Назначение измерительных трансформаторов тока. Измерительные трансформаторы тока и напряжения: назначение, принцип работы, виды

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Трансформаторы тока служат для преобразования тока любого значения и напряжения в ток, удобный для измерения стандартными приборами (5 А), питания токовых обмоток реле, отключающих устройств, а также для изолирования приборов и обслуживающего персонала от высокого напряжения.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод  2 и две обмотки − первичную 1 и вторичную 3 (рис. 5.1). Первичная обмотка вклю­чается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I₂.

Рис. 5.1. Схема включения трансформатора тока:

1 – первичная обмотка; 2 – магнитопровод; 3 – вторичная обмотка

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

К₁ = I_1ном / I_2ном.,

где I_1ном и I_2ном.− номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А. Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является стро­го постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания.

Токовая погрешность определяется по выражению:

.

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных осо­бенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I₁w₁. В зависи­мости от предъявляемых требований выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10 (Д, Р, З).

Указанные цифры представляют со­бой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 − 120% для первых трех классов и 50 − 120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (со­противления приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.

При первичных токах, значительно меньших номинального, погреш­ность трансформатора тока также возрастает.

На рис. 5.2 представлены схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока.

а)	б)	в)

Рис. 5.2. Схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока:

а – звездой; б – треугольником; в – на сумму трех фаз

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 − для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 − для всех технических измерительных прибо­ров, классов 3 и 10 − для релейной защиты. Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы то­ка со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротив­ление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близ­ком к режиму короткого замыкания. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке по­явится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.

Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмот­ку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шун­тируется обмотка реле, прибора).

При монтаже распределительных устройств напряжением 6 – 10 кВ применяют трансформаторы тока с литой и фарфоровой изоляцией, а при напряжении до 1000 В – с литой, хлопчатобумажной и фарфоровой изоляцией.

Измерительные трансформаторы тока изготовляют с номинальным вторичным током 1 и 5 А и первичным от 5 до 5000 А. Они допускают длительную токовую перегрузку, равную 110 % номинальной при условии, что превышение допустимой температуры подводящих шин не более 45 °С.

КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют ли­тую эпоксидную изоляцию. По типу первичной обмотки различают катушечные (на напряжение до 3 кВ включительно), одновитковые и многовитковые трансформаторы.

Трансформаторы тока для электроустановок напряжением до 1000 В показаны на рис. 5.3, а, б, в (катушечный, шинный ТШ-0,5 и шинный с литой изоляцией ТШЛ-0,5). В шинных трансформато­рах тока в качестве первичной обмотки используют шину, пропус­каемую через окно 5 сердечника трансформатора тока, на кото­рый намотана вторичная обмотка.

Рис. 5.3. Трансформаторы тока на напряжение до 1000 В:

а – катушечный; б, в – шинные ТШ-0,5 и ТШЛ-0,5 1 – каркас; 2, 4 – зажимы вторичной и первичной обмоток; 3 – защитный кожух; 5 – окно

Проходные трансформаторы тока для внутренней установки на напряжение 10 кВ выполняют многовитковыми, одновитковыми и шинными с фарфоровой и пластмассовой (литой) изоляцией (рис.5.4,а-в).

Рис. 5.4. Трансформаторы тока на напряжение 10 кВ с литой изоляцией:

а – многовитковый ТПЛ-10; б – одновитковый ТПОЛ – 10; в – шинный ТПШЛ-10 1,2 – зажимы первичной и вторичной обмоток; 3 – литая изоляция; 4 – установочный угольник; 5 – сердечник

На рис. 5.5, а схематично показано выполнение магнитопроводов и об­моток, а на рис.5.5, б − внешний вид трансформатора тока ТПОЛ-20 (проходной, одновитковый, с литой изоляцией на 20 кВ). В этих трансфор­маторах токоведущий стержень, проходящий через «окна» двух магнито­проводов, является одним витком первичной обмотки. Одновитковые трансформаторы тока изготовляются на первичные токи 600 А и более; при меньших токах МДС первичной обмотки I₁w₁ окажется недостаточ­ной для работы с необходимым классом точности. Трансформатор ТПОЛ-20 имеет два магнитопровода, на каждый из которых намотана своя вторичная обмотка. Классы точности этих трансформаторов тока 0,5; 3 и 10 Р. Магнитопроводы вместе с обмотками заливаются компаундом на основе эпоксидной смолы, который после затвердения образует монолитную массу. Такие трансформаторы тока имеют значительно меньшие раз­меры, чем трансформаторы с фарфоровой изоляцией, выпускавшиеся ра­нее, и обладают высокой электродинамической стойкостью.

а) принципиальное расположение магнитопроводов с обмотками

б)конструкция

Рис. 5.5. Трансформатор тока ТПОЛ-20:

1 – вывод первичной обмотки; 2 − эпоксидная изоляция; 3 − выводы вторичной обмотки

Рассматриваемый трансформатор тока в распределительном устрой­стве выполняет одновременно роль проходного изолятора. При токах, меньших 600 А, применяются многовитковые трансформа­торы тока ТПЛ, у которых первичная обмотка 3 состоит из нескольких витков, количество которых определяется необходимой МДС (рис. 5.6).

Трансформатор тока ТПФ-10 (рис. 5.7) − это проходной трансформатор с фарфоровой изоляцией на номинальное напряжение 10 кВ, который состоит из одного или двух сердечников 1, охватывающих фарфоровые изоляторы 2. Вторичная обмотка 3 (одно- или двухкатушечная) надета на стержень сердечника. Первичная обмотка 4 состоит из нескольких витков круглого изолированного провода или ленточной меди, продетой через отверстия изоляторов. Начало Л₁ и конец Л₂ первичных обмоток приварены к медным контактным пластинам 5, выведенным наружу через прямоугольные отверстия в тор­цовых крышках 6 трансформатора. На фланце 8 укреплены изоли­рованные колодки 9, на которые через изоляционные втулки выведены начало И₁ и конец И₂ вторичных обмоток и болт заземления 11. По углам фланца расположены отверстия 10 для крепления трансформатора. Для защиты обмоток трансформатора от механических повреждений служит прямоугольный кожух 7.

Рис. 5.6. Трансформатор тока ТПЛ-10 с двумя магнитопроводами:

1 − магнитопровод; 2 − вторич­ная обмотка; 3 − первичная об­мотка; 4 − вывод первичной обмотки; 5 − литой эпоксидный корпус

Рис. 5.7. Трансформатор тока ТПФ-10

Трансформаторы тока ТЗЛ нулевой последовательности с литой изоляцией и ТЗ с хлопчатобумаж­ной служат для питания схем защиты от замыканий на землю в кабельных линиях. В нормальных условиях суммарный магнитный поток этих трансформаторов, вызванный токами, проходящими по каждой фазе кабеля, равен нулю, поэтому во вторичной обмотке трансформатора ток отсутствует. Если произойдет замыкание на землю одной из фаз защищаемой установки или участка сети или нару­шится равномерность загрузки по фазам, суммарный магнитный поток не будет равен нулю и вызовет ток во вторичной обмотке.

Трансформатор ТЗЛ состоит из сердечника с катушками двухсекционной обмотки, надетыми на него и залитыми эпоксидным компаундом, который является изолирующим материалом, защищающим обмотки от механических повреждений. Первичной обмоткой этих трансформаторов служит кабель. Для удобства монтажа трансформаторы нулевой последовательности изготовляют разъемными − ТЗРЛ (рис. 5.8) и ТЗР.

Рис. 5.8. Трансформатор нулевой последовательности ТЗРЛ

Трансформаторы тока ТКБ служат для питания отключающих обмоток приводов и состоят из шихтованного сердечника, на боковых стержнях которого надеты первичная и вторичная обмотки. Начало и конец обмоток выведены на щиток, укрепленный на верхней части магнитопровода. Особенностью трансформаторов тока ТКБ являются быстрое насыщение железа и стабильность вторичного тока. В трансформаторах ТКБ тропического исполнения сердечник с обмотками залит эпоксидным компаундом.

Трансформаторы ТКЛ и ТШЛ с литой изоляцией, заменяющие трансформаторы ТК (катушечные) и ТШ (шинные) с хлопчатобумажной изоляцией, применяются для измерения тока и питания схем защиты в сетях напряжением до 660 В, частотой 50 Гц при температуре от +35 до — 40 °С и выпускаются на токи до 1500 А с классом точности 0,5 и 1. Длительно допустимый ток этих трансформаторов − 110 % номинального, температура обмоток не должна превышать 100 °С, номинальная нагрузка трансформаторов в зависимости от их типа колеблется от 0,1 до 1,2 Ом.

В комплектных распределительных устройствах применяются опорно-проходные трансформаторы тока ТЛМ-10, ТПЛК-10, конструктивно совмещенные с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки КРУ. На большие номинальные первичные токи применяются трансформа­торы тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходя­щая внутри трансформатора. На рис. 5.9 показан трансформатор тока ТШЛ-20 (шинный, с литой изоляцией, на 20 кВ и токи 6000-18000 А).

Рис. 5.9. Трансформатор тока ТШЛ-20:

1 − магнитопровод класса 0,5; 2 − магнитопровод класса Р; 3 − литой эпоксидный блок; 4 − корпус; 5 − коробка выводов вторичных обмоток; 6 − токоведушая шина

Эти трансформаторы представляют собой кольцеобразный эпоксидный блок с залитым в нем магнитопроводом и вторичными обмотками. Первичной обмоткой является шина токопровода. В изоляционный блок залито экра­нирующее силуминовое кольцо, электрически соединенное с шиной с помощью пружины. Электродинамическая стойкость таких трансформаторов тока определяется устойчивостью шинной конструкции.

В комплектных токопроводах применяются трансформаторы тока ТШВ-15, ТШВ-24.

Для наружной установки выпускаются трансформаторы тока опорного типа в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией типа ТФЗМ (рис. 5.10). В полом фарфоровом изоляторе, заполненном маслом, располо­жены обмотки и магнитопровод трансформатора.

Рис. 5.10. Трансформатор тока ТФЗМ:

1 − маслорасширитель; 2 − переключатель первичной обмотки; 3 − ввод Л₁; 4 − крышка; 5 − влагопоглотитель; 6 − ввод Л₂; 7 − маслоуказатель; 8 − первичная обмотка; 9 − фарфо­ровая покрышка; 10 − магнитопровод с вторичной обмоткой; 11 − масло; 12 − коробка выводов вторичных обмоток; 13 − цоколь

Конструктивно первич­ная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи (буква З в обозначении типа). Первичная обмотка состоит из двух секций, которые с помощью переключателя 2 могут быть соединены последовательно (по­ложение I) или параллельно (положение II), чем достигается изменение номинального коэффициента трансформации в отношении 1:2. На фарфоровой покрышке установлен металлический маслорасширитель 1, воспри­нимающий колебания уровня масла. Силикагелевый влагопоглотитель 5 предназначен для поглощения влаги наружного воздуха, с которым сооб­щается внутренняя полость маслорасширителя. Обмотки и фарфоровая покрышка крепятся на стальном цоколе 13. Коробка вторичных выводов 12 герметизирована. Снизу к ней крепится кабельная муфта, в которой раз­делан кабель вторичных цепей.

Трансформаторы тока ТФНД на 220 кВ имеют фарфоровый корпус 3, установленный на тележке 4, снабженный металлическим колпаком-расширителем 1 с масломерной трубкой 2. Сбоку на тележке 4 размещена коробка 5 выводов вторичной обмотки. Трансформаторы ТФЗМ имеют один магнитопровод с обмоткой клас­са 0,5 и два-три магнитопровода с обмотками для релейной защиты. Чем выше напряжение, тем труднее осуществить изоляцию первичной обмотки, поэтому на напряжение 330 кВ и более изготовляются трансформаторы тока каскадного типа. Наличие двух каскадов трансформации (двух магнитопроводов с обмотками) позволяет выполнить изоляцию обмоток каждой ступени не на полное напряжение, а на половину его.

Рис.5.11. Опорный трансформатор тока ТФНД-220 наружной установки:

1 – колпак-расширитель; 2 – масломерная трубка; 3 – фарфоровый корпус; 4 – тележка; 5 – коробка выводов вторичной обмотки

В установках 330 кВ и более применяются каскадные трансформаторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом. В таких трансфор­маторах четыре-пять вторичных обмоток на классы точности 0,2; 0,5 и Р. Встроенные трансформаторы тока применяются в установках 35 кВ и более. В вводы высокого напряжения масляных выключателей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичными обмот­ками. Первичной обмоткой является токоведущий стержень ввода. При небольших первичных токах класс точности этих трансформаторов тока 3 или 10.

При первичных токах 1000 — 2000 А воз­можна работа в классе точности 0,5. Вторичные обмотки встроенных трансформаторов тока имеют отпайки, позволяющие регулировать коэф­фициент трансформации в соответствии с первичным током. Для встраива­ния в масляные выключатели применяются трансформаторы тока серий ТВ, ТВС, ТВУ. Каждому типу масляного бакового выключателя соответ­ствует определенный тип трансформатора тока, паспортные данные ко­торых приводятся в каталогах выключателей и в справочниках. Для встраивания в силовые трансформаторы или автотрансформаторы приме­няются трансформаторы тока серии ТВТ.

Кроме рассмотренных типов трансформаторов тока выпускаются спе­циальные конструкции для релейных защит: трансформаторы тока нуле­вой последовательности ТНП, ТНПШ, ТЗ, ТЗЛ; быстронасыщающиеся трансформаторы ТКБ; трансформаторы для поперечной дифференциальной защиты генераторов ТШЛО.

Чем выше напряжение, тем труднее изолировать первичную обмотку ВН от вторичной, измерительной обмотки трансформаторов. Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изгото­влении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные трансформаторы (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по определенному закону и передается в приемное устройство, расположенное на заземленном элементе. Затем световой поток преобразуется в электри­ческий сигнал, воспринимаемый измерительными приборами (рис. 5.12).

Таким образом, передающее устройство, находящееся под высоким напря­жением, и приемное устройство, соединенное с землей, связаны между со­бой только пучком света. Световой поток передается внутри полого изолятора по трубе с зер­кальными стенками или по диэлектрическим стержневым и волоконным световодам, которые изготовляются из специального оптического стекла с изолирующей оболочкой. Передающее устройство ОЭТ может быть основано на различных принципах. В некоторых трансформаторах тока (ОЭТТФ) используется эффект Фарадея (рис. 5.13).

Рис. 5.12. Структурная схема оптико-электронно­го трансформатора тока:

1 − первичный преобразова­тель; 2 − светодиод; 3 − оп­тическая система; 4 − свето­вод; 5 − фоточувствительный прибор; 6 − усилитель; 7 − измерительный прибор

Рис. 5.13. Функциональная схема оптико-электронного трансформатора тока ОЭТТФ:

1 – головка ВН; 2 – токопровод; 3 – поляризатор; 4 – оптически активное вещества; 5 – анализаторы; 6 – изолирующая колонка; 7 – световод; 8 – источник света; 9 – фотоприемник; 10 – основание; 11 – усилитель

В основании 10 на по­тенциале земли находятся источник света 8, два фотоприемника 9, вклю­ченных по дифференциальной схеме в цепь усилителя 11, к которому при­соединяются измерительные приборы. В головке ВН 1 размещены две ячейки Фарадея и токопровод измеряемого тока 2. Ячейки Фарадея со­стоят из поляризаторов 3, оптически активного вещества (кварц, тяжелое стекло) 4 и анализаторов 5. Пучок поляризованного света, проходя в опти­чески активном веществе 4, меняет плоскость поляризации на угол, ко­торый зависит от напряженности магнитного поля, т. е. от измеряемого тока.

Поворот плоскости поляризации за анализаторами 5 проявляется в виде изменения интенсивности светового потока, падающего на фото­приемник. Световые потоки передаются внутри изолирующей колонки 6 по световодам 7. Фотоприемники преобразуют световой сигнал в электри­ческий, который усиливается в усилителе 11иподается к измерительным приборам. Такие трансформаторы тока универсальны, они предназначены для измерения постоянного, переменного и импульсного тока в установках высокого и сверхвысокого напряжения. Измерительный импульс практиче­ски мгновенно передается к фотоприемникам.

Имеются конструкции трансформаторов тока, в которых передающее устройство состоит из модулятора и светодиода. Световой поток полу­проводникового светодиода зависит от измеряемого тока и его фазы.

Оптико-электронный трансформатор тока с частотной модуляцией (ОЭТТЧ) на 750 кВ и 2000 А имеет четыре оптических канала − один для измерения и три для защиты. Каждый канал связан со своим первичным преобразователем. Канал измерения рассчитан на нормальную работу при токах до 1,2 I_ном, при этом погрешность не превышает ±1%. Каналы за­щиты рассчитаны так, что передают без искажения импульсы при токах до 20 I_ном.

Оптико-электронные измерительные трансформаторы позволяют кон­тролировать не только ток, но и мощность (полную, активную, реактив­ную) установки, сопротивление на ее зажимах, а также моменты перехода мгновенных значений тока и напряжения через нулевое значение. ОЭТ целесообразно применять в установках 750 кВ и выше, а также для измерения больших токов (20 − 50 кА) при напряжении 10 − 24 кВ, им­пульсных токов и параметров переходных режимов.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Трансформаторы напряжения служат для преобразования напряжения установки или участка сети в напряжение, удобное для измерения стандартными приборами, питания защиты, автоматики, телемеханики и сигнализации, а также для изоляции приборов и эксплуатирующего их персонала от высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 5.14, первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушки из­мерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

К_U = U_1НОМ/U_2НОМ,

где U_1НОМ , U_2НОМ − номинальные первичное и вторичное напряжения, со­ответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к по­грешности измерения.

Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180°. Это определяет угловую погрешность. В зависимости от номинальной погрешности различают классы точно­сти 0,2; 0,5; 1; 3.

Рис. 5.14. Схема включения транс­форматора напряжения:

1 − первичная обмотка; 2 − магнитопровод; 3 − вторичная обмотка

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной про­ницаемости стали и от cos j вторичной нагрузки. В конструкции трансфор­маторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по на­пряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмот­ки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, под­ключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

Трансформаторы напряжения подсоединяют к точкам электриче­ской цепи, между которыми необходимо измерить напряжение. Включение трансформаторов напряжения 6−10 кВ производят разъединителями, а защиту электроустановок от их повреждения − предохранителями.

Трансформаторы напряжения выполняют однофазными и трехфазными, двухобмоточными и трехобмоточными, масляными и сухими. К числу сухих относят и трансформаторы с изоляцией из эпоксидных смол.

Масляные трансформаторы напряжения имеют ряд недостатков: необходимость постоянного надзора и периодической замены масла, непригодность к установке в помещениях с повышенной пожарной опасностью и для передвижных установок в условиях бездорожья и тряски; большие габаритные размеры и массу. Трансформаторы напряжения с литой изоляцией из эпоксидных смол лишены указанных недостатков.

Масляные трансформаторы напряжения изготовляют с первичными обмотками на все стандартные напряжения электрических сетей и вторичными на напряжения 100; 100/ и 100/3 В. В схемах электроустановок напряжением 6 − 10 кВ используют однофазные (НОЛ-11-06, ЗНОЛ-09), масляные (НОМ-6 и НОМ-10), трехфазные (НТМК-6 и НТМК-10) и трехфазные пятистержневые (НТМИ-6, НТМИ-10) трансформаторы, имеющие специальную обмотку для контроля изоляции. В пятистержневом трансформаторе два дополнительных стержня магнитопровода позволяют замыкаться магнитному потоку нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю в сети. В устройствах до 1000 В применяют трансформаторы НОС-0,5 и НТС-0,5.

Вторичные обмотки (за исключением дополнительной обмотки НТМИ) трансформаторов напряжения заземляют. Схемы включения трансформаторов показаны на рис. 5.15, а −г.

На рис. 5.15, а показана схема включения однофазного трансформатора для измерения напряжения. Схема включения двух однофазных трансформаторов напряжения для питания обмоток счетчиков, ваттметров представлена на рис. 5.15, б. На рис. 5.15, в представлена схема включения трехфазного двухобмоточного трансформатора для питания обмоток вольтметров, счетчиков, ваттметров. Схема включения трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения показана на рис. 5.15, г. Такая схема включения позволяет осуществлять питание различных приборов измерения и учета от основной обмотки, а от дополнительных обмоток – приборов контроля изоляции и реле защиты от замыканий на землю.

Рис. 5.15. Схемы включения трансформаторов напряжения:

1 – разъединитель; 2 – предохранитель ПКТ; 3, 4, 5 – трансформаторы

КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформа­торы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напря­жении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией. Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 − трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией приме­няются на напряжение 6-1150 кВ в закрытых и открытых распредели­тельных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Схема обмоток первых показана на рис. 5.16, а. Такие трансформаторы имеют два ввода высокого напряжения (ВН) и два ввода низкого напряжения (НН), их можно соединить по схемам от­крытого треугольника, звезды, треугольника.

У трансформаторов второго типа (рис. 5.16,б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН − на боковой стенке бака. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН − на 100/ В, дополнительная обмотка − на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми.

а) НОМ-35	б) ЗНОМ-35

Рис. 5.16 Трансформаторы напряжения одно­фазные масляные:

1 − ввод ВН; 2 − коробка вводов НН; 3 − бак

Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливают­ся в комплектных шинопроводах мощных генераторов. Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитной стали. На рис.4.17 показана установка такого трансформатора в комплектном токопроводе.

Трансформатор с помощью ножевого контакта 3, располо­женного на вводе ВН, присоединяется к пружинящим контактам, закре­пленным на токопроводе 1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смот­ровыми люками 4 болтами 6 прикреплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН трансформатора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы обмоток НН выведены на боковую стенку бака и за­крываются отдельным кожухом.

Рис. 5.17. Установка трансформатора напряжения ЗНОМ-20

в комплектном токопроводе:

1 – токопровод; 2 – экран; 3 – ножевой контакт; 4 – смотровой люк; 5 – патрубок; 6 – болты

Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки, они предназна­чены для присоединения приборов контроля изоляции.

Все шире применяются транс­форматоры напряжения с литой изоляцией. Заземляе­мые трансформаторы напряжения серии ЗНОЛ.06 имеют пять испол­нений по номинальному напря­жению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны.Трансформаторы ЗНОЛ.06 предназначены для установ­ки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансфор­маторов НТМИ и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ.08 − для замены НОМ-6 и НОМ-10.

На рис. 5.18 показан однофазный двухобмоточный трансформатор с не­заземленными выводами типа НОЛ-08-6 на 6 кВ. Трансформатор предста­вляет собой литой блок, в который залиты обмотки и магнитопровод. Выводы первичной обмотки А, X, выводы вторичной обмотки а, х расположены на переднем торце трансформатора и закрыты крышкой.

В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы на­пряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 5.19) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне расположена обмотка ВН, рассчитанная на U_ф/2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом U_ф/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на U_ф/2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распре­деления нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую ру­башку и заливается маслом.

Рис. 5.18. Трансформатор напряжения НОЛ-08-6

Рис. 5.19. Трансфор­матор напряжения НКФ-110: а − схема; б − конструк­ция;

1 − ввод высокого напряжения; 2 − маслорасширитель; 3− фарфо­ровая рубашка; 4 − ос­нование; 5 − коробка вво­дов НН

Трансформаторы напряжения НДЕ на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т. е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на U_ф/4. На рис. 5.20 представлены схема и установка трансформатора НДЕ-500-72.

а) схема

б) установка НДЕ-500-72

Рис. 5.20. Трансформатор НДЕ:

1 – делитель напряжения; 2 – разъединитель; 3 – трансформатор напряжения и дроссель; 4 – заградитель высокочастотный; 5 – разрядник; 6 – привод

Трансформаторы на­пряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют три и четыре блока, то есть шесть и восемь ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности, и поэтому трансформаторы НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансфор­маторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора от­бора мощности С2 (рис. 5.20, а). Напряжение, снимаемое с С2 (10−15 кВ), подается на трансформатор НДЕ, имеющий две вторичные обмотки, ко­торые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ.

Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения на­страивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель 3В не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты. Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис. 5.20, б показана установка НДЕ-500-72.

При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений. Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии. Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.

Назначение

Основной задачей такого трансформатора является преобразование тока. Он корректирует свойства тока с помощью первичной обмотки, подключенной в цепь по последовательной схеме. Вторичная обмотка измеряет измененный ток. Для такой задачи установлены реле, измерительные приборы, защита, регуляторы.

По сути дела, трансформаторы тока – это измерительные трансформаторы, которые не только измеряют, но и осуществляют учет с помощью приборов. Запись и сохранение рабочих параметров тока нужно для рационального применения электроэнергии при ее транспортировке. Это одна из функций трансформатора тока. Модели конструкций бывают преобразующего типа и силовые варианты исполнений.

Устройство

Обычно все варианты исполнений трансформаторов подобного вида снабжены магнитопроводами с вторичной обмоткой, которая при эксплуатации нагружена определенными значениями параметров сопротивления. Выполнение показателей нагрузки важно для дальнейшей точности измерений. Разомкнутая цепь обмотки не способна создавать компенсации потоков в сердечнике. Это дает возможность чрезмерному нагреву магнитопровода, и даже его сгоранию.

С другой стороны, магнитный поток, образуемый первичной обмоткой, имеет отличие в виде повышенных эксплуатационных характеристик, что также приводит к перегреву магнитопровода. Сердечник трансформатора тока изготавливают из нанокристаллических аморфных сплавов. Это вызвано тем, что трансформатор может работать с более широким интервалом эксплуатационных величин, которые зависят от класса точности.

Отличие от трансформатора напряжения

Одним из некоторых отличий является способ создания изоляции между двумя обмотками. Первичную обмотку в трансформаторах тока изолируют соответственно параметрам принимаемого напряжения. Вторичная обмотка имеет заземление.

Трансформаторы тока работают в условиях, подобных к случаю короткого замыкания, так как у них небольшое сопротивление вторичной обмотки. В этом и заключается назначение трансформаторов, измеряющих ток, а также отличие от трансформатора напряжения по условиям работы.

Для трансформатора напряжения при коротком замыкании его работа опасна из-за риска возникновения аварии. Для трансформатора тока такой режим работы вполне приемлемый и безопасный. Хотя бывают у таких трансформаторов также угрозы аварии, но для этого устанавливают свои системы и средства защиты.

Виды

Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:

• Сухие.
• Тороидальные.
• Высоковольтные (масляные, газовые).

У сухих трансформаторов первичная обмотка без изоляции. Свойства тока во вторичной обмотке зависят от коэффициента преобразования.

Тороидальные исполнения трансформаторов устанавливают на шины или кабели. Поэтому первичная обмотка для них не нужна, в отличие от обычных трансформаторов напряжения и тока. Первичный ток протекает по шине, которая проходит в центре трансформатора. Он дает возможность вторичной обмотке фиксировать показатели тока.

Такие трансформаторы тока редко используются для замера параметров тока, так как их надежность и точность измерений оставляет желать лучшего. Они чаще используются для дополнительной защиты от короткого замыкания.

Принцип работы и применение

При эксплуатации в цепях с большим током появляется необходимость использовать небольшие устройства, которые бы помогали контролировать нужные параметры тока бесконтактным методом. Для таких задач широко применяются токовые трансформаторы. Они измеряют ток, а также выполняют много вспомогательных функций.

Такие трансформаторы производятся в значительном количестве и имеют разные формы и модели исполнения. Отличительными параметрами этих устройств является интервал измерения, класс защиты устройства и его конструкция.

В настоящее время новые трансформаторы тока работают по простому методу, который был известен в то время, когда появилось электричество. При действии с нагрузкой в проводе образуется электромагнитное поле, улавливающееся чувствительным прибором (трансформатором тока). Чем сильнее это поле, тем больший ток проходит в проводе. Нужно только рассчитать коэффициент усиления прибора и передать сигнал в управляющую цепь, либо в цепь контроля.

Трансформаторы выполняют функцию рамки на силовом проводе и реагируют на значение сети питания. Современные измерительные трансформаторы выполнены из большого числа витков, имеют хороший коэффициент трансформации. Во время настройки устройства определяют вольтамперные свойства для расчета точки перегиба кривой. Это нужно для выяснения участка графика с интервалом устойчивости функции трансформатора, который также имеет свой коэффициент усиления.

Кроме задач измерения, измеритель дает возможность разделить цепи управления и силовые цепи, что является важным с точки зрения безопасности. Применяя современные трансформаторы тока, получают сигнал небольшой мощности, не опасный для человека и удобный в работе.

В качестве нагрузки такого устройства может быть любой прибор измерения, который может работать с ним. При большом расстоянии оказывает влияние внутреннее сопротивление линии. В этом случае прибор калибруют. Также, сигнал можно передавать в цепь защиты и управления на основе электронных приборов.

С помощью них производят аварийное отключение линий. Приборы производят контроль сети, определяют нужные параметры. При проектировании встает задача по подбору прибора для измерения и контроля. Трансформаторы выбирают по средним параметрам сети и конструкции прибора измерения. Чаще всего мощные установки комплектуются своими измерительными устройствами.

На современном производстве широко применяются измерительные трансформаторы. Также они нашли применение и в обыденной жизни. Чувствительные приборы осуществляют защиту дорогостоящего оборудования, создают безопасные условия для человека. Они работают в электроцепях, создавая контроль над эксплуатационными параметрами.

Коэффициент трансформации

Этот коэффициент служит для оценки эффективности функционирования трансформатора. Его значение по номиналу дается в инструкции к прибору. Коэффициент означает отношение тока в первичной обмотке к току вторичной обмотки. Это значение может сильно меняться от числа секций и витков.

Нужно учитывать, что этот показатель не всегда совпадает с фактической величиной. Есть отклонение, определяемое условиями работы прибора. Назначение и метод работы определяют значения погрешности. Но этот фактор также не может быть причиной отказа от контроля коэффициента трансформации. Имея значение погрешности, оператор сглаживает ее аппаратурой специального назначения.

Установка

Простые трансформаторы тока, работающие на шинах, устанавливаются очень просто, и не требуют инструмента или техники. Прибор ставится одним мастером при помощи крепежных зажимов. Стационарные требуют оборудования фундамента, монтажа несущих стоек. Каркас крепится сваркой. К этому каркасу монтируется аппаратура. Комплект оснащения зависит назначение устройства и его особенности.

Подключение

Чтобы облегчить процесс соединения проводов с устройством, изготовители маркируют комплектующие детали цифровым и буквенным обозначением. С помощью такой маркировки операторы, которые обслуживают устройство, могут легко сделать соединение элементов.

Способ подключения взаимосвязан с устройством, принципом работы и назначением прибора. Также оказывает влияние и схема обслуживаемой сети. Трехфазные линии с нейтралью предполагают установку прибора только на двух фазах. Эта особенность вызвана тем, что электрические сети на напряжение 6-35 киловольт не оснащены нулевым проводом.

Контроль

Это мероприятие состоит из разных операций: визуальный осмотр, дается оценка всей конструкции, проверяется маркировка, паспортные данные и т.д. Далее, осуществляется размагничивание трансформатора с помощью медленного повышения тока на первичной обмотке. Далее, величину тока уменьшают.

Затем готовят главные мероприятия по измерению параметров. Поверка основывается на оценке правильности полярности клемм катушек по нормам, также определяют погрешность с дальнейшей сверкой с паспортными данными.

Безопасность

Основные опасности при функционировании измерительных трансформаторов обусловлены качеством намотки катушек. Необходимо учитывать, что под витками действует основа из металла, которая в открытом виде создает опасность и угрозу для обслуживающего персонала.

Поэтому создается график обслуживания, по которому проводится периодическая проверка устройства. Персонал обязан следить за состоянием обмоток катушек. Перед проведением проверки трансформатор отключается и подключаются шунтирующие закоротки и заземление обмотки.

Похожие темы:

Измерительные трансформаторы тока. Общие сведения

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод и две обмотки — первичную и вторичную. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I₂.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

,

где I_{1 nom} и I_{2 nom} — номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания.

Токовая погрешность определяется по выражению

,

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I_{1 nom}×w_{1 nom}.

В зависимости от предъявляемых требований выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100—120% для первых трех классов и 50 —120 % для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличения нагрузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности.

При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастет.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 — для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 — для релейной защиты.

Кроме рассмотренных классов, выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.

Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шунтируется обмотка реле, прибора).

Источник: Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. Электрооборудование электрических станций и подстанций

классификация и устройство преобразователей напряжения и тока

Измерительный трансформатор — электромагнитное устройство, установленное в контролируемую электрическую цепь и предназначенное для измерения и наблюдения за показаниями напряжения, тока или фазы. В основном применяется в случаях, когда невозможно произвести измерения электрических показателей непосредственным подключением измерительных приборов. Рассчитывают их таким образом, чтобы обеспечить минимальное влияние на измеряемую цепь.

Устройство электрических аппаратов

Основным назначением измерительных трансформаторов является понижение первичного тока до значения, позволяющего осуществить подключение электрических измерительных приборов, защитных систем и т. д.

Кроме этого, они обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, позволяющую безопасно работать обслуживающему персоналу. Состоит этот аппарат из следующих составляющих:

• первичной обмотки с рассчитанным количеством витков;
• вторичной обмотки;
• изготовленного из специальной стали сердечника.

Электрические провода первичной обмотки подключают последовательно к эксплуатируемой цепи, в которой проводят проверку показаний. К проводам вторичной обмотки подключают измерительные приборы, комплекс автоматических устройств для защиты цепи от повреждений, различные системы автоматики и т. д.

Чтобы не происходило коротких замыканий между обмотками и витками в них, обязательно наличие изоляции. А также проводят обязательное заземление вторичной обмотки на случай замыкания между катушками.

Классификация агрегатов

Все аппараты разделяют на измерительные трансформаторы тока и напряжения. Причем токовые устройства существуют двух видов: для постоянного и переменного тока. По методу трансформации их разделяют на преобразователи тока в ток, тока в напряжение и тока в не относящуюся к электричеству функцию (например, световой поток).

При этом трансформаторы разделяют на аналоговые и дискретные (в зависимости от метода получения информации). Все измерительные аппараты классифицируются по следующим признакам:

• по виду установки;
• по ее способу;
• по числу коэффициентов трансформации;
• по количеству ступеней преобразования;
• по виду первичной обмотки;
• по роду изоляции;
• по принципу трансформации тока.

Эти агрегаты предназначены для работы под открытым небом, в закрытых помещениях. Они бывают непосредственно встроены в электрооборудование и специальные установки (на судах, в шахтах, электровозах и др.).

Непосредственно их устанавливают в проемах стен, потолков или в специальных металлических конструкциях, если они предназначены для использования в качестве ввода. Опорные измерительные преобразователи монтируются на ровную плоскость, а встроенные трансформаторы устанавливают непосредственно в плоскость электрооборудования.

Существуют разновидности аппаратов как с одним коэффициентом трансформации, так и с несколькими, которые получают методом изменения количества витков первичной или вторичной обмотки.

Различают их и по способу изготовления изоляции, которая бывает твердой, вязкой и комбинированной. Все измерительные трансформаторы делятся на электромагнитные и оптико-электронные, в зависимости от способа преобразования тока.

Преобразователи для измерения напряжения

Используются такие аппараты для понижения напряжения в первичном контуре от 6 кВ и выше, до 100 В во вторичной обмотке. Они способны преобразовывать эти показания в первичном контуре в стандартный электрический ток и обеспечивать защиту подключенных электроприборов от перегрузок.

Кроме этого, такие агрегаты обеспечивают обслуживающему персоналу безопасную работу. Эта техника взаимодействует с переменным и постоянным током, а по своему функционированию она приближается к режиму холостого хода, так как не происходит передачи мощности. По своим функциональным действиям эти аппараты практически ничем не отличаются от силовых трансформаторов. Различают несколько их видов:

1. Заземляемый аппарат — представляет собой преобразователь с одной фазой, находящейся под напряжением и заземленным одним концом первичного контура. В трехфазных агрегатах заземляется нейтральный провод первичной катушки.
2. Трансформаторы без заземления — все части первичной катушки, в том числе и контакты, изолированы от соединения с землей до рекомендуемого уровня, соответствующего классу напряжения.
3. Емкостные аппараты — в конструкцию включены конденсаторы, обеспечивающие понижение напряжения.
4. Каскадные трансформаторы — первичный контур обладает несколькими частями, соединяющимися со вторичным контуром связующими и выравнивающими обмотками.

А также существуют аппараты как с одним вторичным контуром, так и с двумя: основным и дополнительным.

Трансформаторы тока

Этими измерительными преобразователями выполняют ряд особых функций. К ним подключают измерительные приборы, способные снимать показания в различных режимах.

Основными функциями агрегата являются:

1. Преобразование переменного тока к значениям в 1 или 5 А.
2. В обычном режиме предохраняет вторичный контур от высоковольтной первичной обмотки.
3. Работа осуществляется в защитном режиме вторичного контура от перегрузок.

Помимо этого, такие трансформаторы имеют в своей конструкции выпрямители, а вторичные цепи обязательно заземляются в одной точке. Конструктивные особенности этого агрегата запрещают разрывать вторичную цепь, находящуюся под напряжением, так как в этот момент происходит нарушение изоляции, сердечник нагревается и происходит нарушение нормального режима работы.

Перед установкой и запуском измерительного преобразователя, обязательно проводят его проверку. Производят диагностику его работы на всех режимах и проверяют состояние изоляции. В условиях длительной эксплуатации периодически проводят техническое обслуживание агрегатов, что позволяет избежать непредвиденных поломок.

Измерительные трансформаторы тока — Iskra

Печенье на нашем веб-сайте

Что такое Cookie?

Файл cookie — это небольшой фрагмент данных, отправляемых с веб-сайта и сохраняемых в веб-браузере пользователя, когда пользователь просматривает веб-сайт. Когда пользователь просматривает тот же веб-сайт в будущем, данные, сохраненные в куки-файле, могут быть извлечены веб-сайтом для уведомления веб-сайта о предыдущей активности пользователя.

Как мы используем куки?

Посещение этой страницы может привести к созданию файлов cookie следующих типов.

Строго необходимые куки

Эти файлы cookie необходимы для того, чтобы вы могли перемещаться по сайту и использовать его функции, такие как доступ к защищенным областям сайта. Без запрашиваемых вами файлов cookie, таких как корзина для покупок или электронный биллинг, невозможно.

2. Производительность куки

Эти файлы cookie собирают информацию о том, как посетители используют веб-сайт, например, какие страницы посещают посетители чаще всего, и получают ли они сообщения об ошибках с веб-страниц.Эти куки не собирают информацию, которая идентифицирует посетителя. Вся информация, которую эти куки собирают, является агрегированной и поэтому анонимной. Он используется только для улучшения работы сайта.

3. Функциональность куки

Эти файлы cookie позволяют веб-сайту запоминать ваш выбор (например, имя пользователя, язык или регион, в котором вы находитесь) и предоставляют расширенные, более личные функции. Например, веб-сайт может предоставлять вам локальные отчеты о погоде или новости о трафике, сохраняя в файле cookie регион, в котором вы находитесь в данный момент.Эти файлы cookie также можно использовать для запоминания изменений, внесенных вами в размер текста, шрифты и другие части веб-страниц, которые вы можете настроить. Они также могут быть использованы для предоставлять услуги, которые вы просили, такие как просмотр видео или комментирование в блоге. Информация, которую эти куки собирают, может быть анонимной, и они не могут отслеживать вашу активность на других сайтах.

4. Таргетинг и рекламные куки

Эти файлы cookie используются для показа рекламы, более релевантной вам и вашим интересам. Они также используются для ограничения количества показов рекламы, а также для измерения эффективности рекламной кампании.Они обычно размещаются рекламными сетями с разрешения оператора сайта. Они помнят, что вы посетили веб-сайт, и эта информация передается другим организациям, таким как рекламодатели. Довольно часто целевые или рекламные файлы cookie будут связаны к функциональности сайта, предоставляемой другой организацией.

Управление cookie

Кукисами можно управлять через настройки веб-браузера. Пожалуйста, обратитесь к браузеру, чтобы узнать, как управлять файлами cookie.

На этом сайте вы всегда можете включить / выключить куки в пункте меню «Управление куки».

Управление сайтом

Этот сайт управляется:

Искра д.д.

Узнайте, как определить трансформаторы тока

ТТ прибора и защиты

Трансформаторы тока используются для подачи информации на защитные реле и / или «приборы» измерения тока, мощности и энергии. Для этого они должны подавать вторичный ток, пропорциональный первичному току, протекающему через них, и должны быть адаптированы к характеристикам сети: напряжение , частота и ток .

Узнайте, как определить текущие трансформаторы (фото предоставлено: naswgr.сеть)

Они определяются соотношением, мощностью и классом точности. Их класс (точность в зависимости от нагрузки ТТ и перегрузки по току) выбирается в соответствии с приложением .

«Защитный» трансформатор тока (CT) должен насыщаться достаточно высоко, чтобы обеспечить относительно точное измерение тока повреждения защитой, рабочий порог которой может быть очень высоким. Таким образом, ожидается, что трансформаторы тока будут иметь ограничивающий коэффициент точности (ALF), который обычно достаточно высок.Обратите внимание, что соответствующее «реле» должно быть способно выдерживать высокие перегрузки по току.

«Приборный» трансформатор тока (ТТ) требует хорошей точности относительно номинального значения тока. Измерительные приборы не должны выдерживать токи, которые превышают защитные реле. Вот почему ТТ «прибора», в отличие от ТТ «защиты», имеют наименьший возможный коэффициент безопасности (SF) для защиты этих приборов за счет более раннего насыщения.

Некоторые трансформаторы тока имеют вторичные обмотки, предназначенные для защиты и измерения.Эти «измерительные» и «защитные» ТТ регулируются стандартом IEC 60044-1 (во Франции NF C 42-502 ).

Сопоставление трансформаторов тока с защитными реле требует глубокого знания трансформаторов тока. Следующий раздел дает несколько напоминаний о КТ, соответствующих этому использованию.

Характеристика КТ

Пример защиты CT //

• Номинальный первичный ток: 200 А,
• Номинальный вторичный ток: 5 А.

Пример защиты CT

Его точность нагрузки: Pn = 15 ВА
Его предел точности равен ALF = 10

Для I = ALF . В, его точность составляет 5% (5P), (см. Рисунок 1)

Для упрощения, для защитного ТТ, приведенного в примере, погрешность отношения составляет менее 5% при 10 В , если реальная нагрузка потребляет 15 ВА при In. Однако этих данных недостаточно. Также полезно знать стандартные значения.

Рисунок 1 — Пример паспортной таблички трансформатора тока с двумя вторичными

12 определений, относящихся к трансформаторам тока //

≡ Номинальный (номинальный) первичный ток I ₁

Определяемый стандартами, он выбирается из дискретных значений: 10 — 12,5 — 15 — 20 — 25 — 30 — 40 — 50 — 60 — 75 А и их десятичных кратных.

≡ Номинальный (номинальный) вторичный ток I ₂

равно 1A или 5 A .

≡ Коэффициент (I ₁ / I ₂ )

Первичный и вторичный токи являются стандартными, поэтому эти значения являются дискретными. (Узнайте больше о соотношениях магнитных измерительных трансформаторов тока высокого напряжения — здесь)

load Точность нагрузки

Значение нагрузки, на котором основаны условия точности.

≡ Номинальная (номинальная) точность измерения P _n

Выражается в ВА, это полная мощность, подаваемая во вторичную цепь для номинального (номинального) вторичного тока и точности нагрузки.Стандартные значения: 1 — 2,5 — 5 — 10 — 15 — 30 ВА .

≡ Реальная мощность P _r

В этой технической статье это мощность, соответствующая фактическому потреблению нагрузки ТТ при I _n .

class Класс точности

Этот класс определяет пределы погрешности, гарантируемые для отношения и сдвига фаз в указанных условиях мощности и тока. Для номинальных классов 5P и 10P таблица на рисунке 6 определяет эти пределы.

Рисунок 2 // Ошибки модуля и фазы при номинальном токе
(согласно стандарту IEC 60044-1)

Класс точности	Ошибка тока для номинального тока в%	Фазовый сдвиг для номинального тока		Составные ошибки для предела точности тока в%
		минут	Сентирадийцев
5P	± 1	± 60	± 1.8	5
10P	± 3	—	—	10

≡ Специальный класс точности

Класс X — это класс, определенный британским стандартом BS 3938 . Он также должен быть определен в будущем стандарте IEC 60044-1 под названием класса PX. Этот класс определяет минимальное значение напряжения Vk точки перегиба CT.

Это также накладывает максимальное значение Rct (сопротивление вторичной обмотки ТТ) .Иногда оно указывает максимальное значение тока намагничивания Io при напряжении точки перегиба.

Если мы рассматриваем намагничивающую кривую V (Io) ТТ, то напряжение Vk точки перегиба определяется как точка на этой кривой, из которой увеличение напряжения на 10% вызывает увеличение тока намагничивания на 50% , Класс X соответствует лучшей точности измерения, чем класс 5P и даже больше 10P (см. Рисунок 3).

Рисунок 3 — Напряжения, соответствующие различным классам ТТ

Всегда можно найти эквивалент между CT, определенным в классе X, и 5P CT или, в некоторых случаях, даже 10P CT.

≡ Фактический коэффициент точности (F _p или K _r )

Это отношение между максимальным током, соответствующим номинальной ошибке, и номинальным током ТТ, когда реальная нагрузка отличается от номинальной нагрузки.

factor Коэффициент предела точности (ALF или Kn)

Это соотношение между номинальным максимальным током (например, 10 In) и номинальным током (In).

current Выдерживает короткое время

Выражается в кА, это максимальный ток Ith, который может выдерживаться в течение одной секунды (когда вторичная цепь замкнута накоротко).Он представляет собой термостойкость CT от перегрузок по току (стандартные значения приведены в стандартах, упомянутых в приложении).

≡ CT номинальное напряжение

Это номинальное напряжение, которому подвергается первичная ТТ. Важно помнить, что первичная обмотка находится под высоким напряжением и что одна из клемм вторичной обмотки (которую никогда нельзя открывать) обычно заземлена.

Как и для любых устройств, также определяется максимальное выдерживаемое напряжение в течение одной минуты при частоте питания и максимальное выдерживаемое импульсное напряжение.Их значения определены стандартами.

Например: для номинального напряжения 24 кВ, ТТ должен выдерживать 50 кВ в течение 1 минуты при 50 Гц и 125 кВ при импульсном напряжении.

CT с несколькими вторичными

Некоторые трансформаторы тока могут иметь несколько вторичных , предназначенных для защиты или измерения. Наиболее типичными случаями являются КТ с 2 вторичными, реже с 3 вторичными. Физически эти КТ объединяют в одной форме эквивалент 2 или 3 отдельных КТ, которые могут иметь разные классы и соотношения (см. Рисунок 4 ниже).

Рисунок 4 — Принцип изготовления ТТ с 3 вторичными (с 3 обмотками в одной форме)

Трансформаторы тока — ВИДЕО сессий

Что такое КТ и зачем их использовать?

CT Polarity

CTR

Wye соединены CTs

Delta подключен CTs

Трансформатор тока модель

Ссылка // Cahier Technique Schneider Electric №.194 — Трансформаторы тока: как их определить Schneider Electric

,

Эксплуатация трансформаторов тока — электроника Janitza

Замена измерительного устройства (короткое замыкание трансформаторов тока)

Никогда не отключайте вторичную цепь трансформатора тока, когда ток течет в первичную цепь.

Выход трансформатора тока является источником тока. Следовательно, с увеличением нагрузки выходное напряжение увеличивается (согласно соотношению U = R x I) до тех пор, пока не будет достигнуто насыщение. Выше точки насыщения пиковое напряжение продолжает расти с увеличением искажения и достигает своего максимального значения с бесконечной нагрузкой, т.е.е. открыть вторичные клеммы. Следовательно, при открытых трансформаторах возможно возникновение пиков напряжения, которые могут представлять опасность для людей, а также могут повредить измерительные устройства при повторном подключении.

Таким образом, следует избегать открытой работы трансформаторов тока, а ненагруженные трансформаторы тока должны быть замкнуты накоротко.

Рис .: Клемма трансформатора тока

Клеммная колодка трансформатора тока с устройствами короткого замыкания

Для короткого замыкания трансформаторов тока и для повторяющихся сравнительных измерений рекомендуется использовать специальную клеммную колодку для DIN-реек.Они включают в себя клемму перекрестного отключения с измерительным и испытательным оборудованием, изолированные мосты для заземления и короткого замыкания клемм трансформатора тока.

Перегрузка измерительных ТТ

Перегрузка первичного тока:
Слишком высокий первичный ток -> Насыщенность материала сердечника -> Точность резко снижается.

Номинальная перегрузка по мощности:
Слишком много измерительных приборов или чрезмерно длинные линии подключены к трансформатору с его номинальной мощностью -> Насыщенность материала сердечника -> Точность резко снижается.

Экземпляр короткого замыкания на вторичной стороне ТТ

В случае короткого замыкания сигнал недоступен. Невозможно провести измерения с помощью измерительного устройства. Трансформаторы тока могут (или должны) быть замкнуты накоротко, если нет нагрузки (измерительное устройство).

Работа с гармониками

Наши трансформаторы тока обычно измеряют гармоники до 2,5 кГц (50-я гармоника), а многие типы также измеряют до 3 кГц и даже выше. Однако при более высоких частотах потери на вихревые токи возрастают, и, следовательно, нагрев также увеличивается.Если общее гармоническое искажение слишком велико, тогда трансформатор тока должен быть разработан с более тонкими листами.

Однако невозможно сделать общее утверждение относительно порогового значения общего гармонического искажения, потому что нагрев зависит от размера сердечника, поверхности трансформатора (охлаждения), температуры окружающей среды, соотношения и т. Д.

Потребляемая мощность UMGs, счетчик энергии, измерительные приборы

Счетчик электроэнергии серии ECSEM

Измерительный прибор тип	Вход измерения тока потребляемой мощности в ВА
Аналоговый амперметр	1,1
UMG 103/104/604/605	0,2
UMG 96RM	0,2
UMG 96RM-E	0,2
UMG 508/509	0,2
UMG 511	0,2
	2.1

Потребляемая мощность UMG 96RM-E на вход измерения тока

ТТ.

UMG 96RM-E	0,2 ВА
	+
4-х метровая 2-х проводная линия 2,5 мм²	1,43 ВА
	=
Дает потребляемую мощность измерительного оборудования, которое должно быть рассчитано на	1,84 ВА

Особый случай: трансформатор с большим током — низкий ток

Совет:

Выберите трансформатор тока, который подходит для измерения номинального тока 50 А.

Чтобы разделить нормальный ток трансформатора тока на два, на самом деле достаточно дважды пропустить этот ток через трансформатор.

,

Четыре специальных соединения трансформаторов тока в приложениях релейной защиты

ТТ измерения и защиты

Как вы уже знаете, трансформаторы тока используются для измерения и защиты реле. Когда мы говорим о трансформаторах тока, используемых для измерения, их производительность представляет интерес при нормальных условиях нагрузки. Измерительные трансформаторы могут иметь очень существенные ошибки в условиях неисправности, когда токи могут в несколько раз превышать их нормальное значение в течение очень короткого времени.

Четыре специальных соединения трансформаторов тока в приложениях релейной защиты (фото предоставлено: merko.ee)

Поскольку функции измерения не требуются при сбоях, это несущественно.

Трансформаторы тока, используемые для ретрансляции, имеют небольшие погрешности в условиях сбоя, в то время как их характеристики при нормальной установившейся работе, когда реле не требуется для работы, могут быть не такими точными. Несмотря на эту разницу, все (измеряющие или передающие) характеристики ТТ могут быть рассчитаны с использованием одной и той же эквивалентной схемы.

Различные значения параметров эквивалентной схемы ответственны за разницу в производительности между различными типами ТТ. Обратите внимание, что рабочие характеристики трансформаторов тока, когда они несут ток нагрузки, не имеют значения для нужд ретрансляции.

Важно подчеркнуть, что эффективность защитного реле зависит от точности ТТ не только при токах нагрузки , но и на всех уровнях тока повреждения.

Точность можно представить как то, насколько близко форма вторичной волны напоминает форму первичной волны.Форма волны и разность фаз являются компонентами классификации точности.

Точность ТТ при больших перегрузках по току зависит от сечения железного сердечника и числа витков во вторичной обмотке. Чем больше поперечное сечение железного сердечника, тем больший поток может развиться до насыщения. Насыщение приводит к быстрому снижению точности преобразования.

Чем больше число вторичных витков, тем меньше магнитный поток, необходимый для подачи вторичного тока через реле. Этот фактор влияет на нагрузку, которую КТ может нести без потери точности.

Рассмотрим четыре нестандартных подключения ТТ, используемых в приложениях защиты:

1. Трансформаторы тока вспомогательные
2. Соединения Wye и Delta
3. Шунты тока нулевой последовательности
4. Суммирующий поток CT

1. Вспомогательные трансформаторы тока

Вспомогательные трансформаторы тока используются во многих применениях реле для обеспечения гальванической развязки между главной вторичной обмоткой ТТ и некоторыми другими цепями.Они также используются для корректировки общего коэффициента трансформации.

Коэффициенты КТ

были стандартизированы, и когда требуется другое, чем стандартное отношение , вспомогательный КТ обеспечивает удобный метод достижения желаемого отношения . Вспомогательный CT, однако, вносит свой вклад в общие ошибки трансформации.

В частности, следует учитывать возможность насыщения самой вспомогательной ТТ. Также доступны вспомогательные ТТ с несколькими ответвлениями, обеспечивающие переменное соотношение витков.Нагрузка, подключенная к вторичной обмотке вспомогательного ТТ, отражается во вторичной обмотке основного ТТ в соответствии с обычными правилами преобразования:

Если отношение вспомогательного ТТ равно л: n , а его нагрузка составляет Z _л , то оно отражается в основной вторичной обмотке ТТ как Z ₁ / n ² .

Рисунок 1 — Дополнительные соединения ТТ

Пример

Рассмотрим соединение ТТ, показанное на рисунке 1.CT1 имеет коэффициент поворота 1200: 5 , а CT2 имеет коэффициент поворота 1000: 5 . Желательно, чтобы, когда первичный ток протекал через две линии, как показано, ток в нагрузке был равен нулю. Предположим, что первичный ток составляет 600 A .

Ток во вторичной обмотке CT1 составляет 2,5 A , а во вторичной обмотке CT2 — 3 A . Вставив вспомогательный ТТ с отношением оборотов 3: 2,5, или 1.2: 1 во вторичной цепи CT1, ток во вспомогательной вторичной цепи CT становится 3 A .

С маркировкой полярности, как показано, ток нагрузки равен нулю.

Нагрузка на CT ₂ составляет Z _b , а на CT ₁ — Z _b × (1,2) ² = 1,44 Z _b . Нагрузка на вспомогательный CT, конечно, Z _b .

Соединения ТТ, подобные этим, используются в различных схемах защиты и используют тот факт, что, при отсутствии вспомогательного насыщения ТТ, когда первичный ток течет непрерывно через две первичные обмотки, ток нагрузки остается нулевым, в то время как если некоторая часть первичного тока отклоненный в замыкание между двумя ТТ, ток нагрузки пропорционален току замыкания.

Вернуться к содержанию Таблица №

2. Соединения Wye и Delta

В трехфазных цепях часто необходимо подключать вторичные обмотки трансформатора тока в двухконтурных или треугольных соединениях, чтобы получить определенные сдвиги фаз и амплитуды между вторичными токами трансформатора тока и теми, которые необходимы для реле, подключенных к трансформаторам тока.

Рисунок 2 — ТТ, соединенные по схеме «звезда» и «треугольник»

Рассмотрим соединения ТТ, показанные на рисунке 2. Токовое соединение, показанное на рисунке 2 (a), создает токи, пропорциональные фазовым токам в фазовых нагрузках Z _f , и ток, пропорциональный 3I ₀ в нейтральная нагрузка Z _n .С этой фазой сдвиги фаз не вносятся.

Соединение треугольником, показанное на рисунке 2 (b), создает токи, пропорциональные (I _a — I _b ) , (I _b — I _c ) и (I ‘ _c — I’ _a ) в трех обременениях Z _f .

Если первичные токи сбалансированы, (I ’ _a — I’ _b ) = √3 | I ’ _a | exp (jπ / 6) и сдвиг фазы на 30 ° вводится между первичными токами и токами, подаваемыми на нагрузки Z _f .

Путем изменения направления обмоток треугольника можно получить сдвиг фазы -30 ° . Коэффициент √3 также вносит изменение величины, которое необходимо принимать во внимание. Мы обсудим использование этих соединений при изучении различных приложений ретрансляции.

КТ, соединенных треугольником (ВИДЕО № 1)

КТ, соединенных треугольником (ВИДЕО № 2)

КТ с соединением по краям (ВИДЕО)

Вернуться к содержанию Таблица №

3.Шунты тока нулевой последовательности

Напомним, что соединение ВТ вторичных обмоток показано на рисунке 2 (а). Каждая из фазных нагрузок Z _f несет фазовые токи, которые включают в себя компоненты положительной, отрицательной и нулевой последовательности.

Иногда желательно, чтобы ток нулевой последовательности был обойден из этих нагрузок . Это достигается путем подключения вспомогательных ТТ, которые обеспечивают альтернативный путь для тока нулевой последовательности. Это показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Токовый шунт нулевой последовательности

Нейтраль главных вторичных ТТ не связана с нейтралью нагрузки. Вместо этого, набор вспомогательных КТ имеет свои первичные соединения, связанные в Уай, и свои вторичные в дельте.

Нейтраль вспомогательных ТТ соединена с нейтралью главных вторичных устройств через нагрузку нейтрали Z _n . Вторичные обмотки вспомогательных ТТ обеспечивают циркуляционный путь для тока нулевой последовательности, и он больше не течет в нагрузках фазового импеданса Z _f .

Трансформатор тока нулевой последовательности

Вернуться к содержанию Таблица №

4. Суммирующий поток CT

Можно получить ток нулевой последовательности, используя один трансформатор тока, а не подключая вторичные цепи трех трансформаторов тока, как показано на рисунке 2 (а). Если три фазовых проводника пропущены через окно тороидального ТТ, как показано на рис. 4 (а), вторичный ток пропорционален (I _a + I _b + I _c ) = 3I ₀ .

Поскольку эта схема эффективно суммирует поток, создаваемый тремя фазовыми токами, вторичная обмотка ТТ содержит истинный ток нулевой последовательности .

При подключении трех ТТ, как показано на рис. 2 (а), любые несоответствия между тремя ТТ приведут к ошибке при измерении тока нулевой последовательности.

Это полностью исключено в настоящей заявке.

Рисунок 4 — CT-сумматор потока: (a) без и (b) с током в оболочке кабеля

Однако следует признать, что такое применение ТТ возможно только в низковольтных цепях, где трехфазные проводники могут проходить через сердечник ТТ в непосредственной близости друг от друга.

Если трехфазные проводники заключены в металлическую оболочку, и оболочка может нести некоторый (или весь) ток нулевой последовательности, это должно быть компенсировано путем пропускания заземляющего провода оболочки через сердечник ТТ , как показано на рисунке 4 (б).

Ампер-витки, создаваемые током оболочки, теперь аннулируются ампер-витками, создаваемыми обратным проводником, а суммарный поток, связывающий сердечник, создается суммой трехфазных токов. Эта сумма равна 3I ₀ , нагрузка снова подается током нулевой последовательности.

Вернуться к содержанию Таблица №

Источники:

1. Эстафета энергосистемы Стэнли Х. Горовица и Аруна Г. Пхадке

,