admin / 23.06.2018

Трансформатор тока

Тр-ры тока и напряжения

Трансформаторы — устройства, используемые для преобразования одного из параметров электроэнергии – напряжения или силы тока.

Они относятся к пассивным электрическим устройствам, то есть не генерируют, а потребляют энергию, поэтому мощность тока в трансформаторах не может увеличиваться.

Таким образом, все трансформаторы в зависимости от преобразуемого параметра электрической энергии делятся на 2 вида:

  • трансформаторы электрического тока;
  • трансформаторы электрического напряжения.

Работа любого электрического трансформатора основана на принципе электромагнитной взаимоиндукции – способности проводника с током наводить эдс в соседнем проводнике. Проводниками в трансформаторе являются первичная (входная) и вторичная (выходная) обмотки, намотанные на магнитопровод для усиления магнитной связи между ними. Магнитопровод представляет собой замкнутый или разомкнутый сердечник из железа или композитного сплава с высокой магнитной проницаемостью.

Основными показателями трансформатора являются коэффициенты трансформации по напряжению и току:

КU=U2/U1 и KI=I2/I1

где U1,2 – напряжения в первичной и вторичной обмотке, I1,2 – силы тока в первичной и вторичной обмотке. Они показывают, во сколько раз изменяется входной ток или напряжение на выходе трансформатора. В зависимости от величины коэффициента трансформации различают повышающие (К˃1) и понижающие (К<1) трансформаторы. Если магнитная связь между обмотками не изменяется, то коэффициент трансформации будет равен соотношению количества витков во вторичной и первичной обмотке

K=w2/w1.

1 Трансформаторы тока и напряжения Назначение ТТ и ТН высокого напряжения внутренней и наружной установки предназначены для измерения тока, питания схем. — презентация

1 1 Трансформаторы тока и напряжения Назначение ТТ и ТН высокого напряжения внутренней и наружной установки предназначены для измерения тока, питания схем релейной защиты, изолирования измерительных приборов, реле и обслуживающего персонала от высокого напряжения. Лекция 7

2 2 Применимость: в открытых распределительных устройствах; в герметичных распределительных устройствах сетей переменного и постоянного тока; в устройствах защиты и регулирования. В токопроводах генераторных распределительных устройств.

3 3 ТТ и ТН внутренней установки отличаются от ТТ и ТН наружной установки требованиями к характеристикам окружающей среды. Различное климатическое исполнение и категория размещения ТТ и ТН устанавливаются ГОСТ

4 4 Группы ТТ и ТН как внутренней, так и наружной установки весьма разнообразны по конструктивным исполнениям. Это прежде всего обусловлено различной компоновкой распределительных устройств, их габаритами, способом крепления трансформаторов. Кроме того, на конструктивное исполнение в известной мере оказывают влияние номинальные параметры трансформатора.

5 5 Трансформаторы тока Трансформатором тока называется трансформатор, в котором при нормальных условиях работы вторичный ток пропорционален первичному току и фазовый сдвиг между ними близок к нулю.

6 6 Такое определение принято в ГОСТе , но оно искажает физическую сущность преобразования тока. В ТТ фазовый сдвиг между первичным током и вторичным всегда близок к 180°. Первичная обмотка ТТ включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на измерительный прибор или реле, обеспечивая ток в ней, пропорциональный току в первичной обмотке.

7 7 В ТТ высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (от земли) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется, поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.

8 8 Трансформатор тока осуществляет: 1) преобразование переменного тока в ток, приемлемый по значению для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов или для работы реле защиты; 2) изоляцию измерительных приборов и защитных реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения. ТТ в установках высокого напряжения необходим даже в тех случаях, когда уменьшения тока не требуется.

9 9 Классификация ТТ По месту установки: а) на открытом воздухе (категория размещения 1 по ГОСТ ); б) в закрытом помещении (категория размещения 3 и 4); в) в полостях электрооборудования (категории размещения 2, 3 и 4).

10 10 По способу установки: а) проходные, используемые в качестве вводов и устанавливаемые в проемах перегородок, стен или потолков; б) опорные, устанавливаемые на опорной плоскости; в) встроенные, размещаемые в полостях электрооборудования.

11 11 По числу ступеней в трансформаторе: а) одноступенчатые; б) каскадные (многоступенчатые). По выполнению первичной обмотки: а) одновитковые; б) многовитковые. По назначению первичных обмоток: а) для измерения; б) для защиты; в) для измерения и защиты.

12 12 По числу коэффициентов трансформации: а) с одним коэффициентом трансформации; б) с несколькими коэффициентами трансформации (изменением числа витков первичной или вторичной обмоток, с несколькими вторичными обмотками).

13 13 Основные номинальные параметры ТТ Номинальное напряжение Номинальная частота Номинальный ток первичной обмотки Номинальный ток вторичной обмотки (1 или 5 А. По согласованию с заказчиком допускается 2 и 2,5 А.) Коэффициент трансформации

14 14 Мощность вторичной цепи в ВА с указанием. Обычно, при котором гарантируется класс точности ТТ. Для отечественных ТТ установлен ряд номинальных мощностей вторичной нагрузки: 1; 2; 2,5; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 90; 100; 120.

15 15 Конструкции трансформаторов тока По типу диэлектрика изоляцию ТТ можно разделить на твердую и бумажно-масляную. Для напряжений до 35 кВ включительно изоляцию чаще всего выполняют из твердых материалов: фарфор, стекло, эпоксидный компаунд. Эпоксидный компаунд применяется в основном в ТТ внутренней установки.

16 16 По конструктивному исполнению трансформаторы с бумажно-масляной изоляцией можно разделить на следующие основные виды. 1) U-образные. Изоляция получается непрерывной навивкой бумажной ленты на изогнутую первичную обмотку. На магнитопровод со вторичной обмоткой высоковольтная изоляция не накладывается.

17 17 2) Рымовидной формы I. Изоляция получается навивкой бумажной ленты на первичную обмотку. На магнитопровод со вторичной обмоткой высоковольтная изоляция не накладывается.

18 18 3) Рымовидной формы II. Изоляция получается навивкой бумажной ленты на вторичную обмотку. На магнитопровод первичной обмотки высоковольтная изоляция не накладывается.

19 19 4) Рымовидной формы III. Изоляция представляет собой комбинацию двух изоляционных блоков.

20 20 1. Шинные трансформаторы тока Трансформаторы тока типа ТНШЛ 0,66

21 21 Предназначены для встраивания в КРУ и служат для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам или устройствам защиты и управления, в установках переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением до 0,66 кВ включительно. Изготавливаются на токи первичной цепи А, токи вторичной цепи 5 А. Номинальные классы точности 0,5 и 3. Изоляция литая на основе эпоксидной смолы.

22 22 Трансформатор тока типа ТШЛ-10

23 23 Предназначен для питания цепей защиты и управления, для изолирования цепей вторичного тока от высокого напряжения в электрических установках переменного тока на класс напряжения до 10 кВ. Трансформаторы применяются для встраивания в закрытые шинопроводы и КРУ. Изготавливаются на токи первичной цепи А, токи вторичной цепи 5 А. Номинальные классы точности 0,5 и 10Р. Изоляция литая на основе эпоксидной смолы с наполнителем (кварцевый песок).

24 24 Нормальная работа ТТ обеспечивается при невзрывоопасной, не содержащей примесей агрессивных газов, паров и пыли окружающей среды, при защищенности места установки ТТ от попадания брызг воды, масла, эмульсии.

25 25 ТШЛ 20 ТТ типа ТШЛ 20 изготавливается на номинальное напряжение 20 кВ. Конструктивно аналогичен ТТ ТШЛ 10. Номинальный первичный ток А. Класс точности 0,2; 0,5 или 10Р.

26 26 2. Проходные трансформаторы тока Трансформаторы тока ТПОЛ-20 и ТПОЛ-35 Предназначены для передачи сигнала силовой цепи к измерительным приборам, устройствам защиты и управления в закрытых распределительных устройствах на номинальное напряжение 20 и 35 кВ.

27 27

28 28 Номинальный режим этих ТТ обеспечивается при тех же условиях, что и ТТ типа ТШЛ-10. ТТ типа ТПЛО-20 и ТПЛО-35 проходные одновитковые с литой изоляцией. Эти трансформаторы имеют две независимые вторичные обмотки, каждая из которых намотана на кольцевой ленточный магнитопровод. Первичная обмотка выполнена из медной трубы. Вторичные обмотки отделены от первичной обмотки эпоксидным компаундом. В средней части блока залиты три специальные гайки для крепления фланца. С этими гайками соединены экраны вторичных обмоток.

29 29 Выводы первичной обмотки плоской формы и снабжены болтами и гайками для присоединения шин первичной цепи. Выводы вторичных обмоток расположены на приливе изоляционного блока в выемке фланца.

30 3. Опорные ТТ Опорные трансформаторы весьма разнообразны по конструктивному исполнению и применению. Диапазон по классам напряжения 6 35 кВ.

31 31 ТТ типа ТОЛК 6 Предназначены для встраивания в высоковольт-ные взрывобезопасные КРУ в сетях 6 кВ угольных и сланцевых шахт, опасных по газу и пыли. Служат для измерения тока и питания устройств релейной защиты. Изготавливаются на токи первичной цепи А, ток вторичной цепи 5 А.

32 32

33 33 4. ТТ встроенного типа ТТ типа ТВ Встраиваются в масляные выключатели или силовые трансформаторы. Трансформаторы типа ТВ-220-IV встраиваются в элегазовые выключатели. Работают в среде масла. Номинальный первичный ток от 300 А до 8000 А.

34 34

35 35 5. ТТ наружной установки ТФН-35

36 36 ТТ типа ТФНУ-66 Трансформатор наружной установки, применяется в открытых распределительных устройствах и предназначен для передачи сигнала силовой цепи к измерительным приборам и устройствам защиты и управления в сетях переменного тока частотой 50 и 60 Гц с заземленной нейтралью. Номинальное напряжение 66 кВ. Масса трансформатора 830 кг.

37 37 Трансформатор тока ТФНУ-66 опорного типа, состоит из первичной и вторичной обмоток, изолированных кабельной бумагой и помещенных в фарфоровую покрышку, заполненную трансформаторным маслом. Первичная обмотка представляет собой петлю и имеет две секции, соединяемые последовательно или параллельно, благодаря чему трансформатор можно включать на токи 200 и 400, 600 и 1200 А соответственно.

38 38 Выводы первичной обмотки укреплены в стенках фарфоровой покрышки. Секции переключают перестановкой контактных перемычек, расположенных снаружи покрышки. Вторичная обмотка состоит из трех обмоток, изолированных друг от друга и заключенных в общую бумажную изоляцию. Две из них предназначены для релейной защиты, одна (класса точности 0,5) измерительная.

39 39 На крышке трансформатора имеется воздухоосушитель, предназначенный для очистки от влаги и пыли воздуха, попадающего в трансформатор. Опорой трансформатора, на которой монтируются элементы его конструкции, является цоколь. Крепление фарфоровой покрышки к цоколю механическое. Уплотнение соединений достигается прокладкой из маслостойкой резины. Слив и отбор масла осуществляется через масловыпускной патрубок. Коробка вторичных выводов расположена на одной из стенок цоколя.

40 40 Трансформатор тока 110 кВ типа ТФМ (изготовитель ОАО холдинговая компания «ЭЛЕКТРОЗАВОД», г. Москва).

41 41 ТТ ТФН-500

42 42 Трансформатор тока наружной установки типа ТРН-500 и ТРН-750 Предназначены для питания цепей измерительных приборов и релейной защиты и применяются в сетях переменного тока напряжением 500 и 750 кВ, частотой 50 Гц с большим током замыкания на землю.

43 43 Трансформаторы тока ТРН-500 выпускаются на номинальный первичный ток А при номинальном вторичном токе, равном 1 А. Трансформаторы этого типа опорные маслонаполненные двухступенчатые каскадные. Обмотки трансформаторов рымовидного типа. Внутренняя изоляция выполнена бумажно- масляной. Роль внешней изоляции ступени выполняет опорная фарфоровая покрышка. Каждая ступень трансформатора представляет собой самостоятельный элемент. Масса ТТ типа ТРН т, ТРН т.

44 44 Трансформаторы напряжения Трансформатором напряжения (ТН) называется измерительный трансформатор, в котором при нормальных условиях вторичное напряжение практически пропорционально первичному и фазовый сдвиг между ними близок к нулю.

45 45 ТН осуществляет: 1) Преобразование высокого напряжения переменного напряжения в напряжение, приемлемое для непосредственного измерения измерительными приборами, для работы релейной защиты или устройств автоматики и сигнализации. 2) Изоляцию измерительных приборов и защитных реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

46 46 ТН подключается одним концом к фазному проводу, а другим — к земле, либо обоими концами первичной обмотки к фазовым проводам линии.

47 47 Первичная обмотка ТН включается в цепь высокого напряжения параллельно, а ко вторичной обмотке подключаются измерительные приборы, цепи автоматики, релейной защиты и сигнализации. В ТН первичная обмотка изолирована от вторичной на полное напряжение. Первичная обмотка может иметь один или оба выводных конца изолированными от земли на полное рабочее напряжение. Один выводной конец вторичной обмотки всегда заземляется.

48 48 Классификация ТН производится по следующим признакам. По способу подключения к цепи: а) непосредственному (электромагнитные ТН); б) через емкость (емкостные ТН). По числу ступеней трансформации: а) одноступенчатые; б) многоступенчатые (каскадные). Одноступенчатые ТН изготавливаются на напряжение до 35 кВ, многоступенчатые 110 кВ и выше.

49 49 По числу обмоток: а) двух обмоточные; б) трехобмоточные. По числу фаз: а) однофазные; б)трехфазные. Трехфазные ТН изготавливают на напряжение до 35 кВ.

50 50 По способу охлаждения: а) сухие (с естественным воздушным охлаждением); б) масляные. По роду установки: а) внутренней; б) наружной.

51 51 Основные номинальные параметры ТН 1. Номинальное первичное напряжение. 2. Номинальная частота. 3. Номинальное вторичное напряжение. Номинальные напряжения основных вторичных обмоток 100 В для однофазных ТН, включаемых на напряжение между фазами, и для однофазных ТН, включаемых на напряжение между фазой и землей.

52 52 4. Номинальный коэффициент трансформации, равный отношению первичного и вторичного номинальных напряжений. 5. Нагрузка ТН это суммарная полная мощность, потребляемая приборами, подключенными ко вторичной обмотке.

53 53 6. Номинальная нагрузка это мощность нагрузки, при которой погрешности ТН не выходят за установленные пределы. 7. Класс точности. По ГОСТ для ТН установлены классы точности: 0,2; 0,5; 1; 3. ТН класса точности 3 и грубее используются в цепях релейной защиты.

54 54 Конструкции трансформаторов напряжения ТН до 35 кВ включительно предназначены для сетей с изолированной нейтралью. Обозначение ТН содержит буквенную часть: Н трансформатор напряжения; О однофазный; Т трехфазный; С с естественным воздушным охлаждением;

55 55 Л с литой изоляцией; Г с газовой изоляцией; М с естественным масляным охлаждением; Ф в фарфоровой покрышке; З с заземленным выводом первичной обмотки; И с обмоткой для контроля изоляции; К электромагнитный каскадный; ДУ с емкостным делителем; В водозащищенное исполнение; А антирезонансная конструкция; П с встроенным предохранителем.

56 56 Э для установки на экскаватор; К в серии НОСК для КРУ; К в серии НКФ каскадный; К в серии НТМК с компенсацией угловой погрешности. В большинстве случаев цифровая часть означает: первое число класс напряжения; второе (если есть) год разработки. Всего в нашей стране выпускается более 40 типов ТН.

57 57 1 – трансформатор 2 – целевое назначение 3 – конструктивный признак, характеризующий число фаз 4 – конструктивный признак, характеризующий принцип действия 5 – вид изоляции 6 – другие конструктивные признаки 7 – класс напряжения первичной обмотки, кВ 8 – категория в зависимости от длины пути утечки внешней изоляции по ГОСТ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150

58 58 t В стандартах на трансформаторы конкретных типов в обозначении допускается применять дополнительные или исключать отдельные данные

59 59 1. Сухие ТН Трансформаторы серии НОС и НОСК Выпускаются на напряжение 0,38; 0,5; 0,66; 3; 6 кВ. Максимальная мощность ВА. Магнитопроводы из цельноштампованных Ш- образных или прямоугольных пластин.

60 60 Обмотки слоевые, намотанные на каркас из электротехнического картона и пропитаны асфальтовым лаком. Предназначены для КРУ угольных шахт. Заливаются битумной массой и не имеют панелей зажимов, концы обмоток выведены гибкими проводниками.

61 61 Обмотки слоевые, намотанные на каркас из электротехнического картона и пропитаны асфальтовым лаком. Предназначены для КРУ угольных шахт. Заливаются битумной массой и не имеют панелей зажимов, концы обмоток выведены гибкими проводниками.

62 62 Трансформаторы с литой изоляцией серии НОЛ и ЗНОЛ Применяются в основном в установках до 35 кВ включительно. Можно устанавливать в любом положении, они пожаро- и взрывобезопасны. Имеют меньшие размеры по сравнению с масляными трансформаторами. Эксплуатационные затраты незначительные.

63 63 ТН типа ЗНОЛ-35Б, заземляемый. Предназначен для питания электрических измерительных приборов, цепей защиты и сигнализации в электроустановках переменного тока частоты 50 или 60 Гц.

64 2. Маслонаполненные ТН ТН серии НОМ Обычно имеют сердечник броневого типа. Аналогичную конструкцию имеет трансформатор НОМ-10. Форма баков трансформаторов НОМ-6 и НОМ-10 круглая. ТН типа НОМ-6.

65 65 Трансформатор напряжения однофазный масляный трехобмоточный на напряжение 35 кВ типа НОМ-35 для открытых установок. Номинальное напряжение обмотки НН 100 В, масса 92 кг (изготовитель ОАО «Электрозавод», г. Москва).

66 66 Трансформаторы типа ЗНОМ имеют один высоковольтный вывод, второй вывод первичной обмотки заземлен (соединен с корпусом). ТН типа ЗНОМ-35 для наружной установки.

67 67 3. Масляные каскадные ТН Трансформатор напряжения однофазный каскадный масляный трехобмоточный на напряжение 110 кВ типа НКФ-110. Номинальное напряжение обмотки НН 100 В, масса 800 кг (изготовитель ОАО «Электрозавод», г. Москва). Эти трансформаторы содержат от двух до четырех каскадов.

68 68 Трансформатор напряжения однофазный каскадный масляный трехобмоточный на напряжение 220 кВ типа НКФ-220. Номинальное напряжение обмотки НН 100 В, масса 1295 кг (изготовитель ОАО «Электрозавод», г. Москва).

69 69 4. Емкостные ТН Емкостные трансформаторы состоят из емкостного делителя напряжения и электромагнитного устройства. Типичный представитель ТН этого типа НДЕ.

70 70 ТН типа НДЕ У1.

71 71 Трансформаторы напряжения емкостные трехобмоточные на напряжение 750 кВ типа НДЕ У1 для открытых стационарных установок. Номинальное напряжение обмотки ВН 750 кВ, номинальное напряжение обмотки НН 100 В, масса 3870 кг (ТУ ) (изготовитель ОАО «Электрозавод», г. Москва). Предназначен для питания измерительных приборов и защитных устройств в электрических сетях переменного тока частотой 50 Гц с заземленной нейтралью.

72 72 Емкостный делитель трансформатора напряжения включает в себя четыре конденсатора связи и конденсатор отбора мощности. Электромагнитное устройство состоит из реактора, однофазного трехобмоточного понижающего трансформатора и демпфера, размещенных в общем баке с масляным наполнением.

Трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока ТПОЛ-10Элегазовые трансформаторы тока ТГФМ-110 У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения).

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

Измерительный трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока (далее — ТТ) широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К ТТ предъявляются высокие требования по точности. Как правило, ТТ выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Особенности конструкции

Вторичные обмотки ТТ (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала, указанного в паспорте ТТ, по модулю полного сопротивления Z или коэффициента мощности cos φ (обычно cos φ = 0,8 индукт.) приводит к изменению погрешности преобразования и, возможно, ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создаёт угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровода трансформатор начинает перегреваться, что также может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. Полностью разомкнутая вторичная обмотка ТТ не создаёт компенсирующего магнитного потока в сердечнике, что приводит к перегреву магнитопровода и его выгоранию. При этом магнитный поток, созданный первичной обмоткой, имеет очень высокое значение, и потери в магнитопроводе сильно нагревают его. В конструктивном отношении трансформаторы тока выполнены в виде сердечника, шихтованного из холоднокатанной кремнистой трансформаторной стали, на которую наматываются одна или несколько вторичных изолированных обмоток. Первичная обмотка также может быть выполнена в виде катушки, намотанной на сердечник, либо в виде шины. В некоторых конструкциях вообще не предусмотрена встроенная первичная обмотка; первичная обмотка выполняется потребителем путём пропускания провода через специальное окно. Обмотки и сердечник заключаются в корпус для изоляции и предохранения обмоток. В некоторых современных конструкциях ТТ сердечник выполняется из нанокристаллических (аморфных) сплавов для расширения диапазона, в котором трансформатор работает в классе точности.

Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока является их основной характеристикой. Номинальный (идеальный) коэффициент указывается на шильдике трансформатора в виде отношения номинального тока первичной (первичных) обмоток к номинальному току вторичной (вторичных) обмоток, например, 100/5 А или 10-15-50-100/5 А (для первичных обмоток с несколькими секциями витков). При этом реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих — синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по величине, вторая отклонение по фазе вторичного тока реального от номинального. Эти величины регламентированы ГОСТами и служат основой для присвоения трансформаторам тока классов точности при проектировании и изготовлении. Поскольку в магнитных системах имеют место потери связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода, вторичный ток оказывается меньше номинального (то есть погрешность отрицательная) у всех ТТ. В связи с этим для улучшения характеристик и внесения положительного смещения в погрешность преобразования применяют витковую коррекцию. А это означает, что коэффициент трансформации у таких откорректированных трансформаторов не соответствует привычной формуле соотношений витков первичной и вторичной обмоток.

Схемы подключения измерительных трансформаторов тока

Два трансформатора тока в ячейке КРУ-10 кВ


Трансформаторы тока обозначаются ТАа, ТАс, или ТА1 , ТА2, а токовые реле КА1, КА2. В трёхфазных сетях с изолированной нейтралью (сети с напряжением 6-10-35 кВ) трансформаторы тока нередко устанавливаются только на двух фазах (обычно фазы A и C). Это связано с отсутствием нулевого провода в сетях 6 −35 кВ и информация о токе в фазе с отсутствующим трансформатором тока может быть легко получена измерением тока в двух фазах. В сетях с глухозаземлённой нейтралью (сети до 1000В) или эффективно заземлённой нейтралью (сети напряжением 110 кВ и выше) ТТ в обязательном порядке устанавливаются во всех трёх фазах.

В случае установки в три фазы вторичные обмотки ТТ соединяются по схеме «Звезда» (рис.1), в случае двух фаз — «Неполная звезда» (рис.2). Для дифференциальных защит силовых трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «Треугольник» (для защиты обмотки трансформатора, соединённой в звезду при соединении защищаемого трансформатора «треугольник — звезда», что необходимо для компенсации сдвига фаз вторичных токов с целью уменьшения тока небаланса). Для экономии измерительных органов в цепях защиты иногда применяется схема «На разность фаз токов» (не должна применяться для защиты от коротких замыканий за силовыми трансформаторами с соединением треугольник — звезда).

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению:

  • измерительные;
  • защитные;
  • промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.);
  • лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки:

  • для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
  • для внутренней установки;
  • встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;
  • накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);
  • переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки:

  • многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с т. н. «восьмёрочной обмоткой»);
  • одновитковые (стержневые);
  • шинные.

4. По способу установки:

  • проходные;
  • опорные.

5. По выполнению изоляции:

  • с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
  • с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
  • газонаполненные (элегаз);
  • с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации:

  • одноступенчатые;
  • двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению:

  • на номинальное напряжение свыше 1000 В;
  • на номинальное напряжение до 1000 В.

8. Специальные трансформаторы тока:

  • нулевой последовательности;
  • пояс Роговского.

Параметры трансформаторов тока

Важными параметрами трансформаторов тока являются коэффициент трансформации и класс точности.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации ТТ определяет номинал измерения тока и означает, при каком первичном токе во вторичной цепи будет протекать определённый стандартный ток (чаще всего это 5 А, редко 1 А). Первичные токи трансформаторов тока определяются из ряда стандартизированных номинальных токов. Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно записывается в виде отношения номинального первичного тока к номинальному вторичному в виде дроби, например: 75/5 (при протекании в первичной обмотке тока 75 А — 5А во вторичной обмотке, замкнутой на измерительные элементы) или 1000/1 (при протекании в первичной цепи 1000 А, во вторичных цепях будет протекать ток 1 А. Иногда ТТ могут иметь переменный коэффициент трансформации, что возможно пересоединением первичных обмоток из параллельного в последовательное соединение (например, такое решение применяется в трансформаторах тока ТФЗМ-110) либо наличием отводов на первичной или вторичной обмотках (последнее применяется в лабораторных трансформаторах тока типа УТТ) или же изменением количества витков первичного провода, пропускаемого в окно трансформаторов тока без собственной первичной обмотки (трансформаторы тока УТТ).

Класс точности

Для определения класса точности ТТ вводятся понятия:

  • погрешности по току Δ I = I 2 − I 1 ′ {\displaystyle \Delta I=I_{2}-I_{1}^{‘}} , где I 2 {\displaystyle I_{2}} — действительный вторичный ток, I 1 ′ = I 1 / n {\displaystyle I_{1}^{‘}=I_{1}/n} — приведённый первичный ток, I 1 {\displaystyle I_{1}} — первичный ток, n {\displaystyle n} — коэффициент трансформатора тока;
  • погрешности по углу δ = α 1 − α 2 {\displaystyle \delta =\alpha _{1}-\alpha _{2}} , где α 1 {\displaystyle \alpha _{1}} — теоретический угол сдвига фаз между первичным и вторичным токами α 1 {\displaystyle \alpha _{1}}  = 180°, α 2 {\displaystyle \alpha _{2}} — действительный угол между первичным и вторичным током;
  • относительной полной погрешности ε % = ( | I 1 ′ − I 2 | ) / | I 1 ′ | {\displaystyle \varepsilon \%=(|I_{1}^{‘}-I_{2}|)/|I_{1}^{‘}|} , где | I 1 ′ | {\displaystyle |I_{1}^{‘}|} — модуль комплексного приведённого тока.

Погрешности по току и углу объясняются действием тока намагничивания. Для промышленных трансформаторов тока устанавливаются следующие классы точности: 0,1; 0,5; 1; 3, 10Р. Согласно ГОСТ 7746-2001 класс точности соответствует погрешности по току ΔI, погрешность по углу равна: ±40′ (класс 0,5); ±80′ (класс 1), для классов 3 и 10Р угол не нормируется. При этом трансформатор тока может быть в классе точности только при сопротивлении во вторичной цепи не более установленного и тока в первичной цепи от 0,05 до 1,2 номинального тока трансформатора. Добавление после обозначения класса точности трансформаторов тока литеры S (например 0,5 S) означает, что трансформатор будет находиться в классе точности от 0,01 до 1,2 номинального тока. Класс 10Р (по старому ГОСТ Д) предназначен для питания цепей защиты и нормируется по относительной полной погрешности, которая не должна превышать 10 % при максимальном токе КЗ и заданном сопротивлении вторичной цепи. Согласно международному стандарту МЭК (IEС 60044-01) трансформаторы тока должны находится в классе точности при протекании по первичной обмотке тока 0,2—200 % номинального, что обычно достигается изготовлением сердечника из нанокристаллических сплавов.

Замечания

  • В отличие от трансформатора напряжения у трансформатора тока режим холостого хода является аварийным. Результирующий магнитный поток в магнитопроводе ТТ равен разности магнитных потоков, создаваемых первичной и вторичной обмотками. В нормальных условиях работы трансформатора он невелик. Однако при размыкании цепи вторичной обмотки в сердечнике будет существовать только магнитный поток первичной обмотки, который значительно превышает разностный магнитный поток. Потери в сердечнике резко возрастут, трансформатор перегреется и выйдет из строя («пожар стали»). Кроме того, на концах оборванной вторичной цепи появится большая ЭДС, опасная для работы оператора. Поэтому трансформатор тока нельзя включать в линию без подсоединённого к нему измерительного прибора. В случае необходимости отключения измерительного прибора от вторичной обмотки трансформатора тока, её обязательно нужно закоротить.
  • Согласно ПУЭ вторичная обмотка ТТ обязательно должна заземляться (для защиты от поражения электрическим током при пробое изоляции, либо при индуктировании высокого напряжения из-за обрыва вторичной цепи).

> См. также

  • Пояс Роговского
  • Токоизмерительные клещи
  • Источник тока

Разновидность устройств

При выборе трансформатора нужно учитывать его место расположение (закрытые или открытые распределительные установки, встраиваемые системы), а также конструктивные особенности исполнения (проходные, шинные, опорные, разъемные).

Проходной ТТ устанавливают в комплексных РУ и используют в качестве проходного изолятора. Опорные используют для установки на ровной поверхности. Шинный ТТ устанавливается непосредственно на токоведущие части. В роли первичной обмотки трансформатора выступает участок шины. Встроенные модели как элемент конструкции, устанавливаются в силовые трансформаторы, масляные выключатели и пр. Разъемные ТТ выполнены разборными для быстрой установки на жилы кабеля, без физического вмешательства в целостность электрических сетей.

Кроме того, разделение также проходит по типу используемой изоляции:

  • литая;
  • пластмассовый корпус;
  • твердая;
  • вязкая компаудная;
  • маслонаполненная;
  • газонаполненная;
  • смешанная масло-бумажная.

И различают по спецификации и сфере применения:

  • коммерческий учет и измерения;
  • защита систем электроснабжения;
  • измерения текущих параметров;
  • контроль и фиксация действующих значений;

Также различаются трансформаторы по напряжению: для электроустановок до 1000 Вольт и выше.

Правила выбора

При выборе трансформатора его напряжение не должно быть меньшим, чем номинальное напряжение счетчика.

U ном ≥ U уст

Аналогично поступаем при выборе ТТ по току, который должен быть равен или больше максимального тока контролируемой установки. С учетом аварийных режимов работы.

I ном ≥ I макс.уст

В ПУЭ описаны правила и нормативные требования к устройствам коммерческого учета счетчиками, а также уделено не мало внимания трансформаторам тока и нормам расчетных мощностей. Детально ознакомится можно в пункте ПУЭ 1.5.1.

Помимо этого существуют следующие правила выбора трансформатора тока для счетчика:

  1. Длина и сечение проводников от ТТ к узлу учета должны обеспечивать минимальную потерю напряжения (не более 0.25% для класса точности 0.5 и 0.5% для трансформаторов точностью 1.0). Для счетчиков, используемых для технического учета, допускается падение напряжения 1.5% от номинального.
  2. Для систем АИИС КУЭ трансформаторы должны иметь высокий класс точности. Для установки в такие системы используют ТТ класса S 0.5S и 0.2S, позволяя увеличить точность учета при минимальных первичных токах.
  3. Для коммерческого учета нужно выбрать класс точности ТТ не более 0.5. При использовании счетчика точностью 2.0 и для технического учета, допускается применение трансформатора класса 1.0.
  4. Выбор ТТ с завышенной трансформацией допускается, если при максимуме тока нагрузки, ток в трансформаторе не меньше 40% от I ном электросчетчика.
  5. При расчете количества потребленной энергии необходимо учитывать коэффициент преобразования.
  6. Расчет мощности ТТ производится в зависимости от сечения проводника и расчетной мощности.

Пример расчета:

По таблице ниже, согласно получившимся расчетным параметрам выбираем ближайший ТТ:

При заключении договора с энергоснабжающей организацией, в случае когда для производства учета необходима установка трансформаторов тока, для организации узла учета, выдаются технические условия, в которых указано модель узла учета а также тип ТТ, номинал автоматических выключателей место их установки для конкретной организации. В результате самостоятельные расчеты ТТ производить не нужно.

Напоследок советуем читателям https://samelectrik.ru просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, теперь вам стало понятно, как выбрать трансформаторы тока для счетчиков и какие варианты исполнения ТТ бывают. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

  • Как установить счетчик электроэнергии
  • Как выбрать кабель для электропроводки
  • Схема подключения испытательной коробки

FILED UNDER : Справочник

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*