Назначение, принцип действия трансформаторов тока и отличие от ТН

Описание и назначение устройств

Электрические системы большой мощности работают с блоком питания мощностью до нескольких сотен ватт с силой тока более десятков кА. Естественно, что измерить объемы этого заказа обычными приборами просто невозможно. Для этого используются трансформаторы тока, выполняющие одновременно несколько функций. Благодаря появлению преобразователей возможности измерительных приборов значительно расширились. И появилась возможность передачи энергии через гальваническую развязку.

Их дополнительным преимуществом является дизайн устройств. Например, если бы существовали стандартные устройства для измерения напряжения высоковольтных сетей переменного тока, они были бы очень большими и дорогими. В отличие от трансформаторов, которые кажутся относительно компактными и имеют защиту от неблагоприятных внешних факторов и механических повреждений.

Основная задача трансформаторов тока – преобразовать первичное значение (приложенное напряжение) в уровень, позволяющий подключать измерительные приборы и системы защиты. Дополнительная функция – обеспечение гальванической развязки между потребителями малой и большой мощности, устранение рисков для обслуживающего персонала.

Проще говоря, цель инструментов – моделировать определенные условия и процессы в электрических системах для безопасного получения показаний.

Принцип работы и описание процессов

Основным элементом трансформатора тока является сердечник, состоящий из двух тонких пластин из электротехнической стали, первичной и вторичной обмоток. Первичная обмотка используется для подключения цепи регулируемого напряжения. К вторичной обмотке подключаются измерительные приборы и различные реле. Принцип действия устройства основан на законе электромагнитной индукции, который объясняет действие магнитного и электрического полей, действующих по принципу гармоник переменных синусоид (значений переменного тока).

Прежде чем углубляться в подробности работы устройства, стоит поближе познакомиться со свойствами элементов. Особенно понятие сопротивления. Начнем с того, что трансформаторы тока классифицируют по определенным характеристикам, в том числе по типу конструкции. Самый распространенный – это катушечная обмотка.

Сопротивление

Теперь о главном: уровень сопротивления зависит от сечения и металлов. В свою очередь, чем выше показатель прочности, тем больше тепла выделяется при прохождении напряжения через металл, а значит, существует риск перегрева. Поэтому для обмотки в большинстве случаев выбирают медную проволоку, как металл, характеризующийся высокой электропроводностью и низким сопротивлением. Кроме того, медь обладает высокой эластичностью, коррозионной стойкостью и более высокими эксплуатационными нагрузками, что важно для создания обмотки.

Однако, помимо достоинств, у меди есть еще и существенный недостаток – дороговизна. В целях экономии для катушек используется алюминий, но только для устройств малой и средней мощности. И, кроме того, при изготовлении устройств оптимально подбирается площадь сечения, исключающая возможность перегрева. Для защиты используются смазочные масла.

Итак, к работе… Ток, подаваемый в первичную обмотку, имеющую определенное количество витков, преодолевает ее сопротивление и формирует магнитное поле (прямой поток), направленное магнитной цепью, расположенной перпендикулярно направлению вектор. Такая конструкция обеспечивает минимальные потери энергии при преобразовании.

Как упоминалось выше, ток, протекающий через первичную обмотку, формирует в ней электромагнитную энергию, которая воздействует на вторичную обмотку и включает ее. Прямой поток проходит через него и «теряет заряд» на его выводах. Но соотношение векторов называется коэффициентом трансформации, что дает возможность измерить подаваемое напряжение по формуле.

Трансформаторы тока разных производителей

Рассмотрим несколько трансформаторов тока от разных производителей:

Трансформаторы тока ТОЛ-НТЗ-10-01

Производитель ООО «Невский трансформаторный завод« Волхов », предназначены для передачи сигнала измерительной информации на средства измерений и устройства защиты и контроля, для изоляции вторичных цепей включения от высокого напряжения в комплектных внутренних и внешних устройствах (КРУ, КРУН, КСО) переменного тока на напряжение класса до 10 кВ и являются составными частями.

Трансформаторы изготавливаются в виде несущей конструкции в климатическом исполнении «УХЛ» и «Т» категории размещения «2» по ГОСТ 15150-69.

Рабочее положение трансформатора в пространстве любое.

Трансформаторы работают в электроустановках, подверженных воздействию молнии, и имеют:

• класс термостойкости «В» по ГОСТ 8865-93;
• уровень изоляции «а» и «б» по ГОСТ 1516.3-96.

Варианты трансформатора: «Б» – с изолирующими перегородками.

Расположение вторичных выводов:

• «А» – параллельно монтажной поверхности;
• «Б» – перпендикулярно монтажной поверхности;
• «С» – из гибкого провода, параллельного монтажной поверхности;
• «Д» – гибкого провода, перпендикулярного монтажной поверхности.

Требования к надежности

Для трансформаторов установлены следующие показатели надежности:

• средняя наработка на отказ – 2 × 105 ч.;
• полный срок службы – 30 лет.

Разновидности

Существует много типов трансформаторов тока, но в самом общем виде при выборе трансформаторов тока принимается во внимание то, что изделия делятся на измерительные (TTI) и защитные.

Фактор разделения

Деловое свидание, встреча	защита или контроль (измерение); промежуточные – для измерений, уравнивания токов в АВДТ; лаборатория.
Дизайн	В обмотке первичная обмотка включается последовательно с измеряемым проводником. В тороидальных на его месте находится сетевой шнур (в отверстии ТА), а в стержневых в его роли – цепной трос, что эквивалентно 1 витку.
Сборка	для размещения снаружи (во внешней панели) или внутри (во внутренней панели); встраиваемые (в электростанциях, счетчиках, коммутационных устройствах); накладные; для транспорта (для лабораторий, тестов).
Количество кругов	с множеством витков (кольцевая, восьмерка); один оборот.
Изоляция	сухая: (фарфор, эпоксидная смола, бэкелит); промасленное покрытие; составлен.
Шаги	Один или несколько (каскадный)
Под каким наименованием	До 1 кВ и выше (например, для тока 10 кВ)

Трансформатор тока может быть выполнен с возможностью его открытия, установки и запирания, без отключения, в онлайн-режиме.

Защитные ТТ

Трансформаторы защиты обычно бывают релейными, они «выглядят» так, чтобы манипулятор, входящий в электрическую сеть электростанции, не получил смертельного удара. Внутри электрических систем, которые создают, транспортируют и распределяют энергию, есть опасные значения для правильной работы. Но любое оборудование необходимо проверить, отремонтировать, отремонтировать, чтобы оно оставило «окно» безопасности в виде ТТ для специалистов по ремонту.

Измерительные ТТ

Задача измерительного трансформатора тока TTI – преобразовывать значения, позволяя подключить вольтметр, амперметр, еще один измеритель, не опасаясь, что он сгорит от чрезмерной нагрузки. При этом получаются наиболее точные и достоверные данные измерений. Другими словами, TT изолирует подключенное устройство не только для измерений, но и любое другое устройство большой мощности по мере необходимости.

Главные параметры и характеристики

У каждого устройства есть показатели производительности, включая такие аспекты, как максимальная нагрузка, ошибки, ограничение мощности и другие. У них есть свои индивидуальные особенности и трансформаторы тока. Это включает:

Номинальный ток

Это предельное значение напряжения, при котором устройство может работать. Это относится к допустимой оценке первичного тока, проходящего через первичную обмотку. Этот показатель указывается в паспорте, который обязательно входит в базовую комплектацию. Выделена стандартная строка, которая также отображается в маркировке устройства.

Следует отметить, что чем выше значение, тем больше будет устройство.

Есть еще одно понятие – номинальный вторичный ток. Часто по стандарту: два значения 1А или 5А. Однако некоторые производители предлагают нестандартные устройства. Но в этом случае выбор будет невелик и ограничится двумя индикаторами 2А или 2,5А.

Коэффициент трансформации

Это соотношение, которое позволяет определить, во сколько раз напряжение, приложенное к первичной обмотке, проходящей через обе обмотки, уменьшается относительно выходного. Определяется он так: показатель тока, подаваемого в первичную обмотку, делится на значение, измеренное во вторичной, получается Kt. В этом случае первичная обмотка должна быть замкнута накоротко – чтобы прервать передачу напряжения по схема. Рассчитан производственный коэффициент. Серийное производство устройств осуществляется по аналогии. Все показатели указываются в паспорте или маркировке.

Токовая погрешность

Это процент математической разницы между значениями вторичного тока и первичного тока на индикаторе уменьшенного тока во вторичной цепи. Он включает в себя два понятия: угловую и относительную погрешность. В соответствии с указанным выше законом электромагнитной индукции, колебания или векторы направления образуют угол между первичным и вторичным потоками. Рассчитывает показатель по формуле и выражается в минутах.

Относительная погрешность – это математическая разница между значениями первичного и вторичного токов при действительном значении тока, приведенного во вторичную цепь. Выделяется дополнительное понятие – общая погрешность. Этот показатель подразумевает соотношение только между геометрической разницей, одинаковыми значениями, в соответствии с мгновенным значением, т.е измеренным в определенном временном интервале.

Номинальная предельная кратность

Показатель максимального значения кратности первичного тока при условии, что суммарная погрешность на вторичной нагрузке не превышает 10%.

Максимальная кратность вторичного тока

Отношение наивысшего показателя вторичного тока к его номинальному значению при номинальном значении вторичной нагрузки. Этот показатель формируется насыщением самого магнитопровода при условии, что дальнейшее увеличение не приводит к увеличению магнитного потока.

Классы точности

Один из важнейших показателей. Регулируется и контролируется нормативными документами. Согласно ГОСТу он рассчитывается для каждого типа устройства и должен строго соответствовать установленным нормам. Существует 9 основных классов точности средств измерений и два класса точности защиты. В стандарте есть таблица с точными нормализацией и условными обозначениями. От класса точности прибора будет зависеть точность показаний измерительных приборов.

Из чего состоит ТТ, принцип его работы

Трансформатор тока имеет замкнутый сердечник (магнитопровод), который собран из листов электротехнической стали. На сердечнике две обмотки: первичная и вторичная.

Первичная обмотка включена последовательно (в разрез) цепи, по которой протекает измеряемый (первичный) ток. Реле, соединенные последовательно, подключены к вторичной обмотке, устройствам, которые образуют вторичную нагрузку трансформатора тока. Такого описания состава трансформатора тока достаточно, чтобы описать принцип его работы; Более подробное описание реального состава трансформатора тока дано в другой статье.

Чтобы рассмотреть принцип работы трансформатора тока, рассмотрим схему, расположенную на рисунке.

В первичной обмотке протекает ток I1, создавая магнитный поток F1. Переменный магнитный поток F1 проходит через обе обмотки W1 и W2. Проходя через вторичную обмотку, поток F1 индуцирует электродвижущую силу E2, которая создает вторичный ток I2. Ток I2, согласно закону Ленца, имеет направление, противоположное току I1. Вторичный ток создает магнитный поток Ф2, направленный против Ф1. В результате сложения магнитных потоков F1 и F2 формируется результирующий магнитный поток (на рисунке он обозначен FNAM). Этот поток составляет небольшой процент от потока F1. Это поток Fnam, который является связующим звеном, которое передает и преобразует ток. Это называется потоком намагничивания.

Коэффициент трансформации идеального ТТ

В первичной обмотке w1 создается магнитодвижущая сила F1 = w1 * I1, а во вторичной – F2 = w2 * I2. Если предположить, что в трансформаторе тока нет потерь, то магнитодвижущие силы равны по величине, но имеют противоположный знак. F1 = -F2. Следовательно, получаем, что I1 / I2 = w2 / w1 = n. Этот коэффициент называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.

Коэффициент трансформации реального ТТ

В реальном трансформаторе тока происходит потеря энергии. Эти потери идут на:

• создание магнитного потока в магнитной цепи
• нагрев и инверсия намагничивания магнитной цепи
• нагрев проводов вторичной обмотки и цепи

Намагниченность mds F us = In us * w1 будет добавлена ​​к магнитодвижущей силе последней точки. В следующем выражении токи и mds являются векторами. F1 = F2 + F us или I1 * w1 = I2 * w2 + I us * w1 или I1 = I2 * (w2 / w1) + I us

В нормальном режиме, когда первичный ток не превышает номинальный ток трансформатора тока, значение тока I us не превышает 1-3 процентов первичного тока, и этим значением можно пренебречь. В нештатных режимах происходит так называемый приток тока намагничивания, подробнее о нем можно прочитать здесь. Из формулы следует, что первичный ток делится на две цепи: цепь намагничивания и цепь нагрузки. Узнайте больше об эквивалентной схеме ТТ и векторной диаграмме ТТ.

Назначение и принцип действия трансформаторов тока

Трансформаторы тока преобразуют первичный ток в меньший вторичный ток в процессе гальванической развязки цепи. Они используются для включения амперметров и токовых катушек измерительных приборов с очень низким сопротивлением.

Трансформаторы тока постоянно работают в режиме короткого замыкания. Вторичная цепь защищена от высоких токов за счет эффекта насыщения стального сердечника.

ТТ используются там, где трудно напрямую измерить текущие значения.

С помощью измерительных трансформаторов учитывается потребление электроэнергии.

Они вкратце научились измерять трансформаторы напряжения. За дополнительной информацией обращайтесь к менеджеру компании «КубаньЭлектрощит», задавайте вопросы на сайте. Мы ответим как можно скорее.

Классификация трансформаторов тока

Типы измерительных трансформаторов тока делятся на следующие классы:

• по функциональности: мера и защита;
• по току: постоянный и переменный ток;
• по коэффициенту трансформации: одно- и многодиапазонный;
• по способу установки: внутреннее и внешнее расположение, интегрированное, приподнятое;
• по напряжению: низкое и среднее;
• по типу изготовления и материала диэлектрика: газ и масло, сухие.

Рис n. 4. Внешний вид трансформатора тока ТОЛ-СЭЩ-20

Рис n. 5. Трансформатор тока базовый ТОЛ-СЭЩ-10, внешний вид

Измерительные устройства напрямую подключены к измерительным приборам для чтения, записи и вычислений. Они также подключены к максимальной токовой защите. Они делятся на однополюсные трансформаторы тока и трансформаторы с первичной обмоткой. Трансформатор одножильный – это устройство с отверстием для первичной цепи, оно устанавливается на первичный проводник.

Мощность трансформаторов тока зависит от коэффициента трансформации и сечения сердечника.

Для малых первичных токов используется трансформатор тока большой емкости. Для получения трансформатора тока с первичной обмоткой первичный проводник пропускают через однополюсный трансформатор несколько раз.

Маркировка выводов первичной обмотки: P1 (K) и P2 (L), вторичной S1 (k) S2 (i). Полярность соответствует направлению тока.

Трансформатор постоянного тока

Трансформатор постоянного тока работает по принципу магнитного усилителя и включает ферромагнитный сердечник и две обмотки постоянного и переменного тока.

Выбор трансформатора тока

Решая, как выбрать трансформатор тока, в первую очередь нужно руководствоваться требованиями к установке устройства.

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы делятся на классы по типу установки, в зависимости от расположения устройства:

1. Установка ТТ во внешние панели.
2. Установки ТТ в комнатных распределительных щитах.
3. Для работы внутри корпусов устройств и в нефтяной или газовой среде, например, внутри высоковольтных выключателей или выключателей с элегазом.
4. Специальная установка.

По способу установки в зависимости от конструктивных особенностей устройства:

1. Опора, для установки на плоскую опорную поверхность;
2. Сквозные трансформаторы тока встречаются на сборных шинах в сложных распределительных щитах, используемых в качестве прохожих;
3. Шина – особенность этого трансформатора заключается в том, что шина РУ, проходящая через окно трансформатора, служит первичной обмоткой, устройство крепится к шине специальными винтами на шине;
4. Встраиваемые используются для установки в силовые трансформаторы, выключатели для емкостей или токопроводов;
5. Съемный, предназначен для быстрой установки на шины или кабели без отключения токовой цепи.

По типу утеплителя:

1. Литой утеплитель;
2. Исполнение в пластиковом кейсе;
3. Применение твердой изоляции из фарфора, бакелита, полимеров, эпоксидной смолы;
4. Вязкая изоляция от герметизирующих составов методом пропитки;
5. Полный масла;
6. Газ, используемый для трансформаторов, установленных на высокое и очень высокое напряжение.
7. Смешанная изоляция (бумага-масло), ресурс бумажной изоляции даже после 40 лет простоя может оставаться очень долгим.

Недостаточная защита трансформатора может привести к конденсации влаги на его дне, влажность может достигнуть опасных значений, что приведет к электрическим или тепловым сбоям.

В зависимости от количества шагов трансформации:

1. Одноступенчатый (один коэффициент трансформации)
2. Многоступенчатый или каскадный (несколько коэффициентов трансформации)

По количеству вторичных обмоток:

1. Наличие вторичной обмотки.
2. Наличие нескольких вторичных обмоток.

С функциональным назначением вторичной обмотки:

1. Для измерения или учета.
2. Для выполнения защитных функций.
3. Для измерения и защиты.
4. Для проведения измерений в различных переходных режимах.

По количеству коэффициентов трансформации:

1. Наличие трансформации отношений.
2. Различные коэффициенты трансформации, полученные за счет варьирования количества витков обмоток или наличия нескольких вторичных обмоток.

Трансформаторы тока различаются по классу напряжения:

1. До 1000 В.
2. Выше 1000 В.

Методы конвертации:

1. Электромагнитный.
2. Оптоэлектроника.

По типу изоляции обмоток:

1. Твердая изоляция.
2. Газовая изоляция

Таблица 1. Типы трансформаторов тока

Таблица 1. Типы трансформаторов тока

Таблица 1. Типы трансформаторов тока

Класс точности трансформатора тока

При правильном выборе трансформатора тока необходимо в первую очередь руководствоваться областью измерения, в которой будет использоваться трансформатор тока, если, например, ТТ для AIMS KUE будет использоваться для получения коммерческих показаний измерений, тогда он должен иметь высокий класс точности.

Погрешности ТТ в основном зависят от размеров и конструктивных особенностей магнитопровода, а также от количества витков и сечения обмоточного провода. На погрешность показаний сильно влияет материал, из которого изготовлен магнитопровод.

При использовании в современных коммерческих измерительных системах нашли применение ТТ с магнитопроводом из нанокристаллических (аморфных) сплавов, ТТ приобретает высокий класс точности измерения 0,5, 0,5 С. ​​0,2S при малом значении первичного тока.

Аморфные сплавы с повышением класса точности ТТ позволяют увеличить максимальную мощность обмоток, улучшить защиту средств измерений, подключенных к цепи с трансформатором, и снизить эффект старения до нуля, что позволяет сохранить характеристики устройство. В результате получаются точные и качественные продукты, которые гарантируют стабильную работу систем AIIS KUE.

Высокий класс точности создает самый узкий диапазон ошибок трансформатора.

Разница между классами точности 0,5. 0,2 и 0,5S, 0,2S – погрешность обмотки класса 0,5 или 0,2 менее 5% от номинального тока. При таком значении силы тока выявляется занижение электричества, которое снижается при использовании трансформаторов с классом точности S.

Для различных видов технических измерений возможно подключение трансформаторов с классом точности – 1. Для использования в подключении индикаторных амперметров допускается использование ТТ с классом точности – 3.

Как правильно выбрать трансформатор тока

Выбор трансформаторов тока осуществляется, руководствуясь определенными величинами, это: напряжение сети, значения номинального первичного тока, мощность по показателям нагрузки потребителя, коэффициент трансформации.

Подбор трансформаторов тока по напряжению

Выбирается значение номинального напряжения (Unom) ТТ, большее или равное значению максимального рабочего напряжения Uset.

Выбор первичного трансформатора тока

Значение (I1nom) номинального тока первичной обмотки должно быть больше или равно значению (Iworkmax) номинальному рабочему току высоковольтной линии, выходящей из распределительного щита. Расчет выбора трансформатора тока зависит также от Isc, от амплитуды теплового импульса Isc за 1 сек и от теплового импульса тока короткого замыкания за 0,525 сек в зависимости от результатов срабатывания защиты.

При выборе номинального тока трансформатора руководствуются необходимостью соблюдения требований термического и динамического сопротивления при Isc

Подбор трансформатора тока по нагрузке

При низких номинальных токах и высоких номинальных токах кратковременного термического сопротивления мощность трансформатора ограничена из-за его размера и максимальной магнитодвижущей силы. Когда сила намагничивания увеличивается вдвое, мощность увеличивается в четыре раза. Мощность ограничена зависимостью MDS от динамического удерживающего тока. Причина кроется в энергетическом действии электрического поля, которое в случае короткого замыкания уравновесит витки первичной обмотки друг относительно друга. Мощность ограничена небольшими габаритами TT.

Расчет выбора трансформатора тока по мощности осуществляется исходя из сечения проводника, пересекаемого током, и расчетной мощности.

Формула расчета в зависимости от сечения проводника

Rpr. = (Lpr. ∙ ρ) / Spr. Выбрано

Где Spr.selection – это выбранное сечение проводника, (мм2)

Расчет мощности нагрузки определяется по формуле

Sras. = I²ном ∙ (Rpr. + Rcch. + Rк)

Согласно ГОСТу параметры ТТ на нагрузку определяются для трансформаторов тока номинальной мощностью 5ВА и 10 ВА с нижним пределом 3,75 ВА.

Таблица выбора трансформатора тока

Подбор трансформатора тока по коэффициенту трансформации

Установка трансформатора тока с завышенным коэффициентом трансформации не допускается.

В случае повышенного коэффициента допускается установка счетчиков на входе к потребителю. На силовых трансформаторах счетчики могут быть установлены на стороне низкого напряжения.

Наибольшим спросом пользуются трансформаторы с коэффициентом трансформации, он не меняется в течение всего срока эксплуатации.

Виды трансформаторов тока

В современном мире существует множество различных типов трансформаторов, которые можно классифицировать одновременно по нескольким критериям.

По месту установки

Начнем с типов трансформаторов, которые классифицируются по месту установки:

1. Специальные (используются в автомобилях и на производственных предприятиях);
2. Встраиваемый (устанавливается в составе других электроприборов);
3. Внутренний (применяется на предприятиях закрытого комплекса);
4. Outdoor (устанавливается на открытом воздухе);
5. Портативный (универсальный, может устанавливаться как на открытом воздухе, так и в закрытых лабораториях).

По способу установки

Продолжим с видами трансформаторов, которые классифицируются по способу установки:

1. Поддержка (одноступенчатые и многоступенчатые устройства);
2. Контрольные точки (образуют металлическую опору и устанавливаются на производственных участках).

По типу витков

получилась очередь из тех типов трансформаторов, которые классифицируют по типу витков:

1. С круглой (стержневой формы и применяют на производственных предприятиях);
2. С множеством змеевиков (кольцевых и установленных в многофазных системах и конструкциях);
3. Без первичной обмотки (они выполнены в виде шины и используются для управления фазами электрической сети).

По назначению

Закончим типами трансформаторов, которые классифицируются по разному назначению:

1. Лаборатория (способна обеспечить высокую точность значений);
2. Измерение (они же измерительные приборы);
3. Многоступенчатые (имеют сложную структуру, поэтому способны организовать процесс преобразования электрического тока);
4. Промежуточный (способен преобразовывать текущее значение первичной или вторичной обмотки);
5. Защитный.

Монтаж, подключение, опасные факторы

В случае разрыва изоляции обмотки существует вероятность поражения электрическим током, но риск предотвращается путем заземления вывода (обозначенного на корпусе) вторичной обмотки.

На выводах вторичной катушки I1 и I2 токи полярные, они обязательно постоянно подключены к нагрузке. Энергия течет в первичном контуре со значительным потенциалом (S = UI). В другом случае происходит преобразование, и когда оно прерывается, там падает напряжение. Потенциал открытых концов во время потока энергии высок, что представляет значительную опасность.

По причинам, описанным выше, все вторичные цепи ТТ собраны особенно аккуратно и надежно; на них всегда устанавливаются шунтирующие КЗ, а на выведенных из строя сердечниках.

Как подключается ТТ

Существует несколько схем изделий защитного типа. Рассмотрите возможность подключения ТТ для трехфазного напряжения.

Полная звезда:

• наиболее распространенная защита от короткого замыкания одно- и многофазных систем;
• три ТТ подключены к звезде.

Если ток ниже уставки на реле КА1-КА3, то это нормальная ситуация, защита не срабатывает. Ток на K0 – это сумма всех трех фаз. При увеличении значений в одном из них ток в ТТ также увеличивается. Реле сработает в случае короткого замыкания и превышения нагрузки.

Неполная звезда:

• защита от цепных КЗ для создания цепей с заземленной нейтралью;
• для маломощных приемников с другими вариантами защиты.

Дельта и звезда – для дифференциальной защиты.

Используется цепь без замыкания на землю, но редко по той же причине. Для защиты от короткого замыкания между фазами и перенапряжения в одной из них.

TTI подключаются через простое последовательное соединение первичных шлейфов продукта.

Монтаж

Монтаж трансформаторов тока:

1. Капитальный ремонт прибора, проверка изоляции (должно быть больше 1 кОм на 1 В);
2. Выключите EI;
3. Убедитесь, что питание отключено, закрепите заземление.
4. Разметка, установка крепежа. Запрещается размещать трансформатор близко к ЭУ (минимальное расстояние – 10 см).
5. Выставлена ​​посуда, заборы.
6. Первичные витки соединены последовательно, но с нагрузкой на вторичную. Если нет возможности подключить счетчик, его контакты замыкаются, чтобы на него не было больших мощностей, которые могут его повредить.

ТТ не допускает работы без нагрузки, его режим близок к короткому замыканию: при подключении прибора к измеряемому току вторичные витки замыкаются. В противном случае произойдет перегрев, повредив изоляцию. Перед отключением счетчиков сначала закорачивают катушки. Некоторые модели имеют клеммные группы, для этого перемычки.

Расчет

Расчет трансформатора тока можно произвести с помощью онлайн-калькуляторов, подобранных по номиналу (например, на 10 кВ). Но это слишком упрощенные инструменты. Расчеты и параметры для выбора – тема чрезвычайно обширная, поэтому мы опишем основы.

Крайне важна точность, поэтому потребуются точные расчеты специалистов. Нужно знать множество специфических нюансов, например:

• при разных схемах подключения, типах коротких замыканий существуют разные формулы определения сопротивления;
• проверить первичный ток на термическое и электродинамическое сопротивление;
• есть нюансы по ТТ, по релейной защите и в целях учета, замеров.

Правила, как выбрать трансформатор тока в общих чертах:

• номинальное рабочее напряжение ТТ должно превышать или сравниваться с номиналом ES (стандартные значения: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330 , 750 кВ). Если обслуживаемое оборудование имеет напряжение 10 кВ, изделие должно быть рассчитано на этот показатель;
• первичный ток ТТ больше номинального тока блока управления, но с учетом перегрузочной способности;
• тТ оценивается на основе номинальной мощности вторичной нагрузки, которая должна превышать расчетное значение. (Snom> = Snagr);
• оценить размеры и положение установки, номинальные нагрузки (есть таблица), среднее время наработки на отказ, срок полезного использования, класс точности.

Проверка после расчета

Правила:

• после расчета TT проверьте максимальную и минимальную нагрузку на значения проходящих через нее нагрузок;
• согласно п. 1.5. 17 ПУЭ при максимальном токе нагрузки, подключаемой во вторичной обмотке – не менее 40% от номинала счетчика, при мин. – не менее 5 %;
• максимальная нагрузка должна составлять 40% и мин. – от 5%, и в любом случае не должно превышать 100%, за исключением случаев перегрузки трансформатора;
• если расчетные значения составляют макс. / мин нагрузки соответственно ниже 40% и 5%, то необходимо выбрать продукт с более низкими номинальными характеристиками, а если это невозможно сделать в соответствии с параметрами максимальной нагрузки, необходимо предусмотреть установку двух счетчиков – на максимальную и минимальную нагрузку.

Схема трансформатора тока

Схема трансформатора тока состоит из следующих важных элементов:

1. Несколько магнитных проводов;
2. Первичная обмотка;
3. Вторичная обмотка;
4. Терминалы;
5. Выводы;
6. Стальной сердечник;
7. Реле;

Обмотки трансформатора тока расположены на массивном сердечнике (который играет роль в возникновении явления электромагнитной индукции).

Если говорить о сердечнике, то он сделан из электрического материала и играет роль магнитопровода.

Клеммы, в свою очередь, имеющие определенную маркировку, в основном обеспечивают процесс ввода и вывода тока с первичной и вторичной обмоток.

Но подключенное к кабелю реле трансформатора тока обеспечивает правильную работу устройства, снижая ток до необходимого значения.

Как устроен трансформатор тока?

На рисунке ниже схематично показаны процессы, происходящие в трансформаторе тока при преобразовании электроэнергии.

Ток I1 проходит через первичную силовую обмотку с числом витков ω1, при этом он превышает ее полное сопротивление Z1. Вокруг катушки возникает магнитный поток F1, он закреплен магнитопроводом, расположенным перпендикулярно вектору I1. Такое расположение позволяет преобразовывать электрическую энергию в магнитную с минимальными потерями.

При пересечении перпендикулярных витков обмотки ω2 поток F1 создает в них электродвижущую силу E2, под его действием во вторичной обмотке возникает ток I2, который преодолевает сопротивление катушки Z2 и нагрузки Zn, подключенной к ‘ выход . При этом напряжение U2 на выводах вторичной цепи снижается.

Коэффициент трансформации K1 можно вычислить путем деления вектора I1 на вектор I2. Это один из основных параметров трансформаторов тока, он определяется до начала проектирования устройства и измеряется в существующих трансформаторах. Однако, как и в случае с любым другим инструментом, фактические показания отличаются от теоретических. Для учета таких погрешностей существует специальная метрологическая характеристика или класс точности трансформатора тока.

В отличие от расчетов, когда трансформатор тока работает вживую, значения токов в обмотках непостоянны, поэтому коэффициент трансформации рассчитывается исходя из номинальных значений. Например, если коэффициент трансформации составляет 1000/5, это означает, что в первичной цепи протекает ток 1 кА, а во вторичной цепи действует нагрузка 5 А. На основе этих значений можно понять, как долго трансформатор тока продлится.

Магнитный поток Ф2, возникающий из-за вторичного тока I2, снижает значение потока Ф1 в магнитной цепи. При этом возникающий поток трансформатора Фт рассчитывается как геометрическая сумма векторов Ф1 и Ф2.

Где и как используют трансформаторы тока?

В электронных устройствах используются самые разные трансформаторы тока, от небольших до устройств, измеряющих несколько метров. Обычно их классифицируют по эксплуатации.

Классификация трансформаторов тока:

По назначению:

• для измерений (с их помощью на измерительные приборы подается электрический ток);
• для защиты (подключаются к цепям защиты);
• для лабораторных применений (такие трансформаторы тока имеют высокий класс точности);
• для повторных (промежуточных) преобразований).

В системах используются следующие трансформаторы тока:

• для внешнего монтажа (внешний);
• для внутренней установки (для закрытых установок);
• установлен внутри корпуса устройства;
• над головой (их кладут на куст);
• переносной (для проведения измерений в различных местах).

По величине рабочего напряжения оборудования трансформаторы тока делятся на:

• высокое напряжение (при напряжениях выше 1000 В);
• с номинальным напряжением не более 1 кВ.

Существуют и другие подразделения трансформаторов тока по типам, в том числе по способу использования материалов для изоляции, количеству ступеней трансформации и другим характеристикам.

Для чего нужны трансформаторы тока?

Чаще всего трансформаторы тока используются в схемах измерения для измерения электричества; переносные трансформаторы тока обычно используются для измерения и защиты линий электропередач или автотрансформаторов.

На следующем изображении показано расположение трансформаторов тока для каждой фазы линии и установка вторичных цепей в клеммной коробке внешней панели 110 кВ для силового автотрансформатора.

Трансформаторы тока шкафа 330 кВ для наружной установки служат тем же целям, однако они намного больше из-за сложности конструкции, так как предназначены для оборудования с более высоким напряжением.

Интегральные конструкции трансформаторов тока часто используются на силовом оборудовании, которое размещается непосредственно на корпусе энергообъекта.

Их конструкция предполагает вторичные обмотки с проводниками, которые расположены вокруг высоковольтного ввода в герметичном корпусе. Кабели, идущие от клемм трансформатора тока, подводятся к закрепленным там клеммным колодкам.

В трансформаторах тока высокого напряжения в качестве изолятора обычно используется трансформаторное масло. На следующем изображении показан вариант такой конструкции трансформаторов тока серии ТФЗМ для работы при напряжении 35 кВ.

При напряжениях, не превышающих 10 кВ, при изготовлении корпуса устройства для изоляции между обмотками используются твердые диэлектрические материалы.

Например, трансформатор тока марки ТПЛ-10, применяемый в КРУН, внутренних распределительных устройствах и других типах распределительных устройств.

На следующей упрощенной схеме показан пример подключения вторичной цепи одной из жил защиты REL 511 для линейного выключателя 110 кВ.

Как понять, что трансформатор тока испорчен, и найти неисправности?

Когда трансформатор тока находится под нагрузкой, электрическое сопротивление изоляции обмоток или их проводимость могут быть нарушены. Это происходит из-за теплового перегрева, случайного механического повреждения или неправильной сборки.

Во время работы трансформатора тока весьма вероятно возникновение проблем с изоляцией, в результате которых происходят короткие замыкания обмоток между витками и снижение передаваемой мощности. Это также может вызвать утечки из-за случайно сгенерированных цепей, что, в свою очередь, может вызвать короткое замыкание.

Чтобы определить, где конструкция была собрана неправильно, трансформатор тока необходимо регулярно проверять с помощью тепловизора. Тогда можно будет своевременно выявить и исправить дефекты по форме, например, обрыв контактов и снизить перегрев устройства.

В связи с отсутствием многооборотных замыкателей проверка устройств осуществляется специалистами лабораторий РЗА с использованием:

• снятие вольт-амперных характеристик;
• заряжать трансформатор тока от внешнего источника;
• замеры основных характеристик устройства в схеме работы.

Они также анализируют значение коэффициента трансформации.

Во всех работах соотношение векторов первичного и вторичного токов измеряется по величине. При этом их угловые отклонения не измеряются, так как в метрологических лабораториях отсутствуют высокоточные фазомеры для проверки трансформаторов тока.

Высоковольтные испытания диэлектрических свойств проводят специалисты лаборатории службы изоляции.

Видео