechodové jevy, teré jsou důležité apř. pro rychlé difereciálí ebo distačí ochray. V úvodí části práce jsou zahruty záladí pojmy, veličiy a vztahy, teré se týají přístrojových trasformátorů, proudu a apětí. Dále jsou uvedea schémata zapojeí těchto trasformátorů vhodá pro orétí typy sítí a poruch, teré je potřeba idetifiovat. Tato schémata a poruchy jsou doplěa matematicými vztahy, případě fázorovými diagramy. Uvedeé iformace odpovídají současým ormám. Úolem další části je zpracovat požadavy a dimezováí přístrojových trasformátorů proudu, teré ladou digitálí ochray firem ABB, AREVA a Siemes. Tyto požadavy, teré většiou určují miimálí adproudové číslo ebo limití apětí přístrojového trasformátoru proudu, jsou rozepsáy pro jedotlivé ochraé termiály, případě pro orétí ochraé fuce. Součástí práce je počítačový program, zpracovaý formou mara v programu Microsoft Office Excel pomocí programovacího jazya Visual Basic for Applicatios. Program využívá vztahy uvedeé v této práci a lze ho použít pro rychlé dimezováí přístrojových trasformátorů proudu pro ochraé termiály uvedeých výrobců. KLÍČOVÁ SLOVA: Dimezováí; Požadavy; Přístrojový trasformátor proudu; Přístrojový trasformátor apětí; Digitálí ochraa; Nadproudové číslo; Limití apětí; Program

8 Abstra 8 ABSTRACT Master s thesis is cocered with istrumet trasformers, which are used i cojuio with umerical proteio relays. Therefore maily with proteive trasformers of class P ad trasformers dimesioed for trasiet effes, which are importat e.g. for fast differetial or distace proteios. The itroduio icludes fudametal otios, quatities ad equatios, which refers to istrumetal curret ad voltage trasformers. Below are metioed coeio diagrams of these trasformers applied to specific elerical etwor types ad faults, of which idetificatio is required. These diagrams ad faults are supplied with math equatios ad evetually with phasor diagrams. Noted iformatios correspods to the preset stadards. Tas of the ext part is to compile requiremets for dimesioig of curret trasformers, which imposes digital proteios from ABB, AREVA ad Siemes compaies. These requiremets, which mostly defies the miimal accuracy limit faor or the ee-poit voltage of curret trasformer, are specified for idividual proteio termials, evetually for specific proteive fuios. Part of the thesis is computer program developed as macro i the Microsoft Office Excel program via Visual Basic for Applicatios programmig laguage. Program uses equatios oted i this wor ad it ca be used for quic dimesioig of curret trasformers for proteive termials from maufaures metioed above. KEY WORDS: Dimesioig; Requiremets; Curret Trasformer; Voltage Trasformer; Digital proteio; Accuracy Limit Faor; Kee-Poit Voltage; Program

9 Obsah 9 OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ...11 SEZNAM TABULEK...13 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK ÚVOD A ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ...17 PŘÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY PROUDU ROZDĚLENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU ZÁKLADNÍ POJMY JSTÍCÍCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU PŘÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY PROUDU V NADPROUDOVÉ OBLAST TRANSFORMÁTORY PROUDU PRO PŘECHODOVÉ JEVY PROUDOVÉ SENZORY ELEKTRONCKÉ TRANSFORMÁTORY PROUDU ZAPOJENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU DO OBVODŮ NAPÁJENÍ OCHRAN ZAPOJENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU DO ÚPLNÉ HVĚZDY ZAPOJENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU DO NEÚPLNÉ HVĚZDY ZAPOJENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU DO TROJÚHELNÍKA SOUČTOVÉ ZAPOJENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ PROUDU PŘÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY NAPĚTÍ ZÁKLADNÍ POJMY PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ NAPĚTÍ KAPACTNÍ TRANSFORMÁTORY NAPĚTÍ NAPĚŤOVÉ SENZORY ELEKTRONCKÉ TRANSFORMÁTORY NAPĚTÍ ZAPOJENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ NAPĚTÍ JEDNOFÁZOVÉ JEDNOPÓLOVĚ ZOLOVANÉ TRANSFORMÁTORY NAPĚTÍ DVOUPÓLOVĚ ZOLOVANÉ TRANSFORMÁTORY NAPĚTÍ POŽADAVKY NA DMENZOVÁNÍ TRANSFORMÁTORŮ PROUDU POŽADAVKY NA PTP PRO OCHRANY SEMENS NADPROUDOVÉ OCHRANY DFERENCÁLNÍ OCHRANY DSTANČNÍ OCHRANY POŽADAVKY NA PTP PRO OCHRANY ABB NADPROUDOVÉ OCHRANY A OCHRANY PŘ ZEMNÍCH PORUCHÁCH DFERENCÁLNÍ OCHRANY DSTANČNÍ OCHRANY POŽADAVKY NA PTP PRO OCHRANY AREVA NADPROUDOVÉ OCHRANY A TERMNÁLY PRO ŘÍZENÍ NAPÁJEČŮ OCHRANY MOTORŮ OCHRANY GENERÁTORŮ DFERENCÁLNÍ OCHRANY TRANSFORMÁTORŮ...65

10 OCHRANY PŘÍPOJNC DFERENCÁLNÍ A SROVNÁVACÍ OCHRANY VEDENÍ DSTANČNÍ OCHRANY PROGRAM PRO DMENZOVÁNÍ PTP OKNO PARAMETRŮ OCHRAN, OCHRANNÝCH FUNKCÍ A ZKRATOVÝCH POMĚRŮ OKNO OCHRAN SEMENS OKNO OCHRAN ABB OKNO OCHRAN AREVA OKNO PARAMETRŮ PTP, PŘÍVODU A PŘÍDAVNÉ ZÁTĚŽE OKNO PRO KONTROLU DMENZOVÁNÍ ZÁVĚR...79 POUŽTÁ LTERATURA...80

11 Sezam obrázů 11 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. -1 Sčítací trasformátor proudu...19 Obr. - Dvoujádrový trasformátor proudu se dvěma výstupy...19 Obr. -3 Trasformátor proudu s pomocým autotrasformátorem a dvěma výstupy...19 Obr. -4 Proudová charateristia trasformátoru proudu pro růzá vější břemea...1 Obr. -5 Úhlová chyba trasformátoru proudu...3 Obr. -6 Nadproudová charateristia trasformátoru proudu 1-pro účely měřeí -pro účely jištěí...3 Obr. -7 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do úplé hvězdy...9 Obr. -8 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do eúplé hvězdy...31 Obr. -9 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do trojúhelía...3 Obr. -10 Součtové zapojeí trasformátorů proudu...33 Obr. 3-1 Kapacití přístrojový trasformátor apětí...37 Obr. 3- Zapojeí jedopólově izolovaých trasformátorů apětí...39 Obr. 3-3 Fázorový diagram primárích apětí sítě při jedofázovém zemím spojeí ve fázi L1 40 Obr. 3-4 Fázorový diagram seudárích apětí PTN při jedofázovém zemím spojeí ve fázi L Obr. 3-5 Fázorový diagram primárích apětí sítě při jedofázovém zemím zratu ve fázi L1..41 Obr. 3-6 Fázorový diagram seudárích apětí PTN při jedofázovém zemím zratu ve fázi L Obr. 3-7 Zapojeí dvoupólově izolovaých přístrojových trasformátorů apětí pro měřeí a jištěí...4 Obr. 4.1 Distačí ochraa...47 Obr. 4. Zapojeí PTP pro ochrau trasformátoru...50 Obr. 4.3 Detetor asyceí...5 Obr. 4.4 Zemí ochraa pro euzeměé sítě ebo pro sítě uzeměé přes vysoou impedaci fuce SEF...58 Obr. 4.5 Zemí ochraa při vitřích poruchách v uzeměých soustavách vysooimpedačí REF...59 Obr. 5.1 Program Dimezováí PTP pro digitálí ochray...7 Obr. 5. Oo ochra Siemes...73 Obr. 5.3 Zápis parametrů pro difereciálí ochray v listu Ochray Siemes...73 Obr. 5.4 Oo ochra ABB...74 Obr. 5.5 Oo ochra AREVA...75 Obr. 5.6 Oo parametrů PTP, přívodu a přídavé zátěže...76

12 Sezam obrázů 1 Obr. 5.7 Oo astaveí...76 Obr. 5.8 Oo přídavé zátěže...77 Obr. 5.9 Oo pro otrolu dimezováí přílad pro adproudové ochray Siemes...78

13 Sezam tabule 13 SEZNAM TABULEK Tab. -1 Dovoleé chyby proudu jistících trasformátorů proudu...3 Tab. - Dovoleé chyby pro trasformátory proudu třídy TPX, TPY a TPZ [4]...5 Tab. 3-1 Dovoleé chyby apětí jistících trasformátorů apětí...36 Tab. 4-1 Čiitel K td pro difereciálí ochray Siemes...46 Tab. 4- Čiitelé K td(a) a K td(b) pro distačí ochray Siemes...47 Tab. 4-3 Proudové obvody ochray P Tab. 4-4 Proudové obvody ochra P10 P13, P15 P Tab. 4-5 Specifiace PTP pro ochray P10 P13, P15 P17, P130C, P13, P138, P139, P141 P Tab. 4-6 Proudové obvody ochray P Tab. 4-7 Proudové obvody ochra P141 P Tab. 4-8 Proudové obvody ochra P0, P Tab. 4-9 Doporučeí pro zapojeí PTP...60 Tab Doporučeí pro dimezováí PTP...61 Tab Proudové obvody ochra P41 P43, P341 P Tab. 4-1 Specifiace PTP pro ochray P41 P43, P Tab Proudové obvody ochra P741 P Tab Proudové obvody ochray P Tab Proudové obvody ochra P541 P546, P Tab Proudové obvody ochra P441, P44, P444, P443, P445 (MiCOMho)...70

14 Sezam symbolů a zrate 14 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK Zača Výzam Zača jedoty A Proudový čle A Průřez přívodího vedeí mm A L1 Proudový čle fáze L1 A L Proudový čle fáze L A L3 Proudový čle fáze L3 A N Proudový čle ve středím vodiči B Susceptace přívodích vodičů S C 1 Kodezátor apacitího děliče F C Kodezátor apacitího děliče F CTFaor Koeficiet pro difereciálí ochray ABB - E al Jmeovitá evivaletí dovoleá seudárí eletromotoricá síla V E alreq Miimálí hodota seudárí eletromotoricé síly V E Limití apětí V G Kodutace přívodích vodičů S 0 Netočivá složa proudu A 1 Sousledá složa proudu; Primárí proud A 1 Jmeovitý primárí proud A 1z Jmeovitý primárí zratový proud A Zpětá složa proudu; Seudárí proud A Jmeovitý seudárí proud A diff> Proudové astaveí reziduálí difereciálí ochray ebo A vysooimpedačího prvu REF f Maximálí seudárí průchozí fázový poruchový proud A fe Maximálí seudárí průchozí zemí poruchový proud A f,max Maximálí seudárí poruchový proud A f,max,it Maximálí seudárí příspěve apáječe do vitří poruchy A f Maximálí seudárí zemí poruchový proud A fp Maximálí seudárí fázový poruchový proud A f,z1 Maximálí seudárí fázový zratový proud a oci 1.zóy A fe,z1 Maximálí seudárí zemí zratový proud a oci 1.zóy A L1 Proud ve fázi L1 A L Proud ve fázi L A L3 Proud ve fázi L3 A m Magetizačí proud A misat Nastaveí miimálího saturačího proudu pro detetor asyceí A N Proud středím vodičem A o Nastaveí zemího poruchového proudu A op Primárí vybavovací proud A S Proudové astaveí vysooimpedačího prvu REF A s1 Nastaveá hodota rozdílového vybavovacího proudu A scc,f Maximálí poruchový proud procházející přes dva hlaví A trasformátory proudu ale mimo výoový trasformátor scc,max Maximálí zratový proud A scc,max(close-i) Maximálí zratový proud a začátu 1. zóy A scc,max(ext.fault) Maximálí vější zratový proud A scc,max(zoe1-ed) Maximálí zratový proud a oci 1. zóy A scc,tf Maximálí poruchový proud procházející přes dva hlaví A trasformátory proudu a výoový trasformátor s Nastaveí stupě a 3 pro zemí poruchy A sp Nastaveí stupě a 3 pro fázové poruchy A st Rozběhový proud přepočteý a seudárí strau A

15 Sezam symbolů a zrate 15 th Jmeovitý rátodobý tepelý proud A V Součtový proud A >> Nastaveí zratové spouště ochray A K Rozměrový parametr - K e Součiitel závislý a průchozím zemím poruchovém proudu a A primárí časové ostatě K p Součiitel závislý a průchozím fázovém poruchovém proudu a A primárí časové ostatě K s Součiitel závislý a průchozím poruchovém proudu - K ssc Jmeovitý čiitel symetricého zratového proudu - K t Součiitel závislý a čase působeí - K td Jmeovitý čiitel pro dimezováí pro přechodové jevy - L dučost ompezačí tlumivy H N Poměr maximálího zemího poruchového proudu a jmeovitého - primárího proudu trasformátoru proudu P Evivaletí výo ztraceý v seudárím viutí trasformátoru W P e Evivaletí výo ztraceý v exterí zátěži W P i Výoové ztráty vstupího proudového obvodu ochray W P Jmeovitý výo W R Rezistece přívodích vodičů a přístrojů Ω R b Sutečý odpor zátěže trasformátoru proudu Ω R b Jmeovitý odpor zátěže Ω R Vitří rezistece Ω R i Vstupí odpor proudového obvodu ochray Ω R i Odpor zemího vstupu ochray Ω R ip Odpor fázového vstupu ochray Ω R l Odpor fáze přívodího vedeí Ω R r Přídavá zátěž Ω R S Stabilizačí odpor Ω R s Styový odpor připojeí přívodího vedeí Ω S Zátěž VA S Jmeovitá zátěž VA T p Staoveá primárí časová ostata s T pe Primárí časová ostata zemí smyčy s T s Jmeovitá časová ostata seudárí smyčy s U 0 Netočivá složa apětí V U 1 Sousledá složa apětí; Primárí apětí V U 1 Napětí a vstupím vyutí trasformátoru V U Zpětá složa apětí; Seudárí apětí V U al Jmeovité evivaletí dovoleé seudárí budicí apětí V U L1 Napětí fáze L1 V U L Napětí fáze L V U L3 Napětí fáze L3 V U V Součtové apětí V U f Primárí hodota fázového apětí V U s Stabilizačí apětí V X Reatace přívodích vodičů a přístrojů Ω X i Vitří reatace Ω Y Břemeo přístrojového trasformátoru apětí S Y Jmeovité břemeo přístrojového trasformátoru apětí S Z Vější břemeo přístrojového trasformátoru proudu Ω Z A mpedace rozběhového čleu A Ω Z PTP mpedace seudárího viutí trasformátoru proudu Ω Z b Vější břemeo Ω Z c Celové břemeo přístrojového trasformátoru proudu Ω Z f Tlumící obvod Ω

16 Sezam symbolů a zrate 16 Z i Vitří břemeo přístrojového trasformátoru proudu Ω Z Jmeovité břemeo přístrojového trasformátoru proudu Ω a Fázor atočeí - a Součiitel závislý a primárí časové ostatě a freveci - a 1 Součiitel závislý a primárí časové ostatě - a Součiitel závislý a primárí časové ostatě a freveci - f Frevece Hz f mi Miimálí frevece geerátoru Hz f Jmeovitá frevece geerátoru Hz Součiitel závislý a primárí časové ostatě a freveci - Jmeovitý proudový převod - U Jmeovitý apěťový převod - l Déla přívodího vedeí m Sutečé adproudové číslo - Koeficiet podle zapojeí trasformátorů proudu - Jmeovité adproudové číslo - t Čas prvího průchodu proudu S t al Přípustá doba pro mez přesosti prvího průchodu proudu S t al Přípustá doba pro mez přesosti druhého průchodu proudu s t fr Doba ecitlivosti během opětého zapíáí s t Diff Operačí čas difereciálí ochray S δ Chyba úhlu proudu δ U Chyba úhlu apětí ε Relativí chyba proudu % εˆ Nejvyšší špičová oamžitá chyba proudu % ε U Relativí chyba apětí % ρ Rezistivita Ω.mm /m φ Fázový posu ω Úhlová frevece rad.s -1

17 1 Úvod a záladí rozděleí přístrojových trasformátorů 17 1 ÚVOD A ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ PŘÍSTROJOVÝCH TRANSFORMÁTORŮ Cílem diplomové práce je posytout soupis záladí teorie přístrojových trasformátorů, tz. jejich rozděleí a záladí pojmy. Důraz je lade zejméa a přístrojové trasformátory pro jištěí a dále a parametry ezbyté pro volbu vhodých trasformátorů pro připojeí do jistících obvodů ochra. Dalším úolem je zpracovat požadavy, teré ladou digitálí ochray firem ABB, AREVA a Siemes a přístrojové trasformátory proudu a přívody. V eposledí řadě je pa, po ozultaci se zadavatelem, tvorba omplexího počítačového programu a dimezováí přístrojových trasformátorů pro orétí ochray a chráěá zařízeí. Rozsah měřeých eletricých veliči v eletrizačích soustavách je poměrě velý. Přizpůsobovat proudové a apěťové systémy měřících, jistících a regulačích přístrojů tato rozsáhlým požadavům eí žádoucí ja z hledisa techicého ta eoomicého. Z tohoto důvodu se tyto přístroje zapojují do eletricých obvodů siloproudých zařízeí přes přístrojové trasformátory. Přístrojové trasformátory se dělí a přístrojové trasformátory měřící a přístrojové trasformátory jistící. Většiou jsou přístrojové trasformátory ostruovaé ta, že mají zvlášť výstupy pro měřící přístroje a zvlášť pro jistící přístroje [1]. Hlaví fucí přístrojových trasformátorů je: - trasformovat hodoty proudů a apětí a stadardí hodoty vhodé pro apájeí proudových a apěťových obvodů jedotě vyrobeých systémů přístrojů a ochra, - izolovat obvod vysoého apětí od obvodu ízého apětí, do terého se zapojují měřící přístroje a ochray, - oddělit měřící a jistící přístroje z dosahu působeí silých mageticých a eletricých polí proudových obvodů siloproudých zařízeí, a tím vyloučit jejich epřízivé účiy a správou fuci připojeých měřících a jistících přístrojů, - umožit v odděleých obvodech vytvořit součty ebo rozdíly proudů a apětí, - umožit přehledé a účelé soustředěí měřících a jistících přístrojů v dozorách mimo rozvody, a tím přispět lehému a pohotovému ovládáí a řízeí provozu rozvody a z í apájeých eletricých sítí, - pomocí vhodé ostruce chráit systémy měřících a jistících přístrojů před šodlivými účiy poruchových proudů. Přístrojové trasformátory dělíme podle trasformovaé veličiy a: - přístrojové trasformátory proudu (PTP) jsou trasformátory, teré mají v měřícím rozsahu seudárí proud úměrý primárímu proudu. Tyto proudy se mohou lišit je chybou amplitudy a úhlu v předepsaé toleraci, - přístrojové trasformátory apětí (PTN) jsou trasformátory, teré mají v měřícím rozsahu seudárí apětí úměré primárímu apětí. Napětí se mohou lišit je chybou amplitudy a úhlu v předepsaé toleraci,

18 1 Úvod a záladí rozděleí přístrojových trasformátorů 18 - přístrojové trasformátory ombiovaé mají přístrojový trasformátor proudu a apětí v jedom ostručím celu. Podle převodu přístrojové trasformátory dělíme a: - epřepíatelé mají eměý (stálý) převod, - přepíatelé jejich viutí je možé přepout do ěolia rozdílých jmeovitých převodů. Podle toho, teré viutí se přepíá je můžeme rozdělit a: o primárě přepíatelé ové hodoty jmeovitých převodů se dosáhou růzým spojováím primárích viutí ebo přepíáím jejich odboče, o seudárě přepíatelé ové hodoty jmeovitých převodů se dosáhou růzým spojováím seudárích viutí ebo přepíáím jejich odboče.

19 Přístrojové trasformátory proudu 19 PŘÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY PROUDU Přístrojové trasformátory proudu apájejí proudové systémy měřících, jistících a regulačích přístrojů. Jejich primárí straa se zapojí do série se siloproudým zařízeím, jehož proud je potřeba měřit. Na seudárí strau PTP se zapojí potřebé seudárí přístroje [1]..1 Rozděleí přístrojových trasformátorů proudu Přístrojové trasformátory proudu můžeme rozdělit podle růzých hledise. Podle počtu primárích a seudárích viutí se PTP dělí a: - sčítací přístrojový trasformátor proudu (obr. -1), terý má ěoli izolovaých vstupích obvodů a jede seudárí, - přístrojový trasformátor s ěolia seudárími výstupy, terý může být řešeý dvěma způsoby, a to jao vícejádrový PTP (obr. -) ebo s pomocými trasformátory, případě autotrasformátory (obr. -3). - asádový trasformátor proudu. P1 A P A P1 B P B P1 P1 P1 P1 S1 S1 S1 A S1 B S A S B Obr. -1 Sčítací trasformátor proudu [1] Obr. - Dvoujádrový trasformátor proudu se dvěma výstupy [1] S1 A S1 B S A S B Obr. -3 Trasformátor proudu s pomocým autotrasformátorem a dvěma výstupy [1] Podle počtu závitů primárího viutí se přístrojové trasformátory proudu dělí a: - jedozávitový přístrojový trasformátor proudu vodič primárího viutí prochází mageticým obvodem je jedou. Kostručě může být vyrobeý jao podpěrý, průchozí, průchodový, tyčový, ásuvý ebo prstecový, - závitový přístrojový trasformátor proudu vodič primárího viutí prochází mageticým obvodem ěolirát. Může být vyrobeý jao podpěrý, průchozí, průchodový ebo smyčový. Podle veliosti rozptylové reatace se rozlišují přístrojové trasformátory proudu: - ízoreatačí přístrojové trasformátory proudu jsou to trasformátory, u terých bez použití závitové orece celová amplitudová chyba aměřeá přímou metodou epřesáhe hodotu 130 % v porováí s hodotou, terá byla změřeá epřímou metodou, - vysooreatačí přistrojové trasformátory proudu jsou to trasformátory, u terých celová amplitudová chyba aměřeá přímou metodou je vyšší jao 130 % hodoty, terá byla změřeá epřímou metodou.

20 Přístrojové trasformátory proudu 0 Zvláští supiou PTP jsou tzv. jistící trasformátory proudu. Jsou to trasformátory, teré jsou defiovaé parametry jao je třída přesosti, jmeovitá zátěž, adproudový čiitel, amplitudová chyba a úhlová chyba, tj. parametry, teré se eudávají u běžých trasformátorů proudu. Tyto trasformátory se dělí podle použití a: - trasformátory proudu pro distačí jištěí jsou to přístrojové trasformátory proudu pro apájeí distačích ochra, - trasformátory proudu pro rozdílové jištěí jsou to přístrojové trasformátory proudu s vhodou adproudovou charateristiou určeé pro apájeí rozdílových ochra, - trasformátory proudu pro jištěí při zemích poruchách jsou to přístrojové trasformátory proudu s charateristiou vhodou pro fuci filtru etočivé složy proudu, terá slouží idetifiaci zemích poruch [1].. Záladí pojmy jistících trasformátorů proudu Záladími eletricými veličiami, teré blíže určují vlastosti přístrojových trasformátorů proudu jsou: Jmeovitý primárí proud 1 přístrojového trasformátoru proudu je efetiví hodota primárího proudu, terá je podladem pro ostruci PTP. Je uvedea a štítu. Jmeovitý seudárí proud přístrojového trasformátoru proudu je efetiví hodota proudu uvedeá a štítu, odpovídající, podle jmeovitého proudového převodu, jmeovitému primárímu proudu. Veliost jmeovitého seudárího proudu může být 1 A, A ebo 5 A. Předostě se má používat 5 A. V případě, že by použití trasformátoru s jmeovitým seudárí proudem 5 A vyvolalo při větší délce přívodů od seudárích svore trasformátoru proudu přístrojům ehospodáré dimezováí průřezu vodičů přívodu, je potřeba zvolit PTP s jmeovitou hodotou seudárího proudu 1 A, případě A. Jmeovitý převod přístrojového trasformátoru proudu je poměr jmeovitého primárího proudu 1 e jmeovitému seudárímu proudu 1 = (.1) Celové břemeo přístrojového trasformátoru proudu Z c je vetorový součet vitřího břemee Z a vějšího břemee Z. Vitřím břemeem Z rozumíme vetorový součet rezistece R a reatace X seudárího viutí trasformátoru. Vější břemeo Z je vetorový součet impedací přístrojů a vodičů přívodů připojeých a seudárí svory trasformátoru. Platí vztahy Z ( R + R) + ( X X ) = (.) c + Z = R + X (.3)

21 Přístrojové trasformátory proudu 1 de Z + = R X (.4) R X je rezistece přívodích vodičů a přístrojů [Ω], je reatace přívodích vodičů a přístrojů [Ω]. Jmeovité břemeo přístrojového trasformátoru proudu Z je impedace, terou je možé v měřícím rozsahu zatížit přístrojový trasformátor proudu, přičemž se epřeročí dovoleá chyba. Od veliosti tohoto vějšího břemee závisí tvar adproudové charateristiy, a tím i veliost adproudového čísla (obr. -4). Podle veliosti břemee se měí přesyceí měřícího trasformátoru proudu. Pro výpočet adproudového čísla přístrojového trasformátoru zatížeého břemeem Z jiým ež je Z platí přibližě vztah: Z (.5) Z Ze vztahu (.5) plye, že poud bude a seudárí straě trasformátoru proudu připojeo meší břemeo ež je Z pa adproudové číslo bude větší ež je jmeovité. [A] ε = 0 % ε = -10 % Z 1 Z Z Z 1 < Z < Z 1 x 1 1 [A] Obr. -4 Proudová charateristia trasformátoru proudu pro růzá vější břemea [1] Zátěž přístrojového trasformátoru proudu S je souči vějšího břemee Z a čtverce jmeovitého seudárího proudu S = Z (.6) Jmeovitá zátěž přístrojového trasformátoru proudu S je souči jmeovitého vějšího břemee Z a čtverce jmeovitého seudárího proudu S = Z (.7)

22 Přístrojové trasformátory proudu Podle předchozích vztahů můžeme úpravou zísat vztahy S (.8) S Výo seudárí stray trasformátoru proudu při jiém proudu 1 ež je 1 se určí jao S = S (.9) 1 1 Měřící rozsah je rozsah hodot primárího proudu, pro terý jsou staovey dovoleé hodoty chyb pro účely měřeí a dovoleé otepleí. Měřící rozsah měřících trasformátorů proudu obyčejě v rozmezí od 10 % do 10 % jmeovitého primárího proudu. Měřící trasformátory proudu mohou mít i rozšířeý rozsah, a to do 150 % až 00 % jmeovitého primárího proudu. Jistící rozsah je rozsah primárích hodot trasformovaé veličiy, pro terý jsou staovey hodoty chyb pro účely jištěí. Přístrojový trasformátor proudu má dvě pracoví oblasti. Prví je oblast provozí, ve teré trasformátor proudu pracuje za ormálího chodu sítě. Druhá je oblast adproudová, ve teré pracuje při proudovém přetížeí a poruchových stavech chráěého eletricého zařízeí. Přesost PTP v provozí oblasti je dáa třídou přesosti. V adproudové oblasti je přesost charaterizovaá adproudovou charateristiou a adproudovým číslem (adproudovým čiitelem). Třída přesosti je ozačeí přiděleé přístrojovému trasformátoru proudu, teré určuje jeho ejvětší dovoleé chyby při předepsaých podmíách provozu. Třídy přesosti měřících trasformátorů proudu jsou 0,1-0,-0, Třídy přesosti jistících trasformátorů proudu v adproudové oblasti jsou 5P a 10P. Třída přesosti určuje dovoleé amplitudové chyby proudu a dovoleé chyby úhlu. Relativí chyba amplitudy proudu ε je chyba způsobeá tím, že sutečý převod trasformátoru se erová jmeovitému převodu. Důvodem je sutečost, že část proudu m teče do magetizačího obvodu hlaví idučosti trasformátoru proudu. Relativí chyba amplitudy proudu vyjádřeá v procetech je dáa: de m 1 ε = 100 = 100 (.10) je primárí proud, je seudárí proud odpovídající primárímu proudu, je jmeovitý převod. Dovoleé chyby proudu jistících trasformátorů proudu jsou uvedey v tab. -1.

23 Přístrojové trasformátory proudu 3 Tab. -1 Dovoleé chyby proudu jistících trasformátorů proudu Celová chyba amplitudy při Třída Při jmeovitém primárím proudu jmeovitém adproudu přesosti Chyba proudu ± ε [%] Chyba úhlu ± δ [mi.] ε c [%] 5P P 3-10 Hodoty chyb proudu v tab. -1 se esmí přeročit v měřícím rozsahu 50 % až 100 % jmeovitého břemee a při jmeovitém primárím proudu. Chyba úhlu trasformátoru proudu δ je rozdíl úhlů mezi vetorem primárího proudu a vetorem seudárího proudu. Směr vetorů se volí ta, že pro ideálí trasformátor se úhel δ rová ule. Chyba úhlu je ladá, dyž vetor seudárího proudu předbíhá vetor primárího proudu 1. V opačém případě je chyba úhlu záporá, viz obr. -5 [1]. [A] % 5 1 δ δ 90 % [A] Obr. -5 Úhlová chyba trasformátoru proudu [1] Obr. -6 Nadproudová charateristia trasformátoru proudu 1-pro účely měřeí -pro účely jištěí [1].3 Přístrojové trasformátory proudu v adproudové oblasti Nadproudovou oblastí se rozumí oblast primárích proudů, jejichž hodoty jsou vyšší ež je měřící rozsah přístrojového trasformátoru proudu. Nadproudová charateristia je závislost seudárího proudu a primárím v adproudové oblasti PTP, obr. -6. Vlivem feromageticých vlastostí mageticého obvodu astává její zařiveí. Od měřících trasformátorů proudu se vyžaduje rychlé zařiveí adproudové charateristiy, aby měřící přístroje připojeé a seudárí strau byly chráěy proti šodlivým účiům poruchových proudů primárí stray. U jistících trasformátorů proudu by

24 Přístrojové trasformátory proudu 4 měla být adproudová charateristia přímová, aby i při ejvětších zratových proudech PTP věrě reproduoval primárí proud. Nadproudová oblast je charaterizováa adproudovým číslem. Nadproudové číslo trasformátoru proudu je -ásobe jmeovitého primárího proudu při terém relativí amplitudová chyba proudu dosáhe hodotu -10 %, resp. -5 %. Jmeovité adproudové číslo je -ásobe jmeovitého primárího proudu 1, při terém je relativí chyba seudárího proudu -10 %, dyž je trasformátor zatížeý jmeovitým břemeem Z při jmeovitém účiíu cos φ = 0,8 idutivího charateru a při jmeovité freveci. Nadproudové číslo měřících trasformátorů proudu má být co ejmeší. Hodoty jmeovitých adproudových čísel měřících trasformátorů proudu mají být < 5, v rajím případě < 10. Jmeovitý primárí adproud při daé třídě přesosti je primárí proud, při terém celová chyba jistícího trasformátoru proudu dosáhe udaou hodotu. Jmeovitý primárí adproud je souči jmeovitého primárího proudu a adproudového čiitele. Nadproudový čiitel jistícího trasformátoru proudu je ásobe jmeovitého primárího proudu, při terém celová chyba trasformátoru proudu dosáhe staoveou hodotu -10 % (třída 10P) ebo -5 % (třída 5P). Doporučeé hodoty jistících trasformátorů proudu jsou 5, 10, 15, 0, 30. Jistící trasformátory proudu pro apájeí ochra musí mít adproudový čiitel > 10 [1]..4 Trasformátory proudu pro přechodové jevy Tyto trasformátory proudu slouží pro apájeí rychlých ochra jao jsou rozdílové ochray, distačí ochray apod. Při áhlé změě časových ostat střídavé sítě z důvodu vziu zratu vziají změy v mageticém obvodu přístrojového trasformátoru proudu. Přístrojový trasformátor proudu pro jištěí musí být avrhut ta, aby se při těchto změách epřesytil stejosměrou složou proudu, ale věrě reproduoval časový průběh primárího střídavého proudu a seudárí strau. Obvylý ávrh PTP, jao je dimezováí podle jmeovité zátěže, třídy přesosti a adproudového čiitele v těchto případech estačí. Musí být zabezpečeo, aby ejvětší stejosměrý proud byl vždy meší ež magetizačí proud olea magetizačí charateristiy trasformátoru proudu. Přesyceí trasformátoru proudu stejosměrou složou proudu, a tím pádem chybá iformace pro ochrau, může v ěterých případech způsobit je opožděé vyputí. V jiých případech může způsobit selháí ochray. Rozdílové ochray esmí působit a blízé zraty mimo chráěou oblast. Trasformátor proudu během trváí přesyceí přeáší a seudárí strau zresleé střídavé proudy po dobu trváí přechodého jevu. Toto ráté odmlčeí proudového trasformátoru proudu může způsobit chybý áběh rozdílové ochray. Na trasformátor proudu pro distačí jištěí ejsou ladey ta vysoé požadavy. Přesyceí trasformátoru způsobí je opožděou čiost ochray [1].

25 Přístrojové trasformátory proudu 5 Třídy jistících trasformátorů proudu jsou ásledující [4]: - třída TP - přesost je defiováa celovou chybou při stabilím primárím symetricém proudu. Remaetí mageticý to je bez omezeí. Těmto trasformátorům se věují předchozí apitoly. a.3. - třída TPS - ízý rozptylový to trasformátoru. Remaetí mageticý to je bez omezeí. Chyba při daém převodu esmí přeročit ± 0,5 %. - třída TPX - mez přesosti defiováa oamžitou vrcholovou chybou. Remaetí mageticý to je bez omezeí. - třída TPY - mez přesosti defiováa oamžitou vrcholovou chybou. Remaetí mageticý to epřeročí 10 % hodoty mageticého tou při asyceí. - třída TPZ - mez přesosti defiováa oamžitou špičovou chybou střídavé složy proudu během průchodu proudu obsahujícího pouze aperiodicou stejosměrou složu proudu. Chyba stejosměré složy je bez omezeí. Remaetí mageticý to je zaedbatelý. Tab. - Dovoleé chyby pro trasformátory proudu třídy TPX, TPY a TPZ [4] Třída Při jmeovitém primárím proudu Chyba proudu ε [%] Chyba úhlu δ [mi.] Za podmíy mezí přesosti Nejvyšší špičová oamžitá chyba εˆ [%] TPX ± 0,5 ± TPY ± 1,0 ± TPZ ± 1,0 180 ± Důležité pojmy trasformátorů proudu pro přechodové jevy: Staoveá primárí časová ostata T p je časová ostata aperiodicé stejosměré složy primárího proudu. Může být vyzačea a štítu trasformátorů TPX, TPY a TPZ jao jejich jmeovitá hodota. Normalizovaé hodoty v miliseudách jsou Jmeovitá časová ostata seudárí smyčy T s je hodota časové ostaty seudárí smyčy trasformátoru proudu. Určí se jao poměr součtu magetizačí a rozptylové idučosti a odporu seudárí smyčy. Jmeovitá odporová zátěž R b je jmeovitá hodota odporové zátěže připojeé seudárí straě trasformátoru. Normalizovaé hodoty pro třídu TP při jmeovitém seudárím proudu 1 A jsou,5 5 7, (předostě 5 a 10). Pro jiý seudárí proud se tyto hodoty upraví v obráceém poměru e druhé mociě tohoto proudu.

26 Přístrojové trasformátory proudu 6 Jmeovitý čiitel symetricého zratového proudu K ssc je dá vztahem: K ssc 1z = (.11) 1 de 1z je jmeovitý primárí zratový proud, tz. efetiví hodota symetricého primárího zratového proudu. Normalizovaé hodoty tohoto čiitele jsou 3 5 7,5 10 1, , (předostě 10, 15 a 0). Jmeovitý čiitel pro dimezováí pro přechodové stavy K td je teoreticá hodota představující dimezováí pro přechodový stav. Výpočet závisí a daém provozím cylu. Pro jedoduchý provozí cylus (pouze vyputí) se dá určit jao: t al / Tp tal / Ts ( e e ) + 1 TpTs K td = ω (.1) T T p s de t al je přípustá doba pro mez přesosti prvího průchodu proudu. A pro cylus s automaticým opětým zaputím potom: K td TpTs = ω Tp T TpTs + ω T T p s s t / al Tp t / ( + ) al T t s fr tal ( e e ) + 1 e tal / Tp tal / Ts ( e e ) + 1 / T s + (.13) de t al je přípustá doba pro mez přesosti druhého průchodu proudu, t fr je doba ecitlivosti během opětého zapíáí. Jmeovitá evivaletí dovoleá seudárí eletromotoricá síla E al je efetiví hodota evivaletí e.m.s. seudárího obvodu při jmeovitém mitočtu. Určí se podle vztahu ( R + Rb ) = (.14) Eal K ssck td Jmeovité evivaletí dovoleé seudárí budicí apětí U al je efetiví hodota siusového apětí jmeovitého mitočtu utá pro zajištěí, aby eletromotoricá síla E al apliovaá do seudárího viutí trasformátoru vytvořila magetizačí proud, při ěmž ejvyšší dovoleá chyba proudu epřeročí hodotu pro příslušou třídu tohoto trasformátoru proudu. Pro dimezováí trasformátorů třídy TPS se toto apětí staoví podle vztahu de ( R + Rb ) (.15) U al K K ssc K je rozměrový parametr. Jmeovitý rátodobý tepelý proud th je efetiví hodota primárího proudu, terý trasformátor vydrží 1 seudu při zratovaém seudárím viutí aiž by došlo pošozeí trasformátoru. Normalizovaé efetiví hodoty v iloampérech jsou 6, , ,

27 Přístrojové trasformátory proudu 7 Volba mezi jistícími trasformátory proudu většiou závisí a praticých zušeostech provozovatele a a použitém jistícím zařízeí. Nezbytý je výpočet čiitele pro dimezováí pro přechodové jevy. Dá se použít vztah (.1), případě (.13). dyž jsou požadavy trasformátorů třídy TP defiováy pro symetricý siusový primárí proud, mohou být v ěterých případech použity i pro přechodové jevy. Mohou se tato použít trasformátory s ízým rozptylovým mageticým toem a dodatečým dimezováím pro přechodové jevy. Důležité je vzít v úvahu vitří zátěž trasformátoru (odpor viutí) vzhledem celovému provedeí. Schoposti trasformátoru proudu se mohou defiovat apřílad maximálím budicím apětím, potřebým vybuzeí proudu a seudárí straě de E ( R + R ) P + P e al K ssck td b K ssck td (.16) P je evivaletí výo ztraceý v seudárím viutí trasformátoru, P e je evivaletí výo ztraceý v exterí zátěži. Trasformátory třídy TPS mají ízý rozptylový mageticý to a přesě defiovaý převod. Tyto požadavy jsou ezbyté u jistících obvodů pro mezifázové poruchy a zemí spojeí. Limity použití pro měřící jistící relé bývají založey a empiricých vzorcích odvozeých z výsledů zouše a provozích zušeostí. Při přerušeí primárího proudu, dyž je trasformátor silě asyce, dojde (v důsledu polesu mageticého tou a úroveň remaece) velmi rychlému útlumu seudárího proudu. Doby opětového astaveí pro jistící relé ejsou výzamě ovlivěy tlumícími charateristiami trasformátorů třídy TPS. Podobě je tomu i u trasformátorů třídy TPX, ovšem s rozdílem dovoleých chyb a možých vlivů, teré mohou vyžadovat ostručí čiitel větší ež 1,1. Remaetí mageticý to trasformátorů třídy TPY musí být meší ež 10 % tou asyceí. Z tohoto důvodu se bude seudárí proud během přechodu ze stavu asyceí do stavu remaece udržovat delší dobu a vyšší hodotě, ež by tomu bylo u trasformátorů třídy TPS ebo TPX. Pro provozí cylus s automaticým opětým zaputím bude čiitel K td výrazě ovlivňová vztahem mezi časovou ostatou seudárího obvodu T s a dobou ecitlivosti t fr. Jeliož celová dovoleá chyba je 10 %, musí se čiitel K td uvažovat v souvislosti s časovou ostatou seudárí smyčy 100K T ω s td = ε 10% (.17) Remaetí mageticý to trasformátorů TPZ je zaedbatelý a jejich dovoleé časové ostaty jsou staovey. Tlumící seudárí proud po silé saturaci bude mít vyšší hodotu ež u trasformátorů třídy TPY. Tyto trasformátory se dají použít pro jistící systémy, teré ejsou příliš závislé a aperiodicé složce proudu [4].

28 Přístrojové trasformátory proudu 8.5 Proudové sezory Změy v ostručím řešeí vv eletricých staic a zmešováí rozměrů v rozvaděčů způsobilo, že v těchto zařízeích se v posledí době začaly používat sezory proudu. K ejdůležitějším vlastostem sezorů proudu patří malé rozměry, možost rychlého projetováí, flexibilita pro budoucí zvyšováí výoů v vývodů v distribučích eletricých staicích, vysoá spolehlivost, eletromageticá ompatibilita a miimálí údržba. Hlaví částí proudového sezoru je Rogowsého cíva, terá je rovoměrě aviutá bez mageticého jádra. Proudový sezor se sládá z toroidího viutí a proudového vodiče procházejícího středem toroidu. Výstupí apětí ze sezoru je úměré derivaci proudu podle času. Poěvadž proudový sezor eobsahuje feromageticé jádro, emůže dojít jeho přesyceí. Taový proudový sezor má velý dyamicý rozsah a garatovaou vysoou liearitu proudu a výstupu v široém frevečím pásmu, řádově víc ež ěoli MHz. Protože v proudovém sezoru edochází elieárím jevům, může se použít a měřeí proudů od ěolia ampér až po stovy iloampér. Nejižší a ejvyšší hodota proudu je převážě závislá a měřící eletroice, terá je součástí digitálí ochray. Při precizí výrobě proudového sezoru se dosahuje celová amplitudová relativí chyba převodu proudu do 0,5 %. Nejdůležitějšími příčiami chyb proudových sezorů jsou: změa teploty, výrobí tolerace, vliv proudů (mageticých polí) od sousedích fází, oečá déla primárího vodiče. Teplotí závislost je možé sížit použitím speciálích materiálů s ízými teplotími oeficiety. Jiou možostí je měřeí teploty sezoru a ásledá ompezace teplotí závislosti. Výrobí toleraci, vliv proudů sousedích fází a délu primárího vodiče je možé elimiovat vhodou ostrucí proudového sezoru a jeho optimálím umístěím ve v rozvaděči. Proudový sezor avržeý pro freveci 50 Hz umožňuje měřit střídavé proudy s frevečím rozsahem od ěolia Hz do ěolia Hz. Teto frevečí rozsah je dostatečý i pro přeos deformovaých průběhů poruchových proudů a vyhodocováí vality eletricé eergie [1]..6 Eletroicé trasformátory proudu Eletroicé trasformátory proudu sestávají z jedoho ebo více proudových sezorů, teré mohou být zapojey do přeosového systému a seudárích převodíů. Toto uspořádáí je určeo převodu měřeého proudu pro měřící přístroje, eletroměry a ochray ebo řídící zařízeí. Výstup seudárího převodíu eletroicých PTP je za ormálích podmíe použití úměrý primárímu proudu. Výstup mohou mít aalogový ebo digitálí. Pro měřeí primárího proudu lze použít proudový trasformátor, Rogowsého cívu, sezory založeé a Hallově pricipu, Rogowsého cívu a plošém spoji, bočí, magetorezistiví sezory ebo opticé sezory [6].

29 Přístrojové trasformátory proudu 9.7 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do obvodů apájeí ochra Přístrojové trasformátory proudu se vyrábějí jao jedofázové. Ve trojfázové soustavě se používají dva ebo tři PTP v závislosti a typu chráěí, zapojey primárě do jedotlivých fází chráěého zařízeí. V trojfázové soustavě se typy poruch idetifiují podle přítomosti symetricých slože proudů a apětí. Proto jistící trasformátory proudu vhodým zapojeím seudárích viutí vytvářejí filtry symetricých slože proudu [1]..7.1 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do úplé hvězdy Seudárí viutí jsou zapojeé do úplé hvězdy, obr. -7. Do hvězdy jsou zapojey i vstupí obvody ochray, teré jsou apájey z jistících trasformátorů proudu. V ormálím provozu protéají přes proudové čley A L1, A L a A L3 ásledující proudy = L 1 = 1 L = a 1 L3 a1 (.18) Zpětým vodičem do uzlu přístrojových trasformátorů v ormálím provozu eteče žádý proud N = L1 + L + L3 = 1 + a 1 + a1 = 0 (.19) V reálých podmíách v tomto obvodu může té určitý miimálí proud N. Jeho veliost závisí a použitých PTP (úhlové a amplitudové chyby apod.) a evyvážeosti primárích proudů jedotlivých fází. Nadproudový čle A N musí být astaveý ta, aby a taový proud ereagoval. L1 L1 L L L3 L 3 N Obr. -7 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do úplé hvězdy [1] Zpětým vodičem ebude té výrazý proud v případě trojfázového symetricého zratu a primárí straě ai při proudovém přetížeí chráěého zařízeí.

30 Přístrojové trasformátory proudu 30 Nesymetricé zraty jsou charaterizováy vziem všech tří symetricých slože proudu 1,, 0. V jedotlivých fázích budou protéat ásledující proudy L1 L L3 = 1 = a = a a + a (.0) Rozběhové čley A L1, A L a A L3 budou působit a všechy tři symetricé složy proudů. Zpětým vodičem při esymetricých zratech, při terých se objeví etočivá složa proudu, bude protéat proud = N = L1 + L + L3 3 0 (.1) Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu ve zpětém vodiči vytváří filtr etočivé složy proudu. Relé A N, a záladě přítomosti etočivých slože proudu, bude idetifiovat zemí poruchy. Z výše uvedeého vyplývá, že zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do úplé hvězdy je uté použít v účiě uzeměých soustavách, protože pomocí adproudových čleů A L1, A L, A L3, A N je možé idetifiovat všech 11 typů poruch, teré se v těchto soustavách mohou vysytout [1]..7. Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do eúplé hvězdy Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do eúplé hvězdy je zázorěo a obr. -8. V ormálím provozu rozběhovými čley A L1 a A L3 protéají proudy = L 1 = 1 L3 a1 (.) Ve zpětém vodiči teče jejich součet N = + = + a = a = (.3) L1 L L Proud ve zpětém vodiči se tedy rová záporé hodotě proudu chybějící fáze. To stejé bude platit při symetricých trojfázových zratech a proudových přetížeích chráěého zařízeí. V případě dvoufázových zratů závisí proudové poměry a umístěí přístrojových trasformátorů proudu do jedotlivých fází chráěého zařízeí.

31 Přístrojové trasformátory proudu 31 L1 L1 L L3 L 3 N Obr. -8 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do eúplé hvězdy [1] Poud zrat vzie mezi fázemi ve terých jsou zapojeé přístrojové trasformátory proudu, apř. zrat L1-L3, obr. -8, potom proud ve zpětém vodiči bude ulový, protože proud L1 = L3. Tedy poruchové proudy jsou stejě velé, ale mají opačé zaméo. Součet proudů bude ulový. Když zrat vzie mezi fázemi ta, že jeda z ich emá přístrojový trasformátor proudu aistalová, apř. zraty L1-L, L3-L, potom proud ve zpětém vodiči bude stejý jao proud pošozeé fáze přepočítaý převodem a seudárí strau. Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do eúplé hvězdy se používá pro zachyceí mezifázových zratů v eúčiě uzeměých soustavách [1]..7.3 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do trojúhelía Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do trojúhelía je zobrazeo a obr. -9. Při tomto zapojeí protéají viutími rozběhových čleů A L1, A L a A L3 proudy daé rozdíly proudů v seudárích viutích přístrojových trasformátorů proudu. = = = (.4) L1L L1 L LL3 L L3 L3L1 L3 L1 V ormálím provozu bude přes cívu rozběhového čleu A L1 protéat proud ( 1 a ) 1 = j 3a 1 = j a L1 L1L L1 L = 1 a 1 = 3 = (.5) Cívou rozběhového čleu A L1 bude protéat proud proudu L1. Fázor proudu L1 je atočeý o úhel 30 v ladém směru. 3 -rát větší ež je fázová hodota Podobé poměry astaou při trojfázovém symetricém zratu a proudovém přetížeí chráěého zařízeí.

32 Přístrojové trasformátory proudu 3 L1 L1 L L L3 L 3 L1L LL3 L1L3 Obr. -9 Zapojeí přístrojových trasformátorů proudu do trojúhelía [1] V případě esymetricých zratů cívou rozběhového čleu A L1 bude protéat proud ( a 1 a ) = ( 1 a ) 1 + ( a) L 1L = L1 L = (.6) Z výpočtu proudů (.6) vyplývá, že zapojeí do trojúhelía působí jao filtr a sousledou a zpětou složu proudu. Netočivá složa se uzavírá ve vitřím viutí trojúhelía a a výstupu filtru se eobjeví. Rozběhové čley připojeé a jistící trasformátory proudu zapojeé do trojúhelía budou reagovat a všechy typy mezifázových zratů. Zemí zraty eí možo idetifiovat pomocí zapojeí PTP do trojúhelía, protože rozběhové čley ochray emají a vstupu etočivé složy proudů. Hlaví použití přístrojových trasformátorů zapojeých do trojúhelía je pro rozdílovou ochrau trasformátoru [1]..7.4 Součtové zapojeí přístrojových trasformátorů proudu Součtové zapojeí přístrojových trasformátorů proudu, tzv. Holmgreeovo zapojeí je zobrazeo a obr Záladí podmíou správé čiosti tohoto zapojeí je, aby impedace seudárích viutí trasformátorů Z PTP >> Z A, tj. impedace PTP, byly o moho větší ež impedace rozběhového čleu A. Tímto je zabezpečeý to proudu směrem do vstupího obvodu ochray. Druhou podmíou je, aby impedace seudárích viutí použitých přístrojových trasformátorů proudu byly přibližě stejé. Touto podmíou se vylučuje vzájemé šutováí viutí trasformátorů proudu Holmgreeovy supiy.

33 Přístrojové trasformátory proudu 33 L1 L L3 A L V L1 L1 L L L3 L 3 P S P S P S P1 S1 P1 S1 P1 S1 Obr. -10 Součtové zapojeí trasformátorů proudu [1] V ormálím provozu, při symetricém apájeí primárích fázových proudů, cívou rozběhového čleu ochray A eprotéá žádý proud V = L1 + L + L3 = 1 + a 1 + a1 = 0 (.7) Ve sutečosti cívou rozběhového čleu A protéá určitý vyrovávací proud a proto rozběhový proud a ochraě musí být astave ta, aby a taovýto proud ochraa ereagovala. V případě esymetricé poruchy bude viutím rozběhového čleu A té výsledý proud V 1 + L + 3 = ( ) + ( a 1 + a + 0 ) ( a1 + a + 0 ) = 3 0 = L L + + (.8) Součtové zapojeí přístrojových trasformátorů proudu působí jao filtr a etočivou složu proudu. Taové zapojeí je možé použít pro idetifiaci zemích poruch. V eúčiě uzeměých soustavách se Holmgreeova supia používá a idetifiaci zemích spojeí. V účiě uzeměých soustavách se toto zapojeí může použít pro idetifiaci zemích zratů. Holmgreeova supia trasformátorů proudu se používá a apájeí ochra pro veoví vedeí. Násuvé trasformátory proudu jsou vhodé pro apájeí ochra abelových vývodů z eletricých staic [1].

34 3 Přístrojové trasformátory apětí 34 3 PŘÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY NAPĚTÍ Přístrojové trasformátory apětí jsou určey pro apájeí apěťových systémů měřících, jistících a regulačích přístrojů. Jejich primárí straa se připojí paralelě obvodu de se sleduje veliost apětí. Na seudárí strau se připojí potřebé eletricé přístroje. Provedeí přístrojových trasformátorů apětí může být růzé. Podle způsobu trasformace se rozlišují: - idučí přístrojový trasformátor apětí primárí a seudárí viutí jsou avzájem svázáa prostředivím mageticého obvodu, - apacití přístrojový trasformátor apětí primárí apětí se a výsledou seudárí hodotu trasformuje ve dvou stupích. Trasformace apětí se v prvím stupi usutečňuje použitím apacitích děličů apětí a v druhém stupi je použité měřící příslušeství, teré obsahuje druhý idučí trasformačí stupeň a pomocá zařízeí (obr. 3-1). Měřící příslušeství s pomocým zařízeím obyčejě obsahuje prvy pro ompezaci chyb převodu apětí, a taé prvy pro útlum ferorezoace. - eletroicý trasformátor apětí jede ebo více apěťových sezorů, teré mohou být připojey do přeosového systému a seudárího overtoru Podle počtu fází a podle izolace primárího viutí přístrojové trasformátory apětí mohou být: - jedofázový jedopólově izolovaý přístrojový trasformátor apětí, - jedofázový dvoupólově izolovaý přístrojový trasformátor apětí, - trojfázový plě izolovaý přístrojový trasformátor apětí, - trojfázový uzeměý přístrojový trasformátor apětí. Podle počtu seudárích výstupů se přístrojové trasformátory apětí dělí a PTN s jedím ebo více výstupy. Zvláštím provedeím jsou asádové trasformátory apětí [1]. 3.1 Záladí pojmy přístrojových trasformátorů apětí Záladími eletricými veličiami, teré blíže určují vlastosti trasformátorů apětí, jsou ásledující veličiy: Jmeovité primárí apětí U 1 je efetiví hodota primárího apětí, terá je podladem pro ostruci PTN. Je uvedea a štítu PTN. Jmeovité seudárí apětí U je efetiví hodota apětí uvedeá a štítu, podle jmeovitého apěťového převodu, odpovídající jmeovitému primárímu apětí. Pro trojfázové izolovaé a dvojfázové izolovaé přístrojové trasformátory apětí jmeovitá hodota seudárího apětí je 100 V ebo 110 V (pro rozsáhlé seudárí obvody i 00 V). Pro trojfázové uzeměé trasformátory a jedopólové izolovaé trasformátory je jmeovitá hodota seudárího apětí 100/ 3, 110/ 3, případě 00/ 3.

35 3 Přístrojové trasformátory apětí 35 Jmeovitý převod U je poměr jmeovitého primárího apětí U 1 e jmeovitému seudárímu apětí U U 1 U = (3.1) U Břemeo Y je admitace přístrojů a přívodů připojeých a seudárí svory trasformátoru de Y + = G B (3.) G B je odutace přívodích vodičů a přístrojů [S], je susceptace přívodích vodičů a přístrojů [S]. Jmeovitým břemeem Y se rozumí admitace, terou může být přístrojový trasformátor zatížeý v měřícím rozsahu bez toho, aby se přeročily dovoleé chyby. Zátěž S je souči břemee Y a čtverce jmeovitého seudárího apětí U S = YU (3.3) Jmeovitá zátěž S je souči břemee Y a čtverce jmeovitého seudárího apětí U S = Y U (3.3) Krají zátěží rozumíme zátěž, terou je možo trvale zatížit seudárí viutí při trvale zvýšeém apětí, přičemž chyba apětí esmí přeročit -10 % a otepleí esmí být vyšší ež je dovoleé. Třída přesosti je ozačeí přiděleé přístrojovému trasformátoru apětí, teré určuje jeho ejvětší dovoleé chyby při předepsaých podmíách provozu. Třída přesosti měřících trasformátorů apětí jsou 0,1-0,-0, Třída přesosti určuje dovoleé amplitudové chyby apětí a dovoleé chyby úhlu. Relativí chyba amplitudy apětí ε U je chyba způsobeá tím, že sutečý převod trasformátoru se erová jmeovitému převodu. Relativí chyba amplitudy apětí vyjádřeá v procetech je dáa vztahem U U U1 ε U = 100 (3.4) U de U 1 U U 1 je primárí apětí, je seudárí apětí odpovídající primárímu apětí, je jmeovitý převod přístrojového trasformátoru apětí. Dovoleé chyby apětí jistících trasformátorů apětí jsou uvedey v tab. 3.1.

36 3 Přístrojové trasformátory apětí 36 Tab. 3-1 Dovoleé chyby apětí jistících trasformátorů apětí Třída Chyba apětí ± ε U [%] Chyba úhlu ± δ U [mi.] 3P P 6 40 Chyba úhlu δ U je rozdíl úhlů mezi fázorem primárího apětí a fázorem seudárího apětí. Směr fázorů apětí U 1 a U se volí ta, že pro ideálí trasformátor se úhel δ U rová ule. Chyby úhlů jistících přístrojových trasformátorů jsou uvedey v tab Hodoty chyb apětí a úhlu uvedeé v tab. 3-1 se esmí přeročit pro zátěž v rozsahu 5 % až 100 % jmeovité zátěže, při jmeovitém seudárím účiíu cos φ = 0,8 a při apětí se jmeovitou frevecí v rozsahu 5 % jmeovitého apětí až do zvýšeého apětí [1]. 3. Kapacití trasformátory apětí Kapacití přístrojový trasformátor apětí se sládá z apacitího děliče C 1 a C, ompezačí tlumivy L, sižovacího trasformátoru T a speciálího tlumícího obvodu Z f, terý slouží potlačeí ferorezoačích jevů, obr. 3-1a. Na výstupí svory a- přístrojového trasformátoru apětí se připojí impedace vějšího břemee Z b. Na odbočce z apacitích děličů C 1 a C se zísá sížeé apětí přibližě 1 až 4 V, jehož veliost je závislá a ostruci trasformátoru apětí. Na odboču apacitích děličů se připojí idučost L a sižovací trasformátor T. Primárí a seudárí viutí trasformátoru T je přizpůsobeo ta, aby se a seudárí straě dosáhlo jmeovité apětí 100/ apěťových obvodů ochra. 3 V, vhodé pro apájeí měřících přístrojů a Hlavím účelem idučosti L je elimiovat úhlovou chybu seudárího apětí přístrojového trasformátoru, terá je způsobea apacitami děliče (C 1 a C ) při zemím zratu. Napětí U 1 a vstupím viutí trasformátoru T, obr. 3-1b, při průtou proudu 1 viutím je U 1 C1 = C + C 1 = U 1 U f 1 jωl + jω jωl + jω 1 ( C + ) 1 C ( C + C ) de U f je primárí hodota fázového apětí. 1 1 = Pro elimiaci úhlové chyby je potřeba, aby idučost L byla v rezoaci s apacitami (C 1 + C ) při jmeovité síťové freveci, což se dosáhe splěí ásledující podmíy: (3.5) 1 L = ω C C (3.6)