Automatyka El-en.
w elektrowniach
(1)
Automatyka El-en.
w elektrowniach
(1)
Tor przetwarzania sygnałów dla potrzeb diagnostyki i
zabezpieczeń systemu elektroenergetycznego
PP, PN
– przekładniki główne prądowe i napięciowe,
PD1, PD2
– przekładniki pomocnicze,
FAA
– filtry antyaliasingowe
SP
– układ synchronizacji próbkowania
UPP
– układ próbkująco pamiętający,
ADC (Analog to Digital Converter)
– przetwornik analogowo –
cyfrowy,
FD
– filtr cyfrowy
linia
PD1
PD2
5A(1A) (1-6V)
(1-6V)
100V
WN
PP
FAA
FAA
SP
UPP
UPP
ADC
ADC
FD
FD
A
L
G
O
R
YT
M
PN
M
U
L
T
P
L
E
K
S
E
R
Model obwodu zwarciowego
– sygnały zwarciowe
Schemat obwodu zwarciowego
)
sin(
)
(
1
p
m
p
T
n
E
nT
e
0
0
1
0
0
1
0
1
arctg
arctg
2
T
nT
exp
))
T
(
sin(
))
T
(
T
n
sin(
I
)
nT
(
i
p
p
m
p
))}
T
(
sin(
T
T
T
nT
exp
))
T
(
)
T
(
T
n
(
)
T
(
{
R
I
)
nT
(
u
l
p
l
p
l
l
m
p
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
2
1
arctg
1
arctg
arctg
sin
1
2
l
s
l
s
R
R
L
L
T
0
l
l
l
R
L
T
0
2
T
nT
I
nT
i
p
m
p
a
exp
sin
)
(
0
0
1
2
T
nT
exp
T
T
sin
R
I
)
nT
(
u
p
l
l
m
p
a
)
(
arctg
0
1
0
T
a) b)
Przykładowy kształt fal napięciowej (a) i prądowej (b) przed i po
wystąpieniu zwarcia w sieci wysokiego napięcia
faza początkowa napięcia
))
arctg(
sin(
)
(
0
1
0
1
2
T
T
n
I
n
i
p
m
p
)
arctg(
)
arctg(
sin(
)
(
)
(
l
p
l
l
m
p
T
T
T
n
T
R
I
n
u
1
0
1
0
1
2
1
1
2
Pomiary i automatyka w urządzeniach wysokiego
napięcia realizowane są zwykle w oparciu o sygnały
(prądowe i napięciowe) przekazywane do systemów
pomiarowych za pośrednictwem przekładników prądowych
i napięciowych.
1.
PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE
Typowym rozwiązaniem są przekładniki indukcyjne z
żelaznym rdzeniem magnetycznym łączony szeregowo w
obwód pierwotny (rys.1.)
Rys.1. Przekładnik prądowy indukcyjny – układ pracy (a),
schemat zastępczy (b)
Oznaczenia zacisków przekładników prądowych:
a)
Przekładnik jednoprzekładniowy
b)
Przekładnik z zaczepem w uzwojeniu wtórnym
c)
Przekładnik z uzwojeniem pierwotnym o dwóch sekcjach do
łączeniaszeregowo lub równolegle
d)
Przekładnik z dwoma uzwojeniami wtórnymi, każde na
własnym rdzeniu (dwa alternatywne oznaczenia zacisków).
Przykłady układów rdzenia oraz uzwojeń przekładników prądowych:
a)
Rdzeń pierścieniowy (toroidalny); b), c), d), e) rdzenie
prostokątne jednookienne.
1
– rdzeń, 2 – uzwojenie pierwotne, 3 – uzwojenie wtórne
Tabliczka znamionowa przekładnika prądowego o trzech
uzwojeniach wtórnych
Podstawowe parametry przekładników prądowych:
Prądy znamionowe (pierwotny i wtórny) określające jego
przekładnię
Przekładniki mają znormalizowany szereg prądów
pierwotnych: 50, 75, 100, 150, 200 …A.
Moc znamionowa
Klasa dokładności,
Liczba przetężeniowa N definiowana jako:
(w praktyce używana jest liczba N
10
)
Znamionowy
współczynnik granicznej dokładności K
ALF
definiowany jako:
I
1ALC
– prąd pierwotny graniczny
)
I
/
I
(
n
'
n
2
1
)
Z
I
S
(
obcn
n
n
2
2
n
I
N
I
N
1
1
n
I
ALC
I
ALF
K
1
1
Znamionowy współczynnik granicznej dokładności:
stosunek znamionowego prądu pierwotnego granicznego
do prądu znamionowego przy znamionowym obciążeniu o
współczynniku mocy zawartym w przedziale od 0,8 do 1,0, przy
którym błąd całkowity nie przekracza zadanej wartości
(np.. 5% lub 10% dla przekładników kl. 5P lub 10P)
Znormalizowane wartości 10 – procentowego współczynnika
granicznej dokładności wynoszą:
5 -10
– 15 – 20 - 30.
Współczynnik granicznej dokładności umieszcza się za znakiem P
w oznaczeniu klasy dokładności, np.5P10 ( )
ALC
I
1
n
I
1
ALF
K
10
ALF
K
Przy różnej (mniejszej) od znamionowej wartości
obciążenia wtórnego zmienia się wartość współczynnika
granicznej dokładności wg wzoru:
W praktyce zachodzi
nierówność:
obc
Z
Z
obcn
Z
Z
n
ALF
ALF
K
K
2
2
10
N
K
ALF
Norma PN-EN 60044-
1:2000 „Przekładniki – przekładniki
prądowe”:
A.
Błędy pomiaru
1.
Błąd prądowy (błąd przekładni): błąd wynikający z tego,
że przekładnia rzeczywista nie jest równa przekładni
znamionowej:
błąd prądowy %
2.
Błąd całkowity: wartość skuteczna prądu w stanie
ustalonym stanowiąca różnicę między chwilowymi
wartościami rzeczywistego prądu wtórnego pomnożonego
przez przekładnię znamionową a chwilową wartością
prądu pierwotnego (wyrażony w procentach prądu
pierwotnego)
p
I
%
)
p
I
s
I
n
(
100
T
p
s
n
T
p
I
c
dt
)
i
i
(
0
2
1
100
Granice błędów przekładników zabezpieczeniowych
Klasa
dokładności
Błąd prądowy
przy
znamionowym
prądzie
pierwotnym
Błąd kątowy przy
znamionowym
prądzie
pierwotnym
Błąd całkowity
przy
znamionowym
prądzie
pierwotnym
-
%
minuty
Centy-
radiany
%
5P
10P
± 1
± 3
± 60
-
± 1,8
-
5
10
3. Błąd kątowy równy jest kątowi wyrażonemu w stopniach
lub radianach (centyradianach). Błąd uważa się za dodatni,
jeżeli prąd I
2
wyprzedza w fazie prąd I‘
1
.
Przy określaniu błędu prądowego i kątowego obciążenie
powinno mieć współczynnik mocy cos
= 0,8
ind
Znormalizowane wartości prądów znamionowych
- pierwotnych:
10
– 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 - 50 – 60 – 75
oraz ich dziesiętne wielokrotności
(wartości zalecane podkreślono)
-
wtórnych: 1 A, 2 A, 5A (wartością zalecaną jest 5A)
Znormalizowane wartości mocy znamionowych do 30 VA:
2,5
– 5,0 – 10 – 15,0 - 30,0 VA
(wartości większe od 30 VA w zależności od potrzeb)
Przykładowy sposób zmniejszenia obciążenia przekładników
prądowych (wg IEEE STD C37.110-1996)
Charakterystyki magnesowania przekładników prądowych kl. C
(wg IEEE Std C37.110-1996)
Porównanie przebiegów nieustalonych prądu wtórnego
w przekładnikach TPX oraz TPZ
Informatyka w energetyce
2. PRZEKŁADNIKI NAPIĘCIOWE
Istnieją dwa rodzaje przekładników napięciowych:
przekładniki indukcyjne
przekładniki pojemnościowe
Napięcia wtórne przekładników napięciowych są
standaryzowane i
wynoszą:
dla
krajów europejskich: 100V, 110V lub 220V (w
przypadku rozbudowanych
obwodów wtórnych)
dla USA i Kanady: 120V, 115V lub 220V (w przypadku
rozbudowanych
obwodów wtórnych)
a) b)
c) d)
Przekładnik napięciowy
dwuuzwojeniowy:
a)jednobiegunowy;
b) dwubiegunowy
Przekładnik napięciowy
trójuzwojeniowy:
a)jednobiegunowy;
b)b) dwubiegunowy
Układ trójfazowy trzech jednofazowych przekładników
napięciowych indukcyjnych dwuuzwojeniowych:
a) jednobiegunowych;
b) dwubiegunowych
a) b)
Układ trzech jednofazowych przekładników indukcyjnych
jednobiegunowych, trójuzwojeniowych
I
– rdzenie zaplatane z blach izotropowych, II – rdzenie zaplatane z blach
anizotropowych, III
– rdzenie zwijane, przecinane z blach anizotropowych (i,
j) oraz amorficznych (k)
Podstawowy schemat
przekładnika napięciowego pojemnościowego
Podstawowe układy pracy przekładników napięciowych:
a) pomiar napięć międzyfazowych (tzw. układ V), b) pomiar
napięć fazowych i międzyprzewodowych
Informatyka w energetyce
Układ pojemnościowego przekładnika napięciowego
(W
1
, W
2
– liczba zwojów części indukcyjnej przekładnika)
Klasa
dokładności
Procentowy
błąd
napięciowy
Błąd kątowy
minuty
centyradiany
3P
± 3,0
± 120
± 3,5
6P
± 6,0
± 240
± 7,0
Wartości graniczne błędów napięciowego i kątowego dla
przekładników napięciowych do zabezpieczeń
Znormalizowane wartości mocy znamionowej obciążenia
(przy współczynniku mocy cos
= 0,8 ind.) wynoszą w VA:
10
– 15 – 25 – 30 – 50 – 75 – 100 – 150 – 200 – 300 – 400 – 500
Cieplna moc graniczna (wg PN-IEC 186+A1):
„Wartość mocy pozornej odniesiona do napięcia znamionowego,
która, może być pobierana z uzwojenia wtórnego w przypadku
zasilania znamionowym napięciem pierwotnym, bez
przekroczenia podanych przyrostów temperatury”
Tabliczka znamionowa przekładnika prądowego o trzech
uzwojeniach wtórnych
Oznaczenia zacisków przekładników prądowych:
a)
Przekładnik jednoprzekładniowy
b)
Przekładnik z zaczepem w uzwojeniu wtórnym
c)
Przekładnik z uzwojeniem pierwotnym o dwóch sekcjach do
łączeniaszeregowo lub równolegle
d)
Przekładnik z dwoma uzwojeniami wtórnymi, każde na
własnym rdzeniu (dwa alternatywne oznaczenia zacisków).