Трансформатор струму

Елегазові трансформатори струму ТГФМ-110

Цей термін має також інші значення див. Трансформатор (значення).

Трансформатор струму - трансформатор. первинна обмотка якого підключена до джерела струму. а вторинна обмотка замикається на вимірювальні або захисні прилади, що мають малі внутрішні опору.

Вимірювальний трансформатор струму - трансформатор, призначений для перетворення струму до значення, зручного для вимірювання. Первинна обмотка трансформатора струму включається послідовно в ланцюг з вимірюваним змінним струмом, а у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, пропорційний струму, що протікає в його первинній обмотці.

Трансформатори струму (далі - ТТ) широко використовуються для вимірювання електричного струму і в пристроях релейного захисту електроенергетичних систем, в зв'язку з чим на них накладаються високі вимоги по точності. Трансформатори струму забезпечують безпеку вимірювань, ізолюючи вимірювальні ланцюги від первинного кола з високою напругою, часто складовим сотні кіловольт.

До ТТ пред'являються високі вимоги по точності. Як правило, ТТ виконують з двома і більше групами вторинних обмоток: одна використовується для підключення пристроїв захисту, інша, більш точна - для підключення засобів обліку і вимірювання (наприклад, електричних лічильників).

Вторинні обмотки ТТ (не менше однієї на кожен муздрамтеатр) обов'язково навантажуються. Опір навантаження строго регламентовано вимогами до точності коефіцієнта трансформації. Незначне відхилення опору вторинної ланцюга від номіналу, зазначеного в паспорті ТТ, по модулю повного опору Z або коефіцієнта потужності cos φ (зазвичай cos φ = 0,8 індуктив.) Призводить до зміни похибки перетворення і, можливо, погіршення вимірювальних якостей трансформатора. Значне збільшення опору навантаження створює високу напругу у вторинній обмотці, достатню для пробою ізоляції трансформатора, що призводить до виходу трансформатора з ладу, а також створює загрозу життю обслуговуючого персоналу. Крім того, через зростаючих втрат в осерді магнітопроводу трансформатор починає перегріватися, що також може привести до пошкодження (або, як мінімум, до зносу) ізоляції та подальшого її пробою. Повністю разомкнутая вторинна обмотка ТТ НЕ створює компенсуючого магнітного потоку в осерді, що призводить до перегріву муздрамтеатру і його вигоряння. При цьому магнітний потік, створений первинної обмоткою, має дуже високе значення, і втрати в магнітопроводі сильно нагрівають його. У конструктивному відношенні трансформатори струму виконані у вигляді сердечника, шіхтованного з холоднокатаної кременистої трансформаторної сталі. на яку намотуються одна або кілька вторинних ізольованих обмоток. Первинна обмотка також може бути виконана у вигляді котушки, намотаною на сердечник, або у вигляді шини. У деяких конструкціях взагалі не передбачена вбудована первинна обмотка; первинна обмотка виконується споживачем шляхом пропускання дроту через спеціальне вікно. Обмотки і осердя полягають в корпус для ізоляції та запобігання обмоток. У деяких сучасних конструкціях ТТ сердечник виконується з нанокристалічних (аморфних) сплавів для розширення діапазону, в якому трансформатор працює в класі точності.

Коефіцієнт трансформації вимірювальних трансформаторів струму є їх основною характеристикою. Номінальний (ідеальний) коефіцієнт вказується на табличці трансформатора у вигляді відносини номінального струму первинної (первинних) обмоток до номінального струму вторинної (вторинних) обмоток, наприклад, 100/5 А чи 10-15-50-100 / 5 А (для первинних обмоток з декількома секціями витків). При цьому реальний коефіцієнт трансформації дещо відрізняється від номінального. Ця відмінність характеризується величиною похибки перетворення, що складається з двох складових - синфазной і квадратурної. Перша характеризує відхилення за величиною, друга відхилення по фазі вторинного струму реального від номінального. Ці величини регламентовані ГОСТами і служать основою для присвоєння трансформаторів струму класів точності при проектуванні і виготовленні. Оскільки в магнітних системах мають місце втрати пов'язані з намагнічуванням і нагріванням муздрамтеатру, вторинний струм виявляється менше номінального (тобто похибка негативна) у всіх ТТ. У зв'язку з цим для поліпшення характеристик і внесення позитивного зсуву в похибка перетворення застосовують віткових корекцію. А це означає, що коефіцієнт трансформації у таких відкоригованих трансформаторів не відповідає звичній формулі співвідношень витків первинної і вторинної обмоток.

Схеми підключення вимірювальних трансформаторів струму

Два трансформатора струму в комірці КРУ-10 кВ

Трансформатори струму позначаються ТАА, ТАС, або ТА 1. ТА2, а струмові реле КА1, КА2. У трифазних мережах з ізольованою нейтраллю (мережі з напругою 6-10-35 кВ) трансформатори струму нерідко встановлюються тільки на двох фазах (зазвичай фази A і C). Це пов'язано з відсутністю нульового проводу в мережах 6 -35 кВ і інформація про струмі в фазі з відсутнім трансформатором струму може бути легко отримана виміром струму в двох фазах. У мережах з глухозаземленою нейтраллю (мережі до 1000В) або ефективно заземленою нейтраллю (мережі напругою 110 кВ і вище) ТТ в обов'язковому порядку встановлюються у всіх трьох фазах.

У випадку, коли в три фази вторинні обмотки ТТ з'єднуються за схемою «Зірка» (рис.1), в разі двох фаз - «Неповна зірка» (рис.2). Для диференціальних захистів силових трансформаторів з електромеханічними реле трансформатори підключають за схемою «Трикутник» (для захисту обмотки трансформатора, з'єднаної в зірку при з'єднанні захищається трансформатора «трикутник - зірка», що необхідно для компенсації зсуву фаз вторинних струмів з метою зменшення струму небалансу). Для економії вимірювальних органів в ланцюгах захисту іноді застосовується схема «На різницю фаз струмів» (не повинна застосовуватися для захисту від коротких замикань за силовими трансформаторами з з'єднанням трикутник - зірка).

Класифікація трансформаторів струму

Трансформатори струму класифікуються за різними ознаками:

1. За призначенням:

вимірювальні;
захисні;
проміжні (для включення вимірювальних приладів в струмові кола релейного захисту, для вирівнювання струмів в схемах диференціальних захистів і т. д.);
лабораторні (високої точності, а також з багатьма коефіцієнтами трансформації).

2. За родом установки:

для зовнішньої установки (у відкритих розподільних пристроях);
для внутрішньої установки;
вбудовані в електричні апарати і машини: вимикачі, трансформатори, генератори і т. д .;
накладні - надіваються зверху на прохідній ізолятор (наприклад, на високовольтний ввід силового трансформатора);
переносні (для контрольних вимірів і лабораторних випробувань).

3. По конструкції первинної обмотки:

багатовиткові (котушкові, з петлевою обмоткою і з т. зв. «восьмёрочной обмоткою»);
одновиткового (стрижневі);
шинні.

4. За способом установки:

5. За виконання ізоляції:

з сухою ізоляцією (фарфор, бакеліт, лита епоксидна ізоляція і т. д.);
з паперово-масляною ізоляцією і з конденсаторної паперово-масляною ізоляцією;
газонаповнені (елегаз);
з заливкою компаундом.

6. За кількістю ступенів трансформації:

одноступінчасті;
двоступеневі (каскадні).

7. За робочою напругою:

на номінальну напругу понад 1000 В;
на номінальну напругу до 1000 В.

8. Спеціальні трансформатори струму:

Параметри трансформаторів струму

Важливими параметрами трансформаторів струму є коефіцієнт трансформації і клас точності.

коефіцієнт трансформації

Коефіцієнт трансформації ТТ визначає номінал вимірювання струму і означає, при якому первинному струмі у вторинному ланцюзі буде протікати певний стандартний струм (найчастіше це 5 А, рідко 1 А). Первинні струми трансформаторів струму визначаються з ряду стандартизованих номінальних струмів. Коефіцієнт трансформації трансформатора струму зазвичай записується у вигляді відношення номінального первинного струму до номінального вторинного у вигляді дробу, наприклад: 75/5 (при протіканні в первинній обмотці струму 75 А - 5А у вторинній обмотці, замкнутої на вимірювальні елементи) або 1000/1 (при протіканні в первинному ланцюзі 1000 А, у вторинних колах буде протікати струм 1 А. Іноді ТТ можуть мати змінний коефіцієнт трансформації, що можливо перез'єднання первинних обмоток з паралельного в послідовне з'єднання (наприклад, таке рішення для водіїв застосовується в трансформаторах струму ТФЗМ-110) або наявністю відводів на первинній або вторинній обмотках (останнє застосовується в лабораторних трансформаторах струму типу УТТ) або ж зміною кількості витків первинного дроти, що пропускається в вікно трансформаторів струму без власної первинної обмотки (трансформатори струму УТТ).

Клас точності

Для визначення класу точності ТТ вводяться поняття:

похибки за струмом Δ I = I 2 - I 1 '-I _ ^>. де I 2> - дійсний вторинний струм, I 1 '= I 1 / n ^ = I_ / n> - приведений первинний струм, I 1> - первинний струм, n - коефіцієнт трансформатора струму;
похибки по куту δ = α 1 - α 2 - \ alpha _>. де α 1> - теоретичний кут зсуву фаз між первинним і вторинним струмами α 1> = 180 °, α 2> - дійсний кут між первинним і вторинним струмом;
відносної повної похибки ε% = (| I 1 '- I 2 |) / | I 1 '| ^ -I_ |) / | I_ ^ |>. де | I 1 '| ^ |> - модуль комплексного наведеного струму.

Позначення трансформаторів струму

Вітчизняні трансформатори струму мають таке позначення:

перша буква в позначенні «Т» - трансформатор струму;
друга буква - різновид конструкції: «П» - прохідний, «О» - опорний, «Ш» - шинний, «Ф» - в порцелянової покришці;
третя буква -матеріал ізоляції: «М» - масляна, «Л» - лита ізоляція, «Г» - газова (елегаз).

На відміну від трансформатора напруги у трансформатора струму режим холостого ходу є аварійним. Результуючий магнітний потік в магнітопроводі ТТ дорівнює різниці магнітних потоків, що створюються первинної і вторинної обмотками. У нормальних умовах роботи трансформатора він невеликий. Однак при розмиканні ланцюга вторинної обмотки в осерді буде існувати тільки магнітний потік первинної обмотки, який значно перевищує різницевий магнітний потік. Втрати в осерді різко зростуть, трансформатор перегріється і вийде з ладу ( «пожежа стали»). Крім того, на кінцях обірваної вторинному ланцюзі з'явиться велика ЕРС. небезпечна для роботи оператора. Тому трансформатор струму не можна включати в лінію без приєднаного до нього вимірювального приладу. У разі необхідності відключення вимірювального приладу від вторинної обмотки трансформатора струму, її обов'язково потрібно закоротити.
Згідно ПУЕ вторинна обмотка ТТ обов'язково слід заземлювати (для захисту від ураження електричним струмом при пробої ізоляції, або при индуктирование високої напруги через обрив вторинної ланцюга).

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна