Назначение
Трансформаторы тока электронные оптические типа ТТЭО (далее по тексту -трансформаторы, ТТЭО) предназначены для измерения и масштабного преобразования значения силы и напряжения переменного (в том числе - с апериодической составляющей), импульсного и постоянного тока и передачи результатов преобразования на электрические измерительные приборы, в системы коммерческого учета электрической энергии, устройствам измерения (в том числе показателей качества электроэнергии), защиты, автоматики, сигнализации и управления.
Описание
Принцип измерения тока в ТТЭО основан на магнитооптическом эффекте Фарадея. Данный эффект проявляется в том, что при распространении по чувствительному волокну ТТЭО ортогональных циркулярно поляризованных световых волн в присутствии продольного к оси волокна магнитного поля между волнами возникает фазовый сдвиг. Измерительный блок ТТЭО детектирует данный фазовый сдвиг, преобразует его в величину измеряемого тока и выдает измеренное значение на выходы с заданным коэффициентом передачи.
Если чувствительное волокно ТТЭО образует замкнутую петлю, то по теореме о
циркуляции магнитного поля результат измерения определяется только токами,
пронизывающими волоконный контур и не зависит от формы контура. Теорема о
циркуляции формулируется следующим образом: циркуляция (линейный интеграл) вектора —t
напряженности Н магнитного поля постоянного электрического тока вдоль замкнутого пути L произвольной формы равен сумме токов , охватываемых этим контуром:
(1-1)
Если замкнутый контур состоит из N витков произвольной формы, охватывающих токи, то (1-1) будет иметь вид:
С другой стороны, согласно эффекту Фарадея, сдвиг фаз Аф между световыми волнами с циркулярными ортогональными поляризациями, распространяющимися в оптическом волокне чувствительного элемента ТТЭО, охватывающем проводник, в присутствии продольного к оси волокна магнитного поля тока пропорционален циркуляции напряженности магнитного поля по тому же контуру (при условии магнитооптической однородности вдоль контура):
(1-3)
где V - константа Верде для кварца
Из уравнений (1-3) и (1-2) имеем:
А <р = 2VNZI (1-4)
Уравнение (1-4) показывает, что отклик чувствительного элемента (сдвиг фаз между двумя световыми волнами с циркулярными поляризациями в замкнутой оптоволоконной петле) прямо пропорционален величине измеряемого тока и числу витков чувствительного контура.
Сдвиг фаз между световыми волнами измеряется оптико-электронной схемой ТТЭО и преобразуется в цифровую форму.
Принцип измерения напряжения в ТТЭО основан на синхронном трехканальном измерении напряжения первичной сети после ее масштабного преобразования во внешних измерительных трансформаторах напряжения. Подключение электронного блока производится к стандартным вторичным цепям напряжения.
Цифровой код синхронно подается на: блок формирования цифровых данных результатов измерений в формате МЭК 61850-9-2, а также на формирователь пропорциональных амплитуде частотных, импульсных и токовых выходов, а также цифрового кода в цифровых протоколах (Modbus и др.). После обработки интегральные данные об измеренных значениях тока, напряжения и вспомогательная статусная информация могут формироваться в кадры протокола 61850-8-1, SNMP, Modbus и др. и передаваться по сетевым интерфейсам платы МЭК 61850.
Для обеспечения возможности снятия внутренней расширенной диагностики ТТЭО имеет специальный ANSI/TIA/EIA-422-B (далее - RS422) порт для чтения данных диагностики, расположенный на передней панели. Порт диагностики работает только в
ТТЭО представляет собой комплектное устройство, включающее электроннооптический блок (далее - ЭБ), подключенные к нему оптоволоконные чувствительные элементы (далее - ЧЭ) (гибкие, шинные или опорные), а также (в вариантном исполнении) резервированный блок питания (далее - БПР).
Передача сигнала от чувствительного элемента до электронно-оптического блока осуществляется по оптоволоконному кабелю, что позволяет разместить ЭБ в помещении с требуемыми условиями эксплуатации и обеспечить гальваническую развязку и нечувствительность измерений к уровню электромагнитны помех на ОРУ.
С целью обеспечения резервирования ТТЭО может включать в себя два независимых электронных блока (основной и резервный), подключенных каждый к своему независимому контуру, расположенным в едином кожухе на общем высоковольтном изоляторе.
Условное обозначение трансформатора при поставке:
ТТЭО - А - Б - В - Г - Д - Е - Ж, где
| ТТЭО | Обозначение типа: Трансформатор тока электронный оптический |
| А | Исполнение прибора |
| Без буквы | Стандартное исполнение, все чувствительные элементы одинаковые |
| К | Комбинированное исполнение, допускается применение разных чувствительных элементов на разных фазах. Параметры фаз указываются через дробь |
| Б | Исполнение чувствительных элементов |
| Ш - UUU | Безопорного исполнения (шинный) | Где UUU - линейное напряжение сети, кВ |
| UUU | Опорного исполнения |
| г (N) | С гибким чувствительным элементом, где N - номинальное число витков оптоволокна. Для исполнений, допускающих изменение числа витков пользователем, значение в скобках не указывается |
| В | Номинальный ток в амперах. В скобках указывается значение расширенного первичного тока, если не указано - принимается равным 120% от номинального |
| Г | Класс точности прибора при измерении тока и предельная кратность для исполнения в релейном классе точности |
| Д | Соответствие унифицированным классам точности |
| Без буквы | Стандартный класс точности, указанный в поз.Д |
| УКТ | Где УКТ - Кодировка унифицированного класса точности в соответствии с данными ТУ |
| E | Н/К | Наличие модуля оцифровки напряжения, К - Класс точности прибора при измерении напряжения |
| Ж | Диапазон рабочих температур чувствительного элемента |
| КК | Где КК - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 (например - УХЛ1) |
| С | Специальное исполнение. Значения рабочих температур из допустимого диапазона (минус 60... плюс 180 °С) указываются в паспорте на прибор и маркировочной табличке на корпусе изделия |
Примеры обозначения:
ТТЭО - 110 - 2000 - 0.2S-5TPE63 - УХЛ1
Трансформатор тока электронный оптический типа ТТЭО, в опорном исполнении на 110 кВ, номинальный ток 2000 А, имеющий класс точности 0.2S для коммерческого учета и класс точности 5TPE с предельной кратностью 63 для релейной защиты, с климатическим исполнением УХЛ1.
ТТЭО - К - 110 - 2000 - 0.2S-5TPE63 / Ш - 220 - 250(1200) - 0.2S-5TPE144-imP / Г(1) - 70000(190000) - 0.5 - Н/0.1 - УХЛ1
Трансформатор тока электронный оптический типа ТТЭО, с комбинированными датчиками: фаза А в опорном исполнении на 110 кВ, номинальный ток 2000 А, имеющий класс точности 0.2S для коммерческого учета и класс точности 5TPE с предельной кратностью 63 для релейной защиты, фаза В в шинном исполнении на 220 кВ, номинальный ток 250 А, расширенный первичный ток 1200 А, имеющий класс точности 0.2S для коммерческого учета и класс точности 5TPE с предельной кратностью 144 для релейной защиты, соответствующий унифицированному классу точности 1И1Р, фаза С - гибкий чувствительный элемент, имеющий при одном оптическом витке номинальный ток 70 кА и расширенный первичный ток 190 кА, с модулем измерения вторичного напряжения ТН, имеющим класс точности 0.1 с климатическим исполнением УХЛ1. Заводской номер трансформатора наносится на самоклеящуюся информационную табличку (шильд) на корпусе.
Внешний вид:
Рис.2 - внешний вид высоковольтной колонны ТТЭО в опорном исполнении
Рис.3 - внешний вид высоковольтной колонны ТТЭО в шинном исполнении
| О | " шнигв | | — в | О |
| | ■ «в* М_-1 | | 6 ООО * 9 • | |
| | ■ | * » | |
Программное обеспечение
Встроенное ПО трансформаторов представляет собой набор микропрограмм, предназначенных для обеспечения нормального функционирования аппарата, управления интерфейсом и т.д. Данное ПО имеет метрологически значимые и незначимые части.
Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «Высокий». Идентификационные данные ПО трансформаторов представлены в таблицах 1 и 2.
| Наименование ПО | Идентификационно е наименование ПО | Номер версии (идентифика ционный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатор а ПО |
| Встроенное ПО оптической схемы | adsp21364_eom_v2. l.l.ldr | 2.1.1 | df4f91aa5cfa38d87de 36c5740324d8c | md5 |
| Встроенное ПО формирования данных замеров | xc3s eom v2.1.0.bit | 2.1.0 | 6096ac020c89594eea 60a3099a25ce7d | md5 |
| Встроенное ПО формирования пропорционал ьных выходов | Sayan3_C_2017_05 _31.ldr | 1.1.0 | 276395bfa0a77267c1 5e12f485e216c3 | md5 |
Примечание: допускается использование более новых версий ПО
Таблица 2 - Характеристики метрологически не значимого ПО
| Наименование ПО | Идентификационно е наименование ПО | Номер версии (идентифика ционный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатор а ПО |
| Встроенное ПО формирования пакета данных МЭК 61850-92 | iec61850.img.bin | 6.09 | 0ee0959756c4dbbe 402f1e46f9a3c48e | md5 |
| Встроенное ПО индикации состояния на экране устройства | sam3x4e mu v1.4.6 .bin | 1.4.6 | 27a726898397c86b 480920da4c09 3b08 | md5 |
| Встроенное ПО Оптического термометра | sam3x4e_termometr v1.4.1.bin | 1.4.1 | c27c03ae2cf62a7e6 f90b831f5023a9a | md5 |
| Наименование ПО | Идентификационно е наименование ПО | Номер версии (идентифика ционный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатор а ПО |
| Встроенное ПО ARM EOM | sam7x256 eom v1. 4.0.bin | 1.4.0 | f7ac24c4849ab098f 7b68a4f7835d1b5 | md5 |
Примечание: допускается использование более новых версий ПО
Технические характеристики
Диапазоны измеряемых величин, технические характеристики, а также пределы допускаемых основных погрешностей измерений приведены в таблице 3,4,5,6.
Таблица 3 - Метрологические и технические характеристики*
| Характеристика | Значение |
| Номинальное напряжение, кВ | от 0 до 750 |
| Номинальный первичный ток !ном, А | от 1 до 600 000 |
| Классы точности измерительного ТТ на переменном токе | 0,1; 0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5; 1,0 |
| Классы точности защитного ТТ на переменном токе | 5P; 5ТРЕ |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений силы постоянного тока, % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 |
| Номинальная частота измеряемого тока, Гц | от 0 (постоянный ток) до 9 000 |
| Номинальный коэффициент расширенного первичного тока | от 1,2 до 8,0 |
| Количество измеряемых фаз тока | от 1 до 3 |
| Номинальное измеряемое вторичное напряжение, В | 100 / V3, опционально от 1 до 300 |
| Диапазон измеряемого вторичного напряжения, % от номинального | от 2 до 150, опционально - до 190 |
| Номинальная частота измеряемого вторичного напряжения, Гц | от 0 (постоянный ток) до 9 000 |
| Классы точности при измерении напряжения | 0.05; 0.1; 0.2; 0.5 |
| Количество измеряемых фаз напряжения | 0 или 3 |
| Количество вспомогательных низкоуровневых выходов | от 0 до 10 |
| Характеристика | Значение |
| Тип вспомогательных низкоуровневых выходов | Частотный, импульсный, токовый, потенциальный, сухой контакт |
| Номинальное напряжение вспомогательного потенциального выхода, В | от 0,05 до 10 |
| Максимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательного потенциального выхода, кОм | 400 |
| Номинальный вторичный ток вспомогательного низкоуровневого токового выхода, мА | от 4 до 40 |
| Максимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательного низкоуровневого токового выхода, Ом | 50 |
| Номинальный коэффициент преобразования вспомогательных частотных выходов, Гц/кА | от 1 до 150 000 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательных частотных выходов, Ом | 100 |
| Номинальное значение вспомогательного интегрирующего импульсного выхода, кАс | от 1 до 400 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательного импульсного выхода, Ом | 1000 |
| Период обновления данных на вспомогательных низкоуровневых частотных, импульсных, токовых и Modbus портах передней панели, мс | от 0,2 до 3000 |
| Частота дискретизации по выходу "МЭК 61850-9-2", выборок в секунду | от 100 до 64000 |
| Тип входа синхронизации времени | 1PPS оптический (спад/фронт), 1PPS электрический (спад/фронт), PTP |
| Период удержания частоты при отсутствии внешней синхронизации, с, не менее | 60 |
| Точность синхронизации времени по внешнему источнику, мкс | от 0,1 до 25 |
| Диапазон пропускания частот при сохранении класса точности, Гц | от 0 до 9000 |
С целью унификации исполнений ТТЭО может выпускаться в варианте соответствия унифицированным классам точности для релейной защиты (1Р, 2Р) и коммерческого учета (1И, 2И).
Таблица 4 - Метрологические характеристики унифицированных классов точности для целей коммерческого учета.
| Диапа зоны изме рения тока | Исполнение 1И (Гном = 250 - 1000 А) | Исполнение 2И (Гном = 800 - 4000 А) | Исполнение 0И (Гном = 50 - 300А) |
| Амплит. погреш н. (в), [± %] | Значен . тока, А действ | Погреш н. угла фазовог о сдвига (Дф), [± мин] | Амплит. погреш н. (в), [± %] | Значен . тока, А действ | Погреш н. угла фазовог о сдвига (Дф), [± мин] | Амплит. погреш н. (в), [± %] | Значен . тока, А действ | Погреш н. угла фазовог о сдвига (Дф), [± мин] |
| Нижний диапазо н | 0,75 | 2.5 | 30’ | 0,75 | 8 | 30’ | 0,75 | 0.5 | 30’ |
| 0,35 | 12.5 | 15’ | 0,35 | 40 | 15’ | 0,35 | 2.5 | 15’ |
| 0,2 | 50 | 10’ | 0,2 | 160 | 10’ | 0,2 | 5 | 10’ |
| Верхняя граница | 0,2 | 1200 | 10’ | 0,2 | 4800 | 10’ | 0,2 | 300 | 10’ |
| 0,5 | 1500 | 20’ | 0,5 | 64001 | 20’ | 0,5 | 350 | 20’ |
Таблица 5 - Метрологические характеристики для унифицированных классов точности для целей релейной защиты
| Диапа зоны изме рения тока | Исполнение 1Р (для РЗА ВЛ и Т) | Исполнение 2Р (для РЗА Низкой стороны АТ) | Исполнение 0Р (для РЗА ВЛ и Т) |
| Амплит. погреш н. (в), [± %] | Значен . тока, А действ | Погреш н. угла фазовог о сдвига (Дф), [± мин] | Амплит. погреш н. (в), [± %] | Значен . тока, А действ | Погреш н. угла фазовог о сдвига (Дф), [± мин] | Амплит. погреш н. (в), [± %] | Значен . тока, А действ | Погреш н. угла фазовог о сдвига (Дф), [± мин] |
| Нижняя граница точност и | 10 | 9 | 120’ | 10 | 30 | 120’ | 10 | 3 | 120’ |
| 5 | 20 | 60’ | 5 | 78 | 60’ | 5 | 8 | 60’ |
| 1 | 40 | 60’ | 1 | 105 | 60’ | 1 | 15 | 60’ |
| Верхняя граница точност и | 1 | 36000 | 60’ | 1 | 10000 0 | 60’ | 1 | 12500 | 60’ |
| 5 | 50000 | 120’ | 5 | 12600 0 | 120’ | 5 | 15000 | 120’ |
| 10 | 55000 | 240’ | 10 | 14000 0 | 240’ | 10 | 18000 | 240’ |
| 302 | 90000 | 640’ | 302 | 20000 0 | 640’ | 302 | 30000 | 640’ |
При расчёте погрешностей унифицированных классов точности необходимо учитывать, что в таблицах приведены действующие значения токов без апериодической составляющей.
Для расчёта погрешности ТТЭО в переходном режиме необходимо разделить максимальное значение амплитуды тока КЗ с учетом апериодической составляющей на V2.
Допускается совмещение функций коммерческого учета и релейной защиты в рамках одного электронного блока ТТЭО, при этом, ТТЭО должен обеспечивать одновременное соответствие унифицированным классам точности, например: 1И+1Р, 2И+1Р или 2И+2Р.
Соответствие ТТЭО унифицированным классам точности должно подтверждаться протоколами испытаний, а при поставке на энергообъекты - протоколы первичной поверки должны включать указанные в Таблице 4 и Таблице 5 контрольные точки. Отметка о соответствии ТТЭО унифицированным классам точности вносится в паспорт ТТЭО поверителем в раздел сведений о первичной поверке с установкой оттиска поверительного клейма.
Соответствие ТТЭО унифицированным классам точности не отменяет для них обязательное подтверждение соответствия базовым классам точности. При этом, ТТЭО, заявленные на соответствие классам 0И, 1И и 2И должны обеспечивать базовый класс точности 0.2S, а заявленные на соответствие классам 1Р и 2Р - должны обеспечивать базовый класс точности 5TPE.
ТТЭО, заявленные на унифицированные классы точности 1Р или 2Р, должны обеспечивать работоспособность прибора и выдачу измеренных данных без флагов качества «invalid» вплоть до указанных в паспорте на ТТЭО токов динамической стойкости, при этом, при превышении верхней границы точности заявленного унифицированного класса точности допускается повышение амплитудной погрешности ТТЭО до 50%, угловая погрешность в данных режимах не нормируется.
ТТЭО
Таблица 6 - Условия применения трансформаторов тока электронных оптических типа
| Характеристика | Значение |
| Климатическое исполнение элементов ТТЭО по ГОСТ 15150-69 | Чувствительный элемент, соединительный кабель и муфта | У, ТМ, УХЛ (ХЛ), ТС, Т, ТВ или специальное в диапазоне от -60 до +70 |
| | Электронные блоки | УХЛ |
| Категория размещения элементов ТТЭО по ГОСТ 15150-69 | Чувствительный элемент, соединительный кабель и муфта | 1; 2; 3; 4; 5 |
| | Электронные блоки | 4.1; 4.2 |
| Характеристика | Значение |
| Рабочая температура воздуха при эксплуатации, 0С | Чувствительный элемент, соединительный кабель и муфта | В соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 или специальное в диапазоне от -60 до +70 |
| Электронные блоки | В соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 |
| Предельная рабочая температура воздуха при эксплуатации, 0С | Чувствительный элемент, соединительный кабель и муфта | В соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 или специальное в диапазоне от -60 до +70 |
| Электронные блоки | В соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 или специальное в диапазоне от -5 до +50 |
| Предельно допустимая температура воздуха при транспортировке, 0С | от -60 до +70 |
| Рабочие значения влажности воздуха | В соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 |
| Тип атмосферы по ГОСТ 15150-69 | Чувствительный элемент, соединительный кабель и муфта | I; II; III; IV |
| Электронные блоки | I, II |
| Воздействие солнечной радиации на элементы ТТЭО | Чувствительный элемент, соединительный кабель | Не более 1125 Вт/м2 |
| Электронные блоки и муфта | не нормируется |
| Характеристика | Значение |
| Верхнее предельное значение скорости ветра | Чувствительный элемент | 50 м/с |
| Электронные блоки, соединительный кабель и муфта | не нормируется |
| Толщина гололеда, мм | Чувствительный элемент | 20 мм |
| соединительный кабель и муфта | не нормируется |
| Электронные блоки | Не допускается |
| Конденсация влаги на элементах конструкции | Чувствительный элемент, высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта | Разрешается |
| Электронные блоки | Не допускается |
| Высота над уровнем моря, м | До 1000 м - на номинальных классах напряжения и номинальных токах Свыше 1000 м - с пересчетом параметров высоковольтной изоляции и предельного превышения температуры токоведущей шины |
| Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | от 60 до 106,7 (от 460 до 800) |
| Группа механического исполнения чувствительных элементов по ГОСТ 17516.1-90 | М6 |
| Группа механического исполнения электронных блоков по ГОСТ 17516.1-90 | М40 |
| Сейсмостойкость, баллов по шкале MSK64 | 9 |
| Рабочее положение первичных датчиков тока | Любое |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносят на табличку трансформаторов методом термопечати или трафаретной печати или на титульные листы паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки приведён в таблице 7.
| Наименование изделия | Количество |
| Электронно-оптический блок | По числу контуров измерения |
| Внешний резервированный блок питания с защитой от кратковременного пропадания напряжения и возможностью замены блоков в горячем режиме | От 0 до 2* |
| Катушка с волоконно-оптическим кабелем для соединения чувствительного элемента с электронно-оптическим блоком | 0 или 1 комплект* |
| Высоковольтные колонны для исполнений с жестким чувствительным элементом | 0 или 1 комплект* |
| Гибкий чувствительный элемент для исполнения ТТЭО-Г | 0 или 1 комплект* |
| Шкаф с оптической кабельной муфтой | 0 или 1 комплект* |
| Руководство по эксплуатации | 1 шт. |
| Паспорт | 1 шт. |
| Инструкция по монтажу и наладке | 1 шт. |
| Комплект технической документации | 1 шт. |
*
- в зависимости от комплектации поставки
Сведения о методах измерений
Сведения о методиках (методах) измерений приведены в РЭ 26.51.43-010-695713832021 «Руководство по эксплуатации. Трансформаторы тока электронные оптические типа ТТЭО».
Нормативные документы
ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Электронные трансформаторы тока».
ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».
ТУ 26.51.43-001-69571383-2020 «Технические условия. Трансформаторы тока электронные оптические типа ТТЭО».
83534-21: Методика поверки МП 206.1/047-2021Скачать9.2 Мб
