Меню

Как подключить трансформатор тока без нагрузки



Схемы соединений трансформаторов тока, виды схем, параллельное и последовательное

Назначение трансформаторов тока

Счётчики для однофазных и трёхфазных сетей рассчитаны на номинальные токи до 100 А. Использование приборов с большими токами затруднено по причине необходимости использования проводов слишком большого сечения. Таким образом, для измерения характеристик в линиях с большими токами необходимо использовать специальные устройства, понижающие ток до приемлемого значения. Для этой цели используются трансформаторы тока (ТТ).

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в линейный провод, по которому проходит высокий ток, а ко вторичной обмотке подключается измерительный прибор. Для удобства выводы маркируются обозначениями. Для начала и, соответственно, конца первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2. Для вторичной обмотки — И1 и И2. При подключении необходимо строго соблюдать полярность первичной и вторичной обмоток ТТ.

Схемы соединений трансформаторов тока, виды схем, параллельное и последовательное

Чаще всего величина вторичного тока равна 5 А, иногда применяются ТТ со вторичным током 1 А. Для измерения же напряжения в высоковольтных сетях используется подключение через трансформатор напряжения, который понижает напряжение до 100 или 57.7 вольт.

Орлов Анатолий Владимирович

Трансформаторы тока подключаются в трёхфазных цепях по схеме неполной звезды (сети с изолированной нейтралью). При наличии нулевого провода подключение осуществляется с помощью полной звезды. В дифференциальных защитах силовых трансформаторов ТТ подключаются по схеме «Треугольник».

Это позволяет скомпенсировать сдвиг фаз вторичных токов, что уменьшит ток небаланса. В трёхфазных сетях без нулевого провода обычно трансформаторы тока подключаются только на две ведущие линии, поскольку измерив ток в двух фазах, можно легко рассчитать величину тока в третьей фазе.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Если сеть имеет глухозаземлённую нейтраль (как правило, сети 110 кВ и выше), то обязательно подключение ТТ ко всем трём фазам. Соединение обмоток реле и трансформаторов тока в полную звезду. Эта схема соединения трансформаторов представлена в виде векторных диаграмм, которые иллюстрируют работу трансформатора на рис. 2.4.1 и на схемах 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

Если трансформатор работает в нормальном режиме, или если он симметричный, то будет проходить ток небаланса или небольшой ток, который появляется из–за разных погрешностей трансформаторов тока.

Представленная выше схема применяется против всех видов КЗ (междуфазных и однофазных) во время включения защиты.
Трехфазное КЗ
Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду Двухфазное КЗ
Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду
Однофазное КЗ
Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду Отношение Iр/Iф (ток в реле)/ (ток в фазе) называется коэффициентом схемы, его можно определить для всех схем соединения. Для данной схемы коэффициент схемы kсх будет равен 1.
Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

На рис. 2.4.5 предоставлена схема соединения обмоток реле и трансформаторов тока в неполную звезду, а на рис. 2.4.6, 2.4.7. ее векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Трехфазное КЗ — когда токи могут идти в обратном проводе по обоим реле.
Двухфазное КЗ — когда токи, могут протекать в одном или в двух реле в соответствии с повреждением тех или иных фаз.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

КЗ фазы В одной фазы может происходить тогда, когда токи не появляются в этой схеме защиты.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду Схему неполной звезды можно применять только в сетях с нулевыми изолированными точками при kсх=1 с целью защиты от КЗ междуфазных, и может реагировать только на некоторые случаи КЗ однофазного.

На рис. 2.4.8. можно изучить схему соединения в звезду и треугольник обмоток реле и трансформаторов соответственно.

Во время симметричных нагрузок в реле и в период возникновения трехфазного КЗ может проходить линейный ток, сдвинутый на 30* по фазе относительно тока фазы и в разы больше его.

Особенности схемы этого соединения:

  1. при разных всевозможных видах КЗ проходят токи в реле, при этом защита которая построена по такой схеме, будет реагировать на все виды КЗ;
  2. ток в реле относится к фазному току в зависимости от вида КЗ;
  3. ток нулевой последовательности, который не имеет путь через обмотки реле для замыкания, не может выйти за границы треугольника трансформаторов тока.

Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду

Выше приведенная схема применяется чаще всего для дистанционной или во время дифференциальной защиты трансформаторов.

Схема восьмерки или включение реле на разность токов двух фаз.

На рис. 2.4.9 представлена сама схема соединения, а на рис. 2.4.10, 2.4.11.векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

 Включение реле на разность токов 2 – фаз (схема восьмерки)

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.

Двухфазное КЗ  Включение реле на разность токов 2 – фаз (схема восьмерки) Двухфазно КЗ АВ или ВС
 Включение реле на разность токов 2 – фаз (схема восьмерки) При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными. Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В. Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* – 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

На рис. 2.4.12. можно изучить схему соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности. Только во время однофазных или двуфазных КЗ на землю появляется ток в реле. Эту схему можно применять во время защиты от КЗ на землю. КЗ IN=0 при двухфазных и трехфазных нагрузках. Но часто ток небаланса Iнб появляется из–за погрешности трансформаторов тока в реле.

Последовательное соединение трансформаторов тока

 Последовательное соединение трансформаторов тока

На рис. 2.4.13. представлена схема последовательного соединения трансформаторов тока. Подключенная к трансформаторам тока, нагрузка, распределяется поровну. Напряжение, которое приходится на любой трансформатор тока и на вторичный ток остается неизменным.

Источник

Подключаем трансформатор тока

Перед тем как разобраться с подключением трансформатора тока, нужно понять, что такое вообще трансформатор и зачем он нужен. Трансформатор — это электромагнитное устройство, которое предназначено для преобразования величины напряжения. При этом работа его возможна только с переменным напряжением или в крайнем случае с пульсирующим. Если к любому трансформатору подсоединить чистое постоянное напряжение, то на выходе его между выводами потенциал будет равен нулю. Всякий трансформатор состоит из первичной обмотки и одной или нескольких вторичных, в зависимости от его назначения и конструкции.Общий вид трансформатор

Назначение и конструктивные особенности

Выносные трансформаторы токаВ свою очередь, трансформатор тока — это устройство работающее по принципу электромагнитной индукции и служащее для измерения тока в цепях высокого напряжения, а также для организации систем защиты электрооборудования. То есть для того чтобы измерять ток в цепях с опасным высоким напряжением, например, 6 кВ, нельзя амперметром просто произвести замер, это очень опасно как для персонала, так и для самого прибора. Поэтому основная задача трансформаторов тока — это разделение высоковольтных токонесущих частей и преобразование энергии которая безопасна и для персонала, и для оборудования. Трансформаторы тока (ТТ) широко применяются в релейных защитах на подстанциях и распределительных устройствах. Поэтому к их точности и подключению предъявляются высокие требования. Зачастую первичной обмоткой его служит любая токопроводящая шина или жила кабеля, вторичная обмотка выполняется одиночная или групповая, с несколькими выводами для цепей защиты, контроля и измерения. Также, через трансформаторы тока подключаются и элементы учёта — счётчики электроэнергии.

То есть по назначению трансформаторы тока можно разделить на четыре основные группы:

  1. измерительные;
  2. защитные;
  3. промежуточные;
  4. лабораторные.

Одним из видов переносного устройства являются измерительные клещи. Ими очень легко можно измерять токи в цепях до 1 кВ. Правда, и по току их диапазон измерения очень небольшой, нагрузки в 1000 Ампер им будет измерять проблематично.

Как установить трансформатор тока

Высоковольтный выводПо роду и способу установки они делятся на:

  1. Проходные;
  2. Опорные;
  3. Встроенные в электрооборудование;
  4. Для электроустановок до 1 кВ или выше;
  5. Для наружной установки в ОРУ (открытых распределительных устройствах);
  6. Для внутренней установки в ЗРУ (закрытых распределительных устройствах).

Зачастую в цепях с маломощными двигателями и трансформаторами рассчитанных на 1 кВ и ниже установка трансформатора тока не требуется. Это всевозможные понижающие трансформаторы освещения, компрессоры, вентиляторы, обогревательные системы. Вообще, в быту трансформаторы тока устанавливаются крайне редко, разве что на трансформаторах, питающих целые районы или группы домов.

Трансформатор тока подключение

Рассмотрим несколько вариантов подключения трансформаторов тока в цепи трёхфазного напряжения.Схема 1

Читайте также:  Электродвигатели постоянного тока для станков чпу

Схема 2

Эта схема, где три трансформатора тока соединены в звезду, широко применена для защиты цепей от однофазных и многофазных коротких замыканий. Если в цепях протекает ток ниже того, на который настроены реле КА1-КА3, то это называется рабочим нормальным режимом работы и ни одна из защит не будет срабатывать. Ток, который протекает через реле К0 считается как геометрическая сумма токов всех трёх фаз. При увеличении тока в одной из фаз вырастит ток и в цепи защитного трансформатора сработает одно или несколько реле КА1-КА3, в зависимости от места повышения тока. Это необязательно случится при коротком замыкании, даже если нагрузка на контролируемом оборудовании будет выше номинальной, то произведёт отключение. Тем самым спасая дорогостоящее электрооборудование от ненормального режима работы. При замыкании на землю ток появится и в цепи реле К0, тем самым отключая электроустановку.

Схема 3

Схема с трансформаторами применяется для защиты от межфазных замыканий для организации цепей с заземлённой нейтралью. Схема с неполной звездой чаще всего используется для маломощных источников и потребителей, когда существуют и дополнительные виды разнообразных защит.

Такой вид соединения в треугольник, с одной стороны и в звезду с другой — используется в электроустановках для дифференциальной защиты.Схема 4

Подключение трансформаторов тока, таким образом, даёт возможность защиты от межфазных замыканий и превышения тока в каждой из фаз, но отсутствует отключение при коротком замыкании на землю. Поэтому подключается так в исключительных очень редких случаях.

Монтаж трансформатора тока

Перед тем как выполнить непосредственно сам монтаж трансформатора тока необходимо провести его ревизию и проверку сопротивления изоляции. Если она низкая то есть менее 1 кОм на 1 Вольт, то для начала хорошенько просушите его с помощью тепловентилятора или другой тепловой пушки. Сопротивление изоляции стоит при этом проверять каждые полчаса. Во время ревизии также проверяют комплектность устройства, элементов крепежа, состояние фарфоровых диэлектрических частей и корпуса. Осмотреть нужно:

  • колодку вторичных выводов для цепей защиты и контроля;
  • наличие их обозначений, маркировку;
  • паспортную таблицу;
  • состояние резьбы на болтовых соединениях выводов;
  • наличие гаек и шайб.

Перед тем как непосредственно начать монтаж трансформатора тока, конечно же, всё начинается с отключения высоковольтной установки, проверки отсутствия напряжения на токоведущих частях, а также установки переносных заземлений. Всё это является основными мерами безопасности персонала, производящего монтаж. Затем производится разметка в месте установки, и если необходимо то выполняются сверлильные работы в местах крепления конструкции. Если в помещении сыро, то стоит принять меры, препятствующие образованию коррозии (установка сушек и покраска контактных соединений). Запрещается установка трансформатора и монтаж, таким образом, чтобы их корпуса находились вплотную к друг, к другу. Расстояние должно быть не менее 100 мм.

Желательно если есть возможность то таблички с маркировкой должны быть видны из-за ограждений.

Главное правило подключения любого трансформатора тока, это запрет включения его в цепь без нагрузки на вторичной обмотке. Если нет возможности подключить прибор, то их необходимо соединить между собой, чтобы не возникло большое напряжение на ней, которое почти всегда приводит к выходу из строя измерительного устройства.

Подключение амперметров через трансформаторы тока

Подключение амперметра

Для измерения силы тока как непосредственно включением прибора в цепь, так и при использовании трансформаторов тока служат амперметры. На рисунке приведена самая распространённая схема подключения. Первый рисунок «а» для однофазной цепи, «б» для цепей трёхфазного напряжения.

Монтаж силовых трансформаторов

Установка силового трансформатора должна выполняться специально обученными бригадами под руководством высококвалифицированных электротехнического персонала. Они должны иметь достаточный опыт по производству этих работ в чётком соответствии с ТТМ 16.800.723–80. Масляные трансформаторы, применяемые в силовых электроустановках, отправлять завод изготовитель может в следующих состояниях:

  1. С залитым полностью маслом и собранные;
  2. Частично разобранные, с герметичным баком, в котором масло залито ниже крышки;
  3. Демонтированные частично без масла, бак заполнен инертным газом;

Все работы по монтажу трансформаторов выполняются в чёткой регламентированной последовательности

  1. Разгрузка электрооборудования после прибытия с завода изготовителя;
  2. Транспортировка к месту установки;
  3. Подготовительные монтажные работы;
  4. Проверка состояния всех обмоток и переключателей;
  5. Установка на выполненный заранее крепкий фундамент;
  6. Монтаж охлаждающей системы и заливка масла, подключение вентиляторов обдува;
  7. Осмотр на отсутствие течи масляной продукции;
  8. Испытание трансформатора и пробное включение выполняется сразу без нагрузки в течение суток.

При этом монтаж трансформаторов лучше и безопаснее производить в светлое время суток.

Параллельное подключение трансформаторов

Параллельная работа их необходима для обеспечения большей мощности потребителям, которых они снабжают энергией. Для организации и включения силовых трансформаторов в параллель необходимо учесть пять основных правил и условий:

  1. Одинаковы группы соединения обмоток;
  2. Одинаковы коэффициенты трансформации всех преобразователей включаемых в параллель. Допускается разница в пределах ±0,5%;
  3. Выполнена правильная фазировка;
  4. Напряжение короткого замыкания всех трансформаторов должно быть равным или отличается не более чем на 10%;
  5. Соотношение мощностей должно отличаться не более чем в три раза.

Перед тем как подключить трансформатор в такую параллельную работу необходимо убедиться в выполнении всех этих пунктов.

Если трансформатор подключить наоборот

Трансформатор — это уникальное устройство, которое может работать как в одну, так и в другую сторону. То есть, как повышающий трансформатор может стать понижающим, так и наоборот. Например, если он рассчитан на подключении к его первичной обмотке напряжения 6 кВ, а на вторичной при этом должно появиться 0,4 кВ, то он также может работать и в другую сторону. Если на вторичную обмотку будет подано 0,4 кВ, то на первичной появится 6 кВ. Эта особенность может быть очень опасной при проведении профилактических и текущих ремонтов этого оборудования. Обязательно отключение их и с низкой, и с высокой стороны. Нужно помнить это правило при подготовке рабочих мест.

Как подключить понижающий трансформатор

Чаще всего установка трансформатора требуется чтобы понизить напряжение. Поэтому, как правильно подключить трансформатор такого понижающего назначения, вопрос который звучит очень часто. При подключении этого устройства, главное правильно выбрать его в соответствии с:

  • Величиной входного напряжения, то есть подаваемого на первичную;
  • Величиной выходного напряжения на выводах, их может быть несколько, в зависимости от конструкции;
  • Мощностью, которая зависит уже от мощности потребителей.

Подключение диодного моста к трансформатору может быть выполнено если есть необходимость получения постоянного напряжения. Вот схемы подключения диодного моста к однофазной, или к трёхфазной сети.

Схема 5 Схема 6

Симметрирующий трансформатор

Симметрирование

Если понижающий трансформатор нагружать неравномерно то произойдёт перекос фаз, что является отрицательно влияющим механизмом. Следствием такой работы и потребления электроприёмников будет увеличение потребления электроэнергии, а со временем сбои и преждевременное разрушение изоляции. Безопасность питающихся потребителей при этом будет под угрозой. Для того чтобы не допустить этого нужно симметрировать фазы, за счёт применения симметрирующих трансформаторов.

Как видно из схемы здесь есть дополнительная обмотка, которая должна выдерживать номинальной ток одной из фаз. Она включается в разрыв нулевого проводника, что приводит к неплохим результатам, то есть симметричному вырабатыванию равных токов в нагрузке.

Источник

Трансформаторы тока для работы с электросчетчиками

Современные потребности в электроэнергии настолько высоки, что приборы учета могут не выдерживать силу тока, необходимую для подключенного объекта. Разделение точек потребления на отдельные линии не всегда возможно, да и учитывать потребление энергии разными приборами для одного объекта нецелесообразно: расчет оплаты может быть неточным. Чтобы устранить этот дисбаланс, применяются трансформаторы тока для электросчетчиков.

Устройства работают по обычному принципу трансформатора: закону электромагнитной индукции.

  • первичная обмотка подключается в рабочую цепь последовательно с основной нагрузкой, не оказывая влияние на параметры питания;
  • при протекании электротока, вокруг первичной обмотки наводится магнитный поток, величина которого пропорциональна силе тока в рабочей цепи;
  • посредством магнитопровода, во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила);
  • под воздействием ЭДС в обмотке возникает электроток, который можно измерить на приборе учета со стандартными параметрами подключения.
Читайте также:  Мдс обмотки возбуждения ток возбуждения

Схема типового подключения счетчика с трансформаторами тока изображена на иллюстрации (данный рисунок не является инструкцией по монтажу, может использоваться лишь как учебное пособие).

  1. На контакты «Л1», «Л2» первичной обмотки подключается рабочая силовая линия (ток «I1» протекает через обмотку). Проводник должен выдерживать рабочие параметры линии, и не оказывать большого сопротивления, чтобы не снижать рабочие параметры электроснабжения объекта.
  2. Вторичная обмотка изготавливается с учетом рабочих параметров силовой линии с коэффициентом, достаточным для обеспечения работы счетчика.
  3. Приборы учета и средства контроля (защиты) подключаются к контактам «И1», «И2».
  4. Сила тока вторичной обмотки «I2» собственно является объектом измерения, учета и сигнальным параметром для срабатывания устройств защиты.
  5. Для защиты вторичной обмотки от перенапряжения применяется перемычка «К», шунтирующая цепь при отключении приборов учета (иных измерителей).

Важное отличие измерительного трансформатора тока от обычного силового

Независимо от сопротивления потребителя (это может быть подключение к электросчетчику, защитному устройству, и прочему) сила тока остается неизменной и зависит только от нагрузки на первичную обмотку.

При размыкании вторичной обмотки трансформатора тока во время работы силовой линии, напряжение на контактах достигнет огромного значения (по закону Ома стремится к бесконечности). В результате могут выйти из строя полупроводниковые приборы измерения. Кроме того, есть риск повреждения изоляции обмотки трансформатора, и поражения персонала электротоком. Поэтому, при отключении счетчика от трансформаторов тока, вторичная обмотка обязательно замыкается накоротко с помощью перемычки «К» (на иллюстрации).

Важно: Для обеспечения безопасности операторов и защиты оборудования, один из контактов вторичной обмотки заземляется («N» на иллюстрации).

Таким подсоединением уравнивается потенциал вторичной обмотки и земли. Работа с приборами учета и контроля становится безопасной для персонала.

Конструктивное исполнение прибора оптимизировано для соединения со счетчиками, поэтому случайное использование трансформатора тока в иных целях исключено.

Можно сказать, что трансформатор тока для счетчика работает по принципу вала отбора мощности на двигателе. Только его использование не несет потери для основной линии электроснабжения.

Для чего нужны трансформаторы тока

Для счетчиков энергии и других измерительных приборов, подключение к высоковольтной линии чревато усложнением конструкции (соответственно, стоимость прибора может вырасти в разы). Аналогичная ситуация с иными контрольными приспособлениями и устройствами обеспечения безопасности. Необходимо обеспечить развязку между высоковольтной линией и параметрами, приемлемыми для работы. Исходя из этого, назначение трансформатора тока следующее:

  1. Произведя расчет пропорций рабочих параметров на вторичной обмотке, инженеры получают коэффициент измерений. Вторичка подключается к любым измерительным приборам: амперметрам, ваттметрам, счетчикам электроэнергии, и прочему. Переменный ток малого значения удобен в работе, не представляет опасности для персонала, измеряется обычными приборами без дорогостоящих систем защиты. Учитывая компактность, трансформаторы легко монтируются в типовой распределительный щиток.
  2. Еще одна функция трансформатора тока — обеспечение работы систем управления и защиты. Для вывода информации о состоянии электрических цепей достаточно небольшого уровня сигнала. Гигантские значения напряжения на силовых линиях не позволяют подключить к ним управляющие цепи. Поэтому компоненты релейной защиты и управления соединяются с вторичными обмотками трансформаторов, и работают на линиях в десятки тысяч вольт, как будто это бытовой вводной щиток в квартире. Разумеется, безопасность также на высоте.

Мы рассмотрим основную задачу прибора: подключение счетчика через трансформаторы тока. Поскольку однофазные системы работают без высоких потенциалов напряжения, трансформаторы тока чаще всего обеспечивают работу трехфазного счетчика.

Начнем с классификации

Как и любой электроприбор, подобрать трансформатор можно по параметрам и установочным характеристикам:

  • Назначение: измерительный, управляющие и лабораторные. Нас интересует, как подключить измерительный вариант.
  • Номинальное напряжение первичной обмотки, один из основных параметров: до 1000 В или свыше 1000 В.
  • Конструкция первичной обмотки. Одновитковые, многовитковые, стержневые, шинные, катушечные. От конструкции первички зависит способ монтажа.
  • Способ установки: трансформаторы могут встраиваться в электроустановку, накладываться на силовые шины, монтироваться в распределительные шкафы или трансформаторные подстанции. Кроме того, существуют переносные приборы для организации контроля или временного учета электроэнергии.
  • Тип монтажа: в зависимости от выбранного способа установки и подключения, монтаж может быть проходным или опорным. На иллюстрации проходной тип монтажа.
  • Количество ступеней трансформации. При работе с высоким напряжением, может потребоваться каскадное снижение выходных параметров. При этом можно выбирать, куда подключать измерительные (управляющие) приборы: на один или несколько каскадов трансформации.
  • Тип изоляции между обмотками и сердечником. Как и в обычных трансформаторах: сухая (керамика, бакелит, некоторые виды пластмасс) или мокрая (классическая бумажно-маслянная). Современные компактные трансформаторы заливаются компаундом. Параметр учитывается при выборе температурного режима эксплуатации: высокий нагрев или наружная установка при минусовых температурах.

Важно: При подключении 3 фазного счетчика через трансформаторы тока, параметры всех приборов должны быть идентичными.

Разобравшись, как выбрать трансформатор тока по способу установки, научимся производить расчет

С учетом параметров электрических счетчиков, и значения напряжения на линии, выбираем коэффициент трансформации. Он должен обеспечивать максимальную точность измерения трехфазного счетчика, при соблюдении мер безопасности.

Согласно требованиям ПУЭ (правил устройства электроустановок), необходимо оставлять запас коэффициента трансформации на превышение допустимой нагрузки. При максимальной нагрузке на линии, ток во вторичной обмотке не должен быть ниже 40 % от номинального тока счетчика. Соответственно при минимальной нагрузке этот показатель составит 5 %.

Существует целая подборка справочной литературы по этому вопросу, наиболее популярной является типовая таблица:

Зная расчетные параметры силовой линии и возможного потребления тока, можно рассчитать коэффициент трансформации.

Перед вводом в эксплуатацию, обычно производится испытательный монтаж на тестовую колодку. Моделируются рабочие условия эксплуатации объекта, при соблюдении мер безопасности испытываются аварийные режимы.

Важно: Подобные испытания следует проводить только под надзором инженеров по безопасности энергоснабжающей компании.

После проведения тестовых измерений на дублирующих счетчиках, проводится окончательный расчет коэффициента преобразования. Затем составляется акт переноса показаний на счетчики с учетом параметров трансформатора.

Если параметры работы устраивают потребителя и поставщика электроэнергии, производится окончательный монтаж трансформаторов и трехфазного счетчика. Типовая электросхема на иллюстрации:

Пример реального расчета коэффициента трансформации

Мы знаем, что для обеспечения завышенного коэффициента трансформации, необходимо обеспечить следующее условие:

  • при загрузке силовой (основной) линии на 25 %, во вторичной обмотке сила тока не превысит 10 % от расчетной.

Условия задачи: расчетный ток в режиме нормальной загрузки оборудования составляет 240 А. Устанавливаем параметры аварийного режима: коэффициент 1.2. Значит, сила тока при перегрузке равна 288 А. Номинальная сила тока счетчика составляет 5 А.

Важно: Перегрузкой считается сила тока, при которой еще не срабатывает защитное устройство отключения электропитания.

По рекомендациям энергетиков, или в соответствии со справочными таблицами, выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации 300/5.

  • Проводим расчет тока первичной обмотки при нагрузке 25 % от номинала. I1=240×25/100. Полученный результат: 60 А.
  • Проводим расчет тока вторичной обмотки при нагрузке 25 % от номинала. I2=60/(300/5). Полученный результат: 1 А.

Вторичный ток превышает 10 % от номинальной силы тока счетчика: 1 А > 0.5 А. При таких расчетах видно, что трансформатор тока для подключения конкретного счетчика подобран верно.

Класс точности и погрешность

Для обеспечения правильности учета показаний потребления электроэнергии, регламентирующими нормативами установлены следующие классы точности для токовых трансформаторов:

  • счетчики коммерческого учета: 0.2;
  • счетчики технического учета: 0.5.

Условия считаются выполненными, если реальная нагрузка на вторичную обмотку трансформатора не превышает номинально установленную нагрузку для данного класса точности.

Кроме того, параметры прибора должны обеспечивать токовую и угловую погрешность. Для нормальной работы устройств защиты и точного снятия показаний, токовая погрешность не должна превышать 10 %, а угловая 7°.

Результат построения векторной диаграммы токов на иллюстрации:

Iµ=I1+I2, остальные параметры и обозначения взяты из школьного курса физики. Проведя тестовые измерения, можно убедиться в соответствии (не соответствии) собранной схемы требованиям ГОСТ и ПУЭ.

Видео по теме

Источник

Что такое трансформатор тока, его конструкция и принцип работы

Для нормального функционирования устройств обеспечивающих релейную защиту высоковольтных ЛЭП, требуется контролировать параметры электрической линии. Снимать показания с высоковольтных проводов напрямую – опасно и не эффективно. Режим работы обычного трансформатора не позволяет контролировать изменение тока. Решает эту проблему трансформатор тока, у которого показатели вторичной цепи изменяются пропорционально величине тока первичной обмотки.

Читайте также:  Как протекает ток в вакууме

Конструкция и принцип действия

Внешний вид типичного трансформатора тока представлен на рисунке 1. Характерным признаком этих моделей является наличие у них диэлектрического корпуса. Формы корпусов могут быть разными – от прямоугольных до цилиндрических. В некоторых конструкциях отсутствуют проходные шины в центре корпуса. Вместо них проделано отверстие для обхвата провода, который выполняет функции первичной обмотки.

Трансформатор тока

Рис. 1. Трансформатор тока

Материалы диэлектриков выбирают в зависимости от величины напряжений, для которых предназначено устройство и от условий его эксплуатации. Для обслуживания промышленных энергетических систем изготавливают мощные ТТ с керамическими корпусами цилиндрической формы (см. рис. 2).

Промышленный керамический трансформатор тока

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

Особенностью трансформатора является обязательное наличие нагрузочного элемента (сопротивления) во вторичной обмотке (см. рис. 3). Резистор необходим для того, чтобы не допускать работы в режиме без вторичных нагрузок. Функционирование трансформатор тока с ненагруженными вторичными обмотками недопустимо из-за сильного нагревания (вплоть до разрушения) магнитопровода.

Принципиальная схема трансформатора тока

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

В отличие от трансформаторов напряжения, ТТ оснащены только одним витком первичной обмотки (см. рис. 4). Этим витком часто является шина, проходящая сквозь кольцо сердечника с намотанными на него вторичными обмотками (см. рис. 5).

Схематическое изображение ТТ Рис. 4. Схематическое изображение ТТ Устройство ТТ Рис. 5. Устройство ТТ

Иногда в роли первичной обмотки выступает проводник электрической цепи. Для этого конструкция сердечника позволяет применить шарнирное соединение частей трансформатора для обхвата провода (см. рис. 6).

ТТ с разъемным корпусом

Рис. 6. ТТ с разъемным корпусом

Сердечники трансформаторов выполняются способом шихтования кремнистой стали. В моделях высокого класса точности сердечники изготовляют из материалов на основе нанокристаллических сплавов.

Принцип действия.

Основная задача токовых трансформаторов понизить (повысить) значение тока до приемлемой величины. Принцип действия основан на свойствах трансформации переменного электрического тока. Возникающий переменный магнитный поток улавливается магнитопроводом, перпендикулярным направлению первичного тока. Этот поток создается переменным током первичной катушки и наводит ЭДС во вторичной обмотке. После подключения нагрузки начинает протекать электрический ток по вторичной цепи.

Зависимости между обмотками и токами выражены формулой: k = W2 / W1 = I1 / I2 .

Поскольку ток во вторичной катушке обратно пропорционален количеству витков в ней, то путем увеличения (уменьшения) коэффициента трансформации, зависящего от соотношения числа витков в обмотках, можно добиться нужного значения выходного тока.

На практике, чаще всего, эту величину устанавливают подбором количества витков во вторичной обмотке, делая первичную обмотку одновитковой.

Линейная зависимость выходного тока (при номинальной мощности) позволяет определять параметры величин в первичной цепи. Численно эта величина во вторичной катушке равна произведению реального значения тока на номинальный коэффициент трансформации.

В идеале I1 = kI2 = I2W2/W1. С учетом того, что W1 = 1 (один виток) I1 = I2W2 = kI2. Эти несложные вычисления можно заложить в программу электронного измерителя.

Принцип действия трансформатора тока

Рис. 7. Принцип действия трансформатора тока

На рисунке 7 не показан нагрузочный резистор. При измерениях необходимо учитывать и его влияние. Все допустимые погрешности в измерениях отображает класс точности ТТ.

Классификация

Семейство трансформаторов тока классифицируют по нескольким признакам.

Пример наружного использования ТТ

  1. По назначению:
    • защитные;
    • линейки измерительных трансформаторов тока;
    • промежуточные (используются для выравнивания токов в системах дифференциальных защит);
    • лабораторные.
  2. По способу монтажа:
    • наружные (см. рис. 8), применяются в ОРУ;
    • внутренние (размещаются в ЗРУ);
    • встраиваемые;
    • накладные (часто совмещаются с проходными изоляторами);
    • переносные.

Рис. 8. Пример наружного использования ТТ

  • Классификация по типу первичной обмотки:
    • многовитковые, к которым принадлежат катушечные конструкции, и трансформаторы, с обмотками в виде петель;
    • одновитковые;
    • шинные.
  • По величине номинальных напряжений:
    • До 1 кВ;
    • Свыше 1 кВ.

Трансформаторы тока можно классифицировать и по другим признакам, например, по типу изоляции или по количеству ступеней трансформации.

Расшифровка маркировки

Каждому типу трансформаторов присваиваются 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 П указывает, что устройство принадлежит к классу опорных ТТ;
  • В — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного выключателя или в механизм другого устройства;
  • ВТ — встроенный в конструкцию силового трансформатора;
  • Л— со смоляной (литой) изоляцией;
  • ФЗ — устройство в фарфоровом корпусе. Звеньевой тип первичной обмотки;
  • Ф — с надежной фарфоровой изоляцией;
  • Ш — шинный;
  • О — одновитковый;
  • М — малогабаритный;
  • К — катушечный;
  • 3 — применяется для защиты от последствий замыкания на землю;
  • У — усиленный;
  • Н — для наружного монтажа;
  • Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
  • Д — со вторичной катушкой, предназначенной для питания электричеством дифференциальных устройств защиты;
  • М — маслонаполненный. Применяется для наружной установки.
  1. Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных символов (первая цифра).
  2. Числами через дробь обозначаются классы точности сердечников. Некоторые производители вместо цифр проставляют буквы Р или Д.
  3. следующие две цифры «через дробь» указывают на параметры первичного и вторичного токов;
  4. после позиции дробных символов — код варианта конструкционного исполнения;
  5. буквы, расположенные после кода конструкционного варианта, обозначают тип климатического исполнения;
  6. цифра на последней позиции — категория размещения.

Схемы подключения

Первичные катушки трансформаторов тока включаются в цепь последовательно. Вторичные катушки предназначены для подключения измерительных приборов или используются системами релейной защиты.

Во вторичную цепь включаются выводы измерительных приборов и устройства релейной защиты. С целью обеспечения безопасности, сердечник магнитопровода и один из зажимов вторичной катушки должны заземляться.

При подключении трехфазных счетчиков, в сетях с изолированной нейтралью обмотки трансформатора соединяются по схеме «Неполная звезда». При наличии нулевого провода применяется схема полной звезды.

Выводы трансформаторов маркируются. Для первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2, а для вторичной – И1 и И2. При подключении измерительных приборов следует соблюдать полярность обмоток.

Схема «неполная звезда» применяется для двухфазного соединения.

В дифференциальных защитах, используемых в силовых трансформаторах, обмотки включаются треугольником.

Основные схемы подключения:

Основные схемы подключения

  • В сетях с глухозаземленной нейтралью ТТ подключается к каждой фазе. Соединение обмоток трансформатора – полная звезда.
  • Подключение по схеме неполной звезды. Применяется в сетях с изолированными нулевыми точками.
  • Схема восьмерки. Симметрично распределяет нагрузки при трехфазном КЗ.
  • Соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности. Применяется для защиты номинальной нагрузки от коротких замыканиях на землю.

Технические параметры

Очень важной характеристикой трансформатора тока является класс точности. Этот параметр характеризует погрешность измерения, то есть показывает, на сколько номинальный (идеальный) коэффициент трансформации отличается от реального.

Коэффициент трансформации

Так как в реальном коэффициенте трансформации присутствует синфазная и квадратурная составляющая, то значения коэффициента всегда отличаются от номинального. Разницу (погрешность) необходимо учитывать при измерениях. На результаты измерений влияют также угловые погрешности.

У всех ТТ погрешность отрицательна, так как у них всегда присутствуют потери от намагничивания и нагревания токовых катушек. С целью устранения отрицательного знака погрешности, для смещения параметров трансформации в положительную сторону, применяют витковую коррекцию. Поэтому в откорректированных устройствах привычная формула для вычислений не работает. Поэтому коэффициенты трансформации в таких аппаратах производители определяют опытным путем и указывают их в техпаспорте.

Класс точности

Токовые погрешности искажают точность измерения электрического тока. Поэтому для измерительных трансформаторов высокие требования к классу точности:

  • 0,1;
  • 0,5;
  • 1;
  • 3;
  • 10P.

Трансформатор может находиться в пределах заявленного класса точности, только если сопротивление максимальной нагрузки не превышает номинального, а ток в первичной цепи не выходит за пределы 0,05 – 1,2 величины номинального тока трансформатора.

О назначении

Основная сфера применения трансформаторов – защита измерительного и другого оборудования от разрушительного действия предельно высоких токов. ТТ применяются для подключения электрического счетчика, изоляции реле от воздействия мощных токовых нагрузок.

Видео по теме

Источник