LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROENERGETYKI

Układy pracy przekładników prądowych
w systemach elektroenergetycznych

ZAGADNIENIA TEORETYCZNE

1. Układy przekładników prądowych.

W trójfazowych układach elektroenergetycznych często wymagana jest praca przekładników w określonych układach połączeń. Wyróżniane są następujące typy układów przekładników prądowych:

układ sumujący, układ różnicowy (poprzeczny dwóch przekładników prądowych), układ gwiazdowy, układ Holmgreena, układ V, układ trójkątowy, układ krzyżowy, układ różnicowy (wzdłużny), układ zwiększający wytrzymałość zwarciową przekładnika prądowego.

Układ sumujący

Układ ten umożliwia zmierzenie sumy dwóch lub więcej prądów płynących w różnych przewodach lub liniach. Układ ten może być wykorzystany np. do pomiaru energii lub mocy przesyłanej kilkoma liniami, jednym licznikiem lub watomierzem.

Rys.1. Układ sumujący przekładników prądowych

Wykresy wektorowe

I_W1 I­_W2=0

Układ różnicowy

Stosując kombinację układu sumującego z układem różnicowym przekładników prądowych można porównać sumę natężeń prądów dopływających do szyn zbiorczych z sumą natężeń prądów odpływających. Układ taki może być wykorzystany do zabezpieczenia szyn przed zwarciem.

Rys.2. Układ różnicowy pracy przekładników prądowych

Wykresy

I_W1 I_S = 0

I_W1 I_W2 = 0

Układ gwiazdowy trzech przekładników prądowych

Układ ten umożliwia zaoszczędzenie przewodów ( jeden wspólny przewód powrotny zamiast trzech osobnych). Stosuje się głównie do zasilania przekaźników nadmiarowoprądowych, odległościowych i kierunkowych.

Rys.3. Układ gwiazdowy trzech przekładników prądowych.

Wykresy wektorowe

Układ Holmgreena

Układ ten nosi również nazwę układu filtru składowych zerowych i służy do wykrywania zwarć z ziemią.

Rys. 4. Układ Holmgreena

Układ V

Układ ten zwany też jest układem otwartego trójkąta, jest uproszczonym układem gwiazdowym, który powstaje, gdy w układzie gwiazdowym usuniemy jeden przekładnik. Układ jest oszczędniejszy od układu gwiazdowego, a umożliwia pomiar prądu we wszystkich trzech fazach. Stosowany jest do pomiarów i zabezpieczeń w sieciach z izolowanym punktem zerowym.

Rys. 5. Układ V pracy przekładników prądowych

Wykresy wektorowe.

Układ trójkątowy

Układ ten stosuje się do zasilania odbiorników połączonych w gwiazdę, w przypadku niesymetrii prądów w obwodzie pierwotnym (składowych zerowych).

Rys. 6. Układ trójkątowy pracy przekładników

Układ krzyżowy

Jeśli w linii trójfazowej z nie uziemionym punktem zerowym włączymy dwa przekładniki prądowe w układzie różnicowym (poprzecznym), to otrzymamy tzw. układ krzyżowy stosowany w zabezpieczeniu nadprądowym. Zaletą takiego układu jest niski koszt - tylko dwa przekładniki prądowe i jeden przekaźnik. Wadą układu jest zależność wartości prądu płynącego przez przekaźnik (amperomierzy) nie tylko od wartości prądu zwarciowego w obwodzie pierwotnym, ale również od tego, jakie przewody zostały zwarte.

Rys. 7. Układ krzyżowy pracy przekładników prądowych

Układ różnicowy (wzdłużny)

Z układu wynika, że przy zwarciach w obrębie odcinka chronionego, natężenia prądów na początku i końcu nie są równe i przez amperomierz (przekaźnik) płynie prąd. Układ różnicowy wzdłużny stosuje się w zabezpieczeniu różnicowym opartym na zasadzie porównywania prądów na początku i na końcu zabezpieczonego odcinka linii (również transformator, prądnica).

Rys.8. Układ różnicowy wzdłużny

Układ zwiększający wytrzymałość zwarciową przekładnika prądowego

Jeśli instalowany w sieci przełącznik prądowy ma wystarczającą wytrzymałość zwarciową, to zamiast jednego przekładnika prądowego można zastosować dwa, lecz na prąd zwarciowy dwukrotnie większy. Uzwojenie pierwotne przekładników prądowych łączymy szeregowo, a wtórne równolegle. Moc znamionowa takiego układu jest równa połowie mocy pojedynczego przekładnika prądowego.

Rys.11. Układ zwiększający wytrzymałość zwarciową

REALIZACJA ĆWICZENIA

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiarów i zapoznanie się z kilkoma podstawowymi układami pracy przekładników prądowych.

2. Program ćwiczenia

1. Układ sumujący pracy przekładników prądowych

Pomiary wykonujemy w układzie przedstawionym na rys. 1. Dla kilku ustawień rezystorów notujemy wartości prądu pomierzone przez amperomierz. Następnie sumujemy je i porównujemy ze wskazaniami bezpośrednimi.

Rys.12. Układ sumujący pracy przekładników prądowych

Lp.		A1 [A]	A2 [A]		AS [A]		A1 + A2 [A]
1
2
3

2. Układ różnicowy pracy przekładników prądowych

Pomiary wykonujemy w układzie przedstawionym na rys. 3. Dla kilku ustawień rezystorów notujemy wartości prądu pomierzone przez amperomierz. Następnie sumujemy je i porównujemy ze wskazaniami bezpośrednimi.

Rys. 2. Układ różnicowy pracy przekładników prądowych

Lp.		A1 [A]	A2 [A]		AS [A]		A1 - A2 [A]
1
2
3

3. Układ gwiazdowy trzech przekładników prądowych

Rys. 3. Układ gwiazdowy trzech przekładników prądowych

Rodzaj pracy	IR1	IS1	IT1	IR2	IS2	IT2	IW	I0
		A	A	A	A	A	A	A	A
Obwód symetryczny
Obwód niesymetryczny
Zwarcie jednofazowe R
Zwarcie dwufazowe RS
Zwarcie trójfazowe RST

4. Układ różnicowy (wzdłużny)

Rys.4. Układ różnicowy (wzdłużny) pracy przekładników

Lp.		A1 [A]	A2 [A]		AR [A]		A1 - A2 [A]
1
2
3

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:

1. temat, cel i zasadnicze zagadnienia ćwiczenia,

2. schematy i tabele pomiarowe,

3. tabele obliczeniowe i przykłady wykonanych obliczeń,

4. wykresy wektorowe,

5. wnioski i spostrzeżenia.

3. Literatura

[1] PN-EN 60044-1 Przekładniki. Przekładniki prądowe. PKN 2000.

[2] Markiewicz H.: Urządzenia elektroenergetyczne, WNT, Warszawa, 2001.

[3] Kurdziel R.: Podstawy elektrotechniki, WNT, Warszawa, 1972.

1

13

I_R2 + I_S2

I_T2

Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego

Wydział Transportu

Zakład Elektrotechniki i Energetyki

ul. Malczewskiego 29

tel.: [phone]

I_S2

I_R2

Układ symetryczny i zwarcie trójfazowe,

I_R2 + I_S2 + I_T2 = I_W = 0

I_R2 + I_T2 = - I_S2

I_T2

I_S2

I_R2

I_S

I_W2

I_S

I_W2

I_W1

I_S

I_S2

Zwarcie jednofazowe R.

I_R2

Obwód niesymetryczny.

I_W

I_R2 + I_T2 = I_W

I_R2

I_W

Zwarcie dwufazowe RS.

I_R2

I_T2

I_R2 + I_T2 = I_W

I_R2 + I_T2 = I_W = 1A

Układ symetryczny i zwarcie trójfazowe

---