Что такое измерительные трансформаторы тока и напряжения. Какие бывают виды трансформаторов. Как проводится испытание и поверка измерительных трансформаторов. Какие основные характеристики трансформаторов тока и напряжения.
Назначение и принцип работы измерительных трансформаторов
Измерительные трансформаторы тока и напряжения — это специальные устройства, предназначенные для преобразования больших значений тока и напряжения в электрических сетях в небольшие стандартные значения, удобные для измерения приборами.
Основные функции измерительных трансформаторов:
- Понижение первичных токов и напряжений до значений, подходящих для измерительных приборов
- Гальваническая развязка первичных и вторичных цепей
- Обеспечение безопасности персонала при проведении измерений
Трансформаторы тока работают в режиме короткого замыкания, преобразуя большие первичные токи в небольшие вторичные (обычно 1 или 5 А). Трансформаторы напряжения работают в режиме холостого хода, понижая высокое первичное напряжение до стандартных 100 В.
Виды и классификация измерительных трансформаторов
Измерительные трансформаторы можно классифицировать по нескольким признакам:
По назначению:
- Трансформаторы тока (ТТ)
- Трансформаторы напряжения (ТН)
- Комбинированные (ТТН)
По классу напряжения:
- Низкого напряжения (до 1000 В)
- Среднего напряжения (6-35 кВ)
- Высокого напряжения (110-750 кВ)
По конструктивному исполнению:
- Опорные
- Проходные
- Шинные
- Встроенные
- Разъемные
Каждый вид имеет свои особенности конструкции и применения. Выбор типа трансформатора зависит от конкретных условий эксплуатации и требований к точности измерений.
Основные характеристики измерительных трансформаторов
При выборе и эксплуатации измерительных трансформаторов необходимо учитывать их ключевые параметры:
Для трансформаторов тока:
- Номинальный первичный ток
- Номинальный вторичный ток (обычно 1 или 5 А)
- Коэффициент трансформации
- Класс точности (0.1, 0.2S, 0.5, 1 и др.)
- Номинальная вторичная нагрузка
- Ток термической стойкости
Для трансформаторов напряжения:
- Номинальное первичное напряжение
- Номинальное вторичное напряжение (обычно 100/√3 В или 100 В)
- Коэффициент трансформации
- Класс точности (0.1, 0.2, 0.5, 1, 3)
- Номинальная мощность
- Предельная мощность
Правильный выбор этих параметров обеспечивает точность измерений и надежность работы всей измерительной системы.
Испытания и поверка измерительных трансформаторов
Для обеспечения точности измерений и безопасной эксплуатации трансформаторы тока и напряжения регулярно подвергаются испытаниям и поверке. Основные виды проверок включают:
Для трансформаторов тока:
- Измерение сопротивления изоляции первичной и вторичных обмоток
- Проверка коэффициента трансформации и полярности обмоток
- Снятие вольт-амперной характеристики
- Определение погрешностей
- Испытание электрической прочности изоляции
Для трансформаторов напряжения:
- Измерение сопротивления изоляции обмоток
- Проверка коэффициента трансформации и группы соединения обмоток
- Определение погрешностей
- Испытание электрической прочности изоляции
- Измерение тока холостого хода
Периодичность и объем испытаний определяются нормативными документами и зависят от типа трансформатора и условий эксплуатации.
Современные тенденции в развитии измерительных трансформаторов
В последние годы наблюдаются следующие тенденции в развитии измерительных трансформаторов:
- Разработка и внедрение оптических трансформаторов тока и напряжения
- Создание комбинированных устройств, объединяющих функции ТТ и ТН
- Применение новых изоляционных материалов для повышения надежности
- Интеграция цифровых интерфейсов для передачи данных
- Уменьшение габаритов и веса трансформаторов
Эти инновации направлены на повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик измерительных трансформаторов.
Правила эксплуатации и техники безопасности
При работе с измерительными трансформаторами необходимо соблюдать следующие основные правила:
- Запрещается размыкать вторичную цепь трансформатора тока под нагрузкой
- Вторичные обмотки трансформаторов должны быть заземлены
- Не допускается превышение номинальной нагрузки трансформаторов
- Необходимо регулярно проводить осмотр и проверку состояния изоляции
- При испытаниях следует использовать средства индивидуальной защиты
Соблюдение этих правил обеспечивает безопасность персонала и предотвращает повреждение оборудования.
Выбор измерительных трансформаторов для конкретных применений
Правильный выбор измерительных трансформаторов является важным этапом проектирования систем учета электроэнергии и релейной защиты. При выборе необходимо учитывать следующие факторы:
- Номинальное напряжение сети
- Максимальный рабочий ток
- Требуемый класс точности
- Условия окружающей среды (температура, влажность, загрязненность)
- Конструктивные особенности места установки
- Совместимость с существующим оборудованием
Для оптимального выбора рекомендуется проводить расчет нагрузки вторичных цепей и анализ режимов работы электроустановки.
| Руководства по эксплуатации Сертификаты Особенности применения трансформаторов тока с классом точности S Требования к оформлению заказов трансформаторов предназначенных на экспорт Скачать опросные листы на трансформаторы тока Скачать каталог на трансформаторы (pdf; 32 Мб) Скачать каталог на трансформаторы ТВ (pdf; 4 Мб) Скачать каталог «Трансформаторы для железных дорог» (pdf; 4,8 Мб) Межповерочный интервал — 16 лет. Образец заполнения заявки на продукцию завода
|
Эталонный трансформатор тока ТТИП
Эталонные трансформаторы тока измерительные переносные «ТТИП» класса точности 0.05 предназначены для использования в цепях переменного тока частотой 50 Гц и номинальными напряжениями до 0,66 кВ включительно при электрических измерениях и поверки трансформаторов тока классов точности 0,2S и менее точных с номинальными токами до 5000А по ГОСТ 8.217-2003 на местах эксплуатации и в лабораторных условиях.
Измерительные эталонные трансформаторы тока и напряжения.
Измерительные (эталонные) трансформаторы тока и напряжения расширяют пределы измерения стандартных электроизмерительных приборов за счет уменьшения первичных параметров цепи до значений, оптимальных для подключения измерительных приборов (а также устройств автоматики и реле защиты).
Данное применение измерительных трансформаторов связано с тем, что напряжение в современных электротехнических установках весьма высокое (от 750 кВ), порождающее токи в десятки килоампер. Измерение таких параметров напрямую было бы не всегда возможно и в любом случае потребовало бы использования громоздких и дорогостоящих электроизмерительных приборов.
К тому же, измерительные трансформаторы позволяют разделять цепи низшего и высшего напряжения, обеспечивая, во-первых, безопасность работающих, во-вторых — возможность унификации конструкций приборов и реле.
Новые решения: оптический трансформатор тока и напряжения.
Электромагнитные измерительные трансформаторы известны уже более ста лет, а в последние годы на рынке появились такие новинки, как оптический трансформатор напряжения и оптический трансформатор тока, функционирование которых основано на связи электромагнитных и оптических явлений (подтверждено так называемым эффектом Фарадея в 1845 г.).
Первые серийные ОТТ в России были представлены в 2006 г. (продукция компании NхtPhase Corporation, Канада). Продукт инновационных технологий недешев, но отличается целым рядом преимуществ, в числе которых — широкий динамический диапазон, улучшенные точностные характеристики, расширенная полоса пропускания, сохранение точности при внешних климатических воздействиях и пр.
Следует отметить, что очень высокие требования предъявляются именно к точности измерительных трансформаторов (прежде чем измерительный трансформатор тока купить, необходимо убедиться, что этот тип трансформаторов внесен в Госреестр средств измерений). К тому же, действующее законодательство (ФЗ № 102, ФЗ № 261) обязывает использовать в работе только поверенные приборы.
Поверка трансформаторов тока в Санкт-Петербурге.
Поверка средств измерения (установление их метрологических характеристик) осуществляется в установленные сроки (межповерочный интервал) и по одобренной методике. Необходимой базой эталонов и подготовленными специалистами для осуществления такой процедуры, как поверка трансформаторов тока, обладает НПП Марс-Энерго (Санкт-Петербург).
Более того, наше предприятие-производитель выпускает такой прибор, как эталонный трансформатор тока переносной (ТТИП), предназначенный для использования при электрических измерениях в цепях переменного тока (номинальные напряжения до 0,66 кВ, частота 50 Гц).
Испытание измерительных трансформаторов тока и напряжения
Наружный осмотр
При наружном осмотре измерительных трансформаторов проверяют наличие паспорта, состояние фарфора изоляторов, а также число и место установки заземлений вторичных обмоток. Заземление вторичных обмоток Измерительных трансформаторов надлежит выполнять в одном месте — на панели защиты или на клеммной сборке, т. е. там, где заземление может быть безопасно отсоединено без снятия высокого напряжения.
Кроме того, проверяют исправность резьбы в ламелях зажимов трансформаторов тока. У трансформаторов тока классов Д и 3, предназначенных для работы в цепях дифференциальной и земляной защит, проверяют также их комплектность. Все трансформаторы данного комплекта должны иметь один и тот же номер комплекта.
Встроенные трансформаторы тока перед установкой должны быть высушены, а при монтаже необходимо следить, чтобы они были установлены в соответствии с заводскими надписями «верх» и «низ». У выключателей с встроенными трансформаторами тока проверяют наличие уплотнения труб и сборных коробок, через которые проходят цепи трансформаторов тока.
При осмотре измерительных трансформаторов напряжения необходимо убедиться в отсутствии проворачивания проходных штырей.
Перед включением в эксплуатацию трансформаторов напряжения, залитых маслом, необходимо удалить резиновую шайбу из-под пробки для заливки масла.
Проверка сопротивления изоляции обмоток
Сопротивление изоляции обмоток измерительных трансформаторов проверяют мегомметром на напряжение 1000—2500 в. При этом измеряют сопротивление изоляции первичной и каждой из вторичных обмоток по отношению к корпусу, а также сопротивление изоляции между всеми обмотками.
Электрическую прочность изоляции вторичных обмоток испытывают напряжением 2000 в переменного тока в течение 1 мин.
Изоляцию вторичных обмоток трансформаторов тока допускается испытывать совместно с цепями вторичной коммутации переменным током напряжением 1000 В в течение 1 мин.
Электрическую прочность изоляции первичных обмоток испытывают по нормам, приведенным в п. 4 настоящего раздела.
Проверка полярности вторичных обмоток трансформаторов тока
Проверка полярности производится методом импульсов постоянного тока при помощи гальванометра: по схеме, приведенной на рис. 10.
Рис. 10. Схема проверки полярности вторичных обмоток трансформаторов тока
Б — батарея или аккумулятор; К — кнопка; R доб — ограничительное сопротивление 1сш; Г—гальванометр.
При замыкании цепи тока следят за направлением отклонения стрелки прибора. Если при замыкании цепи стрелка отклоняется вправо, то однополярными зажимами будут те, к которым присоединены «плюс» батареи и «плюс» прибора.
В качестве источника постоянного тока используют сухие батареи или аккумуляторы
напряжением 2—6 В. При использовании аккумуляторов необходимо применять ограничительное сопротивление.
Проверка коэффициента трансформации трансформаторов тока
Коэффициент трансформации проверяют по схеме, приведенной на рис. 11. При помощи нагрузочного трансформатора НТ в первичную обмотку подают ток, равный или близкий к номинальному, но не менее 20% номинального. Коэффициент трансформации проверяют для всех вторичных обмоток и на всех ответвлениях.
Рис. 11. Схема проверки коэффициента трансформации трансформаторов тока а — выносных; б — встроенных
При проверке встроенных трансформаторов, у которых отсутствует маркировка, ее необходимо восстановить, что наиболее просто сделать следующим образом.
По схеме, приведенной на рис. 12, подают напряжение Х автотрансформатора AT или потенциометра на два произвольно выбранных ответвления трансформатора тока. Вольтметром V измеряют напряжение между всеми ответвлениями. Максимальное значение напряжения будет на крайних выводах А и Д, между которыми заключено полное число витков вторичной обмотки трансформатора тока. На определенные таким образом начало и конец обмотки подают от автотрансформатора напряжение из расчета 1 В на виток (число витков определяют по данным каталога). После этого, измеряя напряжение по всем ответвлениям, которое будет пропорционально числу витков, определяют их маркировку.
Рис. 12. Схема определения отпаек встроенных трансформаторов тока при отсутствии маркировки
Снятие характеристик намагничивания трансформаторов тока
Наиболее распространенный дефект трансформаторов тока — витковое замыкание во вторичной обмотке. Этот дефект лучше всего выявляется при проверке характеристики намагничивания, которая является основной для оценки исправности и определения погрешностей или тождественности трансформаторов, предназначенных для дифференциальных и земляных защит. Витковое замыкание выявляется по снижению характеристики намагничивания и уменьшению ее крутизны.
На рис. 13 видно, что даже при закорачивании всего 1—2 витков происходит резкое снижение характеристики, определяемой при этом испытании.
При проверке же коэффициента трансформации замыкания небольшого числа витков практически не обнаруживается.
Рис. 13. Характеристики намагничивания при витковых замыканиях во вторичных обмотках (трансформатор тока типа ТВ-35 300/5 а)
1 — исправный трансформатор тока; 2 — закорочены два витка; 3 — закорочены восемь витков
Оценка полученной характеристики намагничивания производится путем сопоставления ее с типовой или с характеристиками, полученными на других однотипных трансформаторах тока того же коэффициента трансформации и класса точности.
Кривые намагничивания рекомендуется снимать по схеме с автотрансформатором (рис. 14,а). При пользовании потенциометром (схема на рис. 14,6) характеристика для того же трансформатора получится несколько выше, а при пользовании реостатом (схема на рис. 14,в) — еще выше (рис. 15).
Снимать характеристику при помощи реостата не рекомендуется, так как возможно появление остаточного намагничивания стали сердечника трансформатора тока при отключении тока.
Рис. 14. Схемы снятия характеристик намагничивания
а — с автотрансформатором; б — с потенциометром; в — с реостатом
Рис. 15. Характеристики намагничивания трансформаторов тока, снятые различными способами (трансформатор тока типа TB-35 150/5 А)
1 — с реостатом; 2 — с потенциометром; 3 — с автотрансформатором
Для того чтобы при последующих эксплуатационных проверках можно было сравнивать характеристики намагничивания с ранее снятыми, в протоколе проверки надо отмечать по какой схеме снималась характеристика. Для построения характеристики намагничивания достаточно снять ее до начала насыщения (при токе 5—10 А).
Для трансформаторов высокого класса точности и с большим коэффициентом трансформации достаточно снимать характеристику до 220 В. При снятии характеристик намагничивания вольтметр следует включать в схему до амперметра, чтобы проходящий через него ток не входил в значение тока намагничивания. Амперметр и вольтметр, применяемые при измерениях, должны быть электромагнитной или электродинамической системы.
Пользоваться приборами детекторными, электронными и другими, реагирующими на среднее или амплитудное значение измеряемых величин, не рекомендуется во избежание возможных искажений характеристики.
Проверка трансформаторов напряжения
Методы проверки трансформаторов напряжения не отличаются от методов проверки и испытания силовых трансформаторов, описанных выше.
Некоторую особенность составляет проверка дополнительной обмотки 5-стержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ. Эта обмотка соединена в разомкнутый треугольник. Проверка полярности ее производится по схеме, приведенной на рис. 16, путем поочередного подключения «плюса» батареи на все три вывода обмотки высшего напряжения в то время, как «минус» батареи, остается постоянно включенным на нулевой вывод. При правильном соединении обмоток отклонение гальванометра во всех случаях будет в одну сторону.
Рис. 16. Схема проверки полярности дополнительной обмотки 5- стержневого трехфазного трансформатора
Рис. 17. Имитация однофазного замыкания на землю путем исключения одной фазы 5-стержневого трансформатора напряжения на этой обмотке, которое при симметричном первичном напряжении не должно превышать 2—3 В. Полное отсутствие напряжения небаланса свидетельствует об обрыве цепи дополнительной обмотки трансформатора напряжения типа НТМИ должно быть напряжение 100 В.
После включения трансформатора в сеть необходимо измерить напряжение небаланса.
Испытаем измерительные трансформаторы тока и напряжения с помощью профессионального оборудования. Проводим испытания периодически и по прямому запросу.
Наш адрес: г. Москва, улица Хованская, д. 6
Наш телефон: +7 (915) 208-27-05
Монтажные требования к измерительным трансформаторам
Измерительные трансформаторы внутренней установки на напряжение 6—10 кВ
Измерительные трансформаторы внутренней установки на напряжение 6—10
кВ отгружают в деревянных ящиках, обитых внутри влагонепроницаемым
материалом. Хранят в закрытых отапливаемых складах (группа Л по ГОСТ
15150—69). При приемке в монтаж по паспортной табличке и внешнему виду
устанавливают соответствие трансформатора проекту и идентичность
обозначений выводов его обмоток с маркировкой. У измерительных
трансформаторов сухого исполнения с фарфоровой изоляцией проверяют
отсутствие механических повреждений изоляторов и прочность
механического крепления арматуры, исправность контактных выводов
первичной обмотки (отсутствие раковин, вмятин, пленок окиси),
исправность металлических деталей — цоколя, кожуха, фланцев, планок
шинодержателей (трещины и вмятины не допускаются). Проверяют также
наличие отдельного болта для заземления диаметром не менее 8 мм и ровной
площадки, очищенной от токонепроводящего материала для присоединения
заземляющей шины и имеющей обозначение по ГОСТ 2930-62. Выводы вторичной
обмотки осматривают на отсутствие механических повреждений. У
трансформаторов с литой эпоксидной изоляцией (рис. 1) не должно быть
трещин, неровностей, раковин, пор на поверхности изоляции.
Рис. 1. Трансформатор тока с литой эпоксидной изоляцией. Л1, Л2 —
выводы первичной обмотки; И1 И2 — выводы вторичной обмотки.
Рис. 2. Схема проверки герметичности переходного фланца со встроенными трансформаторами тока.
1 — переходный фланец с трансформаторами тока; 2 — резиновый шланг; 3 — бачок с маслом; 4 — стойка; 5 — подставка.
Проверка других деталей не отличается от рассмотренных выше. Проверка маслонаполненных измерительных трансформаторов производится так же, как и трансформаторов наружной установки, и будет рассмотрена ниже. Электрические испытания измерительных трансформаторов включают в себя измерение сопротивления изоляции первичной обмотки мегаомметром на напряжение 2500 В (не нормируется), сопротивления изоляции вторичных обмоток мегаомметром на напряжение 500—1000 В (не нормируется, но для трансформаторов тока можно ориентироваться на среднее значение сопротивления изоляции, которое при исправной обмотке составляет 50—100 МОм), коэффициента трансформации, проверку полярности выводов, испытание изоляции первичной и вторичной обмоток повышенным напряжением промышленной частоты, снятие вольтамперной характеристики. Электрические испытания проводит персонал наладочной организации.
Встроенные трансформаторы тока 35—110 кВ
Встроенные трансформаторы тока на напряжение 35—110 кВ отгружают с
предприятия-изготовителя в деревянных ящиках, обитых внутри
влагонепроницаемым материалом, в переходных фланцах вводов силовых
трансформаторов (110 кВ), закрытых временными заглушками и заполненных
маслом, или в герметизированных баках масляных выключателей и силовых
трансформаторов. В первом случае трансформаторы тока хранят в сухих
отапливаемых складах. Перед монтажом проводят проверки: соответствия
проекту, отсутствия повреждений внешней изоляции (порезы, трещины не
допускаются) и соответствия маркировки выводных концов. Проводят также
полный цикл электрических испытаний. При оценке состояния обмотки
ориентируются на среднее значение сопротивления изоляции, которое не
должно быть менее 10—20 МОм. Переходные фланцы вводов со встроенными
трансформаторами тока хранят под навесом в положении, соответствующем
надписи «Верх» на фланце, герметичности фланца в период хранения судят
по отсутствию следов утечки масла в местах уплотнений (рис. 2). Перед
осмотром трансформатора тока избыточным давлением 25 кПа (0,25 кгс/см2)
в течение 0,5 ч проводят испытание на герметичность уплотнений
переходного фланца (особое внимание в период испытания следует обратить
на уплотнения верхней заглушки и составного изолятора в коробке
отводов), а затем отбирают пробу для испытания электрической прочности
трансформаторного масла. При электрической прочности масла менее 40 кВ
трансформатор тока подвергают сушке. Осмотр и проверка электрических
характеристик трансформатора тока после слива масла и снятия временных
заглушек ничем не отличаются от рассмотренных выше. Хранение
трансформаторов тока, смонтированных на предприятии-изготовителе в баке
трансформатора или выключателя, заключается в обеспечении
герметичности и своевременной заливке масла в бак аппарата.
Рис. 3. Измерительный трансформатор наружной установки на напряжение 110 кВ
1 — подставка; 2 — плита; 3 — коробка зажимов; 4 — масловыпускной кран;
6 — кольцо стальное; 7 — деталь механического крепления; 8 —
фарфоровая покрышка; 9 — рама; 10 — расширитель; 11 — маслоуказатель;
12 — крышка коробки зажимов; 13 — сальник; 14 — болт заземления; 16 —
крюк; 16 — вывод высокого напряжения; 17 — дыхательная пробка.
Измерительные трансформаторы наружной установки 35—110 кВ
Измерительные трансформаторы наружной установки на напряжение 35—110 кВ отгружают в собранном виде заполненными маслом, в деревянных ящиках, обрешетках. Трансформаторы напряжения, имеющие металлический бак, отгружают без упаковки. Трансформаторы хранят в закрытых складах или под навесами, защищенными от непосредственного воздействия атмосферных осадков. Перед осмотром детали трансформаторов очищают от пыли и грязи, фарфоровые изоляторы и покрышки протирают салфеткой, смоченной в. бензине. По внешнему виду и паспортной табличке устанавливают соответствие трансформаторов (рис. 3) проекту, а по упаковочному листу — комплектность поставки. Фарфоровые изоляторы и покрышки проверяют по рекомендациям к изоляторам. На герметизирующих узлах (уплотнения крышек, фланцев, маслоуказателей, контактных выводов обмоток) не должно быть следов течи масла. Определяют уровень масла в расширителе, который должен быть в пределах отметок маслоуказательного стекла. Трансформаторы, у которых разбито маслоуказательное стекло или нарушены пломбы предприятия-изготовителя, в монтаж не принимают. Сообщаемость маслоуказателя с внутренней полостью трансформатора и исправность масловыпускного крана (или пробки) проверяют сливом небольшого количества масла (в исправном трансформаторе уровень масла в указателе должен понизиться). Обычно эту проверку совмещают с отбором пробы масла для испытания электрической прочности и химического анализа (сокращенный анализ). При проверке дыхательных устройств демонтируют заглушки, установленные на период транспортирования. Металлические детали трансформатора (цоколь, кожух, бак, крышка, болты, гайки, шайбы) не должны иметь дефектов (вмятины, трещины, повреждения резьбы), контактные выводы первичной обмотки — раковин, наплывов, трещин, заусенцев. Обозначения выводов обмоток должны соответствовать паспортной табличке. С помощью пластинчатого щупа проверяют надежность уплотнений коробок выводов вторичных обмоток. Устанавливают наличие отдельного болта для заземления трансформатора диаметром не менее 10 мм по ГОСТ 2930-62. Окончательный вывод о соответствии измерительного трансформатора предмонтажным требованиям делают после электрических испытаний, выполненных в вышеперечисленном объеме.
Всего комментариев: 0
Трансформаторы тока измерительные ТТН. МПИ
ТТН
Межповерочный интервал (МПИ) 16 лет.
Трансформаторы тока измерительные для сетей с напряжением 0,66 кВ частотой 50 Гц. Межповерочный интервал трансформаторов тока составляет 16 лет. Применяются для преобразования тока высоковольтной цепи от 100 до 4000А в фиксированный выходной токовый сигнала 0- 5 ампер, учитывающий коэффициент трансформации, для последующей передачи преобразованного сигнала на измерительные приборы. Обеспечивают разделение цепи высокого напряжения от измерительных цепей.
Корпус трансформаторов выполнен из пластика не поддерживающего горение. В комплекте с трансформатором поставляется универсальное крепление: кронштейны для установки на плоскость и винтовые изолированные упоры для фиксации на шине. Клеммы вторичной обмотки трансформаторов тока закрываются защитной пластиковой крышкой с возможностью пломбировки.
Монтаж трансформаторов должен производится квалифицированным персоналом имеющим соответствующие допуски и разрешения. При монтаже необходимо совместить ось проводника с осью отверстия в корпусе трансформатора, для исключения погрешности в измерении. Не допускается включать трансформатор тока при разомкнутой вторичной цепи.
Выдержки из ПУЭ седьмого издания глава 1.5.
«Учет (электроэнергии) с применением измерительных трансформаторов (тока)»
1.5.17.
Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%.
1.5.18.
Присоединение токовых обмоток счетчиков к вторичным обмоткам трансформаторов тока следует проводить, как правило, отдельно от цепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами.
Допускается производить совместное присоединение токовых цепей, если раздельное их присоединение требует установки дополнительных трансформаторов тока, а совместное присоединение не приводит к снижению класса точности и надежности цепей трансформаторов тока, служащих для учета, и обеспечивает необходимые характеристики устройств релейной защиты.
Использование промежуточных трансформаторов тока для включения расчетных счетчиков запрещается.
1.5.19.
Нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений.
1.5.23.
Цепи учета следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки.
Зажимы должны обеспечивать закорачивание вторичных цепей трансформаторов тока, отключение токовых цепей счетчика и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене или проверке, а также включение образцового счетчика без отсоединения проводов и кабелей.
Конструкция сборок и коробок зажимов расчетных счетчиков должна обеспечивать возможность их пломбирования.
1.5.36.
Трансформаторы тока, используемые для присоединения счетчиков на напряжении до 380 В, должны устанавливаться после коммутационных аппаратов по направлению потока мощности.
1.5.37.
Заземление (зануление) счетчиков и трансформаторов тока должно выполняться в соответствии с требованиями гл. 1.7. При этом заземляющие и нулевые защитные проводники от счетчиков и трансформаторов тока напряжением до 1 кВ до ближайшей сборки зажимов должны быть медными.
Технические характеристики.
Номинальное напряжение трансформатора Uном, кВ | 0.66 |
Наибольшее рабочее напряжение, кВ | 0.72 |
Номинальная частота напряжения сети fном, Гц | 50 |
Номинальный первичный ток трансформатора I1ном, А | 100-5000 |
Номинальный вторичный рабочий ток I2ном, А | 5 |
Номинальная вторичная нагрузка S2ном, cos φ2 = 0.8, ВА | 5, 10,15 |
Класс точности | 0.5S , 0.5* |
Номинальный коэффициент безопасности вторичной обмотки, КБном | 5-10 |
Испытательное одноминутное напряжение частотой 50 Гц, кВ | 3 |
Длительный ток перегрузки | 1,2 х Iном |
Диапазон температур окружающей среды, °С | — 45 … + 40 |
Высота над уровнем моря, не более, м | 1000 |
Масса, кг | ТТН30, ТТН40 – 0,5 ТТН30Т – 0,6 ТТН85 — 1,0 ТТН100 – 1,1 ТТН125 – 2,2 |
Средний срок службы, лет | 30 |
Гарантийный срок эксплуатации, лет | 5 |
Межповерочный интервал, по ГОСТ 8.217-2003., лет | 16 |
*Трансформаторы класса точности 0,5 применяются для измерения в схемах учета для расчета с потребителями; класса точности 0,5S — для коммерческого учета электроэнергии.
Габаритные размеры.
Комплект поставки.
— трансформатор тока ТТН – 1 шт.
— кронштейны (на монтажную панель) – 4 шт.;
— винтовые упоры – 1 комп.;
— паспорт-руководство по эксплуатации — 1 экз.;
Шифр заказа.
ТТН 1/2/3-4VA/5
ТТН-трансформатор тока измерительный
1- размеры отверстия под шину, жилу кабеля по типу исполнения корпуса ТТН ( см. габаритные размеры)
2- номинальный первичный ток трансформатора I1ном, А
3- Номинальный вторичный рабочий ток I2ном, А
4- Номинальная вторичная нагрузка S2ном
5- Класс точности
Пример заказа:
Трансформатор тока измерительный ТТН 30/200/5- 5VA/0,5
Трансформатор тока измерительный ТТН 30/200/5-10VA/0,5
Трансформатор тока измерительный ТТН 125/4000/5-15VA/0,5S
Цена (Прайс). Ассортимент. — скачать — 32КБ
| Трансформаторы тока измерительные на номинальное напряжение 690 В | 8504312909 |
| Трансформатор тока измерительный, мощностью 45 вольт-ампер, номинальное напряжение 220 вольт | 8504312909 |
| Трансформаторы тока измерительные промышленные на напряжение до 1000 вольт | 8504312109 |
| Трансформаторы измерительные промышленные на напряжение 50-1000 вольт, | 8504312909 |
| Трансформаторы тока измерительные типа ARJP2/N2F на наибольшее рабочее напряжение до 24 кВ | 8504312909 |
| Трансформаторы напряжения измерительные типа VRC2 типоисполнений VRC2/S1F, VRC2/S2F на наибольшее рабочее напряжение до 24 кВ | 8504312109 |
| Трансформаторы тока измерительные типа ARM3/N2F на наибольшее рабочее напряжение до 24 кВ | 8504312909 |
| Измерительные трансформаторы тока и напряжения, | 8504312909 |
| Измерительные трансформаторы тока на напряжение выше 1000 В. GS12(a,b,c), GS24(a,c), GIS12(d,e,f), GSWS12D,GSWS24D,GIF12,GIF17.5,GIF24,GIF36, GiF 40.5,GIF 72.5, GDS12,GDS 24,GDS36, GDS40.5, GDW12,GDW24 Торговая марка «Ritz | 8504 |
| Трансформаторы напряжения: измерительные трансформаторы напряжения, на напряжение выше 1000 В. VEF12,VEF24,VEF36,VEF72.5, GEF12,GEF24, GEF40.5, GSES12D, GSES24D, GSE20,GSE30, GSZ10, GSZ20, GZF12, GZF24, GZF40.5, GZ12, GZ24 | 8504 |
| Преобразователи тока, трансформаторы, трансформаторы измерительные, напряжением от 50 до 1000 В, не бытового назначения, | 8504318008 |
| Измерительные трансформаторы тока и напряжения, типов: 4AC, 4NC, 7KT, 5SV, 3NJ, 3VL, 3WL | 8504312109 |
| Измерительные трансформаторы, напряжение до 50 Вольт | 850431 |
| Трансформаторы промышленного назначения измерительные на напряжение 100 вольт | 8504312909 |
| Трансформаторы измерительные: преобразователь тока, напряжения 24 В | 8504312909 |
| Трансформатор тока измерительный, входное напряжение 220/380В, | 8504312909 |
| Трансформаторы измерительные (маломощные), рабочее напряжение 50 В — 1000 В, серия IT | 8504312909 |
| Трансформаторы измерительные, серии МАК, Z-MG, Z-WFR, PFR-W, на напряжение до 1000В Изготавливаемые в соответствии с директивами 2006/95/EC, 2004/108/EC | 8504312909 |
| Трансформатор измерительный с напряжением сети 90-760 Вольт, | 8504312909 |
| Измерительные и контрольные приборы: прибор для проверки напряжения и испытания трансформаторов тока и напряжения | 9031803800 |
| Трансформатор тока измерительный, напряжение от 220 до 550 В | 8504 |
| Измерительный трансформатор напряжения, силовой, «сухого» типа, первичные-вторичные напряжения: 240/480 вольт — 120 вольт, 230/460 вольт — 115 вольт, 220/440 вольт — 110 вольт | 8504320002 |
| Трансформаторы тока ТОП-0,66, ТШП-0,66, трансформаторы тока разъемные типа ТРП, трансформаторы тока измерительные типа ТТИ, номинальное напряжение 0,66 кВ | 8504318008 |
нормы, испытания и осмотр вторичных цепей и сопротивления изоляции — Testvolt
Описание предложения – что мы делаем
Высокое электрическое напряжение, которое подается на трансформаторы, а затем преобразуется под нужные значения, создает трудные для электрика условия. Только специалист может работать с таким оборудованием. Наши профессионалы имеют соответствующее образование и большой опыт, поэтому точно знают все аспекты функционирования распределяющих устройств.Обратившись к нам, вы получите полный осмотр, визуальную и инструментальную проверку, сбор данных и подсчет показателей, а также выводы и указания для дальнейших действий по обеспечению безопасности, ремонту или прочим манипуляциям с техникой.Наши тестирования производятся только в условиях, обусловленных нормативными актами, то есть при определенной температуре воздуха и влажности. Также мы предварительно очищаем все поверхности, проверяем на наличие механических повреждений и только после этого приступаем к измерениям.Зачем нужны испытания встроенных измерительных трансформаторов тока 10 Кв, когда и для кого их проводим
Предлагаем первичное обслуживание, то есть перед сдачей объекта в эксплуатацию, и последующее профилактическое. Процедуру нужно осуществлять не реже, чем раз в три года, а также при ремонте, модернизации производства, изменении настроек электросети, вводе нового оборудования. Например, если вы произвели подключение дополнительного цеха.Испытываем любые устройства: пулевые, релейные. Заказать наши услуги могут как владельцы крупных объектов, так и небольших магазинов, учреждений. Мы будем рады постоянным клиентам, для них предусмотрена система лояльности.Нельзя самостоятельно проводить процедуру осмотра трансформаторов тока, выполнять его может только специалист со свидетельством – разрешение выдается на основании специализации компании и наличия измерительных приборов, соответствующих норме. Заключение, в свою очередь, может быть составлено только на основании технической документации, которая прилагается к оборудованию при его покупке.Все характеристики приборов тестируются путем эксперимента.Данные проверки необходимы, их обязательное прохождение, а также регулярность и правила проведения регламентированы Федеральным Законом № 102-ФЗ от 2008 года. Согласно ему, владелец каждой фирмы, использующей трансформаторы тока, обязаны проводить первичный осмотр, а также последующие с периодичностью один раз в 3 года (5, 8 лет – в зависимости от типа прибора).Это поможет своевременно обнаружить:- ошибки при подключении оборудования до момента запуска в эксплуатацию;
- плохо выполненную работу подрядчика, который занимался обслуживанием;
- брак самого устройства;
- механические повреждения;
- естественный износ обмотки и пр.
Как узнать межповерочный интервал
То, как часто требуется проводить проверку, зависит от назначения самого аппарата, особенностей его эксплуатации, а также для чего были проведены тесты. Рассмотрим наиболее часто встречаемые варианты. Предназначение трансформатора:- как учетное средство, чтобы рассчитывать стоимость за пользование электричеством;
- чтобы регистрировать электроэнергию в коммерческих целях;
- для обеспечения безопасного использования и измерений.
- на станциях преобразования другого вида энергии в электрическую;
- в зданиях с целью распределения электроэнергии по различным промышленным или жилым секторам.
Сроки проверок трансформаторов тока
Основное требование к данным приборам – они должны быть всегда в состоянии пригодности к использованию, отличаться безопасностью. Чтобы этого достичь, следует соответствовать требованию периодичности. Чтобы узнать, какой максимальный интервал может быть между испытаниями, необходимо посмотреть в техническое сопровождение – инструкцию. На основании этого документа будет заводиться дневник проверок. В среднем такой срок составляет 3, 5, иногда 8 лет. Но обычно наши заказчики обращаются к нам чаще, в моменты, когда необходимо расширение производства, происходит закупка дополнительного оборудования, нужно переделывать электрическую схему.Нормативные сведения: нормы испытаний трансформаторов тока
Если рассматривать аппараты серии ТТИ, то можно отметить их экономичность. Данная модификация имеет ряд особенностей:- Так как присутствует шина, изготовленная из меди, то к аппарату можно подводит не только алюминиевые, но и медные проводники.
- Корпус изготавливается из прочного пластика, который имеет прекрасные качества – во время возгорания он не пылает, а медленно плавится.
- В наличии имеются крышки, которые герметично закрывают все клеммы и участки без обмотки. Это продлевает срок эксплуатации изделия.
- Наиболее часто используемый класс напряжения – 0,66 кВт. Для него характерна точность 0,5; 0,5S; 0,2; 0,2S – таким показатели прописаны в нормативных документах.
- Монтаж не выше 1000 м над уровнем моря.
- Температура окружающего места – не более 55 градусов.
- Защита от пыли и загрязнений, химически активной среды.
- Расположение в рабочем положении – подвесной, стоячий, в зависимости от типа.
Возможные неисправности: что может быть, если не проводить проверку вторичных цепей трансформаторов тока
Даже малейшие нарушения в защите проводов могут привести к проблемам:- увеличение электротока;
- необходимость во внеплановой замене масла из-за быстрого ухудшения его свойств;
- повреждение обмоток, изоляции корпуса;
- снижение температуры вспышки;
- пробивное напряжение становится ниже;
- сама техника может перегреваться из-за образования вихревых потоков;
- выделение темного воспламеняющегося газа;
- возникновение посторонних звуков вследствие ослабления прессовки магнитопровода;
- обрывы в сети;
- межвитковые замыкания, в связи с ухудшением изоляции проводников;
- естественный механический износ контактов, проводов.
Этапы и методы проведения
Высокое электрическое напряжение, которое подается на трансформаторы, а затем преобразуется под нужные значения, создает трудные для электрика условия. Только специалист может работать с таким оборудованием. Профессионалы имеют соответствующее образование и большой опыт, поэтому точно знают все аспекты функционирования распределяющих устройств.Обратившись к нам, вы получите полный осмотр, визуальную и инструментальную проверку, сбор данных и подсчет показателей, а также выводы и указания для дальнейших действий по обеспечению безопасности, ремонту или прочим манипуляциям с техникой.Наши тестирования производятся только в условиях, обусловленных нормативными актами, то есть при определенной температуре воздуха и влажности. Также мы предварительно очищаем все поверхности, проверяем на наличие механических повреждений и только после этого приступаем к измерениям.В ходе сотрудничества мы подписываем с вами договор, на основании которого производится полное обследование. Оно состоит из анализа:- внешнего вида – наличие механических повреждений, процессов коррозии;
- документации;
- заземлений;
- ламелей зажимов;
- замеров и коэффициентов трансформации.
- Первый – это определение сопротивления изоляции обмотки трансформаторов тока. Основные причины поломок: неправильный монтаж без соблюдения всех требований, естественный износ или следствие некорректной эксплуатации и несвоевременного обслуживания.
- Вторая группа испытаний, проводимых нашими специалистами, – это контроль электрических параметров, то есть их соответствие номинальным, указанным в техпаспорте производителем.
- После анализа этих двух составляющих организуются экспертизы, которые заключаются в подаче напряжения, включении постоянного тока.
Прямая методика проверки трансформаторов тока
Мы используем штатную электроцепь. На нее подается электроток от 20 до 100% от того, который применяется. Замеры происходят на вторичной обмотке. Так получаем коэффициент, который сравниваем с указаниями в технической документации. Но если есть какое-либо ограничение, производится испытание другими способами.
Косвенные методы
Их несколько, все они не так точно показывают результат. Поэтому мы проводим комплексно.Определение правильности маркировки выводов обмоток
Замеряем сопротивление на начале и конце провода с определением полярности. Это позволяет узнать целостность его витков.Проверка направления движения тока
Для этого используем амперметр или вольтметр, у которого «нуль» находится на середине шкалы. Видим отклонение стрелки в обе стороны.Снятие характеристики намагничивания
Вольт-амперную характер-ку, она же ВАХ, определяем, предварительно разомкнув цепь первичной обмотки. Затем пропускаем переменный ток и замеряем напряжение.Проверка изоляции
Используем мегомметр с Uвых в 1 Кв. Замеры проводятся между корпусом и обмотками, а также между витками.Измерительный трансформатор тока
Посетите наш сайт для получения дополнительной информации
А измерительный трансформатор тока используется для уменьшения токов в цепи до уровня, который может быть безопасно измерен измерительным прибором.SADTEM предлагает широкий спектр трансформаторов тока, включая модели как для наружного, так и для внутреннего применения. Семейство для использования внутри помещений включает в себя компактную линейку с 24 кВ, 36 кВ и серию DIN, а также модели со съемными клеммами и оконного типа. Семейство наружных устройств включает модели 24 кВ, 36 кВ и 52 кВ, все из которых изготовлены из цельного куска эпоксидной смолы. Эта конструкция используется для минимизации размера и веса устройств, а также для минимизации вибраций. Все наружные трансформаторы SADTEM рассчитаны на работу без необходимости технического обслуживания.
Создание измерительного трансформатора тока
SADTEM имеет завидную репутацию на рынке в области производства продукции высочайшего качества. Компания понимает, с какой тщательностью необходимо относиться к производству каждого инструмента, и поэтому создала впечатляющее собственное производственное оборудование. Этот объект может похвастаться компьютеризированными системами управления и роботизированными технологиями, предназначенными для снятия бремени самой тяжелой работы с технических специалистов SADTEM и повышения качества сборки каждого из них. измерительный трансформатор тока , отвечающий самым высоким стандартам.Решение о сохранении производства на месте также означает, что SADTEM может легко реагировать на требования клиентов и выполнять как большие объемы заказов, так и работать с индивидуальными проектами.
Ваш партнер для измерительного трансформатора тока solutions
SADTEM — идеальный партнер для всех ваших измерительный трансформатор тока требований. Компания базируется в Дуэ на севере Франции и имеет более чем 80-летний опыт работы в отрасли, будучи основанной в 1929 году.За это время его стремление производить продукцию высочайшего качества и обеспечивать наилучшее обслуживание клиентов позволило фирме заработать отличную репутацию. Это позволило компании неуклонно расти до такой степени, что теперь она снабжает клиентов более чем в 80 странах мира. При этом он разработал глубокое понимание условий и стандартов, действующих на многих рынках.
Качество измерительного трансформатора тока Производство
Надежная система качества жизненно важна для обеспечения постоянного совершенства в измерительный трансформатор тока производство.Системы SADTEM сертифицированы по стандарту ISO 9001, но это только начало подхода компании к качеству. SADTEM обеспечивает стабильное качество, проверяя как сырье, так и продукцию на каждом этапе производственного процесса. Он также использует собственную лабораторию для проведения широкого спектра испытаний по международным стандартам и прилагает значительные усилия для исследований и разработок.
Руководство по выбору трансформаторов напряжения и потенциала: типы, характеристики, применение
Трансформаторы напряжения и потенциала используются для измерения напряжения (потенциала).Вторичное напряжение по существу пропорционально первичному напряжению и отличается от него по фазе на угол, который приблизительно равен нулю. Трансформаторы напряжения и напряжения, предназначенные для контроля однофазных и трехфазных линейных напряжений при измерении мощности, используются в основном как понижающие устройства. Они предназначены для линейного или линейного подключения к нейтрали так же, как и обычные вольтметры. Вторичное напряжение имеет фиксированное отношение к первичному напряжению, так что изменение потенциала в первичной цепи точно отслеживается измерителями, подключенными к вторичным клеммам.
Приложения
Трансформаторы напряжения и напряжения могут использоваться с вольтметрами для измерения напряжения или с трансформаторами тока для измерений ваттметров или ваттметров. Трансформаторы напряжения и трансформаторы напряжения также используются для работы защитных реле и устройств и во многих других областях. Однако, поскольку они используются в основном для мониторинга, трансформаторы напряжения или напряжения обычно требуют большей точности. Например, продукты, используемые коммунальными предприятиями для определения потребления электроэнергии, должны быть точными, поскольку эти трансформаторы напряжения или потенциала используются для выставления счетов клиентам.
Технические характеристики
Технические характеристики трансформаторов напряжения и напряжения включают:
- точность
- рабочая температура
- диапазон первичного напряжения
- диапазон вторичного напряжения
- нагрузка
- напряжение изоляции
Точность — это степень неопределенности, с которой измеренное значение тока (вторичного) согласуется с идеальным значением. Нагрузка — это максимальная нагрузка, которую трансформатор напряжения или трансформатор напряжения может выдерживать при работе в пределах своей точности.Нагрузка выражается в вольт-амперах (ВА), произведении среднеквадратичного напряжения (СКЗ), приложенного к цепи, и действующего тока в амперах, протекающего по ней.
Типы
Существует много различных типов трансформаторов напряжения и напряжения. Коммерческие устройства подходят для большинства приложений слежения за током с низким энергопотреблением. Трансформаторы измерительного класса ANSI разработаны специально для приложений контроля мощности, где требуются высокая точность и минимальная погрешность фазового угла.Трансформаторы с несколькими коэффициентами имеют несколько выходов. Также доступны трехфазные устройства. Трансформаторы напряжения и напряжения с разъемным сердечником оснащены шарнирно-защелкивающимся механизмом, который позволяет устанавливать их, не прерывая токоведущий провод. Трансформаторы тороидальной или кольцевой формы не имеют внутренней первичной обмотки.
К трансформаторам напряжения и потенциала относятся трансформаторы тока с намоткой в первичной обмотке, устройства с первичной обмоткой, которая обычно состоит из более чем одного витка. Шиновые трансформаторы или линейные трансформаторы тока имеют шину, которая служит первичным проводником.Трансформаторы для монтажа на ПК имеют небольшую площадь основания для измерения тока или напряжения датчика на плате. Трансформаторы напряжения и напряжения включают устройства измерения пониженного и максимального тока, а также бесконтактные трансформаторы тока. Этот последний класс устройств точно измеряет формы волны тока, не вступая в электрический контакт с цепью.
Связанная информация
CR4 Community — предохранители в незаземленных системах постоянного тока
Сообщество CR4 — трансформатор потенциала
CR4 Community — дифференциальная и ограниченная защита трансформатора от замыканий на землю
CR4 Сообщество — насыщение трансформатора тока
Изображение предоставлено:
Hoyt Electrical Instrument Works, Inc.
Приборы для измерения трансформаторов тока
Главная »Справочная информация» Примечания по применению »Измерения трансформаторов тока
Трансформатор тока (CT) используется для измерения переменного тока в однофазных или трехфазных цепях сети. ТТ обычно имеет вторичную обмотку переменного тока 1 А или 5 А, которая подключается к измерителю тока, мощности или энергии. Это позволяет размещать счетчик вдали от сетевой проводки. Доступны трансформаторы тока различных размеров и стилей со стандартными соотношениями от 50: 5 до 4000: 5.Модели с разъемным сердечником легко модернизируются вокруг существующей проводки. Модели с твердым сердечником предлагают более низкую стоимость.Некоторые системы мониторинга поставляются с трансформаторами тока с выходом напряжения. Полная шкала на этих устройствах не стандартизирована, но обычно находится в пределах 0,3–2 В переменного тока. Несмотря на отсутствие стандартизации, использование ТТ с выходом по напряжению дает несколько преимуществ. Это устраняет необходимость в толстых проводах или высоком номинальном токе в ВА. Выходное напряжение также позволяет увеличить расстояние между ТТ и измерителем.Еще одно соображение — разомкнутый вторичный контур ТТ на 1 А или 5 А может создавать опасное высокое напряжение. Модели с выходным напряжением ограничены безопасным уровнем.
Трансформаторы тока различаются по размеру (номинальная мощность в ВА), коэффициенту передачи и точности. Рейтинг ВА определяет максимальное вторичное сопротивление (провод + клемма + сопротивление измерителя), которое может работать с заявленной точностью. Измерительные трансформаторы тока указаны для коэффициента мощности 0,9 при 60 Гц. Релейные ТТ указаны на 0,5 пФ.
В преобразователях токатакже используется трансформатор с одножильным или раздельным сердечником для измерения переменного тока.Однако у них есть схемы для преобразования выходного сигнала в сигнал постоянного тока низкого уровня, либо вольт, либо мА. Модели с выходным напряжением постоянного тока или током 1 мА могут иметь автономное питание. Для моделей с выходом 4–20 мА постоянного тока обычно требуется внешний источник питания.
См. Информацию о продукте для трансформаторов тока или преобразователей переменного тока.
Указания по применению трансформатора тока и таблица длин проводов (pdf) Номинальные параметры трансформатора тока
для двигателей различных размеров (pdf)
Трансформаторный метод измерения высоких переменных напряжений и его сравнение с абсолютным электрометром
% PDF-1.4 % 293 0 объект > эндобдж 288 0 объект > поток application / pdf
(PDF) Метрологические атрибуты трансформаторов тока в счетчиках электроэнергии
Метрологические характеристики трансформаторов тока в электрических
счетчиков энергии
Мариан СОИНСКИ *, Войцех ПЛУТА *, Стан ЖУРЕК **, Адам КОЗЛОВСКИЙ ***
* Ченстоховский технологический университет, электротехнический факультет, Ал.Armii Krajowej
17, Czestochowa, 42-200, Poland
** Megger Instruments Ltd, Archcliffe Road, Dover, CT17 9EN, United Kingdom
*** Magneto Ltd., Odlewnikow 43, 42-200 Czestochowa, Poland
Реферат — Измерительные трансформаторы тока и напряжения остаются основным оборудованием, используемым в
измерениях энергии в электрических сетях. Возрастающее значение распределенных источников энергии
требует более точных измерений как потребляемой, так и произведенной
электрической энергии.Оба типа встречаются в сетях низкого напряжения, где основное внимание уделяется трансформаторам тока
для электронных счетчиков электроэнергии. Эти трансформаторы тока
должны удовлетворять многим требованиям для точного измерения потерь энергии. В данной статье представлена современная система
для измерения различных метрологических характеристик трансформаторов тока.
1 Введение
Точное измерение переменного тока, потребляемого или подаваемого в электрическую сеть, составляет
, необходимое для электронных счетчиков ватт-часов в приложениях Smart Grid.Из соображений безопасности
обычно требуется наличие гальванической развязки между низкоэнергетическим измерительным оборудованием низкого напряжения
и измеряемой высокоэнергетической цепью.
Трансформатор тока (ТТ) — одно из устройств, которое выполняет это требование. Идеальный CT
характеризуется линейной зависимостью между первичным и вторичным токами в широком диапазоне
и способен преобразовывать сильноточную форму волны в слаботочную.
Точность такого преобразования сильно зависит от магнитных свойств материала
, из которого изготовлен магнитопровод ТТ [1]. Двумя основными параметрами, описывающими точность
ТТ, являются ошибка фазового сдвига
ε
ϕ и погрешность тока (отношения)
ε
I
1
, и оба они измеряются при синусоидальной форме волны первичного тока
[2 ].
Прогресс в развитии современных магнитных материалов позволил создать трансформаторы тока
с превосходными метрологическими характеристиками.Фазовый сдвиг ϕ между первичным I
1
и вторичным
током I
2
обычно очень мал, но в некоторых приложениях может достигать нескольких градусов,
, хотя фазовый сдвиг ϕ обычно почти постоянен в течение широкий диапазон тока. Несмотря на то, что
фазовый сдвиг ϕ в некоторых случаях является относительно большим из-за его стабильности, его также относительно легко компенсировать
в современных электронных счетчиках энергии [3, 4].Такие трансформаторы тока работают в неблагоприятных условиях
, при помехах, исходящих от различных источников, например преобразователи напряжения
, включая высшие гармоники и постоянную составляющую магнитного потока и / или внешнее постоянное магнитное поле
(например, постоянные магниты). Следовательно, важно, чтобы трансформаторы тока соответствовали многим требованиям для точного измерения потерь энергии
. Наиболее важные параметры постоянны или легко компенсируются
фазовым сдвигом ϕ или небольшой ошибкой амплитуды
ε
I
1
при преобразовании первичного тока даже
в сложных рабочих условиях из-за различных источников помех.
2 Испытательная установка
Трансформатор тока (ТТ) — это измерительный трансформатор, предназначенный для использования в основном в измерениях и измерениях
. Обычно трансформатор тока состоит из специально сконструированного магнитного сердечника
(часто тороидального) и двух обмоток — первичной и вторичной. Первичная обмотка
, чаще всего один виток (иногда создается путем пропуска провода тестируемой цепи
непосредственно через отверстие тороидального сердечника), а вторичная обмотка подключается к токоизмерительным приборам
.Эквивалентная электрическая схема трансформатора тока
показана на рис. 1 [5, 6].
Трансформатор тока и напряжения
Трансформатор тока и напряжения: Трансформатор тока и напряжения— Эти трансформаторы предназначены для удовлетворения особых потребностей измерительных и измерительных систем, которые принимают напряжения в диапазоне 0-120 В и токи до 5 А. Напряжение в энергосистеме может достигать 750 кВ, а токи до нескольких десятков кА.Их измерение требует точного соотношения преобразований тока и напряжения, которое осуществляется трансформаторами напряжения и тока.
Трансформатор потенциала (PT):Он должен точно преобразовывать входное напряжение в выходное напряжение как по величине, так и по фазе. Импеданс, подаваемый прибором в измерительную систему на выходные клеммы трансформатора, называется нагрузка . Он в основном резистивный по своей природе и имеет большое значение, например импеданс (практически сопротивление) вольтметра.Принципиальная схема ПТ изображена на рис. 3.70. Он такой же, как у обычного трансформатора, но в идеале должен иметь
Ток, потребляемый нагрузкой, вызывает падение напряжения (R 2 + j X 2 ), и этот ток, относящийся к первичной обмотке плюс ток намагничивания (все векторы), вызывает падение напряжения (R 1 + jX 1 ). Следовательно, V 2 / V 1 отличается от желаемого значения (N 1 / N 2 ) по величине и фазе, что приводит к ошибкам по величине и фазе.Ошибки должны оставаться в пределах, определенных требуемой точностью. Чтобы достичь этого, PT спроектирован и подключен так, чтобы иметь низкое реактивное сопротивление утечки, низкие потери и высокое реактивное сопротивление намагничивания (низкий ток намагничивания).
Низкое реактивное сопротивление достигается за счет чередования первичной и вторичной обмоток на плече сердечника. Высокое реактивное сопротивление намагничивания требует минимального пути к железу и стали с высокой проницаемостью.
Низкие потери требуют низких потерь. сталь и очень тонкие листы. Самая важная вещь для малых ошибок PT — сделать нагрузку (Z b ) максимально высокой.
Трансформатор тока (CT):
Это трансформатор отношения тока, предназначенный для измерения больших токов и обеспечения понижающего тока для приборов измерения тока, таких как амперметр. Такие приборы показывают короткое замыкание на вторичной обмотке ТТ. Это означает, что нагрузка Z b ≈ 0. Идеальный коэффициент тока ТТ составляет
.Причины ошибок CT и способы их устранения такие же, как и для PT, описанных ранее в этом разделе.
В энергосистемах ТТ имеет одновитковую первичную обмотку, которая представляет собой линию, как показано на рис.3.71. Вторичная обмотка рассчитана на 1-5 А.
Импеданс нагрузки (который фактически является активным резистивным) не может превышать установленного предела. Самая важная мера предосторожности при использовании ТТ — это ни в коем случае не допускать разрыва цепи (даже случайно). Поскольку первичный ток не зависит от вторичного тока, весь он действует как ток намагничивания при размыкании вторичной обмотки. Это приводит к глубокому насыщению сердечника, которое не может быть возвращено в нормальное состояние, и поэтому ТТ больше не может использоваться
Электрические датчики: трансформаторы напряжения (ТТ) и трансформаторы тока (ТТ) | Системы измерения и контроля электроэнергии
Две «переменные процесса», на которые мы больше всего полагаемся в области электрических измерений и управления, — это напряжение и ток .По этим первичным переменным мы можем определить импеданс, реактивное сопротивление, сопротивление, а также обратные величины этих величин (проводимость, проводимость и проводимость).
Другие датчики, более общие для общих измерений процесса, такие как температура, давление, уровень и расход, также используются в электроэнергетических системах, но их описания в других главах этой книги достаточно, чтобы избежать повторения в этой главе.
В электроэнергетике используются два распространенных типа электрических датчиков: трансформаторы напряжения (PT) и трансформаторы тока (CT).Это электромагнитные трансформаторы с прецизионным передаточным отношением, используемые для понижения высоких напряжений и высоких токов до более разумных уровней для использования монтируемых на панели приборов для приема, отображения и / или обработки.
Трансформаторы напряжения
Электроэнергетические системы обычно работают при опасно высоком напряжении. Было бы непрактично и небезопасно подключать приборы, монтируемые на панели, непосредственно к проводам энергосистемы, если напряжение этой энергосистемы превышает несколько сотен вольт.По этой причине мы должны использовать специальный тип понижающего трансформатора, называемый трансформатором потенциала , чтобы уменьшить и изолировать высокое линейное напряжение системы питания до уровней, безопасных для ввода панельных приборов.
Здесь показана простая диаграмма, показывающая, как высокое фазное и линейное напряжение трехфазной системы питания переменного тока может быть измерено низковольтными вольтметрами с помощью понижающих трансформаторов напряжения:
Трансформаторы потенциала в электроэнергетике обычно называют блоками «PT».Следует отметить, что термин «трансформатор напряжения» и связанное с ним сокращение VT становятся популярными как замена «трансформатору напряжения» и PT.
При включении вольтметра, который, по сути, является разомкнутой цепью (очень высокое сопротивление), ПТ ведет себя как источник напряжения для приемного прибора, посылая на этот прибор сигнал напряжения, пропорциональный напряжению энергосистемы.
На следующей фотографии показан трансформатор напряжения, измеряющий напряжение между фазой и землей в трехфазной системе распределения электроэнергии.Нормальное фазное напряжение в этой системе составляет 7,2 кВ (трехфазное линейное напряжение 12,5 кВ), а нормальное вторичное напряжение ПТ составляет 120 вольт, что требует соотношения 60: 1 (как показано на стороне трансформатора):
Любое выходное напряжение этого ПТ будет составлять \ (1 \ более 60 \) от фактического фазного напряжения, что позволяет панельным приборам безопасно и эффективно считывать точно масштабированную часть фазного напряжения 7,2 кВ (типичное). Например, вольтметр, установленный на панели, имел бы шкалу, показывающую 7200 вольт, когда его фактическое входное напряжение на клеммах составляло всего 120 вольт.Это аналогично показывающему измерителю 4–20 мА со шкалой, обозначенной в единицах «PSI» или «Градусы Цельсия», поскольку аналоговый сигнал 4–20 мА просто представляет собой некоторую другую физическую переменную, измеряемую технологическим датчиком. Здесь физической переменной, воспринимаемой трансформатором напряжения, по-прежнему является напряжение, только с соотношением 60: 1 больше, чем то, что получает прибор, установленный на панели. Подобно стандарту аналогового сигнала 4–20 мА постоянного тока, широко распространенному в обрабатывающей промышленности, 115 или 120 вольт является стандартным выходным напряжением трансформатора напряжения, используемым в электротехнической промышленности для представления нормального напряжения энергосистемы.
На следующей фотографии показан комплект из трех ТТ, используемых для измерения напряжения на шине подстанции 13,8 кВ. Обратите внимание на то, как каждый из этих трансформаторов снабжен двумя высоковольтными изолированными клеммами для облегчения измерений между фазами (линейное напряжение), а также между фазой и землей:
Здесь представлена еще одна фотография трансформаторов напряжения, на которой показаны три больших трансформатора тока, используемых для точного изменения фазных напряжений на землю для каждой фазы системы 230 кВ (линейное напряжение 230 кВ, фазное напряжение 133 кВ) вплоть до 120 вольт. для панельных приборов для мониторинга:
Свободно свисающий провод соединяет одну сторону первичной обмотки каждого трансформатора тока с соответствующим фазным проводом шины 230 кВ.Другой вывод первичной обмотки каждого СТ подключается к общей нейтральной точке, образуя массив трансформаторов СТ, соединенных звездой. Клеммы вторичной обмотки этих СТ подключаются к двухпроводным экранированным кабелям, передающим 120-вольтные сигналы обратно в диспетчерскую, где они подключаются к различным приборам. Эти экранированные кабели проходят через подземный канал для защиты от погодных условий.
Как и в предыдущем PT, стандартное выходное напряжение этих больших PT составляет 120 вольт, что соответствует соотношению витков трансформатора около 1100: 1.Это стандартизованное выходное напряжение 120 вольт позволяет использовать ПТ любого производителя с приемными приборами любого производства, так же как стандарт 4-20 мА для аналоговых промышленных приборов обеспечивает «взаимодействие» между марками и моделями различных производителей.
Особой формой измерительного трансформатора, используемого в системах с очень высоким напряжением, является трансформатор напряжения с емкостной связью или CCVT. В этих чувствительных устройствах используется последовательно соединенный набор конденсаторов, делящих напряжение линии электропередачи до меньшего количества, прежде чем оно будет понижено электромагнитным трансформатором.Здесь представлена упрощенная схема CCVT вместе с фотографией трех CCVT, расположенных на подстанции:
Трансформаторы тока
По тем же причинам, по которым необходимо использовать измерительные трансформаторы напряжения (напряжения), мы также видим использование трансформаторов тока для снижения высоких значений тока и изоляции высоких значений напряжения между проводниками системы электроснабжения и панельными приборами.
Здесь показана простая диаграмма, иллюстрирующая, как линейный ток в системе трехфазного переменного тока может быть измерен слаботочным амперметром с использованием трансформатора тока:
При включении амперметра — что по сути является коротким замыканием (очень низкое сопротивление) — трансформатор тока ведет себя как источник тока для приемного прибора, посылая на этот прибор токовый сигнал, пропорциональный току линии энергосистемы.
Обычно трансформатор тока состоит из железного тороида, выполняющего роль сердечника трансформатора. Этот тип ТТ не имеет первичной «обмотки» в обычном понимании этого слова, а использует сам линейный провод в качестве первичной обмотки. Линейный провод, проходящий один раз через центр тороида, функционирует как первичная обмотка трансформатора с ровно 1 «витком». Вторичная обмотка состоит из нескольких витков провода, намотанного вокруг тороидального магнитопровода:
На виде конструкции трансформатора тока показано наматывание вторичных витков вокруг тороидального магнитопровода таким образом, что вторичный проводник остается параллельным первичному (силовому) проводнику для хорошей магнитной связи:
С силовым проводом, служащим одновитковой обмоткой, несколько витков вторичного провода вокруг тороидального сердечника ТТ позволяют ему работать как повышающий трансформатор по напряжению и как понижающий трансформатор с относительно тока.Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно определяется как отношение полного линейного тока проводника к 5 ампер, что является стандартным выходным током для силовых трансформаторов тока. Следовательно, трансформатор тока с соотношением 100: 5 выдает 5 ампер, когда силовой провод несет 100 ампер.
Коэффициент трансформации трансформатора тока предполагает опасность, достойную внимания: если вторичная обмотка трансформатора тока под напряжением когда-либо разомкнута, она может выработать чрезвычайно высокое напряжение, пытаясь протолкнуть ток через воздушный зазор этой разомкнутой цепи. .Вторичная обмотка ТТ, находящаяся под напряжением, действует как источник тока, и, как и все источники тока, она будет развивать настолько большой потенциал (напряжение), насколько это возможно при наличии разомкнутой цепи. Учитывая возможность высокого напряжения энергосистемы, контролируемой трансформатором тока, и соотношение витков трансформатора тока с большим количеством витков во вторичной обмотке, чем в первичной, способность ТТ функционировать как повышающий напряжение трансформатора представляет собой значительную опасность.
Как и любой другой источник тока, короткое замыкание на выходе ТТ не представляет опасности.Только обрыв цепи представляет опасность повреждения. По этой причине цепи трансформатора тока часто оснащаются закорачивающими перемычками и / или короткозамыкателями , которые позволяют техническим специалистам выполнить короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора тока перед отключением любых других проводов в цепи. В последующих подразделах эта тема будет рассмотрена более подробно.
Трансформаторы тока производятся в широком диапазоне размеров для различных применений. Вот фотография трансформатора тока с табличкой «паспортная табличка» со всеми соответствующими спецификациями.На этой паспортной табличке коэффициент тока указан как «100/5», что означает, что этот трансформатор тока будет выдавать ток 5 ампер, когда через силовой провод, проходящий через центр тороида, протекает 100 ампер:
Черно-белая пара проводов, выходящая из этого трансформатора тока, передает сигнал переменного тока от 0 до 5 ампер на любой контрольный прибор, масштабированный до этого диапазона. Этот инструмент будет видеть \ (1 \ более 20 \) (т.е. \ (5 \ более 100 \)) тока, протекающего через силовой провод.
На следующих фотографиях контрастируют два разных стиля трансформаторов тока: один с «окном», через которое может быть пропущен любой проводник, а другой со специальной шиной, закрепленной через центр, к которой проводники присоединяются с обоих концов.Оба стиля обычно используются в электроэнергетике и работают одинаково:
Вот фотография некоторых гораздо более крупных трансформаторов тока, предназначенных для установки внутри «вводов» большого автоматического выключателя, хранящихся на деревянном поддоне:
Установленные трансформаторы тока выглядят как цилиндрические выпуклости у основания каждого изолятора высоковольтного выключателя. На этой конкретной фотографии показан гибкий кабелепровод, идущий к каждому изолятору трансформатора тока, по которому вторичные сигналы слаботочного трансформатора тока передаются к клеммной колодке внутри панели на правом конце выключателя:
Сигналы от вводов трансформаторов тока на выключателе могут быть подключены к устройствам защитного реле для отключения выключателя в случае любого ненормального состояния.Если не используются, вторичные клеммы ТТ просто закорачиваются на панели.
Здесь показан комплект из трех очень больших трансформаторов тока, предназначенных для установки на вводы силового трансформатора высокого напряжения. Каждый из них имеет текущий коэффициент понижения от 600 до 5:
.На этой следующей фотографии мы видим крошечный трансформатор тока, предназначенный для измерений слабого тока, закрепленный на проводе, по которому проходит ток всего несколько ампер. Этот конкретный трансформатор тока сконструирован таким образом, что он может быть закреплен на существующем проводе для временных тестовых целей, а не представляет собой сплошной тороид, через который провод должен быть пропущен через него для более постоянной установки:
Коэффициент 3000: 1 этого ТТ понижает сигнал переменного тока с 5 А до 1.667 мА переменного тока.
На этой последней фотографии показан трансформатор тока, используемый для измерения линейного тока в распределительном устройстве подстанции 500 кВ. Настоящая катушка трансформатора тока расположена внутри красного корпуса в верхней части изолятора, где проходит силовой провод. Высокий изолятор обеспечивает необходимое разделение между проводником и землей внизу, чтобы предотвратить «скачок» высокого напряжения на землю по воздуху:
Полярность трансформатора
Важной характеристикой трансформаторов в энергосистемах — как силовых, так и измерительных трансформаторов — является полярность .Сначала может показаться неуместным говорить о «полярности», когда мы знаем, что имеем дело с переменными напряжениями и токами , но на самом деле под этим словом подразумевается фазировка . Когда несколько силовых трансформаторов соединяются между собой для разделения нагрузки или для формирования трехфазной трансформаторной решетки из трех однофазных трансформаторных блоков, очень важно, чтобы фазовые соотношения между обмотками трансформатора были известны и четко обозначены. Кроме того, нам необходимо знать фазовое соотношение между первичной и вторичной обмотками (катушками) измерительного трансформатора, чтобы правильно подключить его к принимающему прибору, например, к защитному реле.Для некоторых инструментов, таких как простые индикаторные измерители, полярность (фазировка) не важна. Для других приборов, сравнивающих фазовые отношения двух или более сигналов, полученных от измерительных трансформаторов, правильная полярность (фазировка) имеет решающее значение.
Маркировка полярности для любого трансформатора может быть обозначена несколькими различными способами:
Знаки следует интерпретировать с точки зрения полярности напряжения , а не тока. Чтобы проиллюстрировать использование «испытательной схемы», подающей кратковременный импульс постоянного тока на трансформатор от небольшой батареи:
Обратите внимание, как на вторичной обмотке трансформатора возникает падение напряжения той же полярности, что и на первичную обмотку импульсом постоянного тока: как для первичной, так и для вторичной обмоток стороны с точками имеют одинаковый положительный потенциал.
Если аккумулятор перевернуть и испытание будет выполнено снова, сторона каждой обмотки трансформатора, отмеченная точкой, будет отрицательной:
Если мы поменяем местами подключение вторичной обмотки к резистору и восстановим все напряжения и токи, мы увидим, что точка полярности всегда представляет общий потенциал напряжения, независимо от полярности источника:
Следует отметить, что в этом методе тестирования батареи и переключателя должна использоваться батарея низкого напряжения, чтобы избежать остаточного магнетизма в сердечнике трансформатора.Одиночная 9-вольтовая сухая батарея хорошо работает с чувствительным измерителем.
Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками действуют одинаково, при этом маркировка полярности каждой вторичной обмотки имеет ту же полярность, что и любая другая обмотка:
Еще раз подчеркнем этот важный момент: точки полярности трансформатора всегда относятся к напряжению, а не к току. Полярность напряжения на обмотке трансформатора всегда будет соответствовать полярности любой другой обмотки того же трансформатора по отношению к точкам.Однако направление тока через обмотку трансформатора зависит от того, работает ли данная обмотка в качестве источника или нагрузки . Вот почему во всех предыдущих примерах видно, что токи идут в противоположных направлениях (в точку, из точки) от первичной к вторичной, а полярности напряжения соответствуют точкам. Первичная обмотка трансформатора работает как нагрузка (обычный ток, протекающий через положительный вывод), в то время как его вторичная обмотка действует как источник (обычный ток, протекающий через положительный вывод).
Полярность трансформатора очень важна в электроэнергетике, поэтому были придуманы термины для обозначения разной полярности обмоток трансформатора. Если точки полярности для первичной и вторичной обмоток лежат на одной и той же физической стороне трансформатора, это означает, что первичная и вторичная обмотки намотаны в одном направлении вокруг сердечника, и это называется вычитающим трансформатором . Если точки полярности расположены на противоположных сторонах трансформатора, это означает, что первичная и вторичная обмотки намотаны в противоположных направлениях, и это называется добавочным трансформатором .Термины «аддитивный» и «вычитающий» имеют большее значение, когда мы рассматриваем эффекты каждой конфигурации в заземленной системе переменного тока. Следующие примеры показывают, как напряжения могут складываться или уменьшаться в зависимости от фазового соотношения первичной и вторичной обмоток трансформатора:
Трансформаторы, работающие при высоком напряжении, обычно проектируются с вычитающей ориентацией обмоток, просто чтобы минимизировать диэлектрическое напряжение, оказываемое на изоляцию обмоток от межобмоточных напряжений.Измерительные трансформаторы (ТТ и ТТ) по соглашению всегда вычитающие.
Когда три однофазных трансформатора соединены между собой, образуя трехфазный трансформатор, полярность обмоток должна быть правильно ориентирована. Обмотки в сети треугольником должны быть подключены таким образом, чтобы отметки полярности двух обмоток не совпадали друг с другом. Изогнутые стрелки нарисованы рядом с каждой обмоткой, чтобы подчеркнуть соотношение фаз:
Обмотки в звездообразной сети должны быть подключены таким образом, чтобы все метки полярности были обращены в одном направлении по отношению к центру звезды (обычно все метки полярности были направлены от центра):
Несоблюдение этих фазовых соотношений в группе силовых трансформаторов может привести к катастрофическому отказу, как только трансформаторы будут под напряжением!
На следующей фотографии показана схема большого силового трансформатора электросети, оборудованного несколькими трансформаторами тока, постоянно установленными в проходных изоляторах (точках, в которых силовые проводники проходят через стальной кожух блока силового трансформатора).Обратите внимание на сплошные черные квадраты, обозначающие одну сторону каждой вторичной обмотки ТТ, а также одну сторону каждой первичной и вторичной обмоток в этом трехфазном силовом трансформаторе. Сравнивая расположение этих черных квадратов, мы можем сказать, что все трансформаторы тока, а также сам силовой трансформатор намотаны как вычитающих устройств:
Пример важности маркировки полярности для подключения измерительных трансформаторов можно увидеть здесь, где пара трансформаторов тока с равным передаточным числом соединена параллельно для управления общим прибором, который должен измерять разность в токе. вход и выход из груза:
Правильно подключенный, как показано выше, измеритель в центре схемы регистрирует только разность выходного тока двух трансформаторов тока.Если ток в нагрузке точно равен току на выходе из нагрузки (что должно быть) и два трансформатора тока точно согласованы по соотношению витков, измеритель получит нулевой чистый ток. Если, однако, в нагрузке возникает замыкание на землю, в результате чего больше тока поступает, чем выходит из нее, то дисбаланс токов ТТ будет регистрироваться измерителем и, таким образом, указывать на состояние неисправности в нагрузке.
Предположим, однако, что техник по ошибке подключил один из этих блоков ТТ в обратном направлении.Если мы рассмотрим получившуюся схему, мы увидим, что измеритель теперь воспринимает сумму линейных токов, а не разницу , как должно:
Это приведет к тому, что измеритель будет ложно показывать дисбаланс тока в нагрузке, когда его нет.
Безопасность измерительного трансформатора
Трансформаторы напряжения (ТН или ТН) имеют тенденцию вести себя как источники напряжения по отношению к приборам измерения напряжения, которыми они управляют: выходной сигнал ТН должен быть пропорциональным представлением напряжения энергосистемы.Напротив, трансформаторы тока (ТТ), как правило, ведут себя как источники тока по отношению к приборам измерения тока, которыми они управляют: выходной сигнал ТТ должен быть пропорциональным представлением тока энергосистемы. На следующих схематических диаграммах показано, как должны вести себя СТ и ТТ при закупке соответствующих инструментов:
В соответствии с этим принципом трансформаторов тока как источников напряжения и трансформаторов тока как источников тока, вторичная обмотка трансформатора тока не должна быть короткозамкнутой, а вторичная обмотка трансформатора тока не должна быть разомкнутой! Короткое замыкание вторичной обмотки PT может привести к возникновению в цепи опасного тока, поскольку PT будет пытаться поддерживать значительное напряжение на очень низком сопротивлении.Разрыв вторичной обмотки ТТ может привести к возникновению опасного напряжения между клеммами вторичной обмотки, поскольку ТТ будет пытаться пропустить значительный ток через очень высокое сопротивление.
Вот почему вы никогда не увидите предохранителей во вторичной цепи трансформатора тока. Такой плавкий предохранитель, когда он перегорел, представляет большую опасность для жизни и имущества, чем замкнутая цепь с любым током, который может получить трансформатор тока.
В то время как рекомендация никогда не замыкать выход ПТ имеет смысл для любого студента, изучающего электричество или электронику, который был натренирован никогда не замыкать накоротко аккумулятор или лабораторный источник питания, рекомендация никогда не размыкать -цепь ТТ с питанием часто требует пояснений.Поскольку трансформаторы тока преобразуют ток, значение их выходного тока, естественно, ограничивается фиксированным соотношением линейного тока силового проводника. Другими словами, короткое замыкание вторичной обмотки ТТ , а не , приведет к большему выходному току этого ТТ, чем то, что он будет выдавать на любой нормальный токоизмерительный прибор! Фактически, трансформатор тока испытывает минимальную «нагрузку» при подаче питания на короткое замыкание, потому что ему не нужно выдавать какое-либо существенное напряжение для поддержания такого количества вторичного тока.Только тогда, когда трансформатор тока вынужден выводить ток через значительный импеданс, он должен «усердно работать» (то есть выводить больше мощности), генерируя значительное вторичное напряжение вместе с вторичным током.
Скрытая опасность трансформатора тока подчеркивается анализом соотношения его первичного и вторичного витков. Одиночный проводник, пропущенный через апертуру трансформатора тока, действует как обмотка с одним витком, в то время как несколько витков провода, намотанного вокруг тороидального сердечника трансформатора тока, обеспечивают соотношение, необходимое для понижения тока от линии питания к приемному устройству. .Однако, как знает каждый студент, изучающий трансформаторы, в то время как вторичная обмотка, имеющая больше витков провода, чем первичная обмотка , понижает ток на , тот же самый трансформатор, наоборот, на понижает напряжение на . Это означает, что трансформатор тока с разомкнутой цепью ведет себя как повышающий трансформатор напряжения. Учитывая тот факт, что измеряемая линия электропередачи обычно изначально имеет опасно высокое напряжение, перспектива того, что измерительный трансформатор повысит это напряжение еще выше, действительно отрезвляет.Фактически, единственный способ гарантировать, что трансформатор тока не будет выдавать высокое напряжение при питании от сети, — это поддержать его вторичную обмотку под нагрузкой с низким импедансом.
Также обязательно, чтобы все вторичные обмотки измерительного трансформатора были прочно заземлены , чтобы предотвратить образование опасно высокого напряжения на клеммах измерительного прибора из-за емкостной связи с силовыми проводниками. Заземление должно выполняться только в одной точке в каждой цепи измерительного трансформатора, чтобы предотвратить образование контуров заземления и потенциально вызвать ошибки измерения.Предпочтительным местом для этого заземления является первая точка использования, то есть клеммная колодка, устанавливаемая на приборной панели или на панели, куда попадают вторичные провода измерительного трансформатора. Если между измерительным трансформатором и приемным прибором имеются какие-либо тестовые переключатели, заземление должно быть выполнено таким образом, чтобы при размыкании тестового переключателя вторичная обмотка трансформатора не оставалась плавающей (незаземленной).
Выключатели для проверки измерительных трансформаторов
Соединения между измерительными трансформаторами и приемными приборами, такими как счетчики и реле, устанавливаемые на панели, должны время от времени прерываться для проведения испытаний и других функций обслуживания.Аксессуар, который часто можно увидеть в панелях силовых приборов, — это блок тестовых переключателей , состоящий из серии рубильников. Фотография испытательного блока выключателей производства ABB представлена здесь:
Некоторые из этих рубильников служат для отключения трансформаторов напряжения (ТН) от приемных устройств, установленных на этой релейной панели, в то время как другие рубильники в той же группе служат для отключения трансформаторов тока (ТТ) от приемных приборов, установленных на той же панели.
Для дополнительной безопасности на блоке переключателей могут быть установлены крышки для предотвращения случайного срабатывания или электрического контакта. Некоторые крышки тестовых переключателей даже запираются на замок для дополнительной защиты от доступа.
Испытательные переключатели, используемые для отключения трансформаторов напряжения (ТП) от датчиков напряжения, представляют собой не что иное, как простые однополюсные однонаправленные (SPST) рубильники, как показано на этой схеме:
Разрыв цепи трансформатора напряжения не представляет опасности, поэтому для отключения ПТ от приемного прибора не требуется ничего особенного.
Здесь представлена серия фотографий, показывающих работу одного из этих рубильников, от замкнутого (в рабочем состоянии) слева до разомкнутого (отключенного) справа:
Испытательные переключатели, используемые для отключения трансформаторов тока (ТТ) от токоизмерительных приборов, однако, должны быть специально спроектированы так, чтобы избежать размыкания цепи ТТ при отключении из-за опасности высокого напряжения, создаваемой разомкнутыми вторичными обмотками ТТ. Таким образом, испытательные переключатели ТТ предназначены для короткого замыкания на выходе ТТ перед размыканием соединения с устройством измерения тока.Это достигается за счет использования специального рубильника перед разрывом :
Здесь представлена серия фотографий, показывающих работу рубильника перед размыканием, от замкнутого (в рабочем состоянии) слева до закороченного (разомкнутого) справа:
Закорачивающее действие происходит на листе из пружинной стали, контактирующем с движущимся лезвием ножа в кулачковой прорези рядом с шарниром. Обратите внимание, как лист соприкасается с кулачком ножа на правой и средней фотографиях, но не на левой фотографии.Этот металлический лист соединяется с основанием рубильника, прилегающим справа (другой полюс цепи ТТ), образуя короткое замыкание между выводами ТТ, необходимое для предотвращения дуги, когда рубильник размыкает цепь на приемный прибор.
Пошаговая последовательность иллюстраций показывает, как эта закорачивающая пружина предотвращает размыкание цепи ТТ при размыкании первого переключателя:
Обычно не замыкающий переключатель в паре тестовых переключателей ТТ оснащается «тестовым разъемом», позволяющим вставить дополнительный амперметр в схему для измерения сигнала ТТ.Этот испытательный домкрат состоит из пары пластин из пружинной стали, контактирующих друг с другом в середине размаха рубильника. Когда рубильник находится в разомкнутом положении, металлические листы продолжают обеспечивать непрерывность после разомкнутого рубильника. Однако, когда специальный штекер адаптера амперметра вставляется между пластинами, раздвигая их, цепь разрывается, и ток должен течь через два штыря тестового штекера (и в тестовый амперметр, подключенный к этому штекеру).
Пошаговая последовательность иллюстраций показывает, как тестовое гнездо поддерживает непрерывность через разомкнутый рубильник, а затем позволяет вставить тестовый щуп и амперметр, не разрывая цепь ТТ:
При использовании такого испытательного щупа ТТ необходимо тщательно проверить электрическую целостность амперметра и измерительных проводов перед тем, как вставить щуп в испытательные гнезда.Если случится «обрыв» где-либо в цепи амперметра / вывода, опасная дуга разовьется в точке «обрыва» в момент, когда испытательный щуп раздвигает металлические пластины испытательного разъема! Всегда помните, что находящийся под напряжением трансформатор тока опасен при разомкнутой цепи, поэтому ваша личная безопасность зависит от постоянного поддержания непрерывности электрической цепи в цепи трансформатора тока.
На этой фотографии крупным планом показан замкнутый испытательный выключатель ТТ, оснащенный испытательным домкратом, при этом пружинные листы домкрата видны как пара структур в форме «обруча», обрамляющих лезвие среднего рубильника:
В дополнение к (или иногда вместо) тестовым переключателям, вторичная проводка трансформатора тока часто проходит через специальные «закорачивающие» клеммные колодки.Эти специальные клеммные колодки имеют металлическую «перемычку», проходящую по центру, через которую можно вставить винты для соединения с проводными клеммами ниже. Любые клеммы, соединенные с этим металлическим стержнем, обязательно будут уравновешены друг с другом. Один винт всегда вставляется в шину, входящую в клемму заземления на клеммной колодке, таким образом, заземляя всю шину. Дополнительные винты, вставленные в эту шину, прижимают вторичные провода ТТ к потенциалу земли. Фотография такой закорачивающей клеммной колодки показана здесь, с пятью проводниками от многоскоростного (многоотводного) трансформатора тока с маркировкой от 7X1 до 7X5 , подключаемых к клеммной колодке снизу:
Эта закорачивающая клеммная колодка имеет три винта, вставленных в закорачивающую перемычку: один соединяет перемычку с клеммой заземления («G») на дальнем левом краю, другой — с проводом ТТ «7X5», а последний соединяет к проводу ТТ «7X1».В то время как первый винт устанавливает потенциал заземления вдоль перемычки, следующие два винта образуют короткое замыкание между двумя внешними проводниками трансформатора тока с несколькими коэффициентами. Обратите внимание на зеленые «перемычки», прикрепленные к верхней стороне этой клеммной колодки, замыкающие 7X1 на 7X5 на землю, в качестве дополнительной меры безопасности для этого конкретного трансформатора тока, который в настоящее время не используется и не подключен к какому-либо измерительному прибору.
На следующих рисунках показаны комбинации положений винтовых клемм, используемых для выборочного заземления различных проводников на трансформаторе тока с несколькими коэффициентами передачи.На первой из этих иллюстраций показано состояние, представленное на предыдущей фотографии, когда весь трансформатор тока закорочен и заземлен:
На следующем рисунке показано, как ТТ будет использоваться на полную мощность, при этом X1 и X5 подключены к панели приборов и (только) X5 заземлен в целях безопасности:
На этом последнем рисунке показано, как ТТ будет использоваться с пониженной мощностью, с X2 и X3, подключенными к приборной панели, и (только) X3 заземленным в целях безопасности:
Нагрузка и точность измерительного трансформатора
Для того, чтобы измерительный трансформатор функционировал как точное измерительное устройство, ему не следует чрезмерно ставить задачу подавать мощность на нагрузку.Чтобы свести к минимуму энергопотребление измерительных трансформаторов, идеальный прибор для измерения напряжения должен потреблять нулевой ток от своего трансформатора тока, в то время как идеальный прибор для измерения тока должен понижать нулевое напряжение на своем трансформаторе тока.
На практике трудно достичь нулевой мощности любого прибора. Каждый вольтметр действительно потребляет некоторый ток, даже небольшой. Каждый амперметр действительно немного понижает напряжение. Величина полной мощности, потребляемой любым измерительным трансформатором, соответственно называется нагрузка , и, как и все выражения полной мощности, измеряется в единицах вольт-ампер.2_ {сигнал}) (Z_ {инструмент}) \]
Нагрузка для любого устройства или цепи, подключенной к измерительному трансформатору, может быть выражена как значение импеданса (\ (Z \)) в омах или как значение полной мощности (\ (S \)) в вольт-амперах. Точно так же сами измерительные трансформаторы обычно рассчитаны на величину нагрузки, которую они могут создавать, и при этом работать с определенным допуском точности (например, \ (\ pm \) 1% при нагрузке 2 ВА).
Возможная нагрузка трансформатора и класс точности
Потенциальные трансформаторы имеют максимальные значения нагрузки, указанные в терминах полной мощности (\ (S \), измеренной в вольт-амперах), стандартные значения нагрузки классифицируются буквенным кодом:
| Буквенный код | Максимально допустимая нагрузка при заявленной точности |
|---|---|
| Вт | 12.5 вольт-ампер |
| х | 25 вольт-ампер |
| M | 35 вольт-ампер |
| Y | 75 вольт-ампер |
| Z | 200 вольт-ампер |
| ZZ | 400 вольт-ампер |
Стандартные классы точности для трансформаторов напряжения включают 0,3, 0,6 и 1,2, что соответствует погрешностям в \ (\ pm \) 0,3%, \ (\ pm \) 0,6% и \ (\ pm \) 1,2% от номинальное передаточное число соответственно.Эти классы точности и нагрузки обычно объединены на одной этикетке. Трансформатор напряжения с номиналом «0,6 МОм», следовательно, имеет точность \ (\ pm \) 0,6% (этот процент понимается как точность с соотношением витков ) при питании нагрузки 35 вольт-ампер при ее номинальном значении (например, 120 вольт. ) выход.
Нагрузка трансформатора тока и характеристики точности
Точность трансформатора тока и нагрузки более сложны, чем номинальные параметры трансформатора тока. Основная причина этого — более широкий спектр приложений ТТ.Если трансформатор тока должен использоваться для целей измерения (т. Е. Приводных ваттметров, амперметров и других инструментов, используемых для регулирующего контроля и / или выставления счетов, где требуется высокая точность), предполагается, что трансформатор будет работать в пределах своих стандартных номиналов. текущие значения. Например, трансформатор тока с соотношением 600: 5, используемый для измерения, должен редко, если вообще когда-либо, видеть значение первичного тока, превышающее 600 ампер, или вторичный ток, превышающий 5 ампер. Если текущие значения, проходящие через трансформатор тока, когда-либо превысят эти максимальные стандартные значения, влияние на регулирование или выставление счетов будет незначительным, поскольку это должны быть переходные события.Однако защитные реле предназначены для интерпретации переходных процессов в энергосистемах и реагирования на них. Если трансформатор тока должен использоваться для реле , а не для измерения, он должен надежно работать в условиях перегрузки, обычно создаваемых неисправностями энергосистемы. Другими словами, релейные приложения ТТ требуют гораздо большего динамического диапазона измерения, чем измерительные приложения. Абсолютная точность не так важна для реле, но мы должны убедиться, что ТТ будет давать достаточно точное представление о линейном токе в условиях неисправности, чтобы защитное реле (а) функционировало должным образом.Трансформаторы, даже те, которые используются для защитных реле, никогда не обнаруживают переходных процессов напряжения столь же широких, как переходные процессы тока, наблюдаемые трансформаторами тока.
Номинальные значения ТТ класса счетчикаобычно выражаются в виде процентного значения, за которым следует буква «B», за которой следует максимальная нагрузка, выраженная в омах импеданса. Следовательно, трансформатор тока с классом измерения 0,3B1,8 демонстрирует точность \ (\ pm \) 0,3% отношения витков при питании импеданса 1,8-омметра при 100% выходном токе (обычно 5 ампер).
Класс реле ТТ номиналы обычно принимают форму максимального напряжения , падающего на нагрузку при 20-кратном номинальном токе (т. Е. Вторичный ток 100 А для ТТ с номинальной выходной мощностью 5 А) при сохранении точности в пределах \ (\ pm \) 10% от номинального передаточного числа. Не случайно для защиты энергосистемы обычно выбираются соотношения ТТ: так, чтобы максимальный ожидаемый симметричный ток короткого замыкания через силовой проводник не превышал в 20 раз номинальный ток первичной обмотки ТТ.Следовательно, трансформатор тока с релейной классификацией C200 может выдавать напряжение до 200 вольт при питании своей максимальной нагрузки при номинальном токе в 20 \ (\ times \). Предполагая, что номинальный выходной ток составляет 5 ампер, 20-кратное превышение этого значения будет составлять 100 ампер, подаваемых на реле. Если падение напряжения реле при этом токе может достигать 200 вольт, это означает, что вторичная цепь ТТ может иметь значение импеданса до 2 Ом (\ (200 \ hbox {V} \ div 100 \ hbox {A } = 2 \> \ Омега \)). Таким образом, номинал релейного ТТ C200 — это просто еще один способ сказать, что он может выдерживать нагрузку до 2 Ом.
Буква «C» в примере оценки «C200» означает из расчета , что означает, что рейтинг основан на теории. В некоторых трансформаторах тока вместо этого используется буква «Т», которая означает протестировано . Эти трансформаторы тока были фактически испытаны при указанных значениях напряжения и тока, чтобы гарантировать их работоспособность в реальных условиях.
Насыщение трансформатора тока
Стоит более подробно изучить концепцию максимальной нагрузки ТТ.В идеальном мире трансформатор тока действует как источник тока для измерителя или реле, которое он питает, и, как таковой, вполне достаточно для подачи тока в короткое замыкание (полное сопротивление 0 Ом). Проблемы возникают, если мы требуем, чтобы трансформатор тока выдавал больше мощности, чем он рассчитан, что означает, что трансформатор тока вынужден пропускать ток через чрезмерное сопротивление. Во времена электромеханических счетчиков и защитных реле, когда устройства полностью питались сигналами измерительного трансформатора, нагрузка на определенные счетчики и реле могла быть весьма значительной.Современные электронные измерители и реле создают гораздо меньшую нагрузку на измерительные трансформаторы, приближаясь к идеальным условиям нулевого импеданса для входов, считывающих ток.
Напряжение, создаваемое любой индуктивностью, включая обмотки трансформатора, описывается Законом электромагнитной индукции Фарадея:
\ [V = N {d \ phi \ over dt} \]
Где,
\ (В \) = индуцированное напряжение (вольт)
\ (N \) = Количество витков провода
\ (d \ phi \ over dt \) = Скорость изменения магнитного потока (Веберов в секунду)
Следовательно, чтобы генерировать большее напряжение, трансформатор тока должен развивать в своем сердечнике более быстро изменяющийся магнитный поток.Если рассматриваемое напряжение является синусоидальным при постоянной частоте, магнитный поток также отслеживает синусоидальную функцию во времени, пики напряжения совпадают с самыми крутыми точками на форме волны потока, а точки «нуля» напряжения совпадают с пиками потока. форма волны, при которой скорость изменения магнитного потока с течением времени равна нулю:
Возложение большей нагрузки на ТТ (т. Е. Большее сопротивление, через которое должен проходить ток) означает, что ТТ должен развивать большее синусоидальное напряжение для любой заданной величины измеренного линейного тока.Это соответствует форме волны магнитного потока с более быстрым изменением скорости нарастания и спада, что, в свою очередь, означает форму волны магнитного потока с более высоким пиком (предполагая синусоидальную форму). Проблема с этим в какой-то момент заключается в том, что требуемый магнитный поток достигает таких высоких пиковых значений, что железный сердечник ТТ начинает насыщаться магнетизмом, после чего ТТ перестает вести себя линейно и больше не будет точно воспроизводить форма и величина кривой тока в линии электропередачи. Проще говоря, если мы возложим на трансформатор тока слишком большую нагрузку, он начнет выдавать искаженный сигнал, который больше не будет точно отображать линейный ток.
Тот факт, что максимальное выходное напряжение переменного тока ТТ зависит от предела магнитного насыщения его железного сердечника, становится особенно важным для ТТ с несколькими передаточными числами , у которых вторичная обмотка имеет более двух «ответвлений». Трансформаторы тока с несколькими передаточными числами обычно используются в качестве стационарных трансформаторов тока во вводах силовых трансформаторов, что дает конечному пользователю свободу при конфигурировании своих схем измерения и защиты. Рассмотрим этот ввод распределительного трансформатора 600: 5 CT с классом точности C800:
.Классификация этого ТТ «C800» основана на его способности подавать максимум 800 вольт на нагрузку , когда все его вторичные витки используются .Другими словами, его рейтинг составляет «C800» только при подключении к ответвителям X1 и X5 для полного соотношения 600: 5. Если вместо этого кто-то подключится к ответвлениям X1-X3, используя только 30 витков провода во вторичной обмотке ТТ вместо всех 120 витков, этот ТТ будет ограничен подачей 200 В на нагрузку до насыщения: такой же магнитный поток, что и может генерировать 800 вольт на 120 витках провода, может индуцировать только четверть этого напряжения на четверть числа витков, в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея (\ (V = N {d \ phi \ over dt} \ )).Таким образом, трансформатор тока следует рассматривать как блок «C200», если он подключен с соотношением сторон 150: 5.
Наличие любого постоянного тока в проводниках линии электропередачи переменного тока создает проблему для трансформаторов тока, которую можно понять только с точки зрения магнитного потока в сердечнике ТТ. Любой постоянный ток (DC) в линии электропередачи, проходящей через CT, смещает магнитное поле CT на определенную величину, заставляя CT легче насыщаться в одном полупериоде переменного тока, чем в другом. Постоянные токи никогда не поддерживаются бесконечно в энергосистемах переменного тока, но часто присутствуют в виде переходных импульсов при определенных условиях неисправности.Даже в этом случае переходные постоянные токи будут оставлять сердечники ТТ с некоторым остаточным магнитным смещением, предрасполагающим их к насыщению в условиях будущего повреждения. Способность сердечника трансформатора тока сохранять некоторый магнитный поток с течением времени называется остаточной массой .
Остаточная намагниченность сердечника трансформатора является нежелательным свойством. Его можно уменьшить, сконструировав сердечник с воздушным зазором (вместо того, чтобы делать сердечник как непрерывный путь из черного металла), но это ставит под угрозу другие желательные свойства, такие как пределы насыщения (т.е. максимальное выходное напряжение). Некоторые отраслевые эксперты рекомендуют размагничивать трансформаторы тока обслуживающим персоналом как часть ремонтных работ после сильноточной неисправности, чтобы обеспечить оптимальную производительность при возвращении системы в эксплуатацию. Размагничивание заключается в пропускании большого переменного тока через трансформатор тока с последующим медленным уменьшением величины этого переменного тока до нуля ампер. Постепенное снижение напряженности переменного магнитного поля от полной до нуля имеет тенденцию к хаотизации магнитных доменов в железном сердечнике, возвращая его в ненамагниченное состояние.
Какой бы ни была причина, насыщение ТТ может стать серьезной проблемой для цепей защитных реле, потому что эти реле должны надежно работать при любых переходных перегрузках по току. Чем больше ток через первичную обмотку ТТ, тем больший ток он должен выводить на защитное реле. Для любой заданной нагрузки реле (входного импеданса реле) больший токовый сигнал приводит к большему падению напряжения и, следовательно, к большей потребности ТТ в выводе управляющего напряжения.Таким образом, насыщение ТТ с большей вероятностью произойдет во время событий перегрузки по току, когда нам больше всего нужен ТТ для правильной работы. Таким образом, любой, кому поручено выбрать подходящий трансформатор тока для релейной защиты, должен тщательно рассмотреть максимальное ожидаемое значение перегрузки по току при сбоях в системе, гарантируя, что ТТ будут выполнять свою работу, одновременно управляя нагрузками, налагаемыми реле.
Испытания трансформаторов тока
Трансформаторы тока могут подвергаться стендовым испытаниям на коэффициент трансформации и насыщение путем подачи переменного напряжения переменного тока на вторичную обмотку при одновременном контроле вторичного тока и первичного напряжения.Для обычных трансформаторов тока «оконного» типа первичная обмотка представляет собой одинарный провод, пропущенный через центральное отверстие. Идеальный трансформатор тока должен обеспечивать постоянное сопротивление источнику переменного напряжения и постоянное соотношение напряжений от входа к выходу. Реальный трансформатор тока будет демонстрировать все меньшее и меньшее сопротивление по мере того, как напряжение превышает его порог насыщения:
Идеальный трансформатор тока (без насыщения) должен отображать прямую линию. Изогнутая форма выявляет эффекты магнитного насыщения, когда в сердечнике трансформатора тока присутствует такой сильный магнетизм, что дополнительный ток приводит лишь к незначительному увеличению магнитного потока (что проявляется в падении напряжения).
Конечно, трансформатор тока никогда не получает питания от вторичной обмотки при установке и эксплуатации. Цель подачи питания на ТТ «в обратном направлении», как показано, состоит в том, чтобы избежать пропускания очень высоких токов через первичную обмотку ТТ. Однако, если доступно сильноточное испытательное оборудование, такой тест с первичным впрыском на самом деле является наиболее реалистичным способом тестирования ТТ.
В следующей таблице показаны фактические значения напряжения и тока, полученные во время испытания вторичного возбуждения на реле CT класса C400 с соотношением 2000: 5.Напряжение источника было увеличено с нуля до приблизительно 600 вольт переменного тока при 60 Гц для испытания, в то время как падение вторичного напряжения и первичное напряжение были измерены. При напряжении около 575 вольт от трансформатора тока слышен «жужжащий» звук — слышимый эффект магнитного насыщения. Расчетные значения импеданса вторичной обмотки и отношения витков также показаны в этой таблице:
| \ (I_S \) | \ (V_S \) | \ (V_P \) | \ (Z_S = V_S \ div I_S \) | Соотношение = \ (V_S \ div V_P \) |
|---|---|---|---|---|
| 0.0308 A | 75,14 В | 0,1788 В | 2,44 к \ (\ Омега \) | 420,2 |
| 0,0322 А | 100,03 В | 0,2406 В | 3,11 к \ (\ Омега \) | 415,8 |
| 0,0375 А | 150,11 В | 0,3661 В | 4,00 к \ (\ Omega \) | 410,0 |
| 0,0492 А | 301,5 В | 0,7492 В | 6,13 к \ (\ Omega \) | 402.4 |
| 0,0589 А | 403,8 В | 1,0086 В | 6,86 к \ (\ Omega \) | 400,4 |
| 0,0720 А | 500,7 В | 1,2397 В | 6.95 к \ (\ Omega \) | 403,9 |
| 0,0883 А | 548,7 В | 1,3619 В | 6,21 к \ (\ Omega \) | 402,9 |
| 0,1134 А | 575,2 В | 1.4269 В | 5,07 к \ (\ Омега \) | 403.1 |
| 0,1259 А | 582,0 В | 1.4449 В | 4,62 к \ (\ Омега \) | 402,8 |
| 0,1596 А | 591,3 В | 1.4665 В | 3,70 к \ (\ Omega \) | 403,2 |
| 0,2038 А | 600,1 В | 1.4911 В | 2,94 к \ (\ Омега \) | 402,5 |
Как видно из этой таблицы, рассчитанный импеданс вторичной обмотки \ (Z_S \) начинает резко падать, когда вторичное напряжение превышает 500 вольт (около точки «изгиба» кривой).Расчетное отношение витков выглядит удивительно стабильным — близко к идеальному значению 400 для ТТ 2000: 5 — но нужно помнить, что это соотношение рассчитывается на основе напряжения , а не тока. Поскольку в этом тесте не сравниваются первичный и вторичный токи, мы не можем увидеть влияние насыщения на способность этого ТТ к измерению тока. Другими словами, этот тест показывает, когда начинается насыщение, но не обязательно показывает, как насыщение влияет на коэффициент тока ТТ.
Разница между ТТ с соотношением сторон 2000: 5 и классификацией реле C400 и ТТ с соотношением сторон 2000: 5 с классификацией реле C800 заключается не в количестве витков во вторичной обмотке ТТ (\ (N \)), а в скорее количество черного металла в сердечнике ТТ. Трансформатор C800, чтобы развивать напряжение свыше 800 В для удовлетворения нагрузки на реле, должен выдерживать в своем сердечнике вдвое больший магнитный поток, чем трансформатор C400, а для этого требуется магнитный сердечник в трансформаторе C800 с (как минимум) вдвое больше флюсовой способности.При прочих равных условиях, чем выше грузоподъемность трансформатора тока, тем больше и тяжелее он должен быть из-за обхвата магнитопровода.
Сопротивление провода цепи трансформатора тока
Нагрузка, испытываемая трансформатором рабочего тока, представляет собой полное последовательное сопротивление измерительной цепи, состоящее из суммы входного сопротивления приемного прибора, полного сопротивления провода и внутреннего сопротивления вторичной обмотки самого трансформатора тока. Унаследованные электромеханические реле с их «управляющими» катушками, управляемыми токами ТТ, создают значительную нагрузку.Поскольку нагрузка, налагаемая электромеханическим реле, проистекает из работы катушки с проволокой, это полное сопротивление нагрузки является сложной величиной, имеющей как действительную (резистивную), так и мнимую (реактивную) составляющие. Современные цифровые реле с аналого-цифровыми преобразователями на их входах обычно создают чисто резистивную нагрузку на их трансформаторы тока, и эти значения нагрузки обычно намного меньше, чем нагрузка, возлагаемая на электромеханические реле.
Существенным источником нагрузки в любой цепи ТТ является сопротивление провода, по которому выходной ток ТТ идет к приемному устройству и от него.Довольно часто общее «петлевое» расстояние цепи ТТ составляет несколько сотен футов или более, если ТТ расположены в удаленных областях объекта, а защитные реле расположены в центральной диспетчерской. По этой причине важным аспектом конструкции системы защитных реле является размер (калибр) провода, чтобы гарантировать, что полное сопротивление цепи не превышает допустимую нагрузку ТТ.
Проволока большего сечения имеет меньшее сопротивление на единицу длины, чем провод меньшего сечения, при прочих равных условиях.{0,232 G — 2,32} \]
Где,
\ (R_ {1000ft} \) = Приблизительное сопротивление провода в Ом на 1000 футов длины провода
\ (G \) = Американский калибр провода (AWG), номер провода
Размер проводаAWG, как и у большинства «калибровочных» шкал, является обратным: большее число означает более тонкий провод. Вот почему формула предсказывает меньшее значение \ (R \) для большего значения \ (G \). Простым примером значения, которое можно подставить в эту формулу, является число 10, представляющее провод # 10 AWG, общий размер проводника для вторичных цепей ТТ:
\ [R_ {1000ft} = e ^ {(0.0 = 1 \> \ Omega \ hbox {на 1000 футов} \]
Имейте в виду, что этот результат сопротивления провода 1 Ом на 1000 футов длины относится к общей длине цепи , а не к расстоянию между ТТ и приемным прибором. Полная вторичная электрическая цепь ТТ, конечно, требует двух проводов , поэтому потребуется 1000 футов провода для покрытия 500 футов расстояния между ТТ и прибором. В некоторых источниках указан провод №12 AWG в качестве минимального калибра для вторичных цепей ТТ независимо от длины провода.
Пример: сечение провода цепи ТТ, простой
Практический пример поможет проиллюстрировать, как сопротивление провода играет роль в характеристиках цепи ТТ. Давайте начнем с рассмотрения трансформатора тока класса точности C400, который будет использоваться в цепи защитного реле, причем сам трансформатор тока имеет измеренное сопротивление вторичной обмотки 0,3 \ (\ Omega \) с соотношением витков 600: 5. По определению, трансформатор тока C400 — это трансформатор, способный генерировать 400 вольт на своих выводах, одновременно подавая нагрузку в 20 раз больше номинального тока.Это означает, что максимальное значение нагрузки составляет 4 Ом, поскольку это полное сопротивление, которое упадет на 400 вольт при вторичном токе 100 ампер (в 20 раз больше номинальной выходной мощности ТТ в 5 ампер):
Хотя трансформатор тока имеет класс C400, что означает, что на его выводах вырабатывается 400 вольт (максимум), на самом деле обмотка должна быть способна выдавать более 400 вольт, чтобы преодолеть падение напряжения на собственном внутреннем сопротивлении обмотки. В данном случае при сопротивлении обмотки 0.3 Ом, несущий ток 100 ампер (наихудший случай), напряжение обмотки должно составлять 430 вольт, чтобы обеспечить 400 вольт на клеммах. Это значение 430 вольт при 60 Гц с синусоидальной формой волны тока представляет собой максимальное количество магнитного потока, с которым может справиться этот сердечник ТТ при сохранении коэффициента тока в пределах \ (\ pm \) 10% от его номинального значения 600: 5. Таким образом, 430 вольт (внутри трансформатора тока) является нашим ограничивающим фактором для обмотки трансформатора тока при любом значении тока .
Этот шаг расчета максимального напряжения внутренней обмотки ТТ — не просто иллюстрация того, как определяется класс ТТ «C».Скорее, это важный шаг в любом анализе нагрузки цепи ТТ, потому что мы должны знать максимальный потенциал обмотки, которым ограничен ТТ. У кого-то может возникнуть соблазн пропустить этот шаг и просто использовать 400 В в качестве максимального напряжения на клеммах во время состояния неисправности, но это приведет к незначительным ошибкам в таком простом случае, как этот, и гораздо более значительным ошибкам в других случаях, когда мы должны уменьшите напряжение обмотки ТТ по причинам, описанным далее в этом разделе.
Предположим, что этот трансформатор тока будет использоваться для подачи тока на защитное реле, представляющее чисто резистивную нагрузку 0.2 Ом. Системное исследование показывает, что максимальный симметричный ток короткого замыкания составляет 10 000 ампер, что чуть ниже номинального первичного тока 20 \ (\ times \) для ТТ. Вот как будет выглядеть схема во время этого состояния неисправности, когда трансформатор тока выдает максимальное (внутреннее) напряжение 430 вольт:
Предел внутреннего напряжения ТТ в 430 вольт по-прежнему остается в силе, потому что это функция магнитной индукции его сердечника, а не линейного тока. При токе повреждения энергосистемы 10 000 ампер этот трансформатор тока выдаст только 83.33 ампера, а не 100 ампер, использованных для определения классификации C400. Максимальное полное сопротивление цепи легко предсказать по закону Ома, при 430 вольт (ограничено магнитным сердечником трансформатора тока), выдавая 83,33 ампера (ограниченное током неисправности системы):
\ [R_ {total} = {V_W \ over I_ {fault}} = {430 \ hbox {V} \ over 83,33 \ hbox {A}} = 5,16 \> \ Omega \]
Поскольку мы знаем, что полное сопротивление в этой последовательной цепи является суммой сопротивления обмотки ТТ, сопротивления провода и нагрузки реле, мы можем легко вычислить максимальное сопротивление провода путем вычитания:
\ [R_ {total} = R_ {CT} + R_ {провод} + R_ {реле} \]
\ [R_ {wire} = R_ {total} — (R_ {CT} + R_ {реле}) \]
\ [R_ {wire} = 5.{(0,232) (12) — 2,32} = 1,59 \> \ Omega \ hbox {на 1000 футов} \]
\ [{4.66 \> \ Omega \ over 1.59 \> \ Omega / \ hbox {1000 ft}} = 2,93 \ times \ hbox {1000 ft} = 2930 \ hbox {ft} \]
Конечно, это , общая длина проводника , что означает, что для двухжильного кабеля между ТТ и защитным реле максимальное расстояние будет вдвое меньше: 1465 футов.
Пример: сечение провода цепи ТТ с учетом постоянного тока
Предыдущий сценарий предполагает ток короткого замыкания исключительно переменного тока.Реальные неисправности могут содержать значительные компоненты постоянного тока в течение коротких периодов времени, длительность этих переходных процессов постоянного тока связана с постоянной времени \ (L \ over R \) силовой цепи. Как упоминалось ранее, постоянный ток имеет тенденцию намагничивать железный сердечник трансформатора тока, предрасполагая его к магнитному насыщению. Таким образом, трансформатор тока в этих условиях не сможет генерировать полное напряжение переменного тока, возможное во время контролируемого стендового испытания (например, трансформатор тока C400 в этих условиях не сможет выдержать нагрузку до своего номинального напряжения 400 В на клеммах).Простой способ компенсировать этот эффект — снизить напряжение на обмотке ТТ на коэффициент, равный \ (1 + {X \ over R} \), причем отношение \ (X \ over R \) является реактивным сопротивлением к — коэффициент сопротивления энергосистемы в точке измерения. Снижение номинальных характеристик трансформатора обеспечивает запас прочности для наших расчетов, предполагая, что значительная часть емкости магнитного сердечника ТТ может потребляться намагничиванием постоянного тока во время определенных неисправностей, оставляя меньше магнитного «запаса» для генерации переменного напряжения.
Давайте повторим наши расчеты, предполагая, что защищаемая энергосистема теперь имеет отношение \ (X \ over R \), равное 14.Это означает, что наш трансформатор тока C400 (с максимальным внутренним потенциалом обмотки 430 вольт) должен быть понижен до максимального напряжения обмотки:
\ [{430 \ hbox {V} \ over {1 + {X \ over R}}} = {430 \ hbox {V} \ over {1 + 14}} = 28,67 \ hbox {V} \]
Если мы применим это пониженное напряжение обмотки к той же цепи ТТ, мы обнаружим, что его недостаточно для передачи 83,33 А через реле:
С суммарным сопротивлением ТТ и реле 0,5 \ (\ Omega \) (без сопротивления провода), напряжение на обмотке 28.67 вольт могут дать только 57,33 ампер, что намного меньше, чем нам нужно. Очевидно, что этот ТТ не сможет работать в условиях отказа, когда переходные процессы постоянного тока подталкивают его ближе к магнитному насыщению.
Обновление ТТ до другой модели, имеющей более высокий класс точности (C800) и больший коэффициент понижения тока (1200: 5), улучшит ситуацию. Предполагая, что внутреннее сопротивление обмотки этого нового ТТ составляет 0,7 Ом, мы можем рассчитать его максимальное внутреннее напряжение обмотки следующим образом: если этот ТТ рассчитан на подачу 800 В на его клеммы при вторичном токе 100 А через 0.7 Ом внутреннего сопротивления, это должно означать, что вторичная обмотка трансформатора тока внутри генерирует на 70 вольт больше, чем 800 вольт на своих выводах, или 870 вольт при чисто переменном токе. Учитывая, что коэффициент \ (X \ over R \) нашей энергосистемы равен 14 для учета переходных процессов постоянного тока, это означает, что мы должны снизить напряжение внутренней обмотки трансформатора тока с 870 вольт до 15 раз меньше, или 58 вольт. Применение этого нового ТТ к предыдущему сценарию отказа:
Расчет допустимого полного сопротивления цепи с учетом улучшенного напряжения нового ТТ:
\ [R_ {total} = {V_W \ over I_ {fault}} = {58 \ hbox {V} \ over 41.67 \ hbox {A}} = 1.392 \> \ Omega \]
Еще раз, мы можем рассчитать максимальное сопротивление провода, вычтя все другие сопротивления из максимального общего сопротивления цепи:
\ [R_ {wire} = R_ {total} — (R_ {CT} + R_ {реле}) \]
\ [R_ {wire} = 1,392 \> \ Omega — (0,7 \> \ Omega + 0,2 \> \ Omega) = 0,492 \> \ Omega \]
Таким образом, мы можем иметь сопротивление провода в этой цепи до 0,492 \ (\ Омега \), оставаясь в пределах номинальных значений трансформатора тока. Используя медный провод 10 AWG (с сопротивлением 1 Ом на 1000 футов), мы получаем общую длину проводника 492 фута, что составляет 246 футов расстояния между выводами CT и выводами реле.
.