| Описание | Принцип действия ТТЭО основан на двух физических законах: законе полного тока и эффекте Фарадея. ТТЭО содержит чувствительный элемент (магниточувствительное оптоволокно), в котором происходит преобразование измерительной информации о силе тока в набег фаз поляризованного излучения.
Отклик чувствительного элемента прямо пропорционален величине измеряемого тока и числу витков чувствительного контура.
Сигнал пропорциональный силе тока полученный на выходе оптической схемы ТТЭО преобразуется в цифровую форму. Цифровой код синхронно подается на цифро-аналоговый преобразователь тока (для токовых выходов), цифро-аналоговый преобразователь напряжения (для потенциальных выходов), блок формирования цифровых пакетов данных, а также через дециматор на расположенный на передней панели формирователь пропорциональных амплитуде измеренного тока частотных, импульсных и токовых выходов, а также цифрового кода в протоколе Modbus/ Profibus (см. рисунок 1).
Рисунок 1 – Логическая схема ТТЭО
ТТЭО представляет собой комплектное устройство, включающее электронный блок (рисунки 7 - 9), подключенные к нему оптоволоконные чувствительные элементы (гибкие (рисунок 6), шинные (рисунки 4 и 5) или опорные (рисунки 2 и 3), а также блок вторичного преобразования измеренного сигнала в цифровой и аналоговый вид (рисунок 10) и (в вариантном исполнении) резервированный блок питания повышенной надежности (рисунки 11 и 12).
Передача сигнала от чувствительного элемента до измерительного блока осуществляется по оптоволоконному кабелю на расстояние от 20 до 1200 м, что позволяет разместить измерительный блок в помещении с требуемыми условиями эксплуатации.
Для измерения тока трансформатором в исполнении ТТЭО-Г гибкий чувствительный элемент должен быть размещен таким образом, чтобы токонесущая шина была внутри замкнутого оптического контура чувствительного элемента, который должен сделать указанное в паспорте на прибор число витков вокруг шины, соответствующее номинальному значению измеряемого тока. При этом должны быть совмещены при помощи штатно поставляемого элемента крепления метки начала и конца чувствительного элемента. Правильная установка гибкого чувствительного элемента прибора ТТЭО показана на рисунке 14 и в паспорте на прибор.
Для обеспечения возможности включения ТТЭО в систему онлайн-мониторинга работоспособности трансформатор имеет специальный последовательный порт для чтения данных диагностики (доступных так же оператору на дисплее прибора). Порт диагностики работает только в режиме чтения данных и не имеет возможности изменения настроек прибора.
Положение в пространстве – вертикальное или горизонтальное.
Трансформаторы тока электронные оптические с цифровым выходом ТТЭО выполняются в следующих исполнениях:
1 ТТЭО-110 – трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 110/√3 кВ (рисунок 2).
2 ТТЭО-220 – трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 220/√3 кВ (рисунок 3).
3 ТТЭО-Ш – трансформатор шинного исполнения, предназначенный для установки непосредственно на жесткую ошиновку (вариант поставки с штатной шиной) или для пропускания сквозь отверстие гибкой или жесткой ошиновки (рисунки 4 и 5).
4 ТТЭО-Г – трансформатор с чувствительным элементом в виде размыкаемой гибкой петли (рисунок 6).
Внешний вид ТТЭО в зависимости от исполнения приведен на рисунках 2-14.
|
Рисунок 2 – Высоковольтный изолятор с установленным чувствительным элементом ТТЭО-110 |
Рисунок 3 – Высоковольтный изолятор с установленным чувствительным элементом ТТЭО-220 | |
Рисунок 4 – Чувствительный элемент ТТЭО-Ш с установленной штатной шиной |
Рисунок 5 – Чувствительный элемент
ТТЭО-Ш в варианте поставки без
штатной шины | |
Рисунок 6 – Гибкий чувствительный элемент ТТЭО-Г |
Рисунок 7 – Электронный блок трансформаторов ТТЭО в исполнении без модуля частотных выходов (вид спереди) и схема пломбировки от несанкционированного доступа | |
Рисунок 8 – Электронный блок трансформаторов ТТЭО в исполнении с модулями частотных выходов (вид спереди) |
Рисунок 9 – Электронный блок трансформаторов ТТЭО (вид сзади) и схема пломбировки от несанкционированного доступа | |
Рисунок 10 – Электронный блок ЦАП Т для вывода пропорционального аналогового сигнала 1А трансформаторов ТТЭО |
Рисунок 11 – Электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид спереди) | |
Рисунок 12 – Электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид сзади) |
Рисунок 13 – Выносной проводной измеритель температуры | |
Рисунок 14 – Схема правильной установки гибкого чувствительного элемента ТТЭО-Г |
Рисунок 15 – Чувствительный элемент ТТЭО-Ш с установленной штатной шиной и экранами на напряжения от 35 до 750кВ включительно |
Условное обозначение ТТЭО при поставке:
ТТЭО – А – Б – В – Г – Д – Е – Ж – З – И,
где:
ТТЭО - Обозначение типа: Трансформатор Тока Электронный Оптический с цифровым выходом;
А - Исполнение прибора:
- 110 Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 110 кВ;
- 220 Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 220 кВ;
- Ш Безопорного исполнения (шинный);
- Г С гибким чувствительным элементом;
Б - Количество измерительных блоков в крейте электронно-оптического блока:
- 1Один модуль (однофазная сеть или одна линия постоянного тока);
- 2Два модуля (две фазы или две линии постоянного тока);
- 3Три модуля (трехфазная сеть или три линии постоянного тока);
В - Вариант настройки режима отображения на экране электронного блока:
- Без буквыПеременный ток (среднеквадратичное значение);
- ППостоянный ток (среднее значение);
Г - Номинальный ток в амперах, для исполнения ТТЭО-Г указывается на один виток чувствительного элемента;
Д – Класс точности прибора и предельная кратность для исполнения релейном классе точности;
Е - Диапазон рабочих температур чувствительного элемента:
- УХЛ1 УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 (от минус 60 до 40 °С);
- УХЛ1-Т УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 с расширенным температурным диапазоном
от минус 60 до 60 °С;
- С Специальный температурный диапазон, указывается в паспорте на прибор;
- П Для установки в помещениях от минус 10 до 40 °С;
Ж - Типы используемых выходов, комбинация из символов:
- А Аналоговый 1 А;
- Ч Вынесенный на переднюю панель блок частотных, импульсных, Modbus/Profibus, слаботочных токовых выходов;
- П Потенциальный выход;
- М Цифровые выходы по стандарту IEC 61850-9-2 с числом выборок 4000 и 12800 в секунду (80 и 256 выборок на период промышленной частоты). Опционально может быть изменена частота дискретизации на одно из значений: 1000, 2000, 16000, 32000, 64000 выборок в секунду;
З - Тип примененного источника питания:
- 1 Один универсальный вход 220 В постоянного или переменного тока;
- 2 Два универсальных входа 220 В постоянного или переменного тока;
- В Высоконадежный резервированный блок питания;
И - Признак наличия внешнего проводного термометра для компенсации температурной зависимости:
- Без буквы Измерение в полном диапазоне рабочих температур производится без внешнего датчика, либо с применением встроенного в чувствительный элемент оптического термометра;
- П Проводной термометр, размещаемый в зоне установки чувствительного элемента (рисунок13).
Пример обозначения прибора:
ТТЭО – 110 – 3 – 2000 – 0,2S-5ТРЕ63 – УХЛ1-Т – МА – 2.
Трансформатор тока электронный оптический ТТЭО с цифровым выходом, в опорном исполнении на 110 кВ, трехфазный, номинальный ток 2000 А, имеющий класс точности 0,2S для коммерческого учета и класс точности 5TPE с предельной кратностью 63 для релейной защиты, с расширенным температурным диапазоном температур от минус 60 до 60 °С, с аналоговым выходом 1 А и цифровым выходом с двумя универсальными входами питания 220 В постоянного или переменного тока.
|
| Метрологические и технические характеристики | приведены в таблицах 2, 3, 4 и 5.
Таблица 2 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного тока
| Характеристика | Значение | | Номинальное фазное напряжение переменного тока, кВ
ТТЭО-110
ТТЭО-220
ТТЭО-Г и ТТЭО-Ш | 110/√3 кВ | | Номинальный первичный ток Iном, А* ТТЭО-110, ТТЭО-220 и ТТЭО-Ш;
ТТЭО-Г | от 100 до 3000 | | Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифро-аналогового преобразователя, А | 1 | | Классы точности по
ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 | 0,1; 0,2S; 0,5S; 1,0; 5P; 5ТРЕ | | Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя S2ном (коэффициент мощности cosφ=1), ВА | от 1 до 15 |
Продолжение таблицы 2
| Характеристика | Значение | | Номинальная частота измеряемого тока, Гц | 50 | | Номинальный коэффициент расширенного первичного тока | от 1,2 до 2,0 для аналоговых выходов
от 1,2 до 8,0 для цифровых выходов | | Количество измеряемых фаз | от 1 до 3 ** | | Примечание:
* Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Точное число витков чувствительного элемента для получения заданного номинального тока указывается в паспорте на прибор. Прибор допускает снижение номинального тока относительно указанных значений путем кратного (допускается только целое число витков) увеличения оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента, при этом механические, термические и динамические показатели использованной для таких целей шины должны быть подтверждены соответствующими расчетами при проектировании;
** Количество зависит от варианта исполнения. |
Таблица 3 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы постоянного тока
| Характеристика | Значение | | Номинальное напряжение постоянного тока, кВ
ТТЭО-110
ТТЭО-220
ТТЭО-Г и ТТЭО-Ш | 100 кВ | | Номинальное значение первичной силы постоянного тока Iном, А*
ТТЭО-110, ТТЭО-220 и ТТЭО-Ш;
ТТЭО-Г | от 100 до 6000 | | Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифро-аналогового преобразователя, А | 1 | | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента масштабного преобразования силы постоянного тока, % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 | | Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя тока, ВА | от 1 до 15 | | Количество измеряемых линий для постоянного тока | от1 до 3 ** | | Примечание:
* Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Точное число витков чувствительного элемента для получения заданного номинального тока указывается в паспорте на прибор. Прибор допускает снижение номинального тока относительно указанных значений путем кратного (допускается только целое число витков) увеличения оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента, при этом механические, термические и динамические показатели использованной для таких целей шины должны быть подтверждены соответствующими расчетами при проектировании;
** Количество зависит от варианта исполнения. |
Таблица 4 – Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного и постоянного тока для измерительных выходов
| Характеристика | Значение | | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента масштабного преобразования силы постоянного и переменного тока для дополнительных выходов, % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 | | Число встроенных потенциального выходов | до 3 * | | Номинальное напряжение потенциального выхода, В | от 0,05 до 10 | | Максимальное сопротивление вторичной цепи потенциального выхода, кОм | 400 | | Число встроенных низкоуровневых токовых выходов | до 3 * | | Номинальный вторичный ток встроенного низкоуровневого токового выхода, мА | от 4 до 40 | | Максимальное сопротивление вторичной цепи встроенного низкоуровневого токового выхода, Ом | 50 | | Число встроенных частотных выходов | до 3 * | | Номинальный коэффициент преобразования встроенных частотных выходов, Гц/кА | от 1 до 150 000 | | Минимальное сопротивление вторичной цепи частотных выходов, Ом | 100 | | Число встроенных интегрирующих импульсных выходов | до 3 * | | Номинальное значение интегрирующего импульсного выхода, кА·с | от 1 до 400 | | Минимальное сопротивление вторичной цепи импульсного выхода, Ом | 100 | | Число встроенных Modbus выходов | до 3 * | | Период обновления данных на низкоуровневых частотных, импульсных, токовых и Modbus портах передней панели, мс | от 100 до 3000 | | Частота дискретизации по выходу "МЭК 61850-9-2", выборок в секунду | 4000, 12800 (стандартно)
1000, 2000, 16000, 32000, 64000 (специальное исполнение) | | Количество одновременно передаваемых потоков по выходу "МЭК 61850-9-2" с различной частотой дискретизации | 1; 2; 3 (специальное исполнение) | | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений силы постоянного и переменного тока для выходов "МЭК 61850-9-2", % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 для постоянного тока
0,1; 0,2S; 0,5S; 1,0; 5P; 5ТРЕ для переменного тока | | Тип входа синхронизации времени | 1PPS оптический (спад/фронт), разъем ST MM
1PPS электрический (спад/фронт), разъем BNC
PTP | | Период удержания частоты при отсутствии внешней синхронизации, с, не менее | 20 | | Примечание:
* Количество и тип выходов зависит от варианта исполнения. |
Таблица 5 - Технические характеристики ТТЭО
| Характеристика | Значение | | 1 | 2 | | Диапазон пропускания частот при сохранении класса точности, Гц | от 0 до 9000* | | Номинальное время активации, мкс, не более | 16 | | Номинальный ток активации, не более | 0,3 % от Iном | | Рабочие условия применения, °С | Чувствительный элемент | УХЛ1 (ГОСТ 15150-69) или специальный
(в диапазоне от -60
до +60) | | Относительная влажность воздуха, % | от 10 до 95 | | Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | от 60 до 106,7
(от 460 до 800) | | Группа механического исполнения – М29 по ГОСТ 17516.1-90 | Исп. | Электронные блоки | Чувствительный элемент | | Высота над уровнем моря, м не более | 1000 | | Окружающая атмосфера | Не взрывоопасная, не содержащая токопроводящую пыль и агрессивные газы, типа II по ГОСТ 15150-69. | | Нагрузка от тяжения провода, Н | Исполнение | Допустимая нагрузка | | Рабочее положение первичных датчиков тока | ТТЭО-110
ТТЭО-220 | Вертикальное с отклонением не более
30 градусов | | Длина соединительного кабеля, м | от 20 до 1200 | | Длина чувствительного элемента для исполнения ТТЭО-Г, м | от 1 до 40 | | Примечание:
* Нижняя частота пропускания не ограничена (постоянный ток), верхняя частота – в соответствии со спецификацией договора поставки. |
Продолжение таблицы 5
| 1 | 2 | | Напряжение питания измерительного блока, В | Исполнение с одним источником питания | 220±44
Переменного или постоянного тока без резервирования | | Номинальная частота питающей сети, Гц | 50 | | Потребляемая мощность электронного блока, Вт, не более | 150 | | Потребляемая мощность электронного блока ЦАП Т, Вт, не более | 200 | | Габаритные размеры электронных блоков (Д×Ш×В), мм, не более | 390×465×220 (3U + оптический кросс) | | Габаритные размеры высоковольтной колонны ТТЭО-110 (Д×Ш×В), мм, не более | 650×355×1900 | | Габаритные размеры высоковольтной колонны ТТЭО-220 (Д×Ш×В), мм, не более | 660×500×3000 | | Габаритные размеры чувствительного элемента ТТЭО-Ш (Д×Ш×В), мм, не более | 650×355×400 | | Масса электронного блока ТТЭО, кг, не более | 12 | | Масса электронного блока ЦАП Т, кг, не более | 15 | | Масса высоковольтной колонны ТТЭО-110, кг, не более | 62 | | Масса высоковольтной колонны ТТЭО-220, кг, не более | 120 | | Масса чувствительного элемента ТТЭО-Ш, кг, не более | 10 | | Средний срок службы, лет | 25 | | Наработка на отказ, ч, не менее | 120000 |
|
