Трансформатор тока: конструкция, принцип работы, классификация

Что такое трансформатор тока, принцип работы, типы, схемы

Трансформатор тока — это тип «измерительного трансформатора», предназначенный для создания переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального току, измеренному в его первичной обмотке. Трансформаторы тока снижают токи высокого напряжения до гораздо более низких значений и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии питания переменного тока, с помощью стандартного амперметра.

Принцип работы основного трансформатора тока немного отличается от обычного трансформатора напряжения.

Трансформатор тока состоит из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может иметь один плоский виток, катушку из сверхпрочного провода, намотанную вокруг сердечника, или просто проводник или шину, проходящую через центральное отверстие, как показано.

Из-за такой конструкции трансформатор тока часто называют «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, у которой никогда не бывает более нескольких витков, последовательно соединена с током, несущим нагрузку.

Однако вторичная обмотка может иметь большое количество витков катушки, намотанной на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями. Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, поэтому плотность генерируемого магнитного потока мала при использовании провода с меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, сколько тока необходимо уменьшить при попытке подачи постоянного тока, независимо от подключенная нагрузка.

Вторичная обмотка будет подавать ток на короткое замыкание в виде амперметра или резистивной нагрузки до тех пор, пока индуцированное напряжение во вторичной обмотке не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать неисправность из-за чрезмерного пробоя напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения, первичный ток трансформатора тока не зависит от тока вторичной нагрузки, а контролируется внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно составляет 1 стандартный ампер или 5 ампер для больших первичных токов.

Существует три основных типа трансформаторов тока:

• Обмоточный трансформатор тока — первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от передаточного числа трансформатора.
• Трансформатор тока тороидальный: не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», который позволяет открывать, устанавливать и включать без отключения цепи, к которой они подключены.
• Барный трансформатор тока — этот тип трансформатора тока использует фактический провод или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, что соответствует одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству.

Для чего нужны трансформаторы тока?

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

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

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

На силовом оборудовании часто используются интегрированные конструкции трансформаторов тока, которые размещаются непосредственно на корпусе энергообъекта.

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

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

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

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

На следующей упрощенной схеме показан пример подключения цепи вторичного тока одной из защитных жил REL 511 для линейного выключателя 110 кВ.

Понятие трансформатор тока, назначение

Трансформаторы тока (ТТ) представляют собой статические устройства с электромагнитным принципом действия с обмотками (двумя или более) на металлическом стержне (магнитопроводе) с проводниками для подключения к сети и к измерительным приборам.

Для чего нужен ТТ:

• подключение счетчиков релейной защиты и автоматики (реле защиты), не выдерживающих начальных нагрузок. Изоляция подключенного и работающего узла от избыточных мощностей обслуживаемого оборудования;
• расширить пределы измерений;
• снизить ток по мощности и создать защиту;
• управление в цепях с высокими значениями, например в сварочном аппарате, где ток достигает 150-250 А;
• во всех остальных случаях, когда необходимо уменьшить ток.

ТТ работает с переменными, в крайнем случае с пульсирующим напряжением: при подключении к постоянному напряжению выходной потенциал будет равен нулю. Иногда встречается название «трансформатор постоянного тока», что означает, что в нем используются специальные выпрямители.

Где используются

ТТ широко используются при транспортировке электроэнергии на большие расстояния, для распределения между приемниками. Они отличаются тем, что предназначены для выпрямителей, стабилизаторов сигналов, усилителей, блоков управления, на станциях и заводах, производящих электроэнергию. Поэтому требования к их точности и подключению крайне высоки — даже незначительные отклонения значительны.

Где его чаще всего используют и почему:

• в промышленной, промышленной энергетике, в релейных узлах подстанций, распределительных сооружениях, мощных электроустановках;
• для измерений и в устройствах, выполняющих эту функцию. Размещены в узлах учета (торговых, бытовых);
• проверять высокие значения при подключении измерительных приборов, счетчиков электроэнергии.

Сферы применения

Трансформаторы тока по тем или иным причинам всегда активно используются во всех сферах: промышленных, коммерческих, бытовых и других, где обеспечивается работа электрической сети, особенно высокого напряжения. В случаях, когда необходимо преобразовать ток по принципу магнитной индукции из первичной цепи переменного тока в другую — вторичную. При этом различия между одним и другим могут быть самыми разными: напряжение, количество фаз, частота и так далее

Кроме того, защитные устройства, которые позволяют подключать устройства и устройства посредством гальванической развязки, предотвращают риски как для потребителя, так и для обслуживающего персонала или пользователя. Трансформаторы тока незаменимы для измерения показателей, особенно штатных или непрерывных.

Особенности конструкции

При работе трансформатора тока вторичная обмотка всегда находится под нагрузкой, сопротивление которой регулируется требованиями к точности передаточного числа. Допускается небольшое отклонение сопротивления от устройства, указанного в паспорте.

Если произойдет увеличение нагрузки, то напряжение во второй обмотке резко возрастет, что может привести к пробою изоляции и выходу прибора из строя. Эта ситуация представляет угрозу безопасности для сотрудников, выполняющих техническое обслуживание электрического прибора. В состав устройства трансформатора тока входят:

• база;
• магнитопровод (сердечник);
• первичная обмотка;
• вторичная обмотка;
• клеммная колодка для подключения кабеля от источника питания;
• контакт с землей.

Первичная обмотка выполнена в виде катушки, подключенной к магнитной цепи, или в виде шины. По конструкции некоторые устройства не имеют встроенной первичной обмотки, но дополняются обслуживающим персоналом путем подключения отдельного провода через специальное окно.

Корпус устройства служит изоляцией и защитой обмоток от внешних повреждений. В последних моделях устройств сердечники изготовлены из нанокристаллических сплавов, что значительно увеличивает класс точности устройства.

Из-за больших потерь в сердечнике устройство начинает сильно перегреваться, что приводит к износу или выходу из строя его изоляции. Вторая обмотка в разомкнутом состоянии также создает негативное явление, так как происходит перегрев и истощение магнитопровода.

Основной особенностью устройства является коэффициент трансформации, который указывает соотношение между номинальным током в первичной обмотке и таким же значением во вторичной. Реальное значение этого коэффициента немного отличается от номинального, что объясняется степенью погрешности прибора.

Это связано с тем, что магнитные конструкции имеют потери, связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода. Чтобы несколько сгладить эти ошибки, производители используют коррекцию прихватывания.

Устройство и принцип работы

Работа основана на электромагнитной индукции. Устройство разделяет части, по которым проходит ток высокого напряжения, и преобразует значения энергии в безопасные или требуемые.

Суть ТТ. Если через первичную обмотку протекает переменный ток определенной интенсивности, то вторичная обмотка, будучи с постоянной активной нагрузкой, например (резистор или UE обслуживается), создает на них падение напряжения пропорционально первичному току (в зависимости от от коэффициента трансформации) и сопротивления. Напряжение снижается в максимально возможном диапазоне, потенциал просадки практически бесконечен.

Устройство, схема трансформатора тока:

• две (реже больше) обмотки на магнитопроводе из электротехнической стали:
• первичный (подключен к сети). Это любая токопроводящая жила;
• вторичный (от него энергия поступает в приемник). Один одиночный или групповой снабжен несколькими выходами для схем защиты, измерительных и управляющих устройств;
• выводы, клеммы.

Первичные витки подключаются последовательно, поэтому есть полная нагрузка, вторичный замыкается на нее (реле защиты, счетчики), пропуская ток, пропорциональный значению на первом. Сопротивление счетчиков низкое и считается, что все трансформаторы тока закорочены.

Есть несколько вариантов вторичных обмоток, обычно они создаются для подключения защитных устройств и для контрольно-измерительных устройств. К катушкам должна быть подключена нагрузка со строго регулируемым сопротивлением — даже незначительные отклонения приводят к критическим ошибкам измерения, а не к селективности реле.

Работа ТТ поэтапно на примере схемы

Трансформатор тока, как он работает, принцип работы в несколько этапов:

1. Ток I1 протекает через первичную цепь (количество витков W1), его полное сопротивление Z1 превышено.
2. Ориентированное магнитное поле F1 формируется вокруг катушки и улавливается стержнем, перпендикулярным вектору (I1) заданного значения. Ориентация деталей делает потери энергии практически нулевыми.
3. Поток F1, проходящий через катушки W2 перпендикулярно к ним, создает там движущую силу E2.
4. За счет последнего во вторичной обмотке (Z2) появляется ток I2, преодолевая сопротивление (его и подключенную нагрузку Zн).
5. Уменьшение напряжения U2 происходит на выводах витков вторичной катушки. Магнитное поле Ф2 от вторичных обмоток I2 опускает другую Ф1 в стержне. Входящий в него поток трансформатора Ft определяется суммой векторов (F1 и 2).

Принцип действия, отличия трансформатора напряжения основаны на электромагнитных явлениях, как и в токовых. Но разница заключается в количестве витков обмоток и назначении. Важно учитывать цели, для которых разработана конструкция, трансформаторы напряжения обслуживают потребителей, поэтому они «острые» для преобразования питания электроприборов, ТТ — для устройств защиты и учета, а также используются для контроля и работа в режиме короткого замыкания.

Сопротивление

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

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

Итак, поработаем… Ток, подводимый к первичной обмотке, имеющей определенное количество витков, преодолевает ее сопротивление и образует магнитное поле (прямой поток), направленное магнитной цепью, расположенной перпендикулярно направлению вектор. Такая конструкция обеспечивает минимальные потери энергии при преобразовании.

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

Разновидности

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

Фактор разделения

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

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

Защитные ТТ

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

Измерительные ТТ

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

Виды трансформаторов тока

Эти электрические устройства классифицируются по нескольким характеристикам. В зависимости от назначения трансформаторы тока могут быть:

• защитные — снижение параметров тока для предотвращения выхода из строя устройств потребителей;
• учет — через которые подключаются средства измерений, в том числе электросчетчики;
• промежуточные — устанавливаются в системах релейной защиты;
• лаборатория — используется в исследовательских целях, с небольшой ошибкой измерения, часто с разными коэффициентами трансформации.

По характеру условий эксплуатации трансформаторы различают:

• для наружной установки — защищен от воздействия атмосферных факторов, может использоваться на открытом воздухе;

  
  Три трансформатора тока на 3 фазы (A, B? C)

• внутренние — используются внутри помещений;

  
  Внутренний ТТ

• встроенный — находится внутри электрических устройств и составляет их неотъемлемую часть (стрелкой указано по 3 ТТ на каждую фазу).

  
  Интегрированные трансформаторы тока

В зависимости от конструкции первичных обмоток различают устройства:

• однооборотное исполнение;
• многооборотный;
• шина.

По способу установки они делятся на следующие виды:

• контрольно-пропускной пункт;
• служба поддержки.

По количеству ступеней изменения тока различают трансформаторы:

• один этап,
• двухступенчатого типа (каскад.

Устройства в зависимости от значения напряжения, на которое они рассчитаны, делятся на предназначенные для работы в условиях выше и ниже 1000 В.

Для изготовления сердечника используется специальная трансформаторная сталь. Утепление выполняется сухим (бакелит, фарфор), обычным или пергаментной бумагой.

По типу установки

• Внешнее подключение — для открытых панелей.
• Соединение закрыто.
• Встраивается в различные устройства и аппараты.
• Над головой — «перелезть» через кусты.
• Портативный — для контрольно-аналитических измерений.

По конструкциям первичных обмоток

• Многооборотный.
• Односменная.
• Шина.

По способу монтажа

• Препятствия.
• Служба поддержки.

По типу изоляции

• Сухая, в которую входит группа материалов: литье, эпоксидная, фосфорная, бакелитовая и т.д.
• Масло-бумага.
• Конденсатор масляный бумажный.
• Заправка газом.
• Заливка — компостом.

По количеству ступеней трансформации

• Одноступенчатый.
• Двухступенчатый.

По номиналу рабочего напряжения

• До 1000 В.
• Более 1000 В.

Классификация трансформаторов тока

Принцип работы трансформатора тока, а также способы подключения и назначение позволяют разделить их по следующим отличиям:

• деловое свидание, встреча;
• тип установки;
• метод позиционирования;
• реализация первичной обмотки;
• тип утеплителя;
• рабочее напряжение;
• количество шагов преобразования.

Кроме того, есть и другие качества, позволяющие классифицировать ТТ. Одна из отличительных черт — специфический дизайн.

По конструктивным особенностям ТТ различаются:

• одиночный оборот;
• многооборотный;
• оптико-электронный.

У каждого из этих типов есть типы моделей, которые следует рассматривать отдельно.

ТТ катушечного типа

Это одни из самых простых трансформаторов тока. Они относятся к первым ТТ, построенным и продвигаемым на базе силового трансформатора. Обе обмотки (первая и вторая) собраны на каркасе с изоляционными свойствами. Каждый из них представляет собой катушку. Отсюда и название. Помимо того, что они компактны и дешевы в производстве, есть недостаток — низкое напряжение разряда из-за плохой изоляции катушек.

Такая конструкция позволяет использовать их только для напряжений до 3 кВ. Для увеличения значения Ures. Необходимо увеличить окно сердечника и отделить первичную обмотку от внутренней поверхности пластин. В получившееся пространство вставляется П-образная изолирующая прокладка.

Проходной трансформатор

Распределительные устройства (РУ) напряжением от 6 до 35 кВ предполагают установку таких трансформаторов тока. Это многооборотный ТТ, где за основу взята пара втулок, соединенных между собой посередине. Эта сборка позволяет проходить сквозь стены и использовать их в закрытых картинах. Это избавляет от необходимости специально использовать втулку.

Обмотка, служащая первичной, проложена через пустоту, расположенную внутри. Число оборотов получается из расчета «ампер-оборотов», необходимых для соответствующего класса точности. Втулки размещаются под заземленным фланцем. В их середине закреплены магнитопроводы вторичных обмоток, прикрытые кожухом.

Внимание! Положение вывода обмотки первичной обмотки находится в верхней плоскости относительно заземленного фланца.

Стержневое устройство

Этот тип устройства предназначен для работы с U = 10-20 кВ и In = 600 и 1500 A. Данный трансформатор тока относится к однооборотным проходным трансформаторам с фарфоровой изоляцией. Он имеет токопроводящий стержень, пробивающий фарфоровый изолятор, служащий первичной обмоткой.

Шинный прибор

Следующая конструкция предназначена для установки в комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Они осуществляют передачу измерительной информации в контрольно-измерительные приборы (КИПиА). Аналогичные сигналы ТТ также передаются в схемы защиты и управления.

Преимущества и недостатки

У каждого из перечисленных устройств есть свои плюсы и минусы. Их лучше рассматривать раздельно: однооборотные и многооборотные модели.

К преимуществам TT с одним кругом можно отнести:

• простота устройства;
• бюджетный;
• маленький размер;
• устойчивость к токам короткого замыкания (короткое замыкание).

Сюда можно добавить тот факт, что за счет изменения сечения токоведущего кабеля (стержня) достигается изменение термостойкости.

Недостатком таких моделей является низкая точность при малых измеряемых токах.

Что касается многооборотных моделей, то явным положительным моментом является наличие определенного количества витков в первичной обмотке. Это позволило значительно повысить класс точности измерений. К минусам можно отнести:

• сложность конструкции;
• увеличение цены;
• восприимчивость первичной обмотки к перенапряжениям катушки.

В то же время сюда можно отнести и низкую устойчивость к токам короткого замыкания.

Главные параметры и характеристики

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

Номинальный ток

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

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

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

Номинальная предельная кратность

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

Максимальная кратность вторичного тока

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

Расшифровка маркировки

Каждому типу трансформатора присвоены буквенно-цифровые символы, по которым можно определить его основные параметры:

• Т — трансформатор тока;
• П — буква, указывающая на то, что перед нами проходной трансформатор. Отсутствие буквы P указывает на принадлежность устройства к классу эталонных ТТ;
• B — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного автоматического выключателя или в механизм другого устройства;
• ВТ — интегрирован в структуру силового трансформатора;
• L — с изоляцией из смолы (литой;
• ФЗ — прибор в фарфоровом корпусе. Тип соединения первичной обмотки;
• F — с надежным фарфоровым утеплителем;
• Ш — пневматический;
• О — однооборотный;
• М — маленький по размеру;
• К — катушка к катушке;
• 3 — используется для защиты от последствий замыкания на землю;
• U — усиленный;
• H — для наружной установки;
• Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
• D — с вторичной обмоткой, предназначенной для подачи электроэнергии на устройства дифференциальной защиты;
• М — залит маслом. Подходит для наружной установки.

1. Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных знаков (первая цифра).
2. Числа, разделенные дробью, указывают классы точности сердечников. Некоторые производители ставят вместо цифр буквы P или D.
3. следующие две цифры «через дробь» указывают параметры первичного и вторичного токов;
4. после позиции дробных знаков — код варианта оформления;
5. буквы, расположенные после кода конструктивного варианта, указывают на тип климатического исполнения;
6. цифра в последней позиции — это категория размещения.

Достоинства трансформатора тока

Трансформаторы тока обладают огромным количеством преимуществ, о которых стоит поговорить. Вот основные из них:

1. Возможность регулировать электрический ток в цепи;
2. Простая изоляция (гарантия безопасности при эксплуатации);
3. Точность действий и удобство использования устройства;
4. Широкий охват и диапазон измерения электрического тока;
5. Не самый большой размер (в зависимости от вида);
6. Не самая значительная масса (в зависимости от вида);
7. Первичная развязка;
8. Вторичная развязка;
9. Практически полная независимость от температуры наружного воздуха;
10. Способность выдерживать процесс перенапряжения;
11. Возможность быстрого восстановления после короткого замыкания;
12. Способность также передавать электрический импульс.

Режимы работы трансформаторов тока

ТТ имеет два основных режима работы: установившийся и переходный.

В стационарном режиме токи в первичной и вторичной обмотках не содержат свободных апериодических и периодических составляющих. В переходном режиме компоненты свободного демпфирующего тока проходят через первичную и вторичную обмотки.

При правильном выборе ТТ в обоих режимах работы погрешности не должны превышать допустимые в этих режимах, а токи в обмотках не должны превышать допустимое тепловое и динамическое сопротивление.

ТТ для измерений предназначены для работы в установившемся режиме при условии, что не превышаются допустимые погрешности. Работа ТТ для защиты начинается с момента возникновения тока перегрузки или короткого замыкания; в этих режимах должны выполняться требования некоторых типов защиты.

Важность коэффициента трансформации, класса точности, погрешности

Коэффициент трансформации (ТА) — определяет пропорциональность трансформации, задается на этапе проектирования ТА, обязательно проверяется на момент выпуска. На схеме это K1, определяемый отношением l1 / l2 (два вектора).

Коэффициент полезного действия собранного изделия отражает класс точности. В реальной эксплуатации текущие значения непостоянны, поэтому коэффициент обозначен как номинальный. Пример: 1000/5 — при рабочем токе 1 кА (первичный) во вторичной цепи действует нагрузка 5 А. На основе описанных значений рассчитывается время работы этого тока трансформатора.

Погрешность TT влияет на его класс точности и определяется поперечным сечением, уровнем магнитной проницаемости материала магнитопровода и значениями магнитного пути.

Повышение сопротивления нагрузки во вторичной цепи, превышающее возможности ТТ (при этом генерируется более высокое напряжение), вызывает пробой изоляции — выходит из строя трансформатор, сгорает. Поэтому важно правильно выбрать этот параметр. Предел прочности указан в стандартных материалах.

В чем разница между трансформаторами тока и напряжения

Если рассматривать вопрос, чем трансформатор тока отличается от трансформатора напряжения, то это алгоритм действия, назначение и компоновка, но иногда внешне устройства могут быть похожими.

ТрансформерыТок (TT) Напряжения (VT, мощность)

Следует различать принцип работы трансформатора тока: трансформатор тока не имеет ограниченного диапазона расхода вторичной обмотки, и его ток зависит от тока первичных (измеренных) витков, поэтому первый всегда замыкается при подключении нагрузки. В этом отношении установка трансформаторов напряжения также отличается. Первичное устройство может проходить через окно магнитопровода с одним оборотом. На другом барабане — строго определенный номинал. Основное отличие: он работает как источник тока со значением охраняемой территории. Это значение практически не зависит от нагрузок на вторичную обмотку.	Как работает трансформатор напряжения: при переключении между катушками (витков всегда много) в зависимости от параметров потребителя меняются характеристики блока питания. То есть здесь на втором месте утеплитель и защита, они имеют другой характер. Нагрузка может варьироваться в зависимости от возможностей продукта.
Цель состоит в том, чтобы изолировать счетчики от источников высокой мощности для мониторинга, измерения электрических сетей.	Обозначение трансформаторов напряжения, режим работы и принцип действия отличаются от таковых у трансформаторов тока. Цель состоит в том, чтобы преобразовать мощность в силовые нагрузки разной мощности. Напряжение, вырабатываемое электростанциями, чрезвычайно велико. Для обеспечения мощности используются заниженные модели, а при передаче на большие расстояния (когда возможны потери) — увеличивающие.
На электростанциях, станциях, где чрезвычайно мощная сеть подключена до такой степени, что для измерений также требуется дополнительная изоляция.	Для чего нужен трансформатор напряжения: для работы бытовых электроприборов и тому подобное. «Приспосабливаться» к приемникам энергии, что позволяет использовать универсальную сеть где угодно. Напряжение меняется в зависимости от потребностей потребителя, оно становится подходящим для любой техники.
Встраивается практически во все бытовые приборы, имеющиеся в обычных домашних сетях.

Наличие в блоке управления трансформаторов тока малой и средней мощности обеспечит работу: элемент разделяет цепи большой / малой мощности, упрощает счетчики, реле.

Например, устройства могут работать от тысяч ампер до 5А, 1А.

Выбор токового трансформатора для приборов учета

Назначение трансформатора торгового инструмента — отслеживать электричество. Выбирая такие модели, обратите внимание на следующее:

• Уном ТТ — 0,66 кВ;
• класс точности — 0,5 S с рыночным исполнением, с техническим контролем — 1,0;
• I1n — номинальный первичный ток.

Коэффициент трансформации зависит от номинального первичного тока.

Ни одна подстанция электросети не обходится без трансформаторов тока. Эти устройства работают, чтобы знать и учитывать текущую нагрузку. Они обеспечивают защиту цепей питания и оперативно сигнализируют обо всех изменениях силы тока в первичной цепи. Правильно подобранный ТТ прослужит долго без нареканий.

Монтаж, подключение, опасные факторы

При разрыве изоляции обмотки существует вероятность поражения электрическим током, но риск предотвращается путем заземления клеммы (указанной на корпусе) вторичной обмотки.

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

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

Как подключается ТТ

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

Полная звезда:

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

Если ток ниже уставки на реле КА1-КА3, то это нормальная ситуация, защита не срабатывает. Ток на K0 — это сумма всех трех фаз. При увеличении значений в одном из них ток в ТТ также увеличивается. Реле сработает при коротком замыкании и при превышении нагрузки.

Неполная звезда:

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

Дельта и звезда — для дифференциальной защиты.

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

TTI подключаются через простое последовательное соединение первичных шлейфов продукта.

Силового оборудования

Схема подключения на 110 кВ и выше:

Схема подключения на 6-10 кВ в отсеках КРУ:

Вторичные цепи

Схема подключения трансформатора тока полной звезды:

Схема подключения трансформатора тока к неполной звезде (из-за распределения токов на дополнительном устройстве получается отображение векторной суммы фаз A и C, которая направлена ​​противоположно вектору фазы B в симметричной нагрузке сетевой режим):

Схема подключения трансформатора тока к неполной звезде (для контроля линейного тока с помощью реле):

Схема подключения трансформатора тока полной звездой с подключением обмотки реле к фильтру нулевой последовательности (ФТНП):

Монтаж

Монтаж трансформаторов тока:

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

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

Расчет

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

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

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

Правила, как выбрать трансформатор тока в общих чертах:

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

Проверка после расчета

Правила:

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

Возможные неисправности и признаки нарушений работоспособности

Трансформаторы в процессе эксплуатации сталкиваются с различными негативными факторами. Это тоже высокие продолжительные нагрузки. Механическое повреждение. Неблагоприятные воздействия окружающей среды. Короткие замыкания. Перегрузки, перегрев устройства и многое другое. Для работы трансформаторов также необходимо создать определенные условия в помещениях, в которых они расположены. Регулярно анализируйте рабочие процессы, выполняйте диагностику и своевременно устраняйте нарушения, предотвращая поломки. Не допускается:

• Высокая температура и влажность внутри.
• Отсутствие оптимального уровня масла.
• Работа с внутренними повреждениями.