Первичный ток трансформатора тока. Трансформаторы тока: устройство, принцип работы и методы испытаний

alexxlabРазное
Что такое трансформатор тока и для чего он используется. Как устроен трансформатор тока. Какие бывают виды трансформаторов тока. Как проверить исправность трансформатора тока. Какие основные испытания проводятся для трансформаторов тока.

Содержание

Устройство и принцип работы трансформатора тока

Трансформатор тока (ТТ) — это устройство, предназначенное для преобразования больших значений переменного тока в пропорционально меньшие значения для измерения, контроля и защиты в электрических сетях. Основные элементы ТТ:

  • Первичная обмотка — подключается последовательно в цепь с измеряемым током
  • Вторичная обмотка — к ней подключаются измерительные приборы и устройства защиты
  • Магнитопровод — сердечник из ферромагнитного материала, на который намотаны обмотки

Принцип работы ТТ основан на явлении электромагнитной индукции. Когда по первичной обмотке протекает переменный ток, он создает переменный магнитный поток в сердечнике. Этот поток индуцирует ЭДС во вторичной обмотке, в результате чего во вторичной цепи возникает пропорционально меньший ток.


Виды и конструкции трансформаторов тока

По конструктивному исполнению различают следующие основные виды трансформаторов тока:

  • Шинные — первичной обмоткой служит шина распределительного устройства
  • Втулочные — разновидность шинных ТТ, устанавливаемых на вводах оборудования
  • Опорные — имеют собственную изоляцию и устанавливаются на опорных конструкциях
  • Проходные — устанавливаются в местах прохода токоведущих частей через стены, перекрытия
  • Встроенные — монтируются внутри другого электрооборудования (выключателей, силовых трансформаторов)

Выбор конструкции ТТ зависит от номинального напряжения, тока, места установки и других факторов.

Основные характеристики трансформаторов тока

Ключевые параметры, характеризующие трансформатор тока:

  • Номинальный первичный ток — максимальный длительный ток первичной обмотки
  • Номинальный вторичный ток — обычно 1 А или 5 А
  • Номинальный коэффициент трансформации — отношение первичного тока ко вторичному
  • Класс точности — допустимая токовая и угловая погрешность
  • Номинальная вторичная нагрузка — полное сопротивление внешней цепи
  • Номинальная предельная кратность — кратность первичного тока, при которой полная погрешность не превышает 10%

Правильный выбор этих параметров обеспечивает корректную работу ТТ в составе систем измерения и защиты.


Методы испытаний трансформаторов тока

Для проверки исправности и оценки технического состояния трансформаторов тока проводятся следующие основные испытания:

1. Измерение сопротивления изоляции

Измерение выполняется мегаомметром между обмотками и относительно земли. Низкое сопротивление изоляции указывает на ее повреждение или увлажнение. Для ТТ напряжением выше 600 В применяется мегаомметр на 2500 В, для остальных — на 1000 В.

2. Измерение коэффициента трансформации

Производится подачей тока на первичную обмотку и измерением тока во вторичной цепи. Отклонение измеренного коэффициента от номинального не должно превышать допустимых значений. Данный тест позволяет выявить витковые замыкания в обмотках.

3. Проверка полярности выводов

Определяет правильность маркировки выводов обмоток. Неверная полярность может привести к неправильной работе устройств релейной защиты. Проверка выполняется специальными приборами или методом одновременной подачи тока в обе обмотки.

4. Снятие характеристики намагничивания

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) вторичной обмотки позволяет оценить состояние магнитопровода ТТ. Отклонение ВАХ от нормы может свидетельствовать о замыканиях витков или повреждении сердечника. Снятие характеристики выполняется подачей напряжения на вторичную обмотку при разомкнутой первичной.


5. Измерение сопротивления обмоток постоянному току

Позволяет выявить обрывы и межвитковые замыкания в обмотках. Измерение проводится микроомметром или методом вольтметра-амперметра. Важно учитывать температурную зависимость сопротивления при сравнении с паспортными данными.

Специализированное оборудование для испытаний трансформаторов тока

Для проведения комплексных испытаний ТТ применяются специализированные устройства, такие как:

  • Измерительно-диагностические комплексы (например, РЕТОМ-21, РЕТОМ-25)
  • Микроомметры (РЕТ-МОМ.2)
  • Приборы для проверки характеристик ТТ (РЕТ-ВАХ-2000)
  • Вольтамперфазометры (РЕТОМЕТР-М2)
  • Портативные тестеры для экспресс-проверки (РЕТ-ПТ)

Данное оборудование позволяет автоматизировать процесс испытаний, повысить точность измерений и сократить время диагностики трансформаторов тока.

Периодичность и объем испытаний трансформаторов тока

Регулярные испытания ТТ необходимы для своевременного выявления дефектов и предотвращения аварийных ситуаций. Периодичность и объем испытаний регламентируются нормативными документами и зависят от класса напряжения, условий эксплуатации и важности присоединения.


Типовые сроки проведения испытаний:

  • При вводе в эксплуатацию — полный комплекс испытаний
  • В процессе эксплуатации — не реже 1 раза в 6-8 лет
  • После аварийных режимов — внеочередные испытания
  • При выводе в ремонт — проверка состояния изоляции

Своевременное и качественное проведение испытаний позволяет поддерживать надежную работу трансформаторов тока в течение всего срока службы.

Типичные неисправности трансформаторов тока и методы их выявления

Основные виды дефектов ТТ и способы их обнаружения:

  • Повреждение изоляции — выявляется измерением сопротивления изоляции и тангенса угла диэлектрических потерь
  • Витковые замыкания в обмотках — определяются по отклонению коэффициента трансформации и изменению характеристики намагничивания
  • Нарушение герметичности корпуса — обнаруживается при внешнем осмотре и проверке уровня масла (для маслонаполненных ТТ)
  • Повреждение магнитопровода — проявляется в искажении характеристики намагничивания
  • Ослабление контактных соединений — выявляется тепловизионным контролем и измерением переходного сопротивления контактов

Комплексное применение различных методов диагностики позволяет выявить большинство дефектов на ранней стадии развития.



Госреестр 29255-13: Трансформаторы тока ТВ-110

Для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам или устройствам защиты и управления при использовании (встраивании) их в качестве комплектующих изделий на выводах выключателей на номинальное напряжение 110 кВ, частоты 50 и 60 Гц.

Основные данные
Госреестр №29255-13
НаименованиеТрансформаторы тока
МодельТВ-110
Класс СИ34.01.01
Год регистрации2013
Методика поверкиГОСТ 8.217-2003
Межповерочный интервал4 года
Страна-производитель Россия 
Информация о сертификате
Срок действия сертификата21. 01.2018
Тип сертификата (На серию или на партию)C
Дата протоколаПриказ 24 п. 08 от 21.01.201311 от 27.09.07 п.165

ОАО ВО «Электроаппарат», г.С.-Петербург

 Россия 

199106, В.О., 24 линия, 3/7. Тел. (812) 328-81-81, 328-83-81, факс 322-19-14

Оформить заявку

Скачать

29255-13: Описание типа СИ

220.4 КБ Скачать

Применение

Трансформаторы тока ТВ-110 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления при использовании (встраивании) их в качестве комплектующих изделий на выводах выключателей, в комплектных распределительных элегазовых устройствах на номинальное напряжение 110 кВ частоты 50 Гц.

Подробное описание

Трансформаторы тока ТВ-110 встроенные, состоящие из одной вторичной обмотки. Магнитопровод трансформатора тока заключен в коробку, на которую наматывается вторичная обмотка.

Первичной обмоткой трансформаторов тока служит токопровод ввода выключателя, изолированный на номинальное напряжение 110 кВ относительно трансформатора тока.

Трансформаторы тока устанавливаются в герметичных корпусах выключателей и комплектных распределительных элегазовых устройствах в среде элегаза на заземляемой части вводов.

Технические данные

Наименование характеристики

Значение для типов ТВ-110

для защиты

для измерений

Номинальное напряжение, кВ

11

[0

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

126

Номинальный первичный ток, А

от 75 до 2000

Наибольший рабочий первичный ток, А

от 80 до 2000

Номинальный вторичный ток, А

1; 5

Номинальная частота, Гц

50; 60

Количество вторичных обмоток

Класс точности вторичных обмоток

5Р, 10Р

0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5

Номинальная вторичная нагрузка с коэффициентом мощности cos ф2=0,8, ВА

от 5до 60

от 5 до 50

Номинальная предельная кратность вторичной обмотки для защиты, не менее

от 5 до 30

—

Номинальный коэффициент безопасности вторичных обмоток для измерений, не более

—

от 5 до 15

Ток термической стойкости, кА

от 3 до 50

Время протекания тока термической стойкости, с

3

Ток динамической стойкости, кА

от 8 до 125

Средняя наработка на отказ, ч, не менее

400 000

Срок службы до списания, лет, не менее

30

Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69

УХЛ4, У2, УХЛ3*

Масса, кг, не более

100

Утвержденный тип

наносится на эксплуатационную документацию типографским способом и методом термотрансферной печати на табличку трансформатора.

Комплект

1.    Трансформатор тока    — 1 шт.

2.    Паспорт    — 1 экз.

3.    Руководство по эксплуатации (на партию трансформаторов, — 1 экз. поставляемых в один адрес)

Информация о поверке

осуществляется по ГОСТ 8.217-2003 «ГСИ. Трансформаторы тока. Методика поверки».

Перечень эталонов, применяемых при поверке:

—    рабочие эталоны — трансформаторы (компараторы) тока 1-го и 2-го разрядов по ГОСТ 8.550;

—    прибор сравнения токов с допускаемой погрешностью по току в пределах от ±0,03 % до ±0,001 % и по фазовому углу от ±3,0′ до ±0,1′;

—    нагрузочное устройство поверяемого трансформатора тока (вторичная нагрузка) с погрешностью сопротивления нагрузки при cos ц=0,8, не выходящей за пределы ±4 %.

Методы измерений

Методика (методы) измерений приведены в руководстве по эксплуатации «Трансформаторы тока ТВ-110. Руководство по эксплуатации».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к трансформаторам тока ТВ-110

1.    ГОСТ 8.550-86 «Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений коэффициента и угла масштабного преобразования синусоидального тока».

2.    ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».

3.    ГОСТ 8.217-2003 «ГСИ. Трансформаторы тока. Методика поверки».

4.    ТУ 3414-013-04682485-2000 «Трансформаторы тока ТВ-110 и ТВ-220. Технические условия».

Рекомендации

— Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.

Бублики с пылу с жару или испытания шинных и проходных трансформаторов

Каждый день специалисты ООО «ИЦРМ» исследуют и проводят испытания различного рода средств измерений и электротехнической продукции. Для проведения испытаний аккредитованная испытательная лаборатория, в том числе и лаборатория ООО «ИЦРМ», должна быть оснащена необходимым эталонным и испытательным оборудованием. Стоимость эталонного оборудования должна быть оправданной, а его покупка целесообразной.

Ввиду наличия большого опыта в области испытаний средств измерений у специалистов ООО «ИЦРМ»: многие из наших инженеров занимаются испытаниями средств измерений более 10 лет, а также занимались научной деятельностью в ведущих научно-исследовательских институтах страны, мы хотели бы поделиться полезными советами, как сэкономить на покупке эталонного оборудования, основываясь на законах физики и электротехники, при этом не утратив качества проведенных работ.

Данная статья будет посвящена трансформаторам тока, в частности методам оценки токовых и угловых погрешностей.

Многие из тех, кто знаком с испытаниями, поверкой, исследованиями или разработкой трансформаторов тока, могли сталкиваться с утвержденными типами трансформаторов тока в Описаниях типа которых, в разделе «основные средства поверки», приведены эталонные измерительные трансформаторы тока, номинальное значение первичного тока которых в несколько раз ниже номинального значения первичного тока утвержденного типа трансформаторов.

Опытные метрологи понимают, о чем идет речь, но для новичков в данной области, приведенная нами информация может быть полезным открытием.

Исходя из вышеизложенного, мы бы хотели рассмотреть один из наиболее распространенных методов оценки токовых и угловых погрешностей шинных, втулочных, встроенных и разъемных трансформаторов тока со значениями номинального первичного тока свыше 2000 А.

В соответствии с терминологией ГОСТ 18685-73 «Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения»:

Шинный трансформатор тока – трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит одна или несколько параллельно включенных шин распределительного устройства.

Втулочный трансформатор тока – проходной шинный трансформатор.

Встроенный трансформатор тока – трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит ввод электротехнического устройства.

Разъемный трансформатор тока – трансформатор тока без первичной обмотки, магнитная цепь которого можем размыкаться и затем замыкаться вокруг проводника с измеряемым током.

Внешний вид вышеперечисленных трансформаторов тока приведен на рисунках 1 – 4.

Рисунок 1
Внешний вид шинного трансформатора тока		 Рисунок 2
Внешний вид втулочного трансформатора тока
Рисунок 3
Внешний вид разъемного трансформатора тока		 Рисунок 4
Внешний вид встроенного трансформатора тока

 

Приведем принципиальную схему одноступенчатого электромагнитного трансформатора тока и его схему замещения на рисунке 5 (слева-направо соответственно).

Рисунок 5 – Внешний вид принципиальной схемы и схемы замещения

Исходя из приведенных схем, основными элементами трансформатора тока, участвующими в преобразовании тока, являются первичная 1 и вторичная 2 обмотки, намотанные на один и тот же магнитопровод 3. Первичная обмотка включается последовательно (в разрыв токопровода высокого напряжения 4), т.е. обтекает током линии I1. Ко вторичной обмотке подключаются измерительные приборы (амперметр, токовая обмотка счетчика) или реле. При работе трансформатора тока вторичная обмотка всегда замкнута на нагрузку.

Рассмотрим принцип действия трансформаторов тока.

По первичной обмотке 1 трансформатора тока протекает ток I1, именуемый первичным током. Первичный ток зависит только от параметров первичной цепи и является заданной величиной. При прохождении первичного тока по первичной обмотке в магнитопроводе создается переменный магнитный поток Ф1, изменяющийся с частотой аналогичной частоте тока I1. Магнитный поток Ф1 охватывает витки как первичной, так и вторичной обмоток. Пересекая витки вторичной обмотки, магнитный поток Ф1 при своем изменении индуцирует в ней электродвижущую силу. Если вторичная обмотка замкнута на некоторую нагрузку, то в такой системе «вторичная обмотка – вторичная цепь» под действием индуцируемого ЭДС будет проходить ток. Этот ток согласно закону Ленца будет иметь направление, противоположное направлению первичного тока I1. Ток, проходящий во вторичной обмотке, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф2, который направлен встречно магнитному потоку Ф1. Вследствие этого магнитный поток в магнитопроводе, вызванный первичным током, будет уменьшаться.

В результате сложения магнитных потоков Ф1 и Ф2 в магнитопроводе устанавливается результирующий магнитный поток Ф0 = Ф1 – Ф2, составляющий несколько процентов магнитного потока Ф1. Поток Ф0 и является тем передаточным звеном, посредством которого осуществляется передача энергии от первичной обмотки ко вторичной в процессе преобразования тока.

Результирующий магнитный поток Ф0, пересекая витки обеих обмоток, индуцирует при своем изменении в первичной обмотке противо-ЭДС Е1, а во вторичной обмотке – ЭДС Е2. Так как витки первичной и вторичной обмоток имеют примерно одинаковое сцепление с магнитным потоком в магнитопроводе (если пренебречь рассеянием), то в каждом витке обеих обмоток индуцируется одна и та же ЭДС. Под воздействием ЭДС Е2 во вторичной обмотке протекает то I2, называемый вторичным током.

Ссылаясь на основополагающие стандарты на трансформаторы тока приведем следующие утверждения:

В соответствии с пунктом 9.5.1.4 ГОСТ 7746-2015 «Трансформаторы тока. Общие технические условия» погрешности шинных, втулочных, встроенных и разъемных трансформаторов тока на номинальные токи свыше 2000 А при испытаниях допускается определять с первичной обмоткой, состоящей из нескольких витков.

Аналогичным образом, в соответствии с требованиями пункта 9.5.4 ГОСТ 8.217-2003 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Трансформаторы тока. Методика поверки» погрешности встроенных и шинных трансформаторов тока допускается определять с первичной обмоткой, которую создают пропусканием витков провода через центральное отверстие, при всех значениях номинальных ампер-витков. Число витков такой первичной обмотки определяют из условия равенства ее ампер-витков номинальному значению первичного тока.

Ампер-виток – это единица измерения магнитоэлектродвижущей силы. Определяется произведением числа витков обмотки, по которой протекает электрический ток, на значение силы тока в амперах.

Исходя из утверждений, приведенных выше, можно вывести математическую зависимость номинального значения первичного тока от количества витков первичной обмотки. Данная зависимость выражается формулой:

Iном = n · I (1)

где Iном – номинальное значение силы переменного тока в измерительной цепи трансформатора, А;

I – значение силы переменного тока в токоведущей цепи первичной обмотки, А;

n – количество витков первичной обмотки.

Пример: Исходя из приведенной выше теории, имея исследуемый трансформатор тока с номинальным первичным током Iном = 3000 А произвести оценку его токовых и угловых погрешностей допускается следующим образом: с применением источника тока со значением воспроизводимой силы тока 1000 А и эталонным трансформатором тока со значением номинального первичного тока 1000 А. Следовательно для оценки токовых и угловых погрешностей исследуемого трансформатора тока необходимо пропустить один виток токопровода со значением тока 1000 А через центральное отверстие эталонного трансформатора тока и три витка через центральное отверстие исследуемого трансформатора, создавая таким образом ток в первичной цепи исследуемого трансформатора равный 3000 А.

Мы надеемся, что данная информация будет полезна для Вас, и Вы сможете использовать ее при проведении исследований, испытаний, поверки, а также разработке трансформаторов тока.

Пять обязательных испытаний для оценки исправности ТТ

Введение

Трансформатор тока – это устройство, которое пропорционально преобразует переменный первичный ток в пониженный вторичный ток для использования его реле, счетчиками электроэнергии, контрольным оборудованием и другими приборами. ТТ широко применяются в электроэнергетической отрасли и играют важную роль в мониторинге и защите электроэнергетических систем. Неисправность ТТ может вызвать значительные повреждения основного электрооборудования, что может сказаться на бесперебойности питания ответственных потребителей электроэнергии. Для обеспечения надежной работы систем проводится периодическая проверка трансформаторов тока, основной целью которой являются проверка работоспособности и оценка их технического состояния.

Поскольку ТТ представляют собой разные по типу исполнения и размерам устройства – от небольших приборов внутри терминалов до громоздких конструкций, устанавливаемых на железобетонных опорах на территориях ОРУ (рис.1), – для их проверки требуется испытательное оборудование с широким диапазоном выходных и измеряемых параметров.

а)                                                                                       б)
Рис. 1. Трансформаторы тока: а) 660 В 150/5А; б) 500 кВ 1500/5А

В основном выделяют такие причины неисправностей ТТ, как повреждение изоляции, повреждение магнитопровода, дефекты в обмотках. Периодическая проверка позволяет выявить неисправности на ранней стадии и предотвратить серьезные последствия, вызванные повреждениями трансформаторов тока. Визуальный осмотр позволяет оценить чистоту поверхностей, наличие сколов на изоляции, состояние клемм подключения, а также выявить наличие внешних дефектов. Для полноценного анализа необходимо проведение электрических проверок, которые описаны в нормативной документации [1-9] и будут рассмотрены далее.

1. Измерение сопротивления изоляции

Измерение сопротивления изоляции производится на закороченной обмотке относительно корпуса. Другая обмотка должна быть закорочена и заземлена. Показания сопротивления записываются через 1 минуту после начала измерений. Резкое падение значений сопротивления изоляции во время измерения указывает на ухудшение качества изоляции, и для диагностики проблемы требуются дальнейшие исследования.

Для трансформаторов тока напряжением более 600 В измерения производятся с применением мегаомметра на 2500 В, а для ТТ меньшего класса напряжения – обычно выполняются при 1000 В.

На рис. 2 приведена схема испытаний с применением устройства РЕТОМ-6000. Благодаря встроенному мегаомметру прибор позволяет измерять сопротивление изоляции ТТ в пределах от 100 кОм до 2 ГОм. При этом измерения максимально автоматизированы – пользователь задает уровень испытательного напряжения, а на экране отображаются ток утечки и длительность измерения.

Рис. 2. Измерение сопротивления изоляции первичных цепей ТТ

У каскадных ТТ сопротивление изоляции измеряется для трансформатора тока в целом. При неудовлетворительных результатах сопротивление изоляции дополнительно измеряется на каждой ступени. Граничные значения сопротивлений изоляции приведены в соответствующей нормативной документации [1].

2. Измерение коэффициента трансформации

Коэффициент трансформации ТТ представляет собой отношение первичного входного тока ко вторичному выходному току. Измеренное значение данного коэффициента сравнивается с паспортными данными с целью выявления короткозамкнутых витков обмотки. В случае отсутствия проверочного оборудования с необходимым диапазоном выдачи переменного тока для измерения может быть использован источник напряжения, который подключается к вторичной обмотке, а замеры выходного напряжения производятся на первичной обмотке. Для обеспечения точности при таком подходе необходимо учитывать потери, поэтому формула для расчета коэффициента трансформации ТТ будет выглядеть следующим образом (1):

                               (1)

где UТЕСТ  – напряжение, прикладываемое ко вторичной обмотке ТТ,

IТЕСТ – ток, протекающий по вторичной обмотке во время проведения измерения,

RОБМ – сопротивление вторичной обмотки,

UПЕРВ – напряжение на первичной обмотке ТТ.

Рис. 3. Схема измерения коэффициента трансформации ТТ

Для данного типа испытаний применяются комплексы РЕТОМ-21 или РЕТОМ-25, которые позволяют выдавать ток от сотен миллиампер до 3,5 кА (при совместном использовании блока РЕТ-3000), что обеспечивает измерение коэффициента трансформации практически всей номенклатуры ТТ. Пример схемы измерения с помощью устройства РЕТОМ-21 приведен на рис. 3. Проверка выполняется путем подачи тока на первичную обмотку и измерения его выходного значения на вторичной обмотке. Одновременно с данным измерением может быть произведена проверка фазовой погрешности и полярности (описано далее), что позволяет ускорить тестирование ТТ.

3. Проверка полярности ТТ

Под полярностью ТТ понимается определенный порядок расположения выводов его вторичной обмотки, обеспечивающий условия для передачи токового сигнала в нужной фазе. 

Существует несколько способов проверки полярности ТТ с помощью оборудования НПП «Динамика»:

  • применение комплексов РЕТОМ-21/25, которые обеспечивают тестирование любых ТТ. Схема подключения соответствует схеме измерения коэффициента трансформации (рис. 3), однако необходимо настроить прибор для отображения на экране значения разности фаз между измерителем первичного и вторичного тока. При нулевой разнице фазы считается, что катушки включены правильно, в противном случае (разница фаз – 180 градусов), контакты второй обмотки необходимо поменять местами.
  • применение вольтамперфазометра РЕТОМЕТР-М2 (рис. 4), в котором предусмотрен специальный режим для определения прямого или обратного подключения обмоток ТТ мощностью до 10 ВА. Прибор автоматически определяет полярность выводов, а также сигнализирует о наличии внешнего напряжения или обрыве обмотки ТТ.
  • применение блока РЕТ-ПТ, позволяющего определять полярность ТТ мощностью до 10 ВА, а также целостность цепей (рис. 5). Блок удобен в эксплуатации благодаря компактности, автономности и простоте использования – проверка производится буквально одним нажатием кнопки.

Рис. 4. Проверка полярности ТТ с помощью ВАФ РЕТОМЕТР-М2

Рис. 5. Проверка полярности ТТ с помощью блока РЕТ-ПТ

Выбор устройства для проверки полярности ТТ определяется целью испытания, местом его проведения и имеющимся в арсенале пользователя проверочным оборудованием. При комплексной проверке ТТ целесообразно применение устройства РЕТОМ-21/25, а при экспресс-проверках – более компактных приборов РЕТОМЕТР-М2 или РЕТ-ПТ.

4. Проверка характеристики намагничивания ТТ

Характеристика намагничивания (или вольт-амперная характеристика) трансформатора тока представляет собой зависимость напряжения на выводах вторичной обмотки от тока, протекающего по ней, и является одной из наиболее важных характеристик ТТ. При проведении данного испытания выводы первичной обмотки остаются разомкнутыми, а на выводы вторичной обмотки подаётся регулируемое напряжение от независимого источника.

Для снятия ВАХ может применяться комплекс РЕТОМ-25 – для проверки ТТ с напряжением насыщения 250 В, или РЕТОМ-21 – для ТТ с напряжением насыщения 500 В.

На рис. 6 приведена схема измерения характеристики намагничивания ТТ с помощью РЕТОМ-21, а также блока РЕТ-ВАХ-2000, который увеличивает выдаваемое прибором напряжение до допустимых нормативной документацией 1800 В.

Рис. 6. Схема измерения характеристики намагничивания ТТ с помощью РЕТОМ-21 и РЕТ-ВАХ-2000

Процедура измерения характеристики намагничивания описана во многих нормативных документах, среди которых ПУЭ-7 (п. 1.5.17), СТО 34.01-23.1-001-2017, ГОСТ-7746-2001 (п. 9.8), РД 153-34.0-35.301-2002 (п. 3.7), МЭК 60044, МЭК 61869-2, IEEE C57/13 [1-9]. Знакомство с этими документами позволяет сделать вывод о том, что разные стандарты регламентируют разные типы измерения для снятия ВАХ (табл. 1), а также разный выходной результат: несколько точек ВАХ, график целиком или рассчитанная точка перегиба. Принятой нормой является отклонение результатов на величину не более 10%. Поэтому важным аспектом данного испытания является наличие в испытательном устройстве измерителей тока и напряжения с поддержкой различных стандартов. В РЕТОМ-21/25 реализованы все типы измерения, позволяющие проводить расчет точки перегиба по любому из приведенных в таблице стандартов.

Таблица 1. Типы измерений для снятия вольт-амперной характеристики ТТ
Стандарт Тип измерения напряжения/тока
ГОСТ 7746-2001 Среднее/RMS
РД 153-34.0-35.301-2002 Среднее/RMS
МЭК 60044-1 RMS/RMS
МЭК 60044-6 RMS (ЭДС)/Амплитудное
МЭК 61869-2 Средневыпрямленное/RMS
IEEE C57/13 RMS (ЭДС)/RMS


Полностью автоматизировать процесс снятия ВАХ позволяет программа «Трансформатор тока», входящая в состав ПО комплексов РЕТОМ-21/25. При работе с данной программой пользователю достаточно выбрать схему подключения согласно необходимому максимальному уровню тока и напряжения ВАХ, задать шаг и запустить проверку. Программа в автоматическом режиме строит кривую намагничивания, повышая выходное напряжение и фиксируя значения тока и напряжения на каждом шаге. По завершении построения программа автоматически плавно снижает напряжение и тем самым размагничивает ТТ (рис. 7). В результате формируется протокол испытаний, отображающий график кривой намагничивания, табличные значения напряжений и токов, а также контрольные точки ВАХ, заданные пользователем. 

Рис. 7. Характеристика намагничивания трансформатора тока 3000/5

5. Измерение сопротивления обмоток ТТ

Измерение сопротивления обмотки постоянному току является важным испытанием для определения ее целостности и наличия обрывов/замкнутых витков, поэтому данную проверку рекомендуется проводить с определенной периодичностью.

Сопротивление обмотки трансформатора тока определяется отношением падения напряжения на обмотке (измеренного милливольтметром постоянного тока) к протекающему через обмотку постоянному току (2). Схема представлена на рис. 7.

                         (2)

Несмотря на то, что индуктивная составляющая сопротивления ТТ значительно ниже, чем в силовых трансформаторах, измерение требуется проводить с применением источников стабилизированного постоянного тока при насыщении магнитопровода трансформатора (рис.8). Пульсации тестового тока или недостаточное намагничивание магнитопровода могут значительно увеличить погрешность измеренного сопротивления. После измерения сопротивления обмотки ТТ следует размагнитить во избежание бросков тока намагничивания при включении его в работу.

  

 а)                                                                                       б)
Рис. 8. а) Схема проведения измерения сопротивления обмотки;
б) диаграмма изменения тока и напряжения во время измерения

Измерение сопротивления обмотки ТТ можно проводить с использованием микроомметра РЕТ-МОМ.2 (рис. 9, а) или комплексов РЕТОМ-21/25 совместно со сглаживающим фильтром РЕТ-СФ (рис. 9, б).

 а)                                                                                           б)
Рис. 9. Схемы измерения сопротивления обмотки ТТ: а) с применением РЕТ-МОМ.2;б) с применением РЕТОМ-21 совместно с РЕТ-СФ

Поскольку сопротивление проводников зависит от температуры, сравнение результатов измерений с заводскими (паспортными) возможно только при приведении измеренного сопротивления к необходимой температуре. Пересчет сопротивления производится по формуле (3).

                        (3)

где R1 – сопротивление, измеренное при температуре t1,

R2 – сопротивление, приводимое к температуре t2;

К – коэффициент, равный 245 для обмоток из алюминия и 235 – для обмоток из меди.

Микроомметр РЕТ-МОМ.2 специально разработан для измерения активного сопротивления цепей с большой индуктивностью (обмоток трансформаторов, генераторов, двигателей) и позволяет проводить испытания в автоматическом режиме с приведением сопротивления к необходимой температуре.

При отсутствии специализированного оборудования для тестирования обмоток рекомендуется воспользоваться  комплексами РЕТОМ-21/25 с дополнительным сглаживающим фильтром РЕТ-СФ, позволяющим полностью исключить пульсации, которые могут негативно сказаться на точности измерения сопротивления индуктивных цепей.

Заключение

Не существует единого универсального метода проверки трансформаторов тока. Каждый из приведенных способов предоставляет лишь часть информации о техническом состоянии ТТ. Поэтому необходимо применение комплексного подхода к их тестированию с использованием методов и средств испытаний, отвечающих всем современным требованиям. В статье приведены основные этапы проверок трансформаторов тока с использованием оборудования серии РЕТОМ, которое обеспечивает комплексные испытания трансформаторов тока с получением достоверных результатов измерений и, таким образом, позволяет оценить их общее техническое состояние. Актуальная информация о техническом состоянии ТТ позволит при необходимости организовать мероприятия по устранению выявленных недостатков для обеспечения надежной работы систем релейной защиты и автоматики, а также поддержания бесперебойности электроснабжения потребителей.

Литература
  1. ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.
  3. СТО 34.01-23.1-001-2017. «Объем и нормы испытаний. Электрооборудования.
  4. ГОСТ-7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».
  5. ГОСТ IEC 60044-1-2013 Трансформаторы измерительные. Часть 1.
  6. ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015 Трансформаторы измерительные. Часть 2.
  7. РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования».
  8. РД 153-34.0-35.301-2002 «Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения».
  9. С57.13-2016 — IEEE Standard Requirements for Instrument Transformers.

 

Плеханов А.В.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
Июль 2021

Трансформатор первичного тока

обмоток — FLEX-CORE®

Отд.
Морлан энд Ассошиэйтс, Инк.

Отдел продаж: +1-614-889-6152

Ищи:

Ищи:

Модель № 189 | Класс 600 В

  • Модель 189 представляет собой трансформатор тока с обмоткой в ​​первичной обмотке с низким коэффициентом, подходящий для первичных токов от 2,5 до 100 А с выходным током 5 А.
  • Для использования с амперметрами, ваттметрами или преобразователями.
  • Одобрено UL

Запросить цену

Нужна помощь? Позвоните нам: 614-889-6152

  • 245941

  • E238872

Скачать техпаспорт 9004