Трансформаторы тока

Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для измерения тока и питания схем защиты, а также для изолирования цепей измерения и защиты от высокого напряжения. Они выполняются как для внутренней, так и для внешней установки на всю шкалу токов и напряжений.

Трансформатор тока имеет две обмотки. Первичная обмотка 1 (рис. 13-1) включается последовательно в измеряемую цепь. Ток этой обмотки и есть измеряемый ток. Вторичная обмотка 2 должна быть обязательно замкнута на нагрузку (на измерительный прибор, цепь защиты и т. д.), не превосходящую определенного значения. Разомкнутое состояние вторичной обмотки является аварийным режимом. Так как ток первичной обмотки не изменяется при разрыве цепи вторичной обмотки, то на вторичной обмотке возбуждается очень высокое напряжение, которое может привести к пробою изоляции. Для безопасности работы в случае повреждения изоляции между первичной и вторичной обмотками вторичная обмотка должна быть, кроме того, обязательно заземлена. Основными параметрами ТТ являются следующие.

Рис. 13-1. Схемы включения трансформатора тока (ТТ) и трансформатора напряжения – однофазного (ТН) и трехфазного (3ТН)

Номинальное напряжение – линейное напряжение системы, в которой трансформатор должен работать. Это – напряжение, на которое рассчитана изоляция первичной обмотки.

Номинальный первичный и вторичный ток – ток, который трансформатор может пропускать длительно не перегреваясь. Номинальный ток вторичной обмотки стандартизован и может быть 5 или 1 А. Вторичных обмоток может быть несколько с разными номинальными токами.

Номинальный коэффициент трансформации – отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току: К ₁ = I _ном/ I _2ном.

Погрешность. Вследствие потерь в трансформаторе реальный коэффициент трансформации не равен номинальному. Различают токовую погрешность и угловую.

Токовая погрешность в процентах определяется выражением

В зависимости от значения токовой погрешности различают классы точности (0,5; 1). Класс точности говорит о погрешности по току при номинальных условиях.

В идеальном трансформаторе вторичный ток сдвинут по фазе относительно первичного на 180°. В реальном трансформаторе этот угол отличается от 180°. Погрешность по углу измеряется в минутах.

Рис. 13-2. Трансформаторы тока с литой компаундной изоляцией:

а – проходной опорный катушечный; б – проходной одновитковый;

в – шинный

Л1, Л2 – первичная обмотка; И1, И2 – вторичная обмотка

Номинальная нагрузка трансформатора – это сопротивление нагрузки в омах, при котором трансформатор работает в своем классе. Иногда этот термин заменяется номинальной мощностью в вольт-амперах.

Десятипроцентная кратность. С увеличением первичного тока выше номинального значения погрешность трансформатора тока сначала уменьшается, затем по мере насыщения сердечника увеличивается. Десятипроцентной кратностью трансформатора тока называется такое отношение первичного тока к его номинальному значению, при котором токовая погрешность достигает значения – 10% при заданной вторичной нагрузке с коэффициентом мощности 0,8.

Максимальная кратность вторичного тока – отношение наибольшего возможного вторичного тока (при первичном токе, не превышающем значения, при котором гарантируется устойчивость трансформатора к токам короткого замыкания) к номинальному значению вторичного тока при номинальной вторичной нагрузке.

Односекундная термическая стойкость – отношение предельно допустимого тока, который трансформатор может выдержать без повреждений в течение 1 с, к номинальному первичному току при номинальной вторичной нагрузке и температуре окружающего воздуха + 35 °С, с учетом предварительного нагрева трансформатора номинальным током.

Рис. 13-3. Трансформатор тока опорной «восьмерочного» типа в фарфоровой покрышке

Динамическая стойкость – отношение амплитудного значения предельного сквозного тока короткого замыкания, выдерживаемого трансформатором без механических повреждений, к амплитудному значению номинального первичного тока.

Конструкции ТТ весьма разнообразны. При этом все они состоят из замкнутого магнитопровода с соответствующими обмотками и корпуса. Магнитопровод может быть прямоугольный шихтованный или тороидальный, навитый из ленты. Трансформатор может иметь несколько магнитопроводов. При напряжениях до 35 кВ магнито провод может служить опорой трансформатора (рис. 13-2, а). Вторичные обмотки всегда многовитковые. Первичная обмотка может быть многовитковой обычно на токи до 400 А или одновитковой на токи от 600 А и выше. В последнем случае витком служит шина или стержень, проходящие через окно магнитопровода (проходной ТТ – рис. 13-2, б). Этим же витком может служить шина распределительного устройства, пропускаемая через то же окно трансформатора (шинный ТТ – рис. 13-2, в).

Обмотки могут выполняться из изолированного или голого медного провода. Для напряжений до 35 кВ широкое распространение получила изоляция первичной обмотки от вторичной и от заземленных деталей литым компаундом на основе эпоксидной смолы. Литой изоляционный корпус (рис. 13-2) защищает первичную и вторичную обмотки от возможных механических повреждений и проникновения влаги.

На напряжения 35 кВ и выше для открытых установок применяются ТТ с масляной изоляцией. В России наибольшее распространение получили опорные ТТ «восьмерочного» типа (рис. 13-3, а). Первичная обмотка 3 и комплект магнитопроводов 2 со вторичными обмотками 1 имеют вид двух колец, сцепленных как звенья цепи. Обмотки изолированы кабельной бумагой. Первичная обмотка выполняется из двух одинаковых секций, соединяемых переключателем последовательно или параллельно, благодаря чему трансформатор имеет два номинальных первичных тока, находящихся в отношении 1: 2. Переключения осуществляются после отключения первичной обмотки ТТ от сети.

Обмотки размещаются в фарфоровой покрышке 7 (рис. 13-3, б), заполненной маслом и снабженной маслоуказателем 6 и дыхательным клапаном 5. Покрышка вместе с обмотками крепится к стальному основанию 8. Выводы первичной обмотки 4 расположены в верхней части покрышки, выводы вторичной обмотки – в клеммной коробке 9, находящейся в основании.

Дата добавления: 2014-10-15