Схемы включения
Для питания релейной аппаратуры, токовых обмоток учета электроэнергии общего или коммерческого назначения существует три основных схемы включения трансформаторов тока:
- «полная звезда»;
- «неполная звезда»;
- «треугольник».
Каждая из типов подключения для различного назначения оптимизирует работу измерительных, учетных систем электрооборудования, позволяет сделать оптимальными параметры учета электроэнергии в цепях новых или действующих распределительных устройств до и выше 1000 вольт.
Это интересно: Шаговый двигатель — устройство, принцип работы, область применения
Монтаж измерительных трансформаторов
В ОРУ 110 (220) кВ тяговых подстанций применяют измерительные трансформаторы напряжения типа НКФ-110 (220) и трансформаторы тока типа ТФЗМ-110 (220), которые поставляются под монтаж в собранном виде.
Трансформатор напряжения НКФ-110 (трансформатор напряжения каскадный, фарфоровый) состоит из цилиндрической фарфоровой втулки с трансформаторным маслом, смонтированной на тележке и закрытой металлическим колпаком – расширителем с указателем уровня масла. Первичная обмотка, состоящая из двух одинаковых последовательно соединенных секций, находится внутри фарфоровой втулки и подсоединяется началом к зажиму, расположенному на расширителе, а концом – к тележке (земле). Средние точки секций соединены со своими сердечниками. Вторичную обмотку размещают на сердечнике секции, соединенной с землей. На тележке смонтированы выводы вторичной обмотки, заземляющий болт и рым-болты для подъема трансформатора.
Трансформаторы напряжения НКФ-220 состоят из двух блоков.
Для РУ 6, 10 и 35 кВ трансформаторы тока (типов ТЛМ-6, ТПЛ-10, ТФН-35, ТФЗМ-35 и др.) и напряжения (типов НТМИ-10, ЗНОМ-35 и др.) приходят в собранном виде и смонтированными в комплектные ячейки и блоки распределительных устройств заводом-изготовителем. На подстанции комплектные ячейки монтируют на лежневом основании.
Трансформатор тока типа ТФН-35 состоит из первичной и вторичной кольцеобразных обмоток, помещенных в цилиндрический фарфоровый корпус с трансформаторным маслом. Взаимное расположение обмоток имеет вид восьмерки. Такие трансформаторы выпускают с одним или двумя сердечниками. В металлическом колпаке трансформатора расположены зажимы для переключения секций первичной обмотки, маслоуказательное стекло и предохранительный клапан. Выводы вторичной обмотки расположены в коробке основания корпуса трансформатора, на котором смонтированы заземляющий болт и рым-болты для подъема трансформатора.
Измерительные трансформаторы перед монтажом следует тщательно осмотреть, обращая особое внимание на наличие трещин и сколов фарфоровых изоляторов; отсутствие следов течи из уплотнений бака, фланцев изоляторов, механических повреждений бака; уровень масла по маслоуказателю и его исправность; сообщаемость маслоуказателя и расширителя с корпусом трансформатора. При передвижении во время монтажа маслонаполненных измерительных трансформаторов угол наклона их к вертикальной оси не должен превышать 15°
При передвижении во время монтажа маслонаполненных измерительных трансформаторов угол наклона их к вертикальной оси не должен превышать 15°.
Измерительные трансформаторы устанавливают на фундаментные и свайные основания, а также монтируют на единых рамах с разъединителями на лежневые основания.
Трансформаторы наружной установки, монтируемые на железобетонных и металлических конструкциях, должны быть установлены по уровню и отвесу с допуском ±5 мм и надежно закреплены.
Работы по монтажу трансформаторов тока и напряжения производятся в следующей последовательности:
доставляют в транспортной упаковке в рабочую зону и разгружают автокраном грузоподъемностью 5…7 т;
распаковывают и очищают от пыли и грязи, протирая фарфоровую рубашку бензином;
проверяют исправность уплотнений, отсутствие течи масла;
замеряют уровень масла и при необходимости доливают сухим маслом с электрической прочностью не менее 45 кВ;
переключают у трансформаторов тока первичную обмотку согласно заданному проектом коэффициенту трансформации;
устанавливают автокраном грузоподъемностью 5…7 т трансформаторы, выверяя с помощью уровня и отвеса опорные конструкции, при этом маслоуказатели блоков НКФ-220 должны быть обращены в одну сторону;
для трансформаторов напряжения НКФ-220 монтируют медные перемычки между выводами ВН блоков;
заземляют корпус измерительного трансформатора через специальный болт заземления на нижнем цоколе;
устанавливают шкафы зажимов для схемной сборки вторичных цепей.
После монтажа испытывают и проверяют электрические характеристики трансформатора, проводят анализ и испытание масла.
Цепи вторичных обмоток трансформаторов тока должны быть замкнуты через приборы, а при отсутствии их закорочены на зажимах трансформаторов. Неиспользуемые вторичные обмотки следует закоротить на трансформаторах тока. Сечение закороток должно быть не менее 2,5 мм 2 .
Принцип работы и назначение измерительного трансформатора
Нужны достижения определенных показателей, при которых верно функционирует оборудование. Монтаж приборов нужно поручить опытным специалистами. Они должны обладать группой допуска к электротехническим работам как минимум третьего уровня. А перед монтированием трансформаторов тока (ТТ) нужно проверить механизм на присутствие изъянов. Они могут возникнуть в результате неправильной сборки или повреждений.
Измерительные трансформаторы превращают базовые сведения электрических цепей (напряжение или ток), сокращая их количество до предписанного значения. Работают аппараты по-разному. Это обусловлено их внутренним механизмом и предназначением.
Обозначение упрощает обращение с ними. Оно поможет выбрать наиболее подходящий механизм. Маркировка прибора обусловливается типом механизма. Например, ТТ свойственны такие обозначения, как: «Т» (1-ая буква) – трансформатор тока. А 2-ая буква в названии указывает на тип механизма.
Обозначения и их значения:
Третья буква обозначается вещество изоляции. Правильное изолирование токопроводящих деталей способствует безопасности.
Обозначения веществ изоляции и их значения:
После букв есть числовые обозначения. Эти обозначения указывают коэффициент трансформации, климат и класс изоляции.
Как определить коэффициент трансформации самостоятельно? ↑
Как правило такие параметры обязательно указываются в документации, прилагающейся к трансформатору, а также в обязательном порядке обозначаются на оборудовании или корпусе устройства. Но бывает, что Кт трансформатора тока необходимо определить самостоятельно, имея только данные, полученные эмпирическим путем. Как это сделать?
Через первичную обмотку такого устройства необходимо пропустить ток, замкнув накоротко вторичную обмотку. Затем соответствующим прибором нужно измерить величину электрического тока, который проходит во время эксперимента по вторичной обмотке.
Первичная и вторичная обмотки.
После этого, следует значение первичного тока, которое было подано на первичную обмотку, разделить на значение тока, полученное в результате наших замеров во вторичной обмотке. Частное и будет искомым коэффициентов трансформации.
Особенности расчетов коэффициента трансформации ↑
Расчет отношений первичного и вторичного токов может вестись в двух направлениях в зависимости от задач, которые стоят перед специалистом.
Коэффициент трансформации трансформатора тока можно разделить на:
- действительное значение (N);
- номинальное значение (Nн).
В первом случае мы находим соотношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Во втором — отношение номинального первичного тока к номинальному.
К примерам стандартных величин коэффициента ТТ можно отнести: 150/5 (N=30), 600/5 (N=120), 1000/5 (N=200) и 100/1 (N=100).
Примеры расчетов ↑
Рассмотрим принцип расчета потребления на примере трансформатора тока с коэффициентов трансформации 100/5. Как определить коэффициент трансформации трансформатора тока? Если вы сняли показания счетчика по учету электроэнергии и значение показаний оказалось равно 100 кВт/часов, при этом прибор используется с трансформатором 100/5. То расчет фактического потребления не пониженных значений следует производить следующим образом:
Сперва следует узнать во сколько раз ваш трансформатор снижает ток нагрузки. Для этого нужно просто 100 разделить на 5 — вы получите значение коэффициента — 20.
Узнать реально существующий расход электроэнергии можно, взяв коэффициент и умножив его на значение вашего прибора учета, то есть на 100 кВт. Реальное потребление составило 2000 кВт/часов.
Особенности значений, получаемых при измерении коэффициента трансформации ↑
Измеряя коэффициент трансформации ТТ, следует знать, что допустимые отклонения полученного значения от прописанных в документации или показателей аналогичного полностью исправного прибора не должны быть более 2 процентов.
Особенностью замеров у встроенных устройствах является то, что все показания снимаются только на ответвлениях, которые являются рабочими. Остальные же части обмоток в расчет не берутся и не проверяются.
Разделительное трансформирующее устройство на вторичной обмотке может создавать напряжение около 5В, а значение тока должно быть около 1000А.
Не забывайте, что любое оборудование также имеет свой срок «годности». Потому, при покупке обязательно проверьте год и квартал выпуска вашего трансформатора. Напомним, что межповерочные интервалы у всех ТТ должны составлять не более 4 лет с момента изготовления.
Разновидности трансформаторов тока.
Чтобы избежать покупки просроченного оборудования, обязательно сверьте данные, которые указаны в паспорте изделия и на шильдике, закрепленном на корпусе трансформатора. Они должны полностью совпадать.
Если вы приобретаете трехфазный счетчик, то с момента выпуска и до пломбировки должно пройти не более года иначе вам придется потратить дополнительные средства, оплачивая государственную проверку или покупку более «свежего» прибора учета
Чтобы проверить дату, обратите внимание на свинцовую пломбу — там указан квартал выпуска римскими цифрами
Задача данной статьи дать начальные знания о том, как выбрать трансформатор тока для цепей учета или релейной защиты, а также родить вопросы, самостоятельное решение которых увеличит ваш инженерный навык.
В ходе подбора ТТ я буду ссылаться на два документа. ГОСТ-7746-2015 поможет в выборе стандартных значений токов, мощностей, напряжений, которые можно принимать для выбора ТТ. Данный ГОСТ действует на все электромеханические трансформаторы тока напряжением от 0,66кВ до 750кВ. Не распространяется стандарт на ТТ нулевой последовательности, лабораторные, суммирующие, блокирующие и насыщающие.
Кроме ГОСТа пригодится и ПУЭ, где обозначены требования к трансформаторам тока в цепях учета, даны рекомендации по выбору.
Выбор трансформаторов тока
Трансформаторы тока выбираются по номинальному напряжению, номинальному первичному току и проверяются по электродинамической и термической стойкости к токам короткого замыкания. Особенностью выбора трансформаторов тока является выбор по классу точности и проверка на допустимую нагрузку вторичной цепи.
- Трансформаторы тока для присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5.
- Для технического учета допускается применение трансформаторов тока класса точности 1;
- Для включения указывающих электроизмерительных приборов — не ниже 3;
- Для релейной защиты — класса 10(Р).
Индуктивное сопротивление таковых цепей невелико, поэтому принимают Z2р = г2р. Вторичная нагрузка г2 состоит из сопротивления приборов г приб, соединительных проводов гпр и переходного сопротивления контактов гк:
Для определения сопротивления приборов, питающихся от трансформаторов тока, необходимо составить таблицу — перечень электроизмерительных приборов, устанавливаемых в данном присоединении.
Суммарное сопротивление приборов, Ом, рассчитывается посуммарной мощности:
В РУ 6—10 кВ применяются трансформаторы с /2ном = 5А; в РУ 110 — 220 кВ — 1 или 5 А. Сопротивление контактов ГК принимают 0,05 Ом при двухтрех приборах и 0,10 — при большем количестве приборов. Сопротивление проводов рассчитывается по их сечению и длине. Для алюминиевых проводов минимальное сечение — 4 мм2; для медных — 2,5 мм2.
Расчетная длина провода зависит от схемы соединения трансформатора тока и расстояния l от трансформатора до приборов:
- при включении трансформаторов тока в неполную звезду;
- 21 — при включении всех приборов в одну фазу;
- l — при включении трансформаторов тока в полную звезду.
При этом длина l может быть принята ориентировочно для РУ 6—10 к В:
- при установке приборов в шкафах КРУ / = 4… 6 м;
- на щите управления /= 30…40 м;
- для РУ 35 кВ / = 45…60 м;
- для РУ ПО — 220 кВ/ = 65…80 м.
где р — удельное сопротивление.
Полученное сечение округляется до большего стандартного сечения контрольных кабелей: 2,5; 4; 6; 10 мм2.
Условия выбора трансформатора тока приведены в табл. 7.5. Дополнительно могут быть заданы: КТН = 1т.тн/УР21ном — кратность тока динамической стойкости трансформатора тока; КТ = /Т//|„ОМ — кратность тока термической стойкости; /i„OM — номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.
Как измерить диаметр провода.
Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.
Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.
Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке.
Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.
Пример.
Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.
39 / 100 = 0,39 мм
По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.
Таблица данных обмоточных проводов.
| Диаметр без изоляции, мм | Сечение меди, мм² | Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом | Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм² | Диаметр с изоляцией, мм |
Вес 100м с изоляцией, гр |
| 0,03 | 0,0007 | 24,704 | 0,0014 | 0,045 | 0,8 |
| 0,04 | 0,0013 | 13,92 | 0,0026 | 0,055 | 1,3 |
| 0,05 | 0,002 | 9,29 | 0,004 | 0,065 | 1,9 |
| 0,06 | 0,0028 | 6,44 | 0,0057 | 0,075 | 2,7 |
| 0,07 | 0,0039 | 4,73 | 0,0077 | 0,085 | 3,6 |
| 0,08 | 0,005 | 3,63 | 0,0101 | 0,095 | 4,7 |
| 0,09 | 0,0064 | 2,86 | 0,0127 | 0,105 | 5,9 |
| 0,1 | 0,0079 | 2,23 | 0,0157 | 0,12 | 7,3 |
| 0,11 | 0,0095 | 1,85 | 0,019 | 0,13 | 8,8 |
| 0,12 | 0,0113 | 1,55 | 0,0226 | 0,14 | 10,4 |
| 0,13 | 0,0133 | 1,32 | 0,0266 | 0,15 | 12,2 |
| 0,14 | 0,0154 | 1,14 | 0,0308 | 0,16 | 14,1 |
| 0,15 | 0,0177 | 0,99 | 0,0354 | 0,17 | 16,2 |
| 0,16 | 0,0201 | 0,873 | 0,0402 | 0,18 | 18,4 |
| 0,17 | 0,0227 | 0,773 | 0,0454 | 0,19 | 20,8 |
| 0,18 | 0,0255 | 0,688 | 0,051 | 0,2 | 23,3 |
| 0,19 | 0,0284 | 0,618 | 0,0568 | 0,21 | 25,9 |
| 0,2 | 0,0314 | 0,558 | 0,0628 | 0,225 | 28,7 |
| 0,21 | 0,0346 | 0,507 | 0,0692 | 0,235 | 31,6 |
| 0,23 | 0,0416 | 0,423 | 0,0832 | 0,255 | 37,8 |
| 0,25 | 0,0491 | 0,357 | 0,0982 | 0,275 | 44,6 |
| 0,27 | 0,0573 | 0,306 | 0,115 | 0,31 | 52,2 |
| 0,29 | 0,0661 | 0,2бб | 0,132 | 0,33 | 60,1 |
| 0,31 | 0,0755 | 0,233 | 0,151 | 0,35 | 68,9 |
| 0,33 | 0,0855 | 0,205 | 0,171 | 0,37 | 78 |
| 0,35 | 0,0962 | 0,182 | 0,192 | 0,39 | 87,6 |
| 0,38 | 0,1134 | 0,155 | 0,226 | 0,42 | 103 |
| 0,41 | 0,132 | 0,133 | 0,264 | 0,45 | 120 |
| 0,44 | 0,1521 | 0,115 | 0,304 | 0,49 | 138 |
| 0,47 | 0,1735 | 0,101 | 0,346 | 0,52 | 157 |
| 0,49 | 0,1885 | 0,0931 | 0,378 | 0,54 | 171 |
| 0,51 | 0,2043 | 0,0859 | 0,408 | 0,56 | 185 |
| 0,53 | 0,2206 | 0,0795 | 0,441 | 0,58 | 200 |
| 0,55 | 0,2376 | 0,0737 | 0,476 | 0,6 | 216 |
| 0,57 | 0,2552 | 0,0687 | 0,51 | 0,62 | 230 |
| 0,59 | 0,2734 | 0,0641 | 0,547 | 0,64 | 248 |
| 0,62 | 0,3019 | 0,058 | 0,604 | 0,67 | 273 |
| 0,64 | 0,3217 | 0,0545 | 0,644 | 0,69 | 291 |
| 0,67 | 0,3526 | 0,0497 | 0,705 | 0,72 | 319 |
| 0,69 | 0,3739 | 0,0469 | 0,748 | 0,74 | 338 |
| 0,72 | 0,4072 | 0,043 | 0,814 | 0,78 | 367 |
| 0,74 | 0,4301 | 0,0407 | 0,86 | 0,8 | 390 |
| 0,77 | 0,4657 | 0,0376 | 0,93 | 0,83 | 421 |
| 0,8 | 0,5027 | 0,0348 | 1,005 | 0,86 | 455 |
| 0,83 | 0,5411 | 0,0324 | 1,082 | 0,89 | 489 |
| 0.86 | 0,5809 | 0,0301 | 1,16 | 0,92 | 525 |
| 0,9 | 0,6362 | 0,0275 | 1,27 | 0,96 | 574 |
| 0,93 | 0,6793 | 0,0258 | 1,36 | 0,99 | 613 |
| 0,96 | 0,7238 | 0,0242 | 1,45 | 1,02 | 653 |
| 1 | 0,7854 | 0,0224 | 1,57 | 1,07 | 710 |
| 1,04 | 0,8495 | 0,0206 | 1,7 | 1,12 | 764 |
| 1,08 | 0,9161 | 0,0191 | 1,83 | 1,16 | 827 |
| 1,12 | 0,9852 | 0,0178 | 1,97 | 1,2 | 886 |
| 1,16 | 1,057 | 0,0166 | 2,114 | 1,24 | 953 |
| 1,2 | 1,131 | 0,0155 | 2,26 | 1,28 | 1020 |
| 1,25 | 1,227 | 0,0143 | 2,45 | 1,33 | 1110 |
| 1,3 | 1,327 | 0,0132 | 2,654 | 1,38 | 1190 |
| 1,35 | 1,431 | 0,0123 | 2,86 | 1,43 | 1290 |
| 1,4 | 1,539 | 0,0113 | 3,078 | 1,48 | 1390 |
| 1,45 | 1,651 | 0,0106 | 3,3 | 1,53 | 1490 |
| 1,5 | 1,767 | 0,0098 | 3,534 | 1,58 | 1590 |
| 1,56 | 1,911 | 0,0092 | 3,822 | 1,64 | 1720 |
| 1,62 | 2,061 | 0,0085 | 4,122 | 1,71 | 1850 |
| 1,68 | 2,217 | 0,0079 | 4,433 | 1,77 | 1990 |
| 1,74 | 2,378 | 0,0074 | 4,756 | 1,83 | 2140 |
| 1,81 | 2,573 | 0,0068 | 5,146 | 1,9 | 2310 |
| 1,88 | 2,777 | 0,0063 | 5,555 | 1,97 | 2490 |
| 1,95 | 2,987 | 0,0059 | 5,98 | 2,04 | 2680 |
| 2,02 | 3,205 | 0,0055 | 6,409 | 2,12 | 2890 |
| 2,1 | 3,464 | 0,0051 | 6,92 | 2,2 | 3110 |
| 2,26 | 4,012 | 0,0044 | 8,023 | 2,36 | 3620 |
| 2,44 | 4,676 | 0,0037 | 9,352 | 2,54 | 4220 |
Пример проверки ТТ на 10% погрешность
Рассмотрим пример проверки
трансформатора тока на 10% погрешность.
Дано:
Трансформатор тока с параметрами Sном = 10 ВА;Zтр = 0,3 Ом; Кпк.ном = 10; Iперв = 600 А; Iвтор = 5 А.
К трансформатору тока подключен терминал типа 7SJ80 в котором задействована максимальная токова защита
и токовая отсечка. Уставка срабатывания токовой отсечки Iсраб.то
= 3150 А. Схема
соединения трансформаторов тока – полная звезда. Максимальное значение тока КЗ
в месте установки защиты IКЗ.макс = 12,45 кА. Терминал релейной защиты устанавливается в релейном отсеке
шкафа КРУ и соединяется с трансформаторами тока медными проводами сечением 2,5
мм2.
Проверка
1. По информации на устройство 7SJ80 находим потребляемую им мощность по токовым цепям.
Sр = 0,1 ВА
2. Переводим потребляемую мощность в Омы
Zр(Ом) = Sр(Вт) / I2перв = 0,1 / 52 = 0,004 Ом
3. Находим сопротивление проводов от ТТ к терминалу защиты. Поскольку терминал устанавливается в релейном отсеке шкафа КРУ принимаем длину проводом 5 м.
rпр = Lпр / γпр · Sпр = 5 / (57 · 2,5) = 0,035 Ом
4. Для схемы соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки “полная звезда” используя формулы таблицы 1 находим фактическую вторичную нагрузку трансформатора тока.
Так как мы достоверно не знаем, какой потребитель получает питание от защищаемого присоединения, рассчитываем на худший случай. Максимальная вторичная нагрузка для схемы соединения ТТ “полная звезда” будет для однофазного КЗ, его и примем в качестве расчетного.
Zн.расч = 2rпр + Zр.ф + Zр.0 + rпер = 2 · 0,035 + 0,004 + 0,004 + 0,1 = 0,178 Ом
5. Определим фактический коэффициент предельной кратности. Для этого сначала переведем номинальную вторичную нагрузку трансформатора тока из ВА в Омы
Zном.тт(Ом) = Sном.тт(Вт) / I2перв = 10 / 52 = 0,4 Ом
Определим минимально необходимый коэффициент предельной кратности для максимальной токовой защиты
Кпк.мин ≥ 1,1 · 3150/ 600 = 5,775Кпк.мин ≥ 20
Следовательно, минимально необходимый коэффициент предельной кратности должен быть больше либо равен 20. Фактический коэффицент предельной кратности при ТТ с Кном= 10 согласно расчету составляет
Кпк.факт = 14,64 < Кпк.мин = 20
Условие не выполняется. Необходимо брать ТТ с большим Кном. Возьмем ближайший
больший стандартный Кном= 15
и найдем фактический Кпк.факт
Zном.тт(Ом) = Sном.тт(Вт) / I2перв = 15 / 52 = 0,6 Ом
Условие выполняется.
Кпк.факт = 21,97 > Кпк.мин = 20
Проверка на предел измерения
12450/ 600 = 20,75 < 100
Условие выполняется.
Вывод: по
условию проверки на 10% погрешность необходимо брать трансформатор тока с Кном = 15.
Принцип действия аппарата
Принцип действия устройства основан на импульсной подачи энергии. Оборудование разделяется на две обширных группы: с сигмамодуляцией и импульсной модуляцией. Первые отличаются тем, что они изменяются соотношения продолжительности импульсов с их частотой. Момент выбирается, когда закончится подача энергии и включится транзистор.
Продолжительность функционирования зависит от характеристик выходного напряжения. Если говорить о вариантах с широтно-импульсной модуляцией, то тут частота идентичная и постоянная. Напряжение — характеристика стабильная, определяется оно длительностью импульса к периоду его прохождения.
Также принцип работы определяется тем непрерывный или прерывистый поток магнитного поля установлен. Нельзя сказать, что какой-то из них лучше, просто это определяет вариативность использования.
Любой одноходовый импульсный трансформатор имеет как достоинства, так и недостатки. Среди преимуществ использования выделяют:
- минимальный вес и размеры, если сравнивать с другим видом оборудования, предназначенным для работы с частотой около 50 Гц;
- не нужна защита от короткого замыкания, так как оно произойти теоретически не может;
- сокращение использования меди, в результате чего трансформатор имеет минимальную цену;
- изменение показателей в зависимости от характеристик питающей цепи;
- нет помех, передача туда и обратно исключена из-за конструктивных особенностей.
Но, как и любое другое оборудование, обратноходовый импульсный трансформатор имеет и недостатки. К их числу относятся:
- максимальный запас энергии составляет 200 Вт — показатель ограничен работой дросселя;
- нет возможности работы на холостом ходу, то есть нагрузка подключается в обязательном порядке;
- возникают электромагнитные помехи и передаются, так как они есть в нагрузке, а она нужна.
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.
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.
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.
Схемы токовых цепей
До этого мы рассматривали токовую цепь применительно к одной фазе. На практике это используется крайне редко, потому что даже если взять отдельно три однофазные токовые цепи, они не будут обладать теми свойствами, которыми обладают традиционные схемы типа «звезда», «неполная звезда», «треугольник» и прочие.
Существует множество схем токовых цепей. Каждая из них имеет свои свойства и применима только в определенных электроустановках.
Схема полной звезды
Распространенная схема: трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. В каждой фазе устанавливается защитное реле. А замыкается цепь через один общий провод, называемый «нулевым».
Схема обладает следующими свойствами:
- В нормальном режиме (при симметричной нагрузке) в схеме протекают токи Ia, Ib, Ic. По закону Кирхгофа, в нулевом проводе ток отсутствует, так как геометрическая сумма векторов фазных токов Ia+Ib+Ic равна нулю;
- При глухом двухфазном замыкании (например, фаз B и C), наблюдается аналогичная предыдущему случаю картина: в фазе A ток Ia будет отсутствовать, в фазах B и C токи будут в противофазе: Ib = -Ic. Следовательно, их сумма так же будет равна нулю, и ток в нулевом проводе Io будет отсутствовать;
- При однофазном замыкании появляется составляющая нулевой последовательности Io. Так как она не может быть скомпенсирована, ей деваться некуда — она замыкается (протекает) по нулевому проводу. Отсюда следует важный вывод: нулевой провод является фильтром нулевой последовательности;
- Так как ток в защитном устройстве равен току в фазе, то коэффициент схемы равен KСХ = 1.
Подводя итог перечисленным свойствам, можно сделать вывод, что схема полной звезды реагирует на любые виды замыканий: при любых междуфазных замыканиях срабатывают защитные устройства в фазных проводах, а при однофазном замыкании — защитное устройство в нулевом проводе.
Схема неполной звезды
Более распространенная схема, чем предыдущая. Отличается от полной звезды отсутствием трансформатора тока цепи одной из фаз. Как правило, в фазе B.
Схема обладает свойствами:
- В нормальном режиме при симметричной нагрузке ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов двух фаз, в которых установлены измерительные трансформаторы тока: Ia + Ic = -Ib;
- При двухфазном замыкании между A-B или B-C в нулевом проводе появляется ток, равный -Iа или -Ic. При замыкании А-С в нулевом проводе протекает сумма токов Ia + Ic.
- При однофазном замыкании фаз A или C, в нулевом проводе так же возникает ток нулевой последовательности поврежденной фазы. При повреждении в фазе B ток нулевой последовательности не возникает.
- Коэффициент схемы равен KСХ = 1.
Недостатком этой схемы — реакция не на все виды однофазного короткого замыкания. Поэтому такие схемы применяются в сетях с большим сопротивлением при замыканиях на землю, т. е. в сетях 6 — 35 кВ.
Соединение трансформаторов тока в треугольник
Вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются последовательно: начало ТТ фазы A — с концом ТТ фазы B, начало ТТ фазы B — с концом фазы C, начало ТТ фазы C — с концом ТТ фазы А. Обмотки защитного устройства подключают к выводам И1 фаз A, B и C и соединяются в звезду.
Рассмотрим, какими свойствами обладает рассматриваемая схема:
- При симметричной нагрузке и трехфазном коротком замыкании через защитные реле протекает ток, равный разности токов двух фаз, а следовательно, в √3 раз больше фазного и сдвинут на 30°;
- При двухфазных и однофазных замыканиях величина тока через защитное реле зависит от характера замыкания;
- На однофазные замыкания на землю данная схема не реагирует;
- Коэффициент схемы равен KСХ = √3.
Данная схема реагирует на все виды коротких замыканий, кроме замыканий на землю. Увеличивает чувствительность защиты за счет увеличения тока в реле до 2 крат.
| Двухфазное | А, В | Ib=-IaIc=0 | 2Ia | Ib | -Ia |
| В, C | Ic=-IbIa=0 | -Ib | 2Ib | -Ic | |
| C, A | Ia=-IcIb=0 | Ia | -Ic | 2Ic | |
| Однофазное | А | Ia=IКЗIb и Iс = 0 | Ia | -Ia | |
| В | Ib=IКЗIa и Iс = 0 | -Ib | Ib | ||
| C | Ic=IКЗIa и Ib = 0 | -Ic | Ic |
Источник: